负偏压温度不稳定性检测电路及其检测方法技术

本发明专利技术揭示了一种负偏压温度不稳定性检测电路，该电路包括：环形回荡器电路，每一测试电路的第一节点通过一分压元件与其前一测试电路的第二节点相连，每一测试电路包括互补的待测PMOS管和NMOS管，所述待测PMOS管的源极接第一电压端、栅极接所述第一节点、漏极接所述第二节点，所述NMOS管的源极接低电平、栅极接第一节点、漏极接所述第二节点，所述每一测试电路的第二节点接第二电压端，所述每一测试电路的第一节点接第三电压端。本发明专利技术还揭示了一种检测方法，包括通过控制所述第二电压端和所述第三电压端使得所述待测PMOS管处于压力状态和测试状态。本发明专利技术的负偏压温度不稳定性检测电路，能准确测试PMOS管的负偏压温度不稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路可靠性测试领域，特别是涉及一种负偏压温度不稳定性检测电路及其检测方法。
技术介绍
偏压温度不稳定性（Bias Temperature Instability，简称BTI）是互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS）可靠性的基本问题之一。其中，BTI分为负偏压温度不稳定性（Negative Bias Temperature Instability，简称NBTI）和正偏压温度不稳定性（Positive Bias Temperature Instability，简称PBTI）。NBTI是指在高温下对PMOS管施加负栅压而引起的一系列电学参数的退化，NBTI效应的产生过程主要涉及正电荷的产生和钝化，即界面陷阱电荷和氧化层固定正电荷的产生以及扩散物质的扩散过程，氢气和水汽是引起NBTI的两种主要物质。对于硅材料的栅介质构成的纳米尺度的CMOS，PMOS管的NBTI是影响器件寿命的主要原因，所以如何准确地测量PMOS管的NBTI对器件的可靠性由重要的影响。图1为现有技术中的负偏压温度不稳定性检测电路的示意图，该负偏压温度不稳定性检测电路基于环形振荡器电路，通过测试PMOS管在施加应力电压前后的环形回荡器电路振荡频率的变换，测试PMOS管的负偏压温度不稳定性，但该负偏压温度不稳定性检测电路无法区分PMOS管的负偏压温度不稳定性和NMOS管的正偏压温度不稳定性对电路振荡频率影响的程度，所以无法准确地测量PMOS管的负偏压温度不稳定性。因此，如何提供一种能够测试PMOS管的负偏压温度不稳定性的检测电路和检测方法，已成为本领域技术人员需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种能够准确测试PMOS管的负偏压温度不稳定性的负偏压温度不稳定性检测电路及其检测方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种负偏压温度不稳定性检测电路，包括：环形回荡器电路，所述环形振荡器电路包括n级测试电路，每级测试电路的结构相同，每一测试电路包括第一节点和第二节点，每一测试电路的第一节点通过一分压元件与其前一测试电路的第二节点相连，n为正整数；其中每一测试电路包括互补的待测PMOS管和NMOS管，且所述待测PMOS管的源极接一第一电压端、栅极接所述测试电路的第一节点、漏极接所述测试电路的第二节点，所述NMOS管的源极接低电平、栅极接所述测试电路的第一节点、漏极接所述测试电路的第二节点，所述每一测试电路的第二节点接一第二电压端，所述每一测试电路的第一节点接一第三电压端。进一步的，所述分压元件为电阻或稳压二极管。进一步的，所述分压元件为电阻，所述电阻的阻值为10欧~10000欧。进一步的，所述n≥3。进一步的，所述的负偏压温度不稳定性检测电路的检测方法，包括：待测PMOS管处于压力状态，所述第一电压端和第二电压端接应力电压，第三电压端接低电平，以对所述待测PMOS管施加负栅压；待测PMOS管处于测试状态，所述第一电压端接应力电压，，所述第二电压端和第三电压端不加负载，以检测由所述待测PMOS管的负偏压温度不稳定性而引起的信号变化。进一步的，所述应力电压为直流电压。进一步的，所述负偏压温度不稳定性通过所述环形回荡器电路振荡频率的变化来表征。进一步的，所述的负偏压温度不稳定性检测电路的检测方法，包括：在所述待测PMOS管处于压力状态的步骤前，测试所述环形回荡器电路的参考振荡频率；在所述待测PMOS管处于测试状态的步骤时，测量所述环形回荡器电路的测试振荡频率；计算所述待测PMOS的负偏压温度不稳定性。