CN102495345B - 确定热载流子注入器件寿命的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种确定热载流子注入器件寿命的方法，包括如下步骤：测量一器件在3个不同Vd下的Isub-Vg曲线与Id-Vg曲线；对于每一组Isub-Vg曲线和Id-Vg曲线，分别找出Isubmax值及Isubmax值下的Vg值和Vg值时的Id值；用上述步骤得到的数值分别作Isubmax-Vd关系图和Id-Vd的关系图；将Isubmax-Vd关系图和Id-Vd关系图分别用幂函数拟合得到拟合公式；根据拟合公式推导1组Vd工作电压条件下的Isubmax值和Id值、根据拟合公式推导3组HCI？stress测试条件下的Isubmax值和Id值、和HCI？stress测试得到的器件退化性能，通过寿命模型推出所述器件的最终寿命。采用此发明方法可以利用较少的样品数进行MOS器件HCI寿命评估，又可以获得任一工作电压下地器件寿命，减少了评估成本、增加了评估的灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件测试领域，尤其涉及器件热载流子注入测试寿命方法，以便减少评估成本、增加评估的灵活性。
背景技术
对超大规模集成电路制造产业而言，随着MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)装置尺寸的不断减小，半导体制作工艺已经进入深亚微米时代，且向超深亚微米发展，此时，半导体器件可靠性越来越直接影响着制作的IC芯片的性能和使用寿命。但是，由于MOS器件尺寸等比例缩小时，器件工作电压并没有相应等比例减少，所以，相应的器件内部的电场强度随器件尺寸的减小反而增强。因此，在小尺寸器件中，电路的横向尺寸越来越小，导致沟道长度减小，即使是较小的源漏电压也会在漏端附近形成很高的电场强度，由于该横向电场作用，在漏端的强场区，沟道电子获很大的漂移速度和能量，成为热载流子。在深亚微米工艺中，随着MOS器件尺寸的日益缩小，MOS器件的热载流子注入(HCI)效应越来越严重，其引起的器件性能的退化是影响MOS器件可靠性的重要因素之一。因此，HCI测试已成为MOS器件可靠性测试的主要测试项目之一。
由于MOS器件热载流子的注入是按照JEDEC标准，因此MOS器件HCI测试也按照JEDEC(JointElectronDeviceEngineeringCouncil)标准进行。JEDEC标准中提供的热载流子测试的寿命模型有3种，即漏源电压加速Vds模型、衬底电流Isub模型和衬底与漏电流比例Isub/Id模型，实际应用时可以根据需要选择一种即可，一般公认的选用衬底与漏电流比例Isub/Id模型。但不管对于衬底与漏电流比例Isub/Id模型还是衬底电流Isub模型，通用的HCI测试MOS器件的做法均需要加载至少3个不同的应力电压条件，并需要取得在每一应力电压条件下的衬底电流Isub值和漏极电流Id值，以及推算寿命所需工作条件下的衬底电流Isub值和漏极电流Id值。
一方面，根据JEDEC标准，在应力电压下进行衬底电流Isub扫描和漏极电流Id扫描是破坏性的，扫描后的MOS器件已受到HCI损伤，就不能再进行HCI测试，因此需要提供额外的样品，以便用于以后的MOS器件寿命评估，增加了评估成本；另一方面，JEDEC标准中要求推算至工作电压或1.1倍工作电压下的寿命，通用的做法是另选一MOS器件，测得工作电压或1.1倍工作电压下的衬底电流Isub值和漏极电压Id值，用衬底与漏电流比例Isub/Id模型或衬底电流Isub模型进行寿命推导。而在实际电路中，尤其对于模拟电路来说，工作电压并不是单一固定的，对于5V的器件，很有可能是工作在4V或是其他电压条件下，有时也可能是高于5V，那么在这种情况下，不可能提供大量的样品进行不同电压下的衬底电流Isub值和漏极电流Id值的测量，尤其当集成电路进入到深亚微米器件，且具有向超深亚微米器件发展的趋势时，MOS器件可靠性的寿命对于电路性能影响越来越大，因此传统评估方法与先进电路应用显得有点脱节。
