一种栅氧击穿电压的测试方法技术

本发明专利技术提供一种栅氧击穿电压的测试方法，涉及半导体技术领域。包括：在待测器件的栅极施加工作电压，并通过测试初始工作电流来判断栅氧的状态，如果栅氧被击穿则停止测试，如果栅氧未被击穿，则进行步骤：在待测器件的栅极施加若干步逐渐递增的第一测试电压的同时并量测第一漏电电流；在待测器件的栅极施加每一步第一测试电压后再在待测器件的栅极施加第二测试电压并量测第二漏电电流，如果相邻两步的第一漏电电流之间相差十倍以上时或相邻两步的第二漏电电流之间相差十倍以上时，则将其相对应的第一测试电压记录为击穿电压。根据本发明专利技术的测试方法，可以准确检测到栅氧化层击穿电压。

Test method for breakdown voltage of gate oxygen

The invention provides a test method for gate oxygen breakdown voltage, relating to the field of semiconductor technology. Including: applied voltage in the gate device to be tested, and the test to determine the initial working current of gate oxide gate oxide breakdown state, if the stop test, if the gate oxide breakdown is not, then the steps of applying a test voltage step number increases gradually in the gate to be measured at the same time and device the first measurement of leakage current is applied; every step of the first test voltage after the gate device tested second applied test voltage and measuring the leakage current in second gate devices to be tested, if the leakage current between the first step of the two adjacent ten times the difference between two adjacent to or on the second step of leakage current is ten times when will the first record of the corresponding test voltage for breakdown voltage. The breakdown voltage of the gate oxide can be accurately detected according to the test method of the invention.

