TWI742329B - 時間依賴介電擊穿測試結構及相關測試方法 - Google Patents

時間依賴介電擊穿測試結構及相關測試方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI742329B
TWI742329B TW107145388A TW107145388A TWI742329B TW I742329 B TWI742329 B TW I742329B TW 107145388 A TW107145388 A TW 107145388A TW 107145388 A TW107145388 A TW 107145388A TW I742329 B TWI742329 B TW I742329B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
dielectric
test
test sample
constant voltage
voltage
Prior art date
Application number
TW107145388A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202018315A (zh
Inventor
楊盛瑋
韓坤
Original Assignee
大陸商長江存儲科技有限責任公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 大陸商長江存儲科技有限責任公司 filed Critical 大陸商長江存儲科技有限責任公司
Publication of TW202018315A publication Critical patent/TW202018315A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI742329B publication Critical patent/TWI742329B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
    • G01R31/1263—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2855—Environmental, reliability or burn-in testing
    • G01R31/2856—Internal circuit aspects, e.g. built-in test features; Test chips; Measuring material aspects, e.g. electro migration [EM]
    • G01R31/2858—Measuring of material aspects, e.g. electro-migration [EM], hot carrier injection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/14—Circuits therefor, e.g. for generating test voltages, sensing circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/14—Measuring as part of the manufacturing process for electrical parameters, e.g. resistance, deep-levels, CV, diffusions by electrical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
    • G01R31/1263—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation
    • G01R31/129—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation of components or parts made of semiconducting materials; of LV components or parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/30—Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements
    • H01L22/34—Circuits for electrically characterising or monitoring manufacturing processes, e. g. whole test die, wafers filled with test structures, on-board-devices incorporated on each die, process control monitors or pad structures thereof, devices in scribe line

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)

Abstract

一種時間依賴介電擊穿測試結構，包含多個測試單元，並聯連接於一恆定電壓和一接地部之間。該多個測試單元的每一者包含一介電測試樣品，連接於該恆定電壓；以及一電流限制單元，連接於該介電測試樣和該接地部之間，用來在該恆定電壓已經擊穿該介電測試樣品之後，限制一擊穿電流流過該介電測試樣品。

Description

時間依賴介電擊穿測試結構及相關測試方法
本發明係指一種時間依賴介電擊穿測試結構及相關測試方法，尤指一種使用電流限制單元的時間依賴介電擊穿測試結構及相關測試方法。
在集成電路的製造過程中，可靠度評估是製程開發的重要環節之一。時間依賴介電擊穿(time dependent dielectric breakdown，簡稱TDDB)測試是用來評估介電材料(例如，半導體電晶體的閘極氧化物)的可靠度的重要方法。 然而，TDDB測試需花費長時間來進行一對一測試。一般而言，為了確保測試結果具有一定程度的統計意義，TDDB測試有最小樣品數量的測試條件(例如，至少15個測試樣品)。對於變異量較大的相同製成，可能會提高所需的樣品數量來確保測試結果的可信度。然而，增加樣品數量會大幅地增加測試循環時間。
據此，實有必要提供一種TDDB測試結構及方法，以有效地減少測試時間。
因此，本發明的主要目的即在於提供一種時間依賴介電擊穿測試結 構及相關測試方法，以對多個介電測試樣品進行批次測試來節省測試時間。
為達到上述技術目的，本發明實施例揭露一種時間依賴介電擊穿測試結構，包含多個測試單元，並聯連接於一恆定電壓和一接地部之間。該多個測試單元的每一者包含一介電測試樣品，連接於該恆定電壓；以及一電流限制單元，連接於該介電測試樣和該接地部之間，用來在該恆定電壓已經擊穿該介電測試樣品之後，限制一擊穿電流流過該介電測試樣品。
於一較佳實施例，當該恆定電壓為正電壓時，該多個測試單元是多個N型測試單元。該電流限制單元包含至少一耗盡型場效電晶體，包含一汲極，連接於該介電測試樣品；一閘極，連接於該接地部；一基極，連接於該接地部；以及一源極；以及一電阻，連接於該該至少一耗盡型場效電晶體的源極和該接地部之間；其中該擊穿電流於該電阻引起的一跨壓大於該至少一耗盡型場效電晶體的一總閾值電壓的絕對值。
於一較佳實施例，當該恆定電壓是負電壓時，該多個測試單元是多個P型測試單元。該電流限制單元包含一電阻，連接於該介電測試樣品；以及至少一耗盡型場效電晶體，包含：一汲極，連接於該接地部；一源極，連接於該電阻；一閘極，連接於該介電測試樣品；以及一基極，連接於該介電測試樣品；其中該擊穿電流於該電阻引起的一跨壓大於該至少一耗盡型場效電晶體的一總閾值電壓的絕對值。
為達到上述技術目的，本發明實施例揭露一種時間依賴介電擊穿測試方法，包含在恆定電壓和一接地部之間，並聯連接多個測試單元；以及量測 該恆定電壓與該接地部之間的一電流對時間曲線，以讀取對應於該多個測試單元多個擊穿次數。
於一較佳實施例，該多個測試單元包含多個介電測試樣品，且該方法另包含在該恆定電壓已經擊穿該多個介電測試樣品的一者之後，限制多個擊穿電流的一者通過該多個介電測試樣品的一者。
於一較佳實施例，該多個測試單元的每一者包含具有負閾值電壓的至少一耗盡型場效電晶體，且該至少一耗盡型場效電晶體在該恆定電壓已經擊穿該多個介電測試樣品之後被關閉，以限制該擊穿電流通過該多個介電測試樣品的一者。該耗盡型場效電晶體在該恆定電壓擊穿該多個介電測試樣品之前被導通。
1:N型TDDB測試結構
V+:恆定正電壓
10:N型測試單元
Gn、Gp:介電測試樣品
Mn(1)~Mn(K)、Mp(1)~Mp(K):耗盡型場效電晶體
Rn、Rp:電阻
In、Ip:擊穿電流
3:P型TDDB測試結構
V-:恆定負電壓
30:P型測試單元
D:汲極
S:源極
G:閘極
B:基極
6:流程
61、62:步驟
第1圖為本發明實施例一N型TDDB測試結構的示意圖。
第2圖為本發明實施例第1圖的N型TDDB測試結構的一測試單元的示意圖。
第3圖為本發明實施例一P型TDDB測試結構的示意圖。