为了解决上述问题，在进行HCI测试器件寿命时，需要寻求解决办法消除来自于应力电压条件下进行衬底电流Isub和漏极电流Id扫描时对MOS器件的损坏，但在实际的实施过程中仍然存在相当大的壁垒，亟待引进能有效改善上述缺陷的新方法，以解决HCI测试器件寿命的方法在半导体器件测试领域使用时面临的即要增加额外的样品又不能获得任一工作电压下的器件寿命最主要的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种确定热载流子注入器件寿命的方法，即可以解决通用HCI测试方法中需要准备提供额外的样品用于进行器件寿命评估，又可以获得任一工作电压下的器件寿命，从而即减少了评估成本，又增加了评估的灵活性。
为解决上述问题，本发明提出了一种确定热载流子注入器件寿命的方法，其中MOS器件热载流子的注入基于JEDEC标准，该方法包括如下步骤：
步骤1：选择一MOS器件，对所述器件MOS进行热载流子注入实验，在至少3个以上不同漏极电压Vd下分别测量所述MOS器件的衬底电流与栅极电压Isub-Vg曲线和漏极电流与栅极电压Id-Vg曲线，其中，所述漏极电压Vd均小于等于MOS器件的工作电压；
步骤2：对于各个漏极电压Vd，从衬底电流与栅极电压Isub-Vg曲线中找出衬底电流最大值Isubmax，并读取衬底电流最大值Isubmax所对应的栅极电压值，再从漏极电流与栅极电压Id-Vg曲线中找出所述栅极电压Vg所对应的漏极电流Id值；
步骤3：根据步骤2得到的各个漏极电压Vd下的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值，分别做出衬底电流最大值与漏极电压Isubmax-Vd关系图和漏极电流与漏极电压Id-Vd关系图；
步骤4：将步骤3得到的衬底电流最大值与漏极电压Isubmax-Vd关系图和漏极电流与漏极电压Id-Vd关系图分别用幂函数拟合，得到一组拟合公式，
y1＝AxB
y2＝CxD
其中，x为漏极电压Vd值，y1代表拟合得出的所测试的MOS器件的衬底电流最大值Isubmax，y2代表拟合得出的所测试的MOS器件的漏极电流Id值，所述漏极电流Id值和所述衬底电流最大值Isubmax对应于同一个栅极电压Vg值，A、B、C、D为常数；
步骤5：选用至少3个漏极应力电压Vdstress作为热载流子注入应力HCIstress测试条件，进行热载流子注入应力HCIstress测试，获得所述MOS器件的退化性能；
步骤6：根据步骤4的一组拟合公式，将步骤5中选用的至少3个漏极应力电压Vdstress作为x值代入，推算得到y1值和y2值分别作为各个漏极应力电压Vdstress下的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值；
步骤7：根据步骤4的一组拟合公式，推算得到任一漏极工作电压Vd下的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值；
步骤8：根据步骤5测试得到所述的至少3个漏极应力电压Vdstress条件下的MOS器件退化性能、根据步骤6推算得到的至少3组漏极应力电压Vdstress条件下的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值、和根据步骤7推算得到的1组漏极工作电压下的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值，通过寿命模型最终确定所述漏极工作电压下的器件寿命。
与传统通用的HCI测试MOS器件方法相比，本发明通过将原来的选定至少3个高于工作电压的漏极应力电压Vdstress测试数据改为步骤1中的至少3个低于工作电压的漏极电压Vd数据进行测试，并扫描每个低于工作电压的漏极电压Vd下所对应的衬底电流与栅极电压Isub-Vg曲线和漏极电流与栅极电压Id-Vg曲线，接着，通过步骤2从每一组衬底电流与栅极电压Isub-Vg曲线和漏极电流与栅极电压Id-Vg曲线中，分别找到衬底电流最大值Isubmax以及衬底电流最大值Isubmax所对应的栅极电压Vg值，同时找出所述栅极电压Vg值时对应的漏极电流Id值，然后，将找到的不同漏极电压Vd下所对应的