[发明专利]信道热载流子效应测量装置及其方法

说明书

本发明涉及半导体装置的可靠度分析技术，特别是涉及一种信道热载子效应测量评估装置及其方法。

当半导体装置尺寸缩减时，无可避免地会遭遇到热载流子效应(hot carrier effect)的问题。该热载流子效应不仅会影响MOS晶体管内栅极氧化层的可靠度，电路也会因为传递延迟(propagation delay)的增加而降低操作速度，进而影响到整个电子产品的使用寿命(lifetime)。

因此，如何正确地测量MOS组件内信道热载流子效应，即便是可靠度分析的一大课题。美国专利第5,587,665号披露利用NMOS晶体管与PMOS晶体管组成一环式振荡器(ring oscillator)，藉由计算传递延迟，据以推论电路遭受信道热载流子效应破坏的程度。另外，在美国专利第5,504,431号案中，是利用发光传感器(luminescence sensor)测量CMOS的切换时间(switch time)，据以推论信道热载流子效应破坏的程度。

然而，在美国专利第5,587,665号案的环式振荡器内，由若干NMOS与PMOS晶体管所组成，假若组件间的变异程度大，则较不易精确地测量信道热载流子效应。至于美国专利第5,504,431号案所披露的发光传感器，在半导体工艺中不太普及。

因此，本发明的目的，在于提供一种信道热载流子效应测量评估装置及其方法，利用电源供应器(power supply)、功能产生器(functiongenerator)、及电流计(current meter)等，对于CMOS反相器遭受信道热载流子效应前后瞬时电流进行量测，便可精确地测量评估出信道热载流子效应破坏的程度。

本发明可藉由提供一种信道热载流子效应测量装置来完成。此信道热载流子效应测量装置适用于一CMOS反相器，CMOS反相器具有一输入端与一输出端。信道热载流子效应评量装置包括：一电源供应器、一功能产生器、以及一电流计。电源供应器是耦接至CMOS反相器，提供一电源电压与CMOS反相器。功能产生器是耦接至CMOS反相器，提供一三角波信号至CMOS反相器该输入端。电流计是与CMOS反相器串接，是于CMOS反相器经过热载流子效应应力处理前后，测量CMOS反相器之瞬时电流。

据此，本发明仅需利用简单的单一CMOS反相器，并配合电源供应器、电流计、功能产生器等相当普及的测量工具，便可以精确地评量出信道热载流子效应破坏的程度，不失为一种兼具简单、可靠、低成本等优点的信道热载流子效应测量评估方法。

另外，本发明还提供一种信道热载流子效应测量评估方法。首先，提供一CMOS反相器，具有一输入端与一输出端。然后，提供一电源电压予CMOS反相器，提供一三角波信号至CMOS反相器输入端后，对CMOS反相器第一瞬时电流进行量测。接着，对CMOS反相器施行热载流子效应应力处理。然后，提供该电源电压予CMOS反相器，提供该三角波信号至CMOS反相器输入端后，量测CMOS反相器第二瞬时电流。最后，对于第一瞬时电流与第二瞬时电流差异进行比较。

为让本发明上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图的简要说明：

图1显示一CMOS反相器的示意图；

图2显示第1图CMOS反相器v_O/v_I转移曲线；

图3显示根据本发明对一CMOS反相器量测瞬时电流(transientcurrent)示意图；以及

图4显示根据本发明第3图CMOS反相器施行热载流子应力处理(stressing)示意图。图号说明：

30～CMOS反相器；32～电源供应器；34～电流计；以及，36～功能产生器。

实施例：