第4圖為本發明實施例第3圖的P型TDDB測試結構的一測試單元的示意圖。
第5圖為本發明實施例一TDDB測試結構的一電流對時間曲線圖。
第6圖為本發明實施例一TDDB測試流程的流程圖。
第1圖為本發明實施例一N型時間依賴介電擊穿(time dependent dielectric breakdown，簡稱TDDB)測試結構1的示意圖。N型TDDB測試結構1包含多個N型測試單元10，並聯連接於一恆定正電壓V+和一接地部之間。
多個測試單元10的每一者的結構相同，並包含一介電測試樣品Gn和一電流限制單元。介電測試樣品Gn連接於恆定正電壓V+和電流限制單元之間。 電流限制單元包含至少一耗盡型場效(depleted field effect)電晶體和一電阻Rn。
假設電流限制單元包含多個耗盡型場效電晶體Mn(1)~Mn(K)，多個耗盡型場效電晶體Mn(1)~Mn(K)彼此串聯並連接於介電測試樣品Gn和電阻Rn之間。多個耗盡型場效電晶體Mn(1)~Mn(K)分別對應多個負閾值電壓Vtn(1)~Vtn(K)。當恆定正電壓V+大於單一個耗盡型場效電晶體的汲極對源極電壓時，用於限制電流的多個電流限制單元可用來承受恆定正電壓V+。
耗盡型場效電晶體的每個閾值電壓Vtn(n)和電阻Rn需共同運作來達到電流限制單元的限流功能。例如，一個介電測試樣品電阻值Rdi應甚大於電阻Rn的電阻值，Vtn(1)=Vtn(2)=Vtn(3)=…=Vtn(K)，且負閾值電壓Vtn(K)的絕對值小於In*Rn，其中In是介電測試樣品的擊穿電流。在介電測試樣品被擊穿之前，有限的電阻值Rn甚小於介電測試樣品的電阻值，並且不會影響正常的TDDB測試所給予樣品的壓力。再者，由於耗盡型場效電晶體的負閾值條件，耗盡型場效電晶體會保持導通狀態，並且只有很小的電流會通過電流限制單元。一但介電測試樣品被擊穿，會在電流限制單元瞬間產生一大電流。電阻Rn的電壓會被提升到大於負閾值電壓Vtn(K)的絕對值，讓所有耗盡型場效電晶體都處於關閉狀態，以達到限制電流單元的功能。同時，也可在施加恆定正電壓V+的情況下，繼續測試其他尚未被擊穿介電測試樣品。
第2圖為本發明實施一N型測試單元10的示意圖。假設N型測試單元10包含一個耗盡型場效電晶體Mn為例說明。
耗盡型場效電晶體Mn包含一汲極D連接於介電測試樣品Gn，一源極S連接於電阻Rn，一閘極G連接於接地部，以及一基極B連接於接地部。電阻Rn連接於耗盡型場效電晶體Mn的源極和接地部之間。
假設耗盡型場效電晶體Mn的一閾值電壓Vtn是-0.5V(伏特)，如此表示當耗盡型場效電晶體Mn的一閘極對源極電壓Vgs大於-0.5V時，耗盡型場效電晶體Mn呈現導通狀態，且當閘極對源極電壓Vgs小於-0.5V時，耗盡型場效電晶體Mn呈現關閉狀態。假設電阻Rn的電阻值是50ohm(歐姆)，擊穿電流In是20mA(毫安培)。
在正電壓V+擊穿介電測試樣品Gn之前，通過介電測試樣品Gn的電流小到足以忽略，且電阻Rn的跨壓小到足以忽略。閘極對源極電壓Vgs=0V大於閾值電壓Vtn=-0.5V，且耗盡型場效電晶體Mn呈現導通狀態。
當正電壓V+擊穿介電測試樣品Gn以產生擊穿電流In=20mA時，電阻Rn的跨壓為20mA*50ohm=1V，且閘極對源極電壓Vgs為-1V而小於閾值電壓Vtn=-0.5V。因此，自從正電壓V+擊穿介電測試樣品Gn時，耗盡型場效電晶體Mn呈現關閉狀態。
如此一來，根據第1圖的實施例可知，只要正電壓V+擊穿了多個N型 測試單元10中的任一者，則多個耗盡型場效電晶體Mn(1)~Mn(K)可被關閉來限制擊穿電流In通過介電測試樣品Gn。因此，本發明的N型TDDB測試結構1可在多個N型測試單元10中進行批次(batch)測試，如此相較於習知技術的一對一測試，本發明可節省測試時間。
第3圖為本發明實施例一P型TDDB測試結構3的示意圖。P型TDDB測試結構3包含多個P型測試單元30，並聯連接於一恆定負電壓V-和一接地部之間。
多個測試單元30的每一者的結構相同，並包含一介電測試樣品Gp和一電流限制單元。介電測試樣品Gp連接於恆定負電壓V-和電流限制單元之間。電流限制單元包含至少一耗盡型場效(depletedfieldeffect)電晶體和一電阻Rp。
假設電流限制單元包含多個耗盡型場效電晶體Mp(1)~Mp(K)，多個耗盡型場效電晶體Mp(1)~Mp(K)彼此串聯並連接於介電測試樣品Gp和電阻Rp之間。多個耗盡型場效電晶體Mp(1)~Mp(K)分別對應多個負閾值電壓Vtp(1)~Vtp(K)。當恆定負電壓V-大於單一個耗盡型場效電晶體的汲極對源極電壓時，用於限制電流的多個電流限制單元可用來承受恆定負電壓V-。