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值通过步骤3分别制作出衬底电流最大值与漏极电压Isubmax-Vd关系图和漏极电流与漏极电压Id-Vd关系图，继而，可以将制作出的衬底电流最大值与漏极电压Isubmax-Vd关系图和漏极电流与漏极电压Id-Vd关系图通过步骤4的幂函数得到一组拟合公式，其次，通过步骤5进行测试选用的至少3个热载流子注入应力HCIstress测试条件，进行热载流子注入应力HCIstress测试，得到所述MOS器件的退化性能、并将步骤5中选用的至少3个漏极应力电压Vdstress用于步骤6中推算至少3组漏极应力电压Vdstress条件下的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值、并结合根据步骤7推算得到的任一漏极Vd工作电压下的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值，通过衬底电流模型或衬底与漏电流比例模型最终确定所述漏极工作电压下的器件寿命。由此可见，由于步骤1中扫描衬底电流与栅极电压Isub-Vg曲线和漏极电流与栅极电压Id-Vg曲线所加载的电压均未超过工作电压，对于MOS器件无损伤，因此，上述MOS器件仍可作为待测试器件用于以后的热载流子注入应力HCIstress测试获得器件的退化性能。由于步骤6中的各个漏极应力电压下的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值均为推算得到，故无需准备额外用于制定应力测试条件的样品。因此，与现有热载流子注入测试方法相比，本发明只需提供更少的样品即可进行MOS器件HCI寿命评估，又可以获得任一工作电压下的器件寿命，从而即节约了评估成本，又增加了评估的灵活性。同时，在半导体制造工艺中，所述的确定热载流子注入器件寿命的方法不仅可以通过封装极测试的方法得到热载流子注入的寿命，而且，也可以通过硅片级测试获得热载流子注入的寿命，因此，可以应变实际测试需要。
附图说明
图1为本发明一种确定热载流子注入器件寿命的方法流程；
图2为本发明测试MOS器件在不同漏极电压Vd下的衬底电流与栅极电压Isub-Vg之间的关系图；
图3为本发明测试MOS器件在不同漏极电压下的漏极电流与栅极电压Id-Vg之间的关系图；
图4为本发明测试MOS器件获得的不同漏极电压下对于衬底电流最大值的Isubmax-Vd关系图；
图5为本发明测试MOS器件获得的不同漏极电压下对于漏极电流的Id-Vd关系图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
参见图1，本发明所提供的一种确定热载流子注入器件寿命的方法流程为：
步骤1：选择一MOS器件，对所述器件MOS进行热载流子注入实验，在至少3个以上不同漏极电压Vd下分别测量所述MOS器件的衬底电流与栅极电压Isub-Vg曲线和漏极电流与栅极电压Id-Vg曲线，其中，所述漏极电压Vd均小于等于MOS器件的工作电压；
由于步骤1中的衬垫电流与栅极电压Isub-Vg曲线扫描所加载的电压均未超过工作电压，对于MOS器件无损伤，因此，上述MOS器件仍可用于以后的HCI测试。
步骤2：对于各个漏极电压Vd，从衬底电流与栅极电压Isub-Vg曲线中找出衬底电流最大值Isubmax，并读取衬底电流最大值Isubmax所对应的栅极电压值，再从漏极电流与栅极电压Id-Vg曲线中找出所述栅极电压Vg所对应的漏极电流Id值；
步骤3：根据步骤2得到的各个漏极电压Vd下的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值，分别做出衬底电流最大值与漏极电压Isubmax-Vd关系图和漏极电流与漏极电压Id-Vd关系图；
步骤4：将步骤3得到的衬底电流最大值与漏极电压Isubmax-Vd关系图和漏极电流与漏极电压Id-Vd关系图分别用幂函数拟合，得到一组拟合公式，
y1＝AxB
y2＝CxD
其中，x为漏极电压Vd值，y1代表拟合得出的所测试的MOS器件的衬底电流最大值Isubmax，y2代表拟合得出的所测试的MOS器件的漏极电流Id值，所述漏极电流Id值和所述衬底电流最大值Isubmax对应于同一个栅极电压Vg值，A、B、C、D为常数；
