本发明专利技术涉及电介质层的预灾变、应力诱导漏电流情况的检测。本发明专利技术公开的技术对电介质层施加应力直到检测到预灾变、应力诱导漏电流(SILC)情况。当检测到预灾变SILC情况时，应力被移除以防止电介质及其关联器件的灾变性故障。因为这些技术防止电介质层的灾变性故障，所以工程师可以进行器件的物理故障分析，现在由于预灾变SILC情况的检测而使器件已知具有某种类型的缺陷。这样，本发明专利技术公开的技术允许工程师更快地确定缺陷的根本原因，使得生产率可以保持在最佳水平。
【技术实现步骤摘要】
在电子设备中，集成电路(又称1C、芯片或微芯片)是典型地由半导体器件和/或无源部件构成的小型电子电路。集成电路被用在当今使用的几乎所有电子设备中并且彻底改变了电子世界。集成电路的低成本生产使得计算机、蜂窝电话和其他数字家电作为现代社会不可分割的一部分成为可能。
技术介绍
由于IC上的半导体器件的特征尺寸(feature size)小，所以在制造过程期间保持极其严格公差(tight tolerance)是关键性的。例如，采取大的长度以确保电介质层，诸如晶体管中的栅极氧化物或片上电容器的板(plate，极板)之间的电介质，具有均匀的厚度和导电率。这些电介质层中的缺陷和瑕疵可导致器件不能像计划的那样在预定工作范围上工作，或者甚至可导致器件故障。例如，弱污点、局部污染、多余残留、等离子增强处理步骤导致的预损伤等等会不利地影响电介质层并最终降低器件的寿命。在保持电介质层(特别是栅极氧化物)均匀的尝试中，在传统制造工艺中在各个点处执行高电压测试。这些测试的目的是通过异常器件操作或器件故障来识别任何电介质层缺陷。如果发现电介质缺陷，工程师就研究制造工艺以识别该缺陷的根本原因，所以可尽快地进行补救。然而，令人遗憾的是，即使不是不可能，但直到现在对有缺陷的电介质的直接物理故障分析还是困难的，因为传统的高电压测试通过破坏电介质层的物理结构而导致器件故障。例如，在很多情况下高电压测试导致器件上电流热散逸(thermal runaway),其熔化了电介质和其他附近区域。因此，直到现在，对有缺陷的器件及其电介质(例如，识别化学污染或微裂纹的存在)进行物理分析还是困难的或不可能的，因为由于灾变性故障，原器件结构被改变了。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种方法，包括将偏压施加到被测器件以从被测器件生成应力诱导漏电流(SILC);分析SILC以识别预灾变SILC情况，在预灾变SILC情况之后预期被测器件的电介质灾难性地故障；在预灾变SILC情况已被识别之后移除偏压以防止电介质的灾变性故障。根据本专利技术的另一实施方式，提供了一种方法，包括将偏压施加到包含电介质层的被测器件，以通过电介质层生成应力诱导漏电流(SILC);识别SILC的基数电平；在基数电平已被识别之后确定SILC的增加量；以及将SILC的增加量与预定阈值进行比较以识别预灾变SILC情况。根据本专利技术的再一实施方式，提供了一种测试设备，包括电流至电压转换器，耦接至被测器件，其中被测器件包括电介质层；处理器，耦接至该电流至电压转换器；以及存储器，存储处理器要执行的操作指令从而引起电流至电压转换器的操作变化，其中，存储在存储器中的指令是可操作的以使电流至电压转换器将偏压施加到被测器件而从被测器件生成应カ诱导漏电流(SILC)，并且分析SILC以识别预灾变SILC情況，在该情况之后预计被测器件的电介质灾难性地故障。附图说明图I是描绘了根据ー些实施方式的方法的流程图。图2是示出了根据ー些实施方式的测试设备的框图。 图3A至图3B示出了能够置于图2的测试设备的测试下的示例性器件；图4是示出随时间的一系列应カ诱导漏电流的波形图；图5是示出随时间的一系列应カ诱导漏电流的另ー个波形图，并且其呈现出预灾变、应カ诱导漏电流情况。图6是描绘了根据ー些实施方式的方法的流程图。具体实施例方式现在參照附图描述所要求的主题，附图中相同的參考标号通篇用于指示相同的元件。在下面的描述中，为了说明，阐述了许多具体细节以提供对所要求主题的透彻理解。然而，在没有这些具体细节的情况下显然也可实现所要求的主題。本文公开的技术施加应カ于电介质层，直到检测出预灾变、应カ诱导漏电流(SILC)情況。当检测到预灾变SILC情况时，应カ被移除以防止电介质和其关联器件的灾变性故障。因为这些技术防止电介质层的灾变性故障，所以工程师可以进行器件的物理故障分析，现在该器件由于预灾变SILC情况的检测而知晓具有某种类型的缺陷。这样，本文公开的技术允许工程师更快地确定缺陷的根本原因，使得产量可以保持在最佳水平。图I示出了根据这些技术的ー个方法100。在102处，被测器件被偏压以从其生成应カ诱导漏电流(SILC, stress induced leakage current)。在 104 处,分析 SILC 以识别预灾变SILC情况，在该情况之后预计被测器件的电介质灾难性地故障。在106处，在识别出预灾变SILC情况之后，偏压被移除以防止电介质的灾变性故障。在108处，在偏压已被移除之后，可以分析(例如，通过使用光发射显微镜或扫描电子显微镜)被测器件以确定导致预灾变情况的缺陷。与用于识别电介质缺陷的、对器件有害的传统高压测试方法相比，该方法100恰恰正是在电介质故障之前从被测器件移除偏压，从而方法100允许器件自身的后续物理评估来帮助查明迫近的电介质故障的原因。