耗盡型場效電晶體的每個閾值電壓Vtp(n)和電阻Rp需共同運作來達到電流限制單元的限流功能。例如，一個介電測試樣品電阻值Rdi應甚大於電阻Rp的電阻值，Vtp(1)=Vtp(2)=Vtp(3)=…=Vtp(K)，且負閾值電壓Vtp(K)的絕對值小於Ip*Rp，其中Ip是介電測試樣品的擊穿電流。在介電測試樣品被擊穿之前，有限的電阻值Rp甚小於介電測試樣品的電阻值，並且不會影響正常的TDDB測試所給予樣品的壓力。再者，由於耗盡型場效電晶體的負閾值條件，耗盡型場效電 晶體會保持導通狀態，並且只有很小的電流會通過電流限制單元。一但介電測試樣品被擊穿，會在電流限制單元瞬間產生一大電流。電阻Rp的電壓會被提升到大於負閾值電壓Vtp(K)的絕對值，讓所有耗盡型場效電晶體都處於關閉狀態，以達到限制電流單元的功能。同時，也可在施加恆定負電壓V-的情況下，繼續測試其他尚未被擊穿介電測試樣品。
第4圖為本發明實施一N型測試單元30的示意圖。假設P型測試單元30包含一個耗盡型場效電晶體Mp為例說明。
耗盡型場效電晶體Mp包含一汲極D連接於介電測試樣品Gp，一源極S連接於電阻Rp，一閘極G連接於接地部，以及一基極B連接於接地部。電阻Rp連接於耗盡型場效電晶體Mp的源極和接地部之間。
假設耗盡型場效電晶體Mp的一閾值電壓Vtp是-0.5V(伏特)，如此表示當耗盡型場效電晶體Mp的一閘極對源極電壓Vgs大於-0.5V時，耗盡型場效電晶體Mp呈現導通狀態，且當閘極對源極電壓Vgs小於-0.5V時，耗盡型場效電晶體Mp呈現關閉狀態。假設電阻Rp的電阻值是50ohm(歐姆)，擊穿電流Ip是20mA(毫安培)。
在負電壓V-擊穿介電測試樣品Gp之前，通過介電測試樣品Gp的電流小到足以忽略，且電阻Rp的跨壓小到足以忽略。閘極對源極電壓Vgs=0V大於閾值電壓Vtp=-0.5V，且耗盡型場效電晶體Mp呈現導通狀態。
當負電壓V-擊穿介電測試樣品Gp以產生擊穿電流Ip=20mA時，電阻 Rp的跨壓為20mA*50ohm=1V，且閘極對源極電壓Vgs為-1V而小於閾值電壓Vtp=-0.5V。因此，自從負電壓V-擊穿介電測試樣品Gp時，耗盡型場效電晶體Mp呈現關閉狀態。
如此一來，根據第3圖的實施例可知，只要負電壓V-擊穿了多個P型測試單元30中的任一者，則多個耗盡型場效電晶體Mp(1)~Mp(K)可被關閉來限制擊穿電流Ip通過介電測試樣品Gp。因此，本發明的P型TDDB測試結構3可在多個P型測試單元30中進行批次(batch)測試，如此相較於習知技術的一對一測試，本發明可節省測試時間。
第5圖為本發明實施例一TDDB測試結構的一電流對時間曲線圖。由第5圖可看出，當一恆定電壓擊穿一第一介電測試樣品時，可產生一擊穿電流以在一第一時間點引發一第一電流跳點，且對應該第一介電測試樣品的一電流限制單元可限制該擊穿電流在一第一電流位準，直到該恆定電壓擊穿一第二介電測試樣品。
請注意，當該第一介電測試樣品被擊穿時，對應的電流限制單元呈現關閉狀態來關閉擊穿電流的電流路徑。因此，在給定恆定電壓的情況下，TDDB測試結構的總電阻值會減少，且TDDB測試結構的總漏電流會增加。
經由讀取對應多個時間點的多個電流，可獲得多個介電測試樣品的生命週期。
第6圖為本發明實施例一TDDB測試流程6的流程圖。TDDB測試流程6 包含以下步驟。
步驟61：在一恆定電壓和一接地部之間並聯連接多個測試單元。
步驟62：在該恆定電壓和該接地部之間量測一電流對時間曲線圖，以讀取對應多個測試單元的多個擊穿時間點。
關於TDDB測試流程6的詳細操作方式，請參考第1圖到第5圖的相關描述，於此不贅述。
綜上所述，本發明可提供N型和P型TDDB測試結構，用來對多個N型和P型測試單元進行批次測試，如此相較於習知技術的一對一測試，本發明可節省測試時間。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1:N型TDDB測試結構
V+:恆定正電壓
10:N型測試單元
Gn:介電測試樣品
Mn(1)~Mn(K):耗盡型場效電晶體
Rn:電阻
In:擊穿電流

Claims (6)

  1. 一種時間依賴介電擊穿(time dependent dielectric breakdown，簡稱TDDB)測試結構，包含：多個N型測試單元，並聯連接於一恆定電壓和一接地部之間，其中該恆定電壓是正電壓以及該多個N型測試單元的每一者包含：一介電測試樣品，連接於該恆定電壓；以及一電流限制單元，連接於該介電測試樣品和該接地部之間，用來在該恆定電壓已經擊穿該介電測試樣品之後，限制一擊穿電流流過該介電測試樣品及限制該擊穿電流流過該測試結構；其中該電流限制單元包含：至少一耗盡型場效電晶體包含，一汲極，連接於該介電測試樣品；一閘極，連接於該接地部；一基極，連接於該接地部；以及一源極；以及一電阻，連接於該該至少一耗盡型場效電晶體的源極和該接地部之間；其中在該恆定電壓擊穿該介電測試樣品之後，該介電測試樣品仍直接連接該恆定電壓；其中該多個N型測試單元的每一者的結構相同；其中該擊穿電流於該電阻引起的一跨壓大於該至少一耗盡型場效電晶體的一總閾值電壓的絕對值。