通过所述拟合公式，只要确定x值，就可以推算得到y1值和y2值。
步骤5：选用至少3个漏极应力电压Vdstress作为热载流子注入应力HCIstress测试条件，进行热载流子注入应力HCIstress测试，获得所述MOS器件的退化性能；
其中，漏极应力电压Vdstress是根据通用的行业标准对MOS器件进行测试所得，从测试所得的数据中选用至少3个一般为不超过漏端击穿电压的70％的漏极电压作为本步骤中的漏极应力电压Vdstress，同时也用于后续步骤中。
步骤6：根据步骤4的一组拟合公式，将步骤5中选用的至少3个漏极应力电压Vdstress作为x值代入，推算得到y1值和y2值分别作为各个漏极应力电压Vdstress下的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值；
由于各个漏极应力电压Vdstress下的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值是通过拟合公式推算得到，不需要再对器件进行扫描，因此，可以将步骤1中的所述MOS器件用于本步骤中，减少了样品。
步骤7：根据步骤4的一组拟合公式，推算得到任一漏极工作电压Vd下的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值；
步骤8：根据步骤5测试得到所述的至少3个漏极应力电压Vdstress条件下的MOS器件退化性能、根据步骤6推算得到的至少3组漏极应力电压Vdstress条件下的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值、和根据步骤7推算得到的1组漏极工作电压下的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值，通过寿命模型最终确定所述漏极工作电压下的器件寿命。
对于模拟电路来说，工作电压并不是单一固定的，而是电路趋于稳定工作状态的一段时间区域中的工作电压，因此，所述漏极Vd工作电压可以从一段时间区域中的工作电压范围中取值。
通过步骤3中的衬底电流最大值与漏极电压Isubmax-Vd关系图，用幂函数关系将衬底电流最大值Isubmax与漏极电压Vd之间进行拟合来确定公式(1)的常数A、B值，同样，通过步骤3中的漏极电流与漏极电压Id-Vd关系图，用幂函数关系将漏极电流Id与漏极电压Vd之间也进行拟合来确定公式(2)的常数C、D值，此时得出的拟合公式(1)和拟合公式(2)即为热载流子注入MOS器件后所测试的可以用于寿命模型中推导HCI应力测试条件下器件寿命的计算公式，且常数A、B、C、D值可采用数据拟合软件，例如matlab等软件进行拟合，或可直接采用数值方法进行人工拟合计算。本发明实施例中是采用数据拟合计算。
本发明的实施例以测试对象为在0.5um工艺下制备而得到的工作电压为5V的NMOS器件为例，结合附图2至附图5，对一种确定热载流子注入器件寿命的方法进行详细描述，然而本领域技术人员应当知晓如何将该方法应用于PMOS器件。一般而言，需要选择至少3个不同的漏极电压对MOS器件进行热载流子注入实验，本发明一实施例中仅列举3个不同的漏极电压。
热载流子注入测试MOS器件方法通常是基于JEDEC标准，漏端和栅极均加载一定电压，源端和衬底接地，在一定应力条件下测试MOS器件。
在本发明的第一实施例中，选择一MOS器件，基于JEDEC标准，对所述器件MOS进行热载流子注入，分别测量所述MOS器件在漏极电压Vd＝5V下的衬底电流与栅极电压Isub-Vg曲线和漏极电流与栅极电压Id-Vg曲线。衬底电流与栅极电压Isub-Vg曲线参见图2，横坐标为栅极电压Vg，纵坐标为衬底电流Isub，取得所述漏极电压Vd＝5V下的衬底电流最大值Isubmax所对应的栅极电压Vg值，所述衬底电流与栅极电压Isub-Vg曲线中的衬底电流最大值Isubmax为3.9E-5A，相应的栅极电压Vg值为2.1V；漏极电流与栅极电压Id-Vg曲线参见图3，横坐标为栅极电压Vg，纵坐标为漏极电流Id，从漏极电流与栅极电压Id-Vg曲线中找到栅极电压Vg值为2.1V时，相应的漏极电流Id值为1.5mA。
