RU1132686C - Способ контрол многопороговых МДП БИС - Google Patents

Abstract

СПОСОБ КОНТРОЛЯ МНОГОПОРОГОВЫХ МДП БИС, включающий подачу напр жени  на стоки и затворы двух транзисторов тестовой  чейки, последующее изменение напр жени  на затворах транзисторов и определение их токов стока, отличаю и; ийс  тем, что, с целью повышени  точности , на затворы обоих транзисторов подают одинаковое напр жение и одновременно измен ют его до момента равенства токов стока транзисторов, а контроль МПП БИС провод т путем сравнени  полученных значений тока стока и напр жени  затвора с номинальными значени ми при этом параметры транзисторов тестовом  чейки выбирают из соотношени  (,,)0(S,-S ), пороговое напр жение . где Un, , Un2. первого и второго транзисторов соответ-ственно; крутизна первого и ( второго транзисторов С/ соответственно с

Description

Изобретение относитс  к области микроэлектроники, в частности к контролю технологического процесса производства МДП БИС в ходе их изготовлени .

Одной из основных характеристик МЛП транзистора  вл етс  пороговое напр жение, определ ющее границу между включенным и выключенным состо ние траизистора НДП интегральные микросхемы стро тс  на основе МППтранзисторов различных типов, с пили р-кангплом, причем каналы создают или частично индуцированные за счет инвертировани  типа проводимости подложки , или встроенные, получаемые путем неглубокого, равномерного легировани , например, ионным, подложки

При всем разнообразии типов МЛПтранзисторов , примен емых в одной БИС, огромную роль в работоспособсо ности НЛП БИС играет сохранение разND ности пороговых напр жений разнопороговых МДП-транзисторов одной схемы.

а

Известен способ определени  поро00 гового напр жени  МДП-транзисторов,

о включающий построение передаточной характеристики, Тое, зависимости тока стока (. от напр жени  на затворе Ui при посто нном напр жении на стоке в координатах4 1 Т, ( f (U) и графическую экстрапол цию характеристики в области малых токов до пересечени  с осью напр жений.

Кроме того, в известном- способе в МДП-транзисторах со встроенными

каналами дл  упрощени  определени  характеристики тран исторг, определ ют ток стока насыщени , коррелирующий с пороговым напр жением транзистора и измер емый при нулевом напр жении на затворе при посто нном напр жении стока, т,Ко определение порогового напр жени  МЛП-транзистора со зстроенным каналом методом графической экстрапол ции перехолной характеристики в области малых токов практически не дает достаточной точности вследствие конечной ненулевой проводимости инвертированного легированного канала с,

Недостатком известного способа  вл етс  высока  трудоемкость его осу1цествлени  и низка  точность контрол  о

Из известных наиболее близким по технической сущности  вл етс  способ измерени  порогового напр жени  МДПтранзисторов , включающий подачу напр жени  на стоки и затворы двух транзисторов тестовой  чейки, последуюм|ее изменение напр жени  на затворах транзисторов, определение тока стока насыщени  и порогового тока стока и сравнение значений напр жени  затвора, соответствующего пороговому току стока, и тока стока насыщени  с заранее установленными значени ми .

Известный способ позвол ет производить оценку годности отдельных МДПтранзисторон по результатам сравнени порогового напр жени  и,, и тока стока 1 с заранее установленными критери ми , но не дает необходимой точности при контроле разнопороговых МДП-БИС, т,к„ в случае р да предельных отклонений контрольных параметро от среднего в пределах нормы, разность пороговых напр жений испытуемых транзисторов может отличатьс  от значени , при котором обеспечиваетс  работоспособность БИС,

«роме того, разделение операций измерени  напр жени  затвора и стока на разнопороговых транзисторах снижает оперативность всей операции контрол  Н,ПП ВИС

С целью повышени  точности, в способе контрол  многопорогоаых МЛП БИС, включающем подачу напр жени  на стоки и затворы двух транзисторов тестовой  чейки, последующее изменение напр х(ени  на зат орах транзисторов и определение их токов стока, на затворы обоих транзисторов подают одинаковое напр жение и одновременно измен ют его до момента равенства токов стока транзисторов, а годность /1ЛП БИС определ ют путем сравнени  Полученных значений тока стока и напр жени  затвора с номинальными значени ми, при этом параметры транзисторов тестовой  чейки выбирают из соотношени :

