半导体器件失配特性的检测结构及检测方法技术

一种半导体器件失配特性的检测结构及检测方法，其中，所述半导体器件失配特性的检测结构包括：半导体衬底，位于半导体衬底表面的若干相同的半导体器件，所述半导体器件等角度地围成至少一个圆环。由于所述半导体器件失配特性的检测结构中的半导体器件具有不同的摆放角度，通过对比不同摆放角度半导体器件的差值或标准差，判断在半导体晶圆上不同的摆放角度对半导体器件失配特性的影响，从而获得制作工艺、半导体晶片对半导体器件的电学参数失配所造成的影响，从而为设计者设计集成电路版图时半导体器件的最佳摆放位置提供帮助，并且为减小制造过程中造成的MOS晶体管失配特性提供参考。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体测试技术，特别涉及一种用于检测多个相同的。
技术介绍
随着集成电路技术的不断发展，在单一芯片中集成的半导体器件的数量不断增多，在进行集成电路设计时，通常需要使用若干相同电学参数的半导体器件。例如，在设计静态随机存储器(Static Random Access Memory, SRAM)的存储单元时,需要有若干相同电学参数的MOS晶体管。专利号为US5744844的美国专利公开了一种6个MOS晶体管组成的静态随机存储器。请参考图1，为所述美国专利公开的SRAM存储单元的电路图，所述SRAM存储单元具有四个NMOS晶体管11、12、13、14和两个PMOS晶体管15、16，在进行SRAM设计时，需要NMOS晶体管11和12具有相同的电学参数，NMOS晶体管13、14具有相同的电学参数，PMOS晶体管15、16具有相同的电学参数。然而，在实际的产品中，SRAM存储单元中名义上相同的MOS晶体管的电学参数常常会发生漂移，造成原本应相同的MOS晶体管的电学参数失配(Mismatch)，即匹配特性下降，从而会引起SRAM存储速度变缓、功耗增加、时钟混乱等问题。因此，集成电路设计者和芯片制造商都非常关注半导体器件失配特性的问题，以便采取相应的措施改进。现有的获得半导体器件失配特性的方法一般通过计算机模拟的方法来实现。例如，通过蒙特卡罗模拟方法来获取MOS晶体管的失配特性，具体包括通过选取MOS晶体管的电学参数(例如沟道长度、宽度、阈值电压、源漏饱和电流等参数)，并根据模型对所述电学参数进行模拟，获得阈值电压、源漏饱和电流等参数的偏差的统计结果。然而，所述利用计算机模拟获得的相同MOS晶体管的失配特性的方法是基于建立模型而实现的，建立模型的过程是对真实情况的近似描述，无法全面真实地反映产品的失配特性，更无法根据测得的半导体器件的失配特性来分析造成电学参数失配的原因，进而采取相应措施进行改进。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，对具有不同摆放角度和不同间隔的半导体器件进行失配特性检测，从而分析造成半导体器件的电学参数失配的原因。为解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种半导体器件失配特性的检测结构，包括半导体衬底，位于半导体衬底表面的若干相同的半导体器件，所述半导体器件等角度地围成至少一个圆环。可选的，当所述半导体器件围成多个圆环时，所述半导体器件围成同心圆环，且所述半导体器件呈放射状排列。可选的，当所述半导体器件围成同心圆环时，远离圆心的圆环上的半导体器件数量多于靠近圆心的圆环上的半导体器件数量，使得远离圆心的圆环上的半导体器件的密度与靠近圆心的圆环上的半导体器件的密度相同。可选的，每个圆环上至少有四个半导体器件。可选的，所述每个圆环上的半导体器件数量为偶数。可选的，位于不同圆环上的半导体器件之间的间距相等。可选的，所述半导体器件为场效应晶体管、双极结型晶体管、二极管或LED。可选的，当所述半导体器件为MOS晶体管时，所述MOS晶体管的源极统一位于靠近圆心的一侧或所述MOS晶体管的漏极统一位于靠近圆心的一侧。本专利技术实施例还提供了一种利用所述半导体器件失配特性的检测结构进行检测的半导体器件失配特性的检测方法，包括提供半导体器件失配特性的检测结构；测量所述半导体器件失配特性的检测结构中的半导体器件的电学参数；通过计算所述半导体器件的电学参数的差异比较不同制造工艺、不同摆放角度、器件密度对半导体器件的电学参数失配的影响程度。可选的，所述半导体器件为场效应晶体管、双极结型晶体管、二极管或LED。可选的，当所述半导体器件为MOS晶体管时，所述电学参数包括阈值电压、饱和漏极电流、截止漏极电流、导通电阻、栅极电流、跨导、源漏电导、电压放大系数其中一种或几种。 可选的，计算所述半导体器件的电学参数的差异包括计算具有各个半导体器件的电学参数与参考半导体器件的电学参数之间的差值和差值的标准差。可选的，当对具有不同摆放角度且位于同一圆环上的半导体器件测量其电学参数后，计算具有不同摆放角度的半导体器件的电学参数与参考半导体器件的电学参数之间的差值或差值的标准差，判断制造工艺和半导体晶圆的晶向对半导体器件失配特性造成的影响。可选的。当对具有相同摆放角度但位于不同圆环上具有不同器件密度的半导体器件测量其电学参数后，计算位于不同圆环上的半导体器件的电学参数与参考半导体器件的电学参数之间的差值或差值的标准差，判断不同器件密度对半导体器件失配特性造成的影响。