CN107576895B - 适用于tddb的原位侦测热点方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适用于TDDB的原位热点侦测方法，包括：提供待测样品，对所述待测样品的电性参数进行验证；定义应力条件及侦测热点的初始应力条件；对所述待测样品施加应力；观测中间数据，若所述待测样品达到侦测热点的初始应力条件，施加热点侦测电压侦测热点；若侦测到热点，则进行失效分析或继续TDDB测试。本发明中，实现了原位对失效样品热点的侦测，及时精准的反应了样品的失效位置，为进一步失效分析提供了有力保障。

Description

适用于TDDB的原位侦测热点方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路技术领域，尤其涉及一种适用于TDDB的原位侦测热点方法。
背景技术
伴随超大规模集成电路(Ultra Large Scale Integrated circuit，ULSI)尺寸的不断缩小，半导体器件MOS中的栅极介电层尺寸也不断的缩小，以获得更高的性能，当在器件上加恒定的电压，使器件处于积累状态经过一段时间后，器件中的介电层就会击穿，特别是金属介质层(inter-metal-dielectrics，IMD)会被击穿，这期间经历的时间就是在该条件下的寿命，也就是一般所说的与时间相关电介质击穿(time dependentdielectricbreakdown，TDDB)，在后段制程(The back end of line，BEOL)中，所述TDDB是衡量所述金属介质层以及所述半导体器件稳定性的关键因素之一。
常规TDDB测试过程如图1所示，待测样品一端加恒定的电压，另一端接地，持续监控流经待测样品的电流，直到待测样品击穿，测试过程中电流随时间的变化关系如图2所示。对于异常的失效时间或异常电流时间变化曲线，需通过失效分析来找到引起异常的根本原因，由于失效分析在完成TDDB测试和数据分析后进行，反应出的结果是电介质最终击穿状态，电介质已经烧毁，很难得到有用的信息。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种适用于TDDB的原位侦测热点方法，解决现有技术在TDDB测试完成后做失效分析难以得到有用信息的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种适用于TDDB的原位侦测热点方法，包括：
提供待测样品，对所述待测样品的电性参数进行验证；
定义应力条件及侦测热点的初始应力条件；
对所述待测样品施加应力；
观测中间数据，若所述待测样品达到侦测热点的初始应力条件，施加热点侦测电压侦测热点；
若侦测到热点，则进行失效分析或继续TDDB测试。
可选的，对所述待测样品施加的应力包括电压、温度。
可选的，对所述待测样品施加电压时，由高电压降至低电压进行热点侦测。
可选的，选择的最大热点侦测电压对所述待测样品失效时间的影响不超过器件失效时间的1％。
可选的，于侦测热点机台中完成应力及侦测热点测试，且根据是否满足侦测热点的初始应力条件切换施加于待测样品上的应力电压和侦测热点电压。
可选的，若所述待测样品达到侦测热点的初始应力条件，停止TDDB应力测试。
可选的，若所述待测样品的电性参数不满足验证条件，则不进行TDDB测试。
可选的，所述待测样品为MOS晶体管器件前后道工艺中涉及的电介质。
可选的，所述待测样品的一端施加应力，另一端连接地端。
与现有技术相比，本发明的适用于TDDB的原位热点侦测方法具有以下有益效果：
本发明中，对所述待测样品施加应力，观测中间数据，若所述待测样品达到侦测热点的初始应力条件，施加热点侦测电压侦测热点，若侦测到热点，则进行失效分析。本发明实现了原位对失效样品热点的侦测，及时精准的反应了样品的失效位置，为进一步失效分析提供了有力保障。
附图说明
图1为现有技术中TDDB测试的示意图；
图2为现有技术中TDDB测试的电流图；
图3为本发明一实施例中TDDB的原位侦测热点的方法流程图；
图4为本发明一实施例中TDDB的原位侦测热点的步骤流程图；