进一步的，kP为常数。与现有技术相比，本专利技术提供的负偏压温度不稳定性检测电路及其检测方法具有以下优点：1、本专利技术提供的负偏压温度不稳定性检测电路及其检测方法，该负偏压温度不稳定性检测电路的每一测试电路的第二节点与其下一测试电路的第一节点之间接入一分压元件，所述每一测试电路的第二节点接所述第二电压端，所述每一测试电路的第一节点接所述第三电压端，与现有技术相比，本专利技术通过分别控制所述第二电压端和所述第三电压端的电压，使所述第二电压端和所述第三电压端在所述压力状态只对所述待测PMOS管施加压力，从而可以准确地测量待测PMOS管的负偏压温度不稳定性，避免所述NMOS管的正偏压温度不稳定性的影响。2、本专利技术提供的负偏压温度不稳定性检测电路及其检测方法，该负偏压温度不稳定性检测电路中的所述待测PMOS管处于压力状态时，所述第一电压端和第二电压端接应力电压，，所述应力电压为直流电压，使所述待测PMOS管一直处于压力状态，可以测试所述待测PMOS管的最差工作寿命，从而提高负偏压温度不稳定性检测的可靠性。3、本专利技术提供的负偏压温度不稳定性检测电路及其检测方法，该负偏压温度不稳定性检测电路通过所述环形回荡器电路振荡频率的变化来表征，通过所述环形回荡器电路振荡频率与所述待测PMOS管的负偏压温度不稳定性具有线性关系，能准确的反映所述待测PMOS管的负偏压温度不稳定性。附图说明图1为现有技术中的负偏压温度不稳定性检测电路的示意图；图2为本专利技术一实施例中负偏压温度不稳定性检测电路的示意图；图3为本专利技术一实施例中负偏压温度不稳定性检测电路检测方法的流程图；图4a-图4b为本专利技术一实施例中负偏压温度不稳定性检测电路检测过程的示意图。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的负偏压温度不稳定性检测电路及其检测方法进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本专利技术由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负偏压温度不稳定性检测电路，包括：环形回荡器电路，所述环形振荡器电路包括n级测试电路，每级测试电路的结构相同，每一测试电路包括第一节点和第二节点，每一测试电路的第一节点通过一分压元件与其前一测试电路的第二节点相连，n为正整数；其中每一测试电路包括互补的待测PMOS管和NMOS管，且所述待测PMOS管的源极接一第一电压端、栅极接所述测试电路的第一节点、漏极接所述测试电路的第二节点，所述NMOS管的源极接低电平、栅极接所述测试电路的第一节点、漏极接所述测试电路的第二节点，所述每一测试电路的第二节点接一第二电压端，所述每一测试电路的第一节点接一第三电压端。

【技术特征摘要】
1.一种负偏压温度不稳定性检测电路，包括：
环形回荡器电路，所述环形振荡器电路包括n级测试电路，每级测试电
路的结构相同，每一测试电路包括第一节点和第二节点，每一测试电路的第一
节点通过一分压元件与其前一测试电路的第二节点相连，n为正整数；其中
每一测试电路包括互补的待测PMOS管和NMOS管，且所述待测PMOS
管的源极接一第一电压端、栅极接所述测试电路的第一节点、漏极接所述测试
电路的第二节点，所述NMOS管的源极接低电平、栅极接所述测试电路的第一
节点、漏极接所述测试电路的第二节点，所述每一测试电路的第二节点接一第
二电压端，所述每一测试电路的第一节点接一第三电压端。
2.如权利要求1所述的负偏压温度不稳定性检测电路，其特征在于，所述
分压元件为电阻或稳压二极管。
3.如权利要求2所述的负偏压温度不稳定性检测电路，其特征在于，所述
分压元件为电阻，所述电阻的阻值为10欧~10000欧。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的负偏压温度不稳定性检测电路，其特征
在于，所述n≥3。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的负偏压温度不稳定性检测电路的...

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