[发明专利]可靠性测试的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的可靠性测试的方法和装置。

背景技术

可靠性(Reliability)可以简单描述为产品在正常使用条件下，能顺利工作的使用寿命(Lifetime)，对半导体器件(例如MOS器件)进行可靠性测试是半导体集成电路的制造过程中的重要组成部分。为了在短时间内测得半导体器件的可靠性，通常会使用加速测试实验，即对半导体器件施加加速其性能退化(degrade)的应力条件(stress，是指比正常工作条件高的环境温度、湿度、电压、电流、压力等)，测量其性能参数，进而得到半导体器件在比正常工作条件更严格的工作环境下的使用寿命，再利用生命期模型(LifetimeModel)计算出产品在正常使用条件下的寿命。

通常，对多个半导体器件进行可靠性测试是以如图1所示的步骤进行：

步骤S10，对第一个被测器件(DUT，Device Under Test)施加应力条件，计算应力的作用时间。

步骤S11，在预定的应力作用时间点，解除对第一个DUT施加的应力条件。

步骤S12，测量并记录第一个DUT的性能参数。

步骤S13，判断是否达到预设的测试时间，若是，则进行步骤S14；若否，则返回到步骤S10。

步骤S14至S17，参考步骤S10至S13，对第二个DUT施加应力条件，测量并记录第二个DUT的性能参数。在测试完第二个DUT后，再测试下一个DUT，直到最后一个DUT测试完成。

上述可靠性测试的方法由于采用的是“一个被测器件接着一个被测器件测试(one DUT by one DUT test)”的方法，作用时间较长的应力条件是逐个施加在要被测量的DUT上，因而总的测试时间就会非常长。

为解决上述测试时间长的问题，申请号为200410051148.4的中国发明专利申请公开了一种半导体器件的可靠性测试项目，即热载流子注入(HCI，HotCarrier Injection)测试的方法，如图2所示：

步骤S20，同时对所有DUTs施加电压应力，计算电压应力的作用时间。

步骤S21，在预定的应力作用时间点，关断对所有DUTs施加的电压应力。

步骤S22，逐个测量并记录每个DUT的性能参数的退化量。

重复步骤S20至S22，直到性能参数的退化量达到需要的目标值时结束。

图2所示的方法适用于没有恢复效应(recovery effect)的可靠性测试项目，例如HCI测试，其是同时对所有DUTs施加电压应力，因而缩短了测试时间。但是，对于具有恢复效应的可靠性项目，例如负偏压高温不稳定性(NBTI，Negative Bias Temperature Instability)测试，采用图2所示的方法会影响测试的准确性。

具体来说，NBTI效应是指在高温条件下，当栅极加上负偏压时，MOS器件的特性会发生显著的退化，如饱和电流、亚阈值斜率和跨导的不断减小，以及阈值电压不断增加等。NBTI的一个重要特征就是其具有强的恢复效应，即在高温下对MOS器件的栅极上施加一段时间的负偏压后，如果将负偏压改成零偏置或者正偏置，器件的退化特性将会有很强的恢复。图2所示的方法是在预定的应力作用时间点，关断对所有DUT施加的电压应力，再逐个测量每个DUT的性能参数，在测量完第一个DUT后，后面的DUT由于不是在关断电压应力后立即进行测量，其性能参数的退化已经有了一定恢复，此时测量所得的结果就会不准确，并且，越是后面测量的DUT，离关断电压应力的时间越久，其测量的结果会越不准确。

发明内容

本发明解决的问题是，提供一种可靠性测试的方法和装置，以提高具有恢复效应的可靠性测试的准确性。

为解决上述问题，本发明提供一种可靠性测试的方法，包括下述步骤：

同时对所有被测器件施加应力条件；

在解除对前一被测器件施加的应力条件、测量其性能参数和记录其测量数据后，解除对后一被测器件施加的应力条件、测量其性能参数和记录其测量数据，其中，第一被解除应力条件的被测器件的应力条件解除时间为预定的应力作用时间点。

可选的，记录所述第一被解除应力条件的被测器件的测量数据包括记录被测器件的性能参数和测量时间，记录其它被测器件的测量数据包括记录被测器件的性能参数、测量时间和对应的应力作用时间。

可选的，所述记录被测器件的测量时间是记录所述被测器件测量完后的时间点；所述记录被测器件的对应的应力作用时间是将前一被测器件测量完后的时间点作为被测器件的对应的应力作用时间记录。