改变漏极电压Vd值，分别得到不同漏极电压Vd值下的衬底电流与栅极电压Isub-Vg曲线和漏极电流与栅极电压Id-Vg曲线(图未示)，同样的方法得到衬底电流最大值Isubmax以及所对应的漏极电流Id值。在本实施例中，漏极应力电压Vd值分别选用5V、4.5V、4V、3.5V和3V，得到的不同漏极电压Vd下所对应的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值如表(1)所示：
表(1)
| Vd(V) | Isubmax(A) | IdIsubmax(A) |
| 5 | 3.90E-05 | 0.001472 |
| 4.5 | 1.47E-05 | 0.001226 |
| 4 | 4.74E-06 | 0.001006 |
| 3.5 | 1.16E-06 | 0.000743 |
| 3 | 1.17E-07 | 0.000555 |
所述不同漏极电压Vd值均小于等于MOS器件的工作电压，且所述的各个漏极电压Vd值可以根据选取的MOS器件的实际工作电压不同分别按一定间隔取值，例如，本发明的一实施例中测试对象为5V的MOS器件，漏极电压可以按照间隔为0.5V的分布取值，即为5V、4.5V、4V、3.5V和3V；如测试对象为1V的MOS器件，漏极电压可以按照间隔为0.2V或0.1V的分布取值，当按0.2V的分布取值时即为1V、0.8V、0.6V和0.4V，当按0.1V的分布取值时即为1V、0.9V、0.8V、0.7V和0.6V；如测试对象为其他工作电压时，可以根据实际测试情况按照JEDEC标准，根据行业标准进行测试。
其中，IdIsubmax表示在每一既定的漏极电压Vd下通过衬底电流与栅极电压Isub-Vg曲线找到衬底电流最大值Isubmax对应的的栅极电压Vg值后，再通过漏极电流与栅极电压Id-Vg曲线读取对应的漏极电流Id值。
将表(1)漏极电压Vd与衬底电流最大值Isubmax关系作图，参见图4，其中横坐标为漏极电压Vd，纵坐标为衬底电流最大值Isubmax。用幂函数将衬底电流最大值Isubmax与漏极电压Vd之间进行拟合，经过数据拟合计算，可以确定常数A＝7e-13，B＝11.197，最后得到拟合公式(1)，本实例中的拟合公式(1)为y＝7e-13x11.197；将表(1)漏极电压Vd与衬底电流最大值下的漏极电流IdIsubmax关系作图，参见图5，其中横坐标为漏极电压Vd，纵坐标为衬底电流最大值下的漏极电流IdIsubmax。用幂函数将衬底电流最大值下的漏极电流IdIsubmax与漏极电压Vd之间进行拟合，经过数据拟合计算，可以确定常数C＝7e-5，D＝1.9327，最后得到拟合公式(2)，本实例中的拟合公式(2)为y＝7e-5x1.9327。此时得出的一组拟合公式(1)和(2)即为热载流子注入MOS器件后所测试的可以用于寿命模型中来推导MOS器件寿命的计算公式。其中，所述漏极电压Vd不局限于本发明一实施例中所列举的参数值，只要漏极电压Vd不超过MOS器件的工作电压均可以用于拟合公式的推导。
然后，选用3个漏极应力电压Vdstress，均高于正常工作电压，且作为推算热载流子注入应力HCIstress测试评估器件寿命的应力电压。对于选用用于推算热载流子注入应力HCIstress测试评估器件寿命的的应力电压，一般为不超过漏端击穿电压的70％，在这个范围内，衬底电流最大值Isubmax与漏极电流Id值随漏极应力电压Vdstress的关系仍符合幂函数的规律，即上述一组的拟合公式(1)y＝7e-13x11.197和拟合公式(2)y＝7e-5x1.9327。在本实施例中5V器件选用的评估器件寿命的漏极应力电压Vdstress为Vdstress＝6V，6.3V，6.6V这3个电压，则由上述一组拟合公式(1)和(2)推算得到相应的衬底电流最大值Isubmax和衬底电流最大值下的漏极电流值IdIsubmax。因此，推算得到可以用于寿命模型中计算器件寿命的数据如表(2)所示：
表(2)
| Vd(V) | Isubmax(A) | IdIsubmax(A) |