  2. 如請求項1所述的TDDB測試結構，其中當該恆定電壓擊穿該介電測試樣品時，該電阻的該跨壓使得該至少一耗盡型場效電晶體的一總閘極對源極電壓小於該總閾值電壓，進而關閉該至少一耗盡型場效電晶體，以限制該擊穿電流通過該介電測試樣品。
  3. 一種時間依賴介電擊穿(time dependent dielectric breakdown，簡稱TDDB)測試結構，包含：多個P型測試單元，並聯連接於一恆定電壓和一接地部之間，其中該恆定電壓是負電壓以及該多個P型測試單元的每一者包含：一介電測試樣品，連接於該恆定電壓；以及一電流限制單元，連接於該介電測試樣品和該接地部之間，用來在該恆定電壓已經擊穿該介電測試樣品之後，限制一擊穿電流流過該介電測試樣品及限制該擊穿電流流過該測試結構；其中該電流限制單元包含：至少一耗盡型場效電晶體包含，一汲極，連接於該接地部；一源極，連接於該電阻；一閘極，連接於該介電測試樣品；以及一基極，連接於該介電測試樣品；以及一電阻，連接於該介電測試樣品；其中在該恆定電壓擊穿該介電測試樣品之後，該介電測試樣品仍直接連接該恆定電壓；其中該多個P型測試單元的每一者的結構相同；其中該擊穿電流於該電阻引起的一跨壓大於該至少一耗盡型場效電晶體的一總閾值電壓的絕對值。
  4. 如請求項3所述的TDDB測試結構，其中當該恆定電壓擊穿該介電測試樣品時，該電阻的該跨壓使得該至少一耗盡型場效電晶體的一總閘極對源極電壓小於該總閾值電壓，進而關閉該至少一耗盡型場效電晶體，以限制該擊穿電流通過該介電測試樣品。
  5. 一種時間依賴介電擊穿(time dependent dielectric breakdown，簡稱TDDB)測試方法，包含：在恆定電壓和一接地部之間，並聯連接多個測試單元，其中該多個測試單元包含多個介電測試樣品；在該恆定電壓已經擊穿該多個介電測試樣品的一者之後，限制多個擊穿電流的一者通過該多個介電測試樣品的一者及限制該多個擊穿電流流過該測試結構；以及量測該恆定電壓與該接地部之間的一電流對時間曲線，以讀取對應於該多個測試單元多個擊穿次數；其中在該恆定電壓擊穿該介電測試樣品之後，該介電測試樣品仍直接連接該恆定電壓；其中該多個測試單元的每一者的結構相同；其中該多個測試單元是多個N型測試單元或多個P型測試單元；其中該多個N型測試單元，並聯連接於一恆定電壓和一接地部之間，其中該恆定電壓是正電壓以及該多個N型測試單元的每一者包含：一介電測試樣品，連接於該恆定電壓；以及一電流限制單元，連接於該介電測試樣品和該接地部之間，用來在該恆定電壓已經擊穿該介電測試樣品之後，限制一擊穿電流流過該介電測試樣品及限制該擊穿電流流過該測試結構；其中該電流限制單元包含：至少一耗盡型場效電晶體，包含一汲極，連接於該介電測試樣品；一閘極，連接於該接地部；一基極，連接於該接地部；以及一源極；以及 一電阻，連接於該該至少一耗盡型場效電晶體的源極和該接地部之間；其中在該恆定電壓擊穿該介電測試樣品之後，該介電測試樣品仍直接連接該恆定電壓；其中該多個N型測試單元的每一者的結構相同；其中該擊穿電流於該電阻引起的一跨壓大於該至少一耗盡型場效電晶體的一總閾值電壓的絕對值；以及其中該多個P型測試單元，並聯連接於一恆定電壓和一接地部之間，其中該恆定電壓是負電壓以及該多個P型測試單元的每一者包含：一介電測試樣品，連接於該恆定電壓；以及一電流限制單元，連接於該介電測試樣品和該接地部之間，用來在該恆定電壓已經擊穿該介電測試樣品之後，限制一擊穿電流流過該介電測試樣品及限制該擊穿電流流過該測試結構；其中該電流限制單元包含：至少一耗盡型場效電晶體，包含一汲極，連接於該接地部；一源極，連接於該電阻；一閘極，連接於該介電測試樣品；以及一基極，連接於該介電測試樣品；以及一電阻，連接於該介電測試樣品；其中在該恆定電壓擊穿該介電測試樣品之後，該介電測試樣品仍直接連接該恆定電壓；其中該多個P型測試單元的每一者的結構相同；其中該擊穿電流於該電阻引起的一跨壓大於該至少一耗盡型場效電晶體的一總閾值電壓的絕對值。
  6. 如請求項5所述的TDDB測試方法，其中該多個測試單元的每一者包 含至少一耗盡型場效電晶體，且該至少一耗盡型場效電晶體在該恆定電壓已經擊穿該多個介電測試樣品之後被關閉，以限制該擊穿電流通過該多個介電測試樣品的一者。
TW107145388A 2018-11-06 2018-12-17 時間依賴介電擊穿測試結構及相關測試方法 TWI742329B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
