CN104698357A - 栅氧层击穿电压测试方法 - Google Patents

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邓娇娇
尹彬锋
丁育林
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Abstract

本发明提供了一种栅氧层击穿电压测试方法，包括：在待测试器件的栅极施加初始值为初始电压值的斜坡电压，并且在待测试器件的栅极施加斜坡电压的同时量测待测试器件的栅极电流，而且在施加斜坡电压的过程中使得施加的斜坡电压从初始电压值增大，其中初始电压值小于第一预定电压；而且，在施加斜坡电压的过程中，当斜坡电压小于第一预定电压时，使得斜坡电压以第一速率增大，当斜坡电压不小于第一预定电压时，使得斜坡电压以第二速率增大。其中，所述第一速率小于所述第二速率增大。

Description

栅氧层击穿电压测试方法
技术领域
本发明涉及半导体可靠性测试领域，更具体地说，本发明涉及一种栅氧层击穿电压测试方法。
背景技术
在晶圆级可靠性测试中，对于栅氧层的击穿电压，常用的测试方法有斜坡电压(Vramp)测试方法。如附图1所示，斜坡电压测试方法时，在栅极施加斜坡电压(电压逐渐增大)形式的栅极电压Vg，同时量测栅极的栅极电流Ig，当栅极电流Ig达到一定值时，测试停止，此时对应的栅极电压就是栅氧化层的击穿电压。
当击穿电压小于电压规格(Vspec)时，则判断该样品失效。此量测方法中，栅极电压是按一定的加压速率(Ramp rate)增加的。
但是，一般Vramp的测试结构和测试样品数量较大，如果加压速率较低，测试时间会比较长，对机台测试机时消耗量大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够在不影响失效模型判断的同时提高测试效率的栅氧层击穿电压测试方法。
为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种栅氧层击穿电压测试方法，包括：在待测试器件的栅极施加初始值为初始电压值的斜坡电压，并且在待测试器件的栅极施加斜坡电压的同时量测待测试器件的栅极电流，而且在施加斜坡电压的过程中使得施加的斜坡电压从初始电压值增大，其中初始电压值小于第一预定电压；而且，在施加斜坡电压的过程中，当斜坡电压小于第一预定电压时，使得斜坡电压以第一速率增大，当斜坡电压不小于第一预定电压时，使得斜坡电压以第二速率增大。
优选地，所述第一速率小于所述第二速率增大。
优选地，当斜坡电压不小于第二预定电压时，使得斜坡电压以第三速率增大；其中所述第一预定电压小于所述第二预定电压，而且所述第二速率小于所述第三速率增大。例如，当斜坡电压不小于第三预定电压时，使得斜坡电压以第四速率增大；其中所述第二预定电压小于所述第三预定电压，而且所述第三速率小于所述第四速率增大。可以依此类推进行多层次设置。
优选地，所述栅氧层击穿电压测试方法还包括：当栅极电流达到一定值时测试停止，将测试停止时对应的栅极上的斜坡电压确定为栅氧化层的击穿电压。
优选地，所述第二速率至少是所述第一速率的1.5倍。
优选地，所述第二速率至少是所述第一速率的2倍。
优选地，所述第一速率介于0.8MV/cm·s至1.5MV/cm·s之间。
优选地，所述第一速率为1MV/cm·s。
优选地，所述第二速率介于1.8MV/cm·s至2.5MV/cm·s之间。
优选地，所述第二速率为2MV/cm·s。
优选地，待测试器件为核心器件和/或输入输出器件。
本发明的这种新型的栅氧化层斜坡电压量测方法在栅极电压加压的过程中采用了分段式加压速率，从而实现了在不影响失效模型判断的同时提高测试效率的目的。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性地示出了根据现有技术的斜坡电压测试的Ig-Vg曲线图。
图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的栅氧层击穿电压测试方法的与斜坡电压有关的部分流程图。
图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的栅氧层击穿电压测试方法采用的分段栅极测试电压的加压示意图。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的栅氧层击穿电压测试方法的与斜坡电压有关的部分流程图。而且，图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的栅氧层击穿电压测试方法采用的分段栅极测试电压的加压示意图。