| 6 | 0.00036146 | 0.002233731 |
| 6.3 | 0.00062419 | 0.002454616 |
| 6.6 | 0.00105083 | 0.002685534 |
进一步地，由上述3个漏极应力电压Vdstress作为热载流子注入应力HCIstress测试条件，进行热载流子注入应力HCIstress测试，评估所述MOS器件的退化性能。若在本实施例中的3个热载流子注入应力HCIstress测试条件下测试所述MOS器件，可以测得所述MOS器件的饱和区漏电流Idsat具体退化10％的性能如表(3)所示：
表(3)
| Vd(V) | 6 | 6.3 | 6.6 |
| 失效时间(年) | 0.124523 | 0.042518 | 0.006848 |
进一步地，若按照JEDEC标准要求，5V的器件寿命可推算至工作电压5V或1.1倍工作电压5.5V，通过本发明还可以推算任一漏极工作电压下寿命，如本例举例为4V，则通过本发明推导的一组拟合公式可推算所述漏极工作电压Vd下的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值，其结果请参见表(4)。
进一步地，将测试得到的3个漏极应力电压Vdstress条件下的MOS器件退化性能、推算得到的3组漏极应力电压Vdstress条件下的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值、和1组任一漏极工作电压Vd下推导得到的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值，分别代入衬底与漏电流比例Isub/Id模型寿命和/或衬底电流Isub模型寿命中进行计算，最终推导得到所述MOS器件在不同热载流子注入应力HCIstress测试条件下通过不同寿命模型得到MOS器件的寿命如表(4)所示：
表(4)
| Vd(V) | Isubmax(A) | IdIsubmax(A) | Isub/Id模型寿命(年) | Isub模型寿命(年) |
| 5 | 4.693E-05 | 0.00157 | 30.39428421 | 38.37818886 |
| 5.5 | 0.0001364 | 0.001888 | 1.682324597 | 2.12394502 |
| 4 | 3.858E-06 | 0.00102 | 26634.75092 | 33641.82249 |
与传统通用的HCI测试MOS器件方法相比，本发明通过将原来的选定至少3个高于工作电压的漏极应力电压Vdstress测试数据改为步骤1中的至少3个低于工作电压的漏极电压Vd数据进行测试，并扫描每个低于工作电压的漏极电压Vd下所对应的衬底电流与栅极电压Isub-Vg曲线和漏极电流与栅极电压Id-Vg曲线，接着，通过步骤2从每一组衬底电流与栅极电压Isub-Vg曲线和漏极电流与栅极电压Id-Vg曲线中，分别找到衬底电流最大值Isubmax以及衬底电流最大值Isubmax所对应的栅极电压Vg值，同时找出所述栅极电压Vg值时对应的漏极电流Id值，然后，将找到的不同漏极电压Vd下所对应的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值通过步骤3分别制作出衬底电流最大值与漏极电压Isubmax-Vd关系图和漏极电流与漏极电压Id-Vd关系图，继而，可以将制作出的衬底电流最大值与漏极电压Isubmax-Vd关系图和漏极电流与漏极电压Id-Vd关系图通过步骤4的幂函数得到一组拟合公式，其次，通过步骤5进行测试选用的至少3个热载流子注入应力HCIstress测试条件，进行热载流子注入应力HCIstress测试，得到所述MOS器件的退化性能、并将步骤5中选用的至少3个漏极应力电压Vdstress用于步骤6中推算至少3组漏极应力电压Vdstress条件下的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值、并结合根据步骤7推算得到的任一漏极Vd工作电压下的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值，通过衬底电流模型或衬底与漏电流比例模型最终确定所述漏极工作电压下的器件寿命。