WOPCT/CN2018/114143 2018-11-06
PCT/CN2018/114143 WO2020093238A1 (en) 2018-11-06 2018-11-06 Time Dependent Dielectric Breakdown Test Structure and Test Method Thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202018315A TW202018315A (zh) 2020-05-16
TWI742329B true TWI742329B (zh) 2021-10-11

Family

ID=67569060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107145388A TWI742329B (zh) 2018-11-06 2018-12-17 時間依賴介電擊穿測試結構及相關測試方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11187740B2 (zh)
CN (2) CN111812472B (zh)
TW (1) TWI742329B (zh)
WO (1) WO2020093238A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102576342B1 (ko) * 2018-11-23 2023-09-07 삼성전자주식회사 반도체 장치 및 반도체 장치의 동작 방법
CN110635449A (zh) * 2019-08-28 2019-12-31 长江存储科技有限责任公司 保护电路及测试结构
CN110780178B (zh) * 2019-11-25 2022-03-18 珠海复旦创新研究院 一种宽频带器件交流可靠性测试电路及测试方法
CN113049921B (zh) * 2019-12-10 2024-04-19 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Tddb测试结构、tddb测试系统及其测试方法
CN113552457B (zh) 2020-04-03 2022-11-15 长鑫存储技术有限公司 测试电路及半导体测试方法
CN113495203B (zh) * 2020-04-03 2022-05-03 长鑫存储技术有限公司 测试电路及半导体测试方法
CN113092975B (zh) * 2021-03-10 2024-04-19 上海华虹宏力半导体制造有限公司 功率mos器件的源漏击穿电压测试方法
CN113092977B (zh) * 2021-03-30 2022-10-25 长江存储科技有限责任公司 一种经时击穿测试结构、方法及经时击穿测试试样
CN112986772B (zh) * 2021-04-20 2021-08-13 晶芯成(北京)科技有限公司 一种电介质击穿测试电路及其测试方法
CN113295981B (zh) * 2021-05-24 2023-10-10 长江存储科技有限责任公司 一种经时击穿测试设备和方法
CN117471267B (zh) * 2023-12-22 2024-03-12 南京第三代半导体技术创新中心有限公司 一种用于评估栅介质经时击穿的测试方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6489783B1 (en) * 2000-01-20 2002-12-03 Winbond Electronics Corp. Test device and method
CN104049666A (zh) * 2014-06-17 2014-09-17 苏州能讯高能半导体有限公司 一种二端恒流器件
CN107393843A (zh) * 2016-05-17 2017-11-24 格罗方德半导体公司 用于高电压应力施加的栅极保护

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW265482B (zh) 1994-06-01 1995-12-11 Siemens Akitengesellschaft
JPH09213760A (ja) * 1996-01-31 1997-08-15 Nippon Steel Corp 半導体素子の評価方法
KR100282432B1 (ko) * 1998-08-31 2001-02-15 김영환 티디디비(ｔｄｄｂ) 테스트 패턴 및 그를 이용한 모스캐패시터유전체막의 ｔｄｄｂ테스트방법