如图2和图3所示，根据本发明优选实施例的栅氧层击穿电压测试方法包括下述步骤：
在待测试器件的栅极施加初始值为初始电压值的斜坡电压(如图3所示)(第一步骤S1)，在待测试器件的栅极施加斜坡电压的同时量测待测试器件的栅极电流。
而且在施加斜坡电压的过程中，使得施加的斜坡电压从初始电压值增大(第二步骤S2)，其中初始电压值小于第一预定电压(优选地，所述第一预定电压等于待测试器件的电压规格)。
而且，在施加斜坡电压的过程中，当斜坡电压小于第一预定电压时(第三步骤S3中“斜坡电压是否小于电压规格”的判定结果为肯定)，使得斜坡电压以第一速率增大(第四步骤S4)，当斜坡电压不小于第一预定电压时(第三步骤S3中“斜坡电压是否小于电压规格”的判定结果为否定)，使得斜坡电压以第二速率增大(第五步骤S5)；其中，第一速率小于第二速率增大。
优选地，所述第二速率至少是所述第一速率的1.5倍；进一步优选地，所述第二速率至少是所述第一速率的2倍。
优选地，所述第一速率介于0.8MV/cm·s至1.5MV/cm·s之间；例如，所述第一速率为1MV/cm·s。优选地，所述第二速率介于1.8MV/cm·s至2.5MV/cm·s之间；例如，所述第二速率为2MV/cm·s。
例如，当栅极上的斜坡电压小于电压规格时，保持标准速率；当栅极上的斜坡电压超过电压规格时，提高加压速率。
优选地，除了第一预定电压之外，还可以设置其它的一个或多个预定电压，以进行多层次的升压速率变化。
例如，当斜坡电压不小于第二预定电压时，使得斜坡电压以第三速率增大；其中所述第一预定电压小于所述第二预定电压，而且所述第二速率小于所述第三速率增大。
同样地，在根据本发明优选实施例的栅氧层击穿电压测试方法中，当栅极电流达到特定值时测试停止，将测试停止时对应的栅极上的斜坡电压的大小确定为栅氧化层的击穿电压大小。
本发明的这种新型的栅氧化层斜坡电压量测方法在栅极电压加压的过程中采用了分段式加压速率，从而实现了在不影响失效模型判断的同时提高测试效率的目的。
经测试发现，对于同一结构的核心器件以及输入输出器件在栅极电压超过电压规格后不同加压速率对应的测试时间，栅极电压超过电压规格后，提高加压速率，对于核心器件的结构，节省的测试时间可超过30％(相对于标准加压速率)，而对于输入输出器件的结构，节省的测试时间可超过20％(相对于标准加压速率)。采用分段加压速率的方式，既不影响测试器件的失效模型，又可提高测试效率，降低测试的成本。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种栅氧层击穿电压测试方法，其特征在于包括：在待测试器件的栅极施加初始值为初始电压值的斜坡电压，并且在待测试器件的栅极施加斜坡电压的同时量测待测试器件的栅极电流，而且在施加斜坡电压的过程中使得施加的斜坡电压从初始电压值增大，其中初始电压值小于第一预定电压；而且，在施加斜坡电压的过程中，当斜坡电压小于第一预定电压时，使得斜坡电压以第一速率增大，当斜坡电压不小于第一预定电压时，使得斜坡电压以第二速率增大；所述第一速率小于所述第二速率增大。
2.根据权利要求1所述的栅氧层击穿电压测试方法，其特征在于还包括：当斜坡电压不小于第二预定电压时，使得斜坡电压以第三速率增大；其中所述第一预定电压小于所述第二预定电压，而且所述第二速率小于所述第三速率增大。
3.根据权利要求1或2所述的栅氧层击穿电压测试方法，其特征在于还包括：当栅极电流达到一定值时测试停止，将测试停止时对应的栅极上的斜坡电压确定为栅氧化层的击穿电压。
4.根据权利要求2所述的栅氧层击穿电压测试方法，其特征在于，所述第二速率至少是所述第一速率的1.5倍。
5.根据权利要求1或2所述的栅氧层击穿电压测试方法，其特征在于，所述第二速率至少是所述第一速率的2倍。
6.根据权利要求1或2所述的栅氧层击穿电压测试方法，其特征在于，所述第一速率介于0.8MV/cm·s至1.5MV/cm·s之间。
7.根据权利要求1或2所述的栅氧层击穿电压测试方法，其特征在于，所述第一速率为1MV/cm·s。
8.根据权利要求1或2所述的栅氧层击穿电压测试方法，其特征在于，所述第二速率介于1.8MV/cm·sMV/cm·s至2.5MV/cm·s之间。
9.根据权利要求1或2所述的栅氧层击穿电压测试方法，其特征在于，所述第二速率为2MV/cm·s。
10.根据权利要求1或2所述的栅氧层击穿电压测试方法，其特征在于，待测试器件为核心器件和/或输入输出器件。
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