KR20000042108A - 핫 캐리어 측정을 위한 테스트 패턴 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 핫 캐리어 측정을 위한 테스트 패턴에 관한 것으로, 종래의 기술에 있어서는 트랜지스터의 수명(lifetime)을 측정하기 위하여 사용하는 프로브 카드의 특성상 하나의 트랜지스터에 한가지 조건의 전기적 스트레스를 인가하여 열화 정도를 측정하는 방법으로, 이러한 방법을 사용할 경우 각각의 스트레스 조건에 대하여 10%의 드레인 포화전류(IDSAT)가 되는 시간을 구하는 데는 상당한 시간(최소 3시간)이 소요되고, 정확한 트랜지스터의 수명(lifetime)을 측정하기 위해서는 여러가지 조건에서 트랜지스터 소자의 열화를 측정해야 되기 때문에 그 소자의 갯수만큼 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 한가지 조건(최고 게이트 전압과 최고 드레인 전압)의 스트레스를 인가하면 그 이하의 모든 조건에 대한 트랜지스터 소자의 열화 정도를 동시에 측정할 수 있게 하므로써 종래의 트랜지스터 소자 하나를 측정하는 시간으로 여러개의 소자를 동시에 측정할 수 있게 되어 시간적인 손실을 줄여 작업 효율을 높힐 수 있는 효과가 있다.

Description

핫 캐리어 측정을 위한 테스트 패턴
본 발명은 여러 트랜지스터의 핫 캐리어를 동시에 측정하기 위한 테스트 패턴에 관한 것으로, 특히 각각의 트랜지스터의 게이트와 드레인에 전압이 다르게 인가되도록 하여 짧은 시간에 핫 캐리어 열화(hot carrier degradation)를 측정할 수 있도록 하는 테스트 패턴에 관한 것이다.
트랜지스터의 열화 정도를 측정하기 위해서는 일정한 조건(게이트와 드레인에 가해주는 전압)에서 발생되는 핫 캐리어를 측정하여 알 수가 있는데, 도1은 일반적인 모스 트랜지스터의 구성도로서, 종래의 트랜지스터의 핫 캐리어를 측정하기 위한 테스트 패턴은 상기와 같이 하나의 트랜지스터 소자에 한가지 조건(예 : 4.5V의 드레인 전압과 2V의 게이트 전압)의 전기적인 스트레스를 인가하여 프로브 카드(probe card)를 통해 열화 정도를 측정하고, 그 측정이 완료된 후 다른 트랜지스터 소자에 다른 전기적 스트레스 조건(예 : 5V의 드레인 전압과 2.5V의 게이트 전압)을 인가하여 그 열화 정도를 순서적으로 측정하는 방법으로 측정하고자 하는 모든 조건의 스트레스를 인가받는 트랜지스터를 각각 측정하여 수명(lifetime)을 측정하였다.
그러나, 상기 종래의 기술에 있어서는 트랜지스터의 수명(lifetime)을 측정하기 위하여 사용하는 프로브 카드의 특성상 하나의 트랜지스터에 한가지 조건의 전기적 스트레스를 인가하여 열화 정도를 측정하는 방법으로, 이러한 방법을 사용할 경우 각각의 스트레스 조건에 대하여 10%의 드레인 포화전류(IDSAT)가 되는 시간을 구하는 데는 상당한 시간(최소 3시간)이 소요되고, 정확한 트랜지스터의 수명(lifetime)을 측정하기 위해서는 여러가지 조건에서 트랜지스터 소자의 열화를 측정해야 되기 때문에 그 소자의 갯수만큼 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 동시에 여러 트랜지스터 소자에 각기 다른 조건의 전기적인 스트레스를 인가할 수 있는 테스트 패턴에 의해 하나의 트랜지스터의 열화 정도를 측정할 수 있는 시간에 여러개의 트랜지스터의 열화 정도를 동시에 측정하도록 하므로서 테스트에 걸리는 시간을 단축하여 작업 효율을 높힐 수 있는 핫 캐리어 측정을 위한 테스트 패턴을 제공 하는데 그 목적이 있다.
도1은 일반적인 모스 트랜지스터의 구성도.
도2는 본 발명에 의해 동시에 복수개의 트랜지스터의 열화 정도를 측정할 수 있는 테스트 패턴의 구성도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
R1∼R8 : 저항 B1∼Bpd : 접촉 패드
TG1∼TG4 : 전송 게이트 DUT-1∼DUT-4 : 트랜지스터
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 핫 캐리어를 측정할 수 있는 프로브 카드의 특성에 따라 한 번에 측정 가능한 복수의 트랜지스터의 각 단자에 연결할 수 있는 복수개의 접촉 패드와; 테스트를 하기 위해 인가되는 전압을 저항비에 의해 분배하여 각 트랜지스터의 게이트와 드레인에 인가될 수 있도록 각각 직렬 연결된 복수개의 저항과; 상기 각 트랜지스터에 대한 스트레스 인가시와 측정시에 따라 온/오프 스위칭을 위한 전송 게이트로 구성함으로써 달성되는 것으로, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도2는 본 발명에 의해 동시에 복수개의 트랜지스터의 열화 정도를 측정할 수 있는 테스트 패턴의 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 핫 캐리어를 측정할 수 있는 프로브 카드(미도시)의 특성에 따라 한 번에 측정 가능한 복수의 트랜지스터(DUT-1∼DUT-4)의 각 단자에 연결할 수 있는 복수개의 접촉 패드(B1∼Bpd)와; 테스트를 하기 위해 인가되는 전압을 저항비에 의해 분배하여 각 트랜지스터의 게이트와 드레인에 인가될 수 있도록 각각 직렬 연결된 복수개의 저항(R1∼R8)과; 상기 각 트랜지스터에 대한 스트레스 인가시와 측정시에 따라 온/오프 스위칭을 위한 전송 게이트(TG1∼TG4)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 동작 및 작용을 설명한다.