JP3926975B2 (ja) * 1999-09-22 2007-06-06 株式会社東芝 スタック型ｍｏｓトランジスタ保護回路
JP2001127126A (ja) * 1999-10-28 2001-05-11 Mitsubishi Materials Silicon Corp 半導体素子の評価方法
JP2001291753A (ja) * 2000-04-05 2001-10-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd チャージアップ・ダメージ半導体評価方法と半導体装置
JP3805987B2 (ja) * 2001-01-15 2006-08-09 株式会社東芝 半導体記憶装置
CN1187809C (zh) * 2001-05-21 2005-02-02 华邦电子股份有限公司 时间相依介电崩溃测试电路及测试方法
CN1588102A (zh) * 2004-08-19 2005-03-02 信息产业部电子第五研究所 在高温恒定电场中与时间有关的介质击穿试验方法
US7890891B2 (en) * 2005-07-11 2011-02-15 Peregrine Semiconductor Corporation Method and apparatus improving gate oxide reliability by controlling accumulated charge
US8264235B2 (en) * 2006-10-30 2012-09-11 Nxp B.V. Test structure for detection of defect devices with lowered resistance
CN101692449B (zh) * 2009-10-13 2013-05-29 上海宏力半导体制造有限公司 并行测量热载流子注入效应的电路
CN101702005B (zh) * 2009-10-28 2012-12-12 上海宏力半导体制造有限公司 与时间相关电介质击穿的并行测试电路
US8233306B1 (en) * 2010-03-31 2012-07-31 Volterra Semiconductor Corporation Memory program circuit
US8604531B2 (en) * 2010-10-15 2013-12-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Method and apparatus for improving capacitor capacitance and compatibility
US8754655B2 (en) * 2011-08-11 2014-06-17 International Business Machines Corporation Test structure, method and circuit for simultaneously testing time dependent dielectric breakdown and electromigration or stress migration
US8598937B2 (en) * 2011-10-07 2013-12-03 Transphorm Inc. High power semiconductor electronic components with increased reliability
CN102928758B (zh) * 2012-10-17 2015-11-04 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 一种反并联晶闸管状态检测系统及方法
CN104345253B (zh) * 2013-08-02 2017-11-10 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种tddb的测试结构及测试方法
CN203688745U (zh) * 2013-11-25 2014-07-02 淮北市华明工业变频设备有限公司 Scr高压击穿检测器
CN204241624U (zh) * 2014-10-21 2015-04-01 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 击穿电压的测试结构
CN106291276A (zh) * 2016-07-28 2017-01-04 上海华力微电子有限公司 一种用于并行测试系统的介质经时击穿测试装置