由此可见，由于步骤1中扫描衬底电流与栅极电压Isub-Vg曲线和漏极电流与栅极电压Id-Vg曲线所加载的电压均未超过工作电压，对于MOS器件无损伤，因此，上述MOS器件仍可作为待测试器件用于以后的热载流子注入应力HCIstress测试获得器件的退化性能。由于步骤6中的各个漏极应力电压下的衬底电流最大值Isubmax和漏极电流Id值均为推算得到，故无需准备额外用于制定应力测试条件的样品。因此，与现有热载流子注入测试方法相比，本发明只需提供更少的样品即可进行MOS器件HCI寿命评估，又可以获得任一工作电压下的器件寿命，从而即节约了评估成本，又增加了评估的灵活性。同时，在半导体制造工艺中，所述的确定热载流子注入器件寿命的方法不仅可以通过封装极测试的方法得到热载流子注入的寿命，而且，也可以通过硅片级测试获得热载流子注入的寿命，因此，可以应变实际测试需要。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
Claims (8)
1.一种确定热载流子注入器件寿命的方法，包括如下步骤：
步骤1：选择一MOS器件，对所述器件MOS进行热载流子注入实验，在至少3个以上不同漏极电压下分别测量所述MOS器件的衬底电流与栅极电压曲线和漏极电流与栅极电压曲线，其中，所述漏极电压均小于等于MOS器件的工作电压；
步骤2：对于各个漏极电压，从衬底电流与栅极电压曲线中找出所述漏极电压所对应的衬底电流最大值，并读取衬底电流最大值所对应的栅极电压值，再从漏极电流与栅极电压曲线中找出所述栅极电压值所对应的漏极电流值；
步骤3：根据步骤2得到的各个漏极电压下的衬底电流最大值和漏极电流值，分别做出衬底电流最大值与漏极电压关系图和漏极电流与漏极电压关系图；
步骤4：将步骤3得到的衬底电流最大值与漏极电压关系图和漏极电流与漏极电压关系图分别用幂函数拟合，得到一组拟合公式，
y1＝AxB
y2＝CxD
其中，x为漏极电压值，y1代表拟合得出的所测试的MOS器件的衬底电流最大值，y2代表拟合得出的所测试的MOS器件的漏极电流值，所述漏极电流值和所述衬底电流最大值对应于同一个栅极电压值，A、B、C、D为常数；
步骤5：选用至少3个漏极应力电压作为热载流子注入应力测试条件，进行热载流子注入应力测试，获得所述MOS器件的退化性能；
步骤6：根据步骤4的一组拟合公式，将步骤5中选用的至少3个漏极应力电压作为x值代入，推算得到y1值和y2值分别作为各个漏极应力电压下的衬底电流最大值和漏极电流值；
步骤7：根据步骤4的一组拟合公式，推算得到任一漏极工作电压下的衬底电流最大值和漏极电流值；
步骤8：根据步骤5测试得到所述的至少3个漏极应力电压条件下的MOS器件退化性能、根据步骤6推算得到的至少3组漏极应力电压条件下的衬底电流最大值和漏极电流值、和根据步骤7推算得到的1组漏极工作电压下的衬底电流最大值和漏极电流值，通过寿命模型最终确定所述漏极工作电压下的器件寿命。
2.根据权利要求1所述的确定热载流子注入器件寿命的方法，其特征在于：所述寿命模型包括衬底电流模型和衬底与漏电流比例模型。
3.根据权利要求1所述的确定热载流子注入器件寿命的方法，其特征在于：所述一MOS器件为热载流子注入应力测试中的待测试器件。
4.根据权利要求1所述的确定热载流子注入器件寿命的方法，其特征在于：所述一MOS器件的各个漏极电压的分布有一定间隔。
5.根据权利要求1所述的确定热载流子注入器件寿命的方法，其特征在于：所述各个漏极应力电压均高于正常工作电压，且为热载流子注入应力测试的漏极电压。
6.根据权利要求1所述的确定热载流子注入器件寿命的方法，其特征在于：所述热载流子注入测试为标准测试，根据行业标准进行。
7.根据权利要求1所述的确定热载流子注入器件寿命的方法，其特征在于：所述方法用于硅片级测试，或封装级测试。
8.根据权利要求1所述的确定热载流子注入器件寿命的方法，其特征在于：所述一MOS器件为NMOS器件，或PMOS器件。
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