【技术实现步骤摘要】
一种栅氧击穿电压的测试方法
本专利技术涉及半导体
，具体而言涉及一种栅氧击穿电压的测试方法。
技术介绍
对于具有较低工作电压的先进半导体工艺技术，核心器件的栅氧化层厚度变的越来越薄。然而由于不同的失效模式(正常氧化层的失效机理是F_N隧穿(tunneling)效应，超薄的栅氧化层失效机理是直接隧穿现象)因此传统的方法不能监测栅氧击穿。通常，对于传统的栅氧击穿的测试方法，栅极多晶硅中的电荷会从多晶硅的价带跃迁至导带，随着电场变大，会进入二氧化硅中，被陷阱俘获。随着陷阱电荷逐渐增多，二氧化硅内形成缺陷通路，最终被击穿。但是对于较薄的栅氧化层，随着电场的增大，二氧化硅的能带发生弯曲，在大电场作用下，电荷直接穿过二氧化硅，导致氧化层击穿。现有的栅氧击穿的测试方法主要包括：在待测器件的栅极上施加测量电压，将测量电压从零逐渐增加到击穿电压，测量电压施加过程中的漏电流，当相邻两个点的电流变化大于10倍以上时，记录此时的电压为击穿电压。如图1所示为厚栅氧击穿的测试IV曲线，由图可以看出较厚的栅氧化层，缺陷产生的很慢，最终击穿，漏电跳跃。而对于比较薄的栅氧击穿，直接隧穿是其主要的失效模式，直接隧穿现象主要表现为e-或h+由于施加在薄介电层上的大的电场而直接隧穿，如图2所示为其测试IV曲线，由图可以看出随着测试电压的逐渐增大，能带宽度变窄，缺陷穿越变多，当外加测试电压增大到击穿临界值时，能带翻转，宽度更窄，缺陷容易穿越，而此时击穿后的IV曲线平缓，因此不容易监测到准确的击穿电压。因此，为解决现有技术中的上述技术问题，有必要提出一种新的栅氧击穿电压的测试方法。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。为了克服目前存在的问题，本专利技术提供一种栅氧击穿电压的测试方法，所述方法包括：步骤S1：在待测器件的栅极施加所述待测器件的工作电压，并通过测试初始工作电流来判断栅氧的状态，如果栅氧被击穿则停止对所述待测器件的测试，如果栅氧未被击穿，则进行之后步骤S2至S3的测试；步骤S2：在所述待测器件的栅极以预定的步进施加若干步逐渐递增的第一测试电压的同时并量测所述待测器件的第一漏电电流；步骤S3：在每一步所述第一测试电压后，再在所述待测器件的栅极上施加第二测试电压并同时量测所述待测器件的第二漏电电流，其中，如果相邻两步的所述第一漏电电流之间相差十倍以上时，则将较大的所述第一漏电电流所对应的所述第一测试电压记录为击穿电压，如果相邻两步的所述第二漏电电流之间相差十倍以上时，则将较大的所述第二漏电电流对应步的所述第一测试电压记录为击穿电压。进一步，使用第一测试电压和所述第一漏电电流绘制第一IV曲线，使用第一测试电压和所述第二漏电电流绘制第二IV曲线。进一步，使用所述第二IV曲线监测栅氧状态，利用F-N隧穿模式监测所述栅氧是否击穿。进一步，所述第一测试电压从零开始逐渐增大。进一步，所述第一测试电压从所述待测器件的工作电压开始逐渐增大。进一步，所述待测器件为核心器件和/或输入输出器件。进一步，所述第二测试电压小于等于所述待测器件的工作电压。综上所述，根据本专利技术的测试方法，可以准确检测到栅氧化层击穿电压，而且测量方法简单易实施，提高了栅氧击穿电压测量的准确性。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1示出了采用现有的栅氧击穿电压测试方法对厚栅氧击穿进行测试所获得的IV曲线图；图2示出了采用现有的栅氧击穿电压测试方法对薄栅氧击穿进行测试所获得的IV曲线图；图3A示出了本专利技术的一个实施例中的未施加工作电压时的栅氧击穿电压的测试方法所获得的IV曲线图；图3B示出了本专利技术的一个实施例中的施加工作电压后的栅氧击穿电压的测试方法所获得的IV曲线图；图4示出了图3A和图3B的结合图；图5示出了栅氧化层可靠性Vramp测试的Weibull分布点图；图6为本专利技术的一个实施例的栅氧击穿电压的测试方法的示意性流程图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本专利技术教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本专利技术的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。这里参考作为本专利技术的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述专利技术的实施例。这样，可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的从所示形状的变化。因此，本专利技术的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造导致的形状偏差。例如，显示为矩形的注入区在其边缘通常具有圆的或弯曲特征和/或注入浓度梯度，而不是从注入区到非注入区的二元改变。同样，通过注入形成的埋藏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种栅氧击穿电压的测试方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1：在待测器件的栅极施加所述待测器件的工作电压，并通过测试初始工作电流来判断栅氧的状态，如果栅氧被击穿则停止对所述待测器件的测试，如果栅氧未被击穿，则进行之后步骤S2至S3的测试；步骤S2：在所述待测器件的栅极以预定的步进施加若干步逐渐递增的第一测试电压的同时并量测所述待测器件的第一漏电电流；步骤S3：在每一步所述第一测试电压后，再在所述待测器件的栅极上施加第二测试并同时量测所述待测器件的第二漏电电流，其中，如果相邻两步的所述第一漏电电流之间相差十倍以上时，则将较大的所述第一漏电电流所对应的所述第一测试电压记录为击穿电压，如果相邻两步的所述第二漏电电流之间相差十倍以上时，则将较大的所述第二漏电电流对应步的所述第一测试电压记录为击穿电压。

【技术特征摘要】
1.一种栅氧击穿电压的测试方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1：在待测器件的栅极施加所述待测器件的工作电压，并通过测试初始工作电流来判断栅氧的状态，如果栅氧被击穿则停止对所述待测器件的测试，如果栅氧未被击穿，则进行之后步骤S2至S3的测试；步骤S2：在所述待测器件的栅极以预定的步进施加若干步逐渐递增的第一测试电压的同时并量测所述待测器件的第一漏电电流；步骤S3：在每一步所述第一测试电压后，再在所述待测器件的栅极上施加第二测试并同时量测所述待测器件的第二漏电电流，其中，如果相邻两步的所述第一漏电电流之间相差十倍以上时，则将较大的所述第一漏电电流所对应的所述第一测试电压记录为击穿电压，如果相邻两步的所述第二漏电电流之间相差十倍以上时，则将较大的所述第二漏电电流对...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛刚，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31