(u,u,,)o(s,-sp,

5 и

и„ пороговое напр жение

П 5 первого и второго транзисторов соответственно- , S - крутизна первого и

S

«

второго транзисторов соответственно

Н  чертеже изображены переходные характеристики двух НДП-транзисторов с различной крутизной; с индуцированным каналом (поЗо1) и встроенным каналом (поз, 2) п-типа в ркремнии , показанные с учетом технологического разброса порогового напр жени  (MJ) с

Данный способ контрол  многопороговых МДП БИС включает в себ  следующие операции: подачу напр жени  стока на два НДП-транзистора с различными величинами порогового напр жени ; одновременную подачу и одинаковое изменение величины напр жени  затвора на двух упом нутых разнопороговых транзисторах до равенства их токов стока; по достижению равенства токов стока измер ют токи стока и напр жение затворов и сравнивают их с заранее установленными критери ми. Способ основан на том, что в случае произвольных отклонений технологического процесса, например окислени  кремни , привод щих к изменению зар да в диэлектрическом слое, (двуокиси кремни  на кремнии), пороговые напр жени  обоих типов НЛП-транзисторов измен ютс  одинаковым образом на ДЧщ (см. чертеж) разность их пороговых напр жений остаетс  посто нной, и переходные характеристики разнопороговых транзисторов смещаютс  параллельно оси напр жений При этом точка пересечени  переходных характеристик разнопороговых транзисторов, отвечающа  равенству их токов стока гакме смещаетс  по

51

определенной линии, отвечающей определенному значению тока стока (I с,), которое не зависит от изменений порогового напр жени  при неизменной их разности,. Если же отдельные специальные операции техпроцесса по созданию транзистороЕз со встроен. ным каналом, например, ионное легирование , проведены некорректно, их пороговое напр жение измен етс  на . UUnZ Измен етс  и разность пороговых напр жений, а следовательно, и значение тока стока Icz. одинаковое дл  двух разнопороговых транзисторов При этом соответствующее ему напр жение на затворах U также будет отличатьс  от установленного критери „ Эти отличи  тока стока напр жени  затвора Uj и служат основой оценки корректности проведени  техпроцесса и соответственно годности разнопороговых транзисторов дл  их совместной работы в Н,П.П БИС.

Рассмотрим применение способа контрол  на примере изготовлени  двухпороговой БИС серии К581 на основе кремни  р-типа ,5-12 Пм см„ Дл  контрол  годности БИС используют МДП-транзисторы с индуцированным каналом с топологическим размером (lOxfO) мкм и .со встроенным каналом размером () мкм, полученные путем ионного легировани  фосфором с дозой 0,06 мкк/см о На истоки и стоки НДП-транзисторов с помощью многозондовой установки МЯУ, подают посто нное напр жение t5 В„ Затем одновременно подают и одинаковым образом измен ют величину напр жени  затвора на транзисторах, одновременно измер ют их токи стоков и сравнивают их например с помощью нуль-индикатора мостовой схемы. По достижению равен66

ства токов стока определ ют их величину , измер ют напр жение затворов . и сравнивают их с заранее установленными критери ми, например 160+3О мкА дл  тока стока и дл  напр жени  затвора 2-3 В дл  МДП БИС серии K58U

:При попадании измеренных значений напр жени  затворов и тока стока в

указанные интервалы МДП БИС считаетс  годной, в противном случае на основе полученных результатов провод т корректировку технологического процесса ,

По сравнению со способом-прототипом предложенный способ обладает следую1цими преимуществами:

более высокой точностью контрол  за счет измерени  напр жени  затворов при равенстве токов стока вместо раздельного определени  порогового напр жени  и стока тока соответственно , у двух разнопороговых транзисторов;

более высокой оперативностью за счет непосредственного измерени  напр жени  затворов двух транзисторов взамен поочередного измерени  порогового напр жени  одного и тока стока другого транзистора.

Применение предложенного способа позвол ет уменьшить трудоемкость и повысить оперативность измерени  основных параметров НДП-транзисторов и

внесени  по результатам измерений необходимых коррекций в технологический процесс, тем самым увеличива  производительность труда ориентировочно в 2 раза.

Одновременно, применение предложенного способа на 20, повышает точность определени  годности НЛП БИС после операции контроль параметров на МЗУ, что в конечном итоге позвол ет повысить выход годных БИС„