[发明专利]一种热载流子注入测试MOS器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件可靠性测试领域，尤其涉及热载流子注入测试MOS器件的方法。

背景技术

当半导体制作工艺进入深亚微米时代，半导体器件可靠性越来越直接影响着制作的IC芯片的性能和使用寿命。由于热载流子注入是一直影响半导体MOS器件性能的重要因素，其直接引起MOS器件性能的退化，因此热载流子注入成为了MOS器件可靠性测试的一项重要指标。MOS器件热载流子的注入是按照JEDEC标准，在相同加载电压下记录不同电压加载时间下所测试的MOS器件性能指标的退化幅度。目前热载流子引起的MOS器件性能退化的规律普遍接受加州大学伯克利分校的胡正明教授创建的胡模型，该模型一直作为MOS器件可靠性评价的标准模型。

胡模型认为，MOS器件的衰变幅度随时间是遵循一个密指数函数的规律。然而，在很多情况下，例如，在测试的最初几万秒内曲线的波动和随着电压加载时间的延长，器件性能的衰变率呈现饱和的情况下，这种单一的密指数函数不能完全刻画器件性能在整个测试阶段的衰变规律。为提高胡模型的拟合精度，通常方法是选取长时间测试的数据点，代入数据拟合软件，利用胡模型中密指数函数进行拟合。但是，由于人为的因素，不同的测试人员会选用不同的数据点进行拟合，因此导致会得出不同的测试结果。因此传统的热载流子注入MOS器件的测试方法，存在胡模型中密指数函数拟合精度不高和人为因素导致的测试结果不同的问题。这些问题都会导致MOS器件性能评估的准确度不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热载流子注入测试MOS器件的方法，以解决传统测试方法中胡模型中密指数函数拟合精度不高和人为因素导致的测试结果不同的问题，从而进一步解决MOS器件性能评估的准确度不高的问题。

为达到上述目的，本发明的热载流子注入测试MOS器件的方法，其中MOS器件热载流子的注入基于JEDEC标准，该方法包括以下步骤：

步骤1：根据JEDEC标准，对器件进行热载流子注入实验，记录不同电压加载时间下所测试的MOS器件电学参数数据值，计算所测试出的电学参数衰退幅度值；步骤2：将不同时间点下计算出的MOS器件电学参数衰退幅度数据利用以下公式进行拟合；

y=Atn+Bexp(Ct)+Dln(t)+E]]>

其中，t为测试时间值，y代表拟合得出的所测试的MOS器件电学参数衰退幅度数据，n、A、B、C、D和E为6个待定常数；步骤3：根据步骤2的拟合结果，确定步骤2中公式中指数n和常数A、B、C、D、E值，此时得出的公式即为热载流子注入MOS器件后所测试的电学参数退化规律的计算公式；步骤4：依据步骤3得出的电学参数退化规律的计算公式来推算所测试的MOS器件的电学参数的可靠性是否合格。其中，步骤1中所测试MOS器件电学参数衰退幅度通过以下公式进行计算：

M＝(M-M₀)/M₀

其中，M为不同时间下所记录的电学参数值，M₀为测试时间为零秒时对应的电学参数值。然而所测试的MOS器件电学参数一般包括：线性区漏端电流、饱和区漏端电流和线性区最大跨导。步骤3中得出的所测试的电学参数退化规律的计算公式与测试数据之间的拟合精度采用相关系数描述。步骤4中推算MOS器件的电学参数的可靠性是否合格是通过给定步骤3中得出的公式的测试时间，计算所述给定测试时间下所测试电学参数y的值是否超过预设电学参数的衰退幅度。

与传统热载流子注入测试MOS器件方法相比，本发明通过将原来的密指数函数拟合测试数据改为步骤3中所得出的公式来拟合测试出的MOS器件数据，可完全刻画MOS器件电学参数在整个阶段的变化规律，克服了胡模型中密指数函数拟合精度不高和人为因素导致的测试结果不同的问题，从而提高了MOS器件性能评估的准确度。

附图说明

以下结合附图和具体实施例对本发明的热载流子注入测试MOS器件的方法作进一步详细具体地描述。