例如，物理故障分析方法可以用于直接在器件中识别电介质的薄区、电介质中或电介质上的化学污染、破裂的原子键联、边缘残留等等。图2示出根据ー些实施方式的测试设备200。测试设备200适用于将电压偏压施カロ到被测器件202 (例如，晶体管或电容器)，从而提供来自被测器件202的应カ诱导漏电流(SILC)。然后，测试设备200针对预灾变情况来监控SILC，并且当检测到预灾变情况时移除偏压。在该示例中，测试设备200包括对数型电流至电压转换器204以及在计算机208的PCI槽中操作的模数转换器206。用于运算放大器210的偏压电压或參考输入电压可以被提供到插入PCI槽的数模转换器212。为了有助于确保达到对于被测器件202的恰当电压偏压和电流情况，计算机208包括处理器214和存储器216，其中存储器216存储计算机可执行指令218以施加期望的偏压并且恰当地对测量的应力诱导漏电流做出反应。二极管对220可以被设置在测试设备200的反馈后部222以实现电流至电压转换器电路204的对数特性。图3A至图3B示出了可以被包括作为被测器件的两个示例器件(例如，图2中的被测器件202)。图3A描绘了半导体基片302上形成的晶体管300。源区304、漏区306、以及阱区308可以形成在半导体基片302中。例如，虽然在一些实施方式中基片302是P型硅基片(例如，P-)，阱区308是η型材料(例如，N+)，以及源极和漏区304、306是P型材料(例如，P++)，但是这些掺杂规定也可以反转。通常由金属或多晶硅制成的栅电极310形成在半导体基片302中或基片上。例 如，厚度可大于5纳米(nm)的栅极氧化物312被设置在半导体基片302和栅极电极310之间。为了测试栅极氧化物312的缺陷，测试设备(例如，图2的200)通过将第一电压Vl施加到栅电极310并将第二电压V2施加到基片302、源极304、漏极306、阱308来在栅极氧化物上施加偏压。依据实现方式，偏压电压可以是恒定电压或斜坡电压(ramped voltage)。通常,第一电压Vl大于晶体管的阈值电压,从而从栅极电极310下方的沟道区314释放带电的载流子。这些载流子可以从基片302通过栅极氧化物312隧穿(tunnel)或“泄漏”至栅极电极310中(或反方向)，导致应力诱导栅极漏电流。如将在本文更详细地意识到，可以对该应力诱导栅极漏本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2011.03.10 US 13/044,8271.ー种方法，包括 将偏压施加到被测器件以从所述被测器件生成应カ诱导漏电流SILC ； 分析所述SILC以识别预灾变SILC情況，预计在所述预灾变SILC情况之后所述被测器件的电介质灾变性地故障； 在所述预灾变SILC情况已被识别之后移除所述偏压以防止所述电介质的灾变性故障。2.根据权利要求I所述的方法，其中，分析所述SILC以识别所述预灾变SILC情况包括 在所述预灾变SILC情况之前识别所述SILC的基数电平；以及 在所述基数电平已被识别之后识别所述SILC的増加量；以及 将所述SILC的所述增加量与预定阈值进行比较以识别所述预灾变SILC情況。3.根据权利要求2所述的方法，其中，对数型电流至电压转换器将所述被测器件偏压，以及其中，所述基数电平由所述对数型电流至电压转换器的反馈环中的无源部件设定。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述无源部件是ニ极管。5.根据权利要求I所述的方法，进ー步包括 在所述偏压已被移除之后，分析所述被测器件以识别导致所述预灾变SILC情况的缺陷。6.根据权利要求5所述的方法，其中，分析所述被测器件包括使用光发射显微镜或扫描电子显微镜以分析所述器件的结构特性来确定所述预灾变SILC情况的起因。7.根据权利要求I所述的方法，其中，分析所述SILC以识别所述预灾变SILC情况包括 在所述SILC以第一速率増大的第一时段期间监控所述SILC ； 在所述第一时段之后的第二时段期间监控所述SILC，其中，所述SILC在所述第二时段期间以第二速率减小； 在所述第二时段之后的第三时段期间监控所述SILC，其中，所述SILC在所述第三时段期间处于基数电平； 在所述基数电平已被识别之后识别所述SILC的増加量；以及 将所述増加量与预定阈值进行比较以识别所述预灾变SILC情況。8.根据权利要求I所述的方法，其中，所述被测器件包括晶体管，所述晶体管包括 半导体基片； 栅电极，形成在所述半导体基片上或所述基片中； 其中，所述电介质是设置在所述半导体基片与所述栅电极之间的栅极氧化物。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述栅极氧化物的厚度大于5纳米。10.根据权利要求8所述的方法，其中，偏压所述晶体管包括 跨所述栅电极和所述基片施加恒定电压偏压，以从所述晶体管生成应カ诱导栅极漏电流， 其中，所述恒定电压偏压大于所述晶体管的阈值电压。11.根据权利要求I所述的方法，其中，所述被测器件包括电容器，所述电容器包括 第一导电...
【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·克贝尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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