可选的，当对具有相同摆放角度、相同器件密度但位于不同圆环上的半导体器件测量其电学参数后，计算位于不同圆环上的半导体器件的电学参数与参考半导体器件的电学参数之间的差值或差值的标准差，判断位于同一射线且距离圆心各不相同的MOS晶体管对MOS晶体管失配特性造成的影响。与现有技术相比，本专利技术实施例具有以下优点本专利技术实施例的半导体器件失配特性的检测结构包括若干位于半导体衬底上的相同的半导体器件，所述半导体器件等角度地围成至少一个圆环，使得所述半导体器件具有不同的摆放角度，通过对比不同摆放角度半导体器件的差值或标准差，判断在半导体晶圆上不同的摆放角度对半导体器件失配特性的影响，从而获得制作工艺、半导体晶片对半导体器件的电学参数失配所造成的影响，从而为设计者设计集成电路版图时半导体器件的最佳摆放位置提供帮助，并且为减小制造过程中造成的MOS晶体管失配特性提供参考。进一步的，本专利技术实施例的所述相同的半导体器件围成若干个同心圆环，且所述半导体器件呈放射状排列，不同圆环上的半导体器件之间的间距不同，通过对比不同间距的半导体器件的差值或标准差，判断在半导体晶圆上不同的间距对半导体器件失配特性的影响程度的差异。进一步的，本专利技术实施例的所述半导体器件围成若干个同心圆环，远离圆心的圆环上的半导体器件数量多于靠近圆心的圆环上的半导体器件数量，使得远离圆心的圆环上的半导体器件的密度与靠近圆心的圆环上的半导体器件的密度相同，消除了 MOS晶体管密度的不同对MOS晶体管电学性能造成的影响，从而可以更精确地判断位于同一射线且距离圆心各不相同的MOS晶体管对MOS晶体管失配特性的影响程度的差异。附图说明图1是现有技术的SRAM存储单元的电路图；图2、图3、图4是本专利技术三个实施例的半导体器件失配特性的检测结构的结构示意图；图5是本专利技术实施例的所述半导体器件失配特性的检测方法的流程示意图。具体实施例方式具有包含两个或多个相同的半导体器件的集成电路被制造后，所述两个或多个相同的半导体器件的匹配程度的好坏往往是判定该集成电路的性能的主要参数之一。由于某些集成电路中对其中相同的半导 体器件的电学参数的差异即失配特性较为敏感，因此需要了解失配特性所造成的原因并尽量使失配特性变小。而现有技术中获得半导体器件失配特性的方法一般通过计算机模拟的方法来实现，所述利用计算机模拟获得的相同半导体器件的失配特性的方法是基于建立模型而实现的，建立模型的过程是对真实情况的近似描述，无法全面真实地反映产品的失配特性，更无法根据测得的半导体器件的失配特性来分析造成电学参数失配的原因，进而采取相应措施进行改进。因此，专利技术人经过研究，提出了一种，所述半导体器件失配特性的检测结构包括半导体衬底，位于所述半导体衬底表面的若干相同的半导体器件，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件失配特性的检测结构，其特征在于，包括：半导体衬底，位于半导体衬底表面的若干相同的半导体器件，所述半导体器件等角度地围成至少一个圆环。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件失配特性的检测结构，其特征在于，包括半导体衬底，位于半导体衬底表面的若干相同的半导体器件，所述半导体器件等角度地围成至少一个圆环。2.如权利要求1所述的半导体器件失配特性的检测结构，其特征在于，当所述半导体器件围成多个圆环时，所述半导体器件围成同心圆环，且所述半导体器件呈放射状排列。3.如权利要求2所述的半导体器件失配特性的检测结构，其特征在于，当所述半导体器件围成同心圆环时，远离圆心的圆环上的半导体器件数量多于靠近圆心的圆环上的半导体器件数量，使得远离圆心的圆环上的半导体器件的密度与靠近圆心的圆环上的半导体器件的密度相同。4.如权利要求1所述的半导体器件失配特性的检测结构，其特征在于，每个圆环上至少有四个半导体器件。5.如权利要求4所述的半导体器件失配特性的检测结构，其特征在于，所述每个圆环上的半导体器件数量为偶数。6.如权利要求2所述的半导体器件失配特性的检测结构，其特征在于，位于不同圆环上的半导体器件之间的间距相等。7.如权利要求1所述的半导体器件失配特性的检测结构，其特征在于，所述半导体器件为场效应晶体管、双极结型晶体管、二极管或LED。8.如权利要求1所述的半导体器件失配特性的检测结构，其特征在于，当所述半导体器件为MOS晶体管时，所述MOS晶体管的源极统一位于靠近圆心的一侧或所述MOS晶体管的漏极统一位于靠近圆心的一侧。9.一种利用权利要求1至3其中一种所述的半导体器件失配特性的检测结构进行检测的半导体器件失配特性的检测方法，其特征在于，包括 提供半导体器件失配特性的检测结构； 测量所述半导体器件失配特性的检测结构中的半导体器件的电学参数； 通过计算所述半导体器件的电学参数的差异比较不同制造工艺、不同摆放角度、器件密...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘正浩，黄威森，
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：