图5为本发明一实施例中异常样品侦测热点的位置。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的适用于TDDB的原位热点侦测方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，提供一种适用于TDDB的原位热点侦测方法，包括：提供待测样品，对所述待测样品的电性参数进行验证；定义应力条件及侦测热点的初始应力条件；对所述待测样品施加应力；观测中间数据，若所述待测样品达到侦测热点的初始应力条件，施加热点侦测电压抓取热点；若侦测到热点，则进行失效分析或继续进行TDDB测试。本发明中，实现了原位对失效样品热点的侦测，及时精准的反应了样品的失效位置，为进一步失效分析提供了有力保障。
以下结合附图对本发明适用于TDDB的原位热点侦测方法进行具体说明。参考图3和图4中所示，本发明的适用于TDDB的原位热点侦测方法包括如下步骤：
执行步骤S1，提供待测样品，对所述待测样品的电性参数进行验证，若所述待测样品的电性参数不满足验证条件，则不进行TDDB测试。本实施例中，所述待测样品泛指一切可以进行介质经时击穿测试的电介质样品，例如可以为MOS晶体管器件前后道工艺中涉及的电介质，但本发明不局限于此。
执行步骤S2，定义应力条件及侦测热点的初始应力条件。本实施例中，对所述待测样品施加的应力包括电压、温度，具体的，应力条件包括电压的大小、时间及温度值等，侦测特点的初始应力条件为应力条件满足一预设值时，即停止TDDB应力测试，而进行热点侦测，该条件包括电流或电压条件。
执行步骤S3，对所述待测样品施加应力，如图1中所示，所述待测样品的一端施加应力Vstress，另一端连接地端GND。并且，对所述待测样品施加电压时，由高电压降至低电压进行热点侦测。
执行步骤S4，观测中间数据，所述中间数据包括通过待测样品的电流等。若所述待测样品达到侦测热点的初始应力条件，停止TDDB的应力测试，施加热点侦测电压于所述待测样品侦测热点。选择的最大热点侦测电压对所述待测样品失效时间的影响不超过器件失效时间的1％。本发明中，于侦测热点机台中完成应力及侦测热点测试，且根据是否满足侦测热点的初始应力条件切换施加于待测样品上的应力电压和侦测热点电压，从而可以在侦测热点机台中同时完成应力测试，并随时停止应力测试，进行热点侦测。
执行步骤S5，若侦测到热点，则进行失效分析或继续TDDB测试。参考图5中所示，在不同时刻样品击穿时，对应的侦测热点的位置，其中1、2、3、4、5分别为不同时刻样品击穿时侦测热点对应的位置。从图中可以看出，在不同时间可以侦测热点相应的位置，从而实现了原位对失效样品热点的侦测，能够及时精准的反应了样品的失效位置。
综上所述，本发明提供一种适用于TDDB的原位热点侦测方法，包括：提供待测样品，对所述待测样品的电性参数进行验证；定义应力条件及抓取侦测热点的初始应力条件；对所述待测样品施加应力；观测中间数据，若所述待测样品达到侦测热点的初始应力条件，施加热点侦测电压侦测热点；若侦测到热点，则进行失效分析或继续TDDB测试。本发明中，实现了原位对失效样品热点的侦测，及时精准的反应了样品的失效位置，为进一步失效分析提供了有力保障。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种适用于TDDB的原位侦测热点方法，其特征在于，包括：
提供待测样品，对所述待测样品的电性参数进行验证；
定义应力条件及侦测热点的初始应力条件；
对所述待测样品施加应力；
观测中间数据，若所述待测样品达到侦测热点的初始应力条件，施加热点侦测电压侦测热点；
若侦测到热点，则进行失效分析或继续TDDB测试；
对所述待测样品施加电压时，由高电压降至低电压进行热点侦测；
选择的最大热点侦测电压对所述待测样品失效时间的影响不超过器件失效时间的1％；
于侦测热点机台中完成应力及侦测热点测试，且根据是否满足侦测热点的初始应力条件切换施加于待测样品上的应力电压和侦测热点电压。
2.如权利要求1所述的适用于TDDB的原位侦测热点方法，其特征在于，对所述待测样品施加的应力包括电压、温度。
3.如权利要求1所述的适用于TDDB的原位侦测热点方法，其特征在于，若所述待测样品达到侦测热点的初始应力条件，停止TDDB应力测试。
4.如权利要求1所述的适用于TDDB的原位侦测热点方法，其特征在于，若所述待测样品的电性参数不满足验证条件，则不进行TDDB测试。
5.如权利要求1所述的适用于TDDB的原位侦测热点方法，其特征在于，所述待测样品为MOS晶体管器件前后道工艺中涉及的电介质。
6.如权利要求1所述的适用于TDDB的原位侦测热点方法，其特征在于，所述待测样品的一端施加应力，另一端连接地端。
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