일단, 게이트 펄스 패드(Gp : 게이트에 일정 전압을 인가하기 위한 접촉 패드)를 통해 측정 조건 중 가장 큰 게이트 전압을 인가하면 상기 저항열(R1∼R4)을 통해 전압 분배가 이루어져 트랜지스터(DUT-1)에 가장 높은 게이트 전압이 인가되고, 저항비에 의해 일정 비율로 낮아지는 게이트 전압이 순차로 다음 트랜지스터의 게이트에 인가된다.
다음, 드레인 펄스 패드(Dp : 드레인에 일정 전압을 인가하기 위한 접촉 패드)를 통해 측정 조건 중 가장 큰 드레인 전압을 인가하면 상기 저항열(R5∼R8)을 통해 전압 분배가 이루어져 트랜지스터(DUT-1)에 가장 높은 드레인 전압이 인가되고, 저항비에 의해 일정 비율로 낮아지는 드레인 전압이 순차로 다음 트랜지스터의 드레인에 인가된다.
또한, 전송 게이트 패드(Gtp : 전송 게이트(TG1∼TG4)의 온/오프를 제어하기 위해 게이트에 전압을 인가하기 위한 접촉 패드)는 각각의 트랜지스터의 드레인에 스트레스를 인가할 때는 각 전송 게이트(TG1∼TG4)를 턴온시키고, 측정시에는 오프시키기 위한 패드이다.
그리고, 상기에서 언급하지 않은 게이트 벌크 패드(Bp)와 드레인 벌크 패드(Bpd)는 게이트와 드레인에 스트레스 인가시에는 상기 저항열(R1∼R8)을 폐회로로 구성하여 소정 전압이 인가되도록 하기 위한 접지(GND)용 패드이고, 또한 패드(B1∼D4)는 프로브 카드를 이용하여 핫 캐리어를 측정하기 위한 측정용 패드이다.
다음, 이와 같이 구성된 테스트 패드를 이용하여 측정하기 위해서는 일단, 스트레스 인가시에는 게이트 펄스 패드(Gp)와 드레인 펄스 패드(Dp)에 일정 전압을 인가하여 각 트랜지스터 소자의 게이트와 드레인에 조건에 맞는 전압을 인가하고, 측정시에는 게이트 벌크 패드(Bp)를 오프하여 플로팅 상태로 만들고 게이트 펄스 패드(Gp)에만 전압을 인가하여 측정하거나 드레인 벌크 패드(Bpd)를 오프하여 플로팅 상태로 만들고 드레인 펄스 패드(Dp)에만 전압을 인가하여 파라메터를 측정할 수 있도록 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 핫 캐리어 측정을 위한 테스트 패턴은 한가지 조건(최고 게이트 전압과 최고 드레인 전압)의 스트레스를 인가하면 그 이하의 모든 조건에 대한 트랜지스터 소자의 열화 정도를 동시에 측정할 수 있게 하므로써 종래의 트랜지스터 소자 하나를 측정하는 시간으로 여러개의 소자를 동시에 측정할 수 있게 되어 시간적인 손실을 줄여 작업 효율을 높힐 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 핫 캐리어를 측정할 수 있는 프로브 카드의 특성에 따라 한 번에 측정 가능한 복수의 트랜지스터의 각 단자에 연결할 수 있는 복수개의 접촉 패드(B1∼Bpd)와; 테스트를 하기 위해 인가되는 전압을 저항비에 의해 분배하여 각 트랜지스터(DUT-1∼DUT-4)의 게이트와 드레인에 인가될 수 있도록 각각 직렬 연결된 복수개의 저항(R1∼R8)과; 상기 각 트랜지스터에 대한 스트레스 인가시와 측정시에 따라 온/오프 스위칭을 위한 전송 게이트(TG1∼TG4)로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 핫 캐리어 측정을 위한 테스트 패턴.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각 전송 게이트는 상기 복수개의 트랜지스터의 드레인에 스트레스를 인가할 때는 턴온시키고, 측정시에는 오프시키는 것을 특징으로 하는 핫 캐리어 측정을 위한 테스트 패턴.
  3. 제1항에 있어서, 상기 접촉 패드는 각 트랜지스터의 게이트에 인가될 최고 전압을 인가하기 위한 게이트 펄스 패드(Gp) 및 게이트 벌크 패드(Bp)와; 각 트랜지스터의 드레인에 인가될 최고 전압을 인가하기 위한 드레인 펄스 패드(Dp) 및 드레인 벌크 패드(Bpd)와; 전송 게이트의 온/오프를 제어하기 위해 전압을 인가하기 위한 전송 게이트 패드(Gtp)와; 핫 캐리어 측정을 위한 측정용 패드(B1∼D4)로 이루어진 것을 특징으로 하는 핫 캐리어 측정을 위한 테스트 패턴.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 핫 캐리어 측정시에는 게이트 벌크 패드(Bp)를 오프하여 플로팅 상태로 만들고 게이트 펄스 패드(Gp)에만 전압을 인가하여 측정하거나 드레인 벌크 패드(Bpd)를 오프하여 플로팅 상태로 만들고 드레인 펄스 패드(Dp)에만 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 핫 캐리어 측정을 위한 테스트 패턴.
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