CN106409817A (zh) * 2016-10-26 2017-02-15 上海华力微电子有限公司 Tddb测试结构以及tddb测试方法
CN206848417U (zh) * 2017-06-08 2018-01-05 北京华峰测控技术有限公司 一种高压mosfet晶圆击穿电压多工位并行测量装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6489783B1 (en) * 2000-01-20 2002-12-03 Winbond Electronics Corp. Test device and method
CN104049666A (zh) * 2014-06-17 2014-09-17 苏州能讯高能半导体有限公司 一种二端恒流器件
CN107393843A (zh) * 2016-05-17 2017-11-24 格罗方德半导体公司 用于高电压应力施加的栅极保护

Also Published As

Publication number Publication date
US11187740B2 (en) 2021-11-30
CN111812472A (zh) 2020-10-23
US20200141995A1 (en) 2020-05-07
WO2020093238A1 (en) 2020-05-14
TW202018315A (zh) 2020-05-16
CN110140200A (zh) 2019-08-16
CN110140200B (zh) 2020-08-25
CN111812472B (zh) 2021-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI742329B (zh) 時間依賴介電擊穿測試結構及相關測試方法
CN109425816B (zh) 测试mos功率开关
US20180263088A1 (en) LED Driver with Comprehensive Fault Protections
CN102004218B (zh) 芯片可接受度测试方法
US20130238273A1 (en) Circuit and method for measuring voltage
US9970980B2 (en) Test circuit for stress leakage measurements
KR100529615B1 (ko) 트랜지스터들의 열화정도를 측정할 수 있는 테스트회로
US7893699B2 (en) Method for identifying electronic circuits and identification device
US8779796B2 (en) Method and apparatus for device parameter measurement
CN110879343B (zh) 器件高温漏源漏电流特性的测试方法及测试系统
US10006958B2 (en) Semiconductor device and method of inspecting a semiconductor device
JP5969941B2 (ja) 半導体トランジスタのテスト方法
WO2022142294A1 (zh) 热载流子效应退化性能的评估方法
US11275105B2 (en) Reliability test device for coil
CN111124031B (zh) 一种限流电路的测试控制电路
JP7175555B2 (ja) テスト回路及び半導体装置
JP2014163851A (ja) オープン検出端子付き半導体集積回路
CN114156264A (zh) 用于检测半导体元件特性的半导体器件及其操作方法
US8330483B2 (en) Semiconductor device to detect abnormal leakage current caused by a defect
CN113030712B (zh) 电路检查方法及电子设备
US11099231B2 (en) Stress test on circuit with low voltage transistor
CN114334908A (zh) 监控电路、半导体器件和电子设备
Suresh et al. Low cost high performance microcontroller based semiconductor device tester
TW202124983A (zh) 電路檢查方法及電子設備
JP2019158573A (ja) 半導体集積回路