[发明专利]一种判断MOS器件性能退化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及MOS器件测试领域，尤其涉及一种判断MOS器件性能退化的 方法。

背景技术

随着集成电路的发展，MOS器件的特征尺寸也不断在减小，现已缩小到亚 微米和深亚微米，且向超深亚微米发展。但在MOS器件尺寸等比例缩小的同时， MOS器件工作电压并未随之等比例减小，使得MOS器件中MOS管沟道热载流 子(hot-carrier injection：HCI)的形成几率大大增加，并在硅和二氧化硅界面产 生界面态，或被栅极氧化层中的电荷陷阱俘获，导致MOS器件，如阈值电压 (V_th)、最大跨导(G_mmax)和线性区漏电流(I_dlin)及饱和区漏电流(I_dsat)的退 化增加。HCI造成的损伤是MOS器件可靠性失效的重要影响因素，也是引起 MOS器件性能的各电学参数退化的重要原因。准确判断MOS器件性能随时间 劣化的过程至关重要，它影响到集成电路的可靠性和工作寿命。目前判断MOS 器件性能退化的方法主要是先根据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器件性能电学参数的退化幅度，然后采用加州大学 伯克利分校的胡正明教授的Hu模型硅/二氧化硅界面态随时间变化的幂指数函 数拟合，得到计算MOS器件电学参数衰退幅度随时间变化的具体计算式，这样 就可根据具体计算式对所测试的MOS器件性能退化作判断。

然而在具体的测试中，随着电压加速器件劣化的时间延长，器件性能的退 化幅度会趋向饱和趋势，这样单纯采用硅/二氧化硅界面态随时间变化的幂指数 函数拟合MOS器件性能随时间的退化规律存在拟合精度不高。虽然可通过采样 加速测试后期长时间的数据点进行拟合来提高精度，但是不同的工作人员会选 用不同的测试数据点这样使得最终得到的具体计算式不同，从而增加了最后判 断结果的不确定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种判断MOS器件性能退化的方法，以解决传统判 断MOS器件性能退化方法中存在拟合精度不高的问题以及为提高拟合精度而导 致的判断结果不确定性问题。

为达到上述目的，本发明的一种判断MOS器件性能退化的方法，该MOS 器件基于硅和二氧化硅材料制作，它包括以下步骤：步骤1：基于JEDEC标准， 测试MOS器件不同电压加载时间下MOS器件性能电学参数的衰退幅度值；步 骤2：采用描述硅和氧化硅之间界面态随时间变化的幂指数函数与描述注入电荷 在氧化硅中随时间变化的对数函数以及常数项之和作为判断式拟合步骤1测得 MOS器件性能电学参数的衰退幅度值随时间变化规律；步骤3：确定所述判断 式中幂指数函数的系数以及指数具体数值和描述注入电荷在氧化硅中变化函数 的系数的具体值以及常数项的具体值；步骤4：依据步骤3得出测试的MOS器 件性能电学参数衰退幅度随时间变化的具体判断式来判断MOS器件性能的电学 参数随时间变化的衰退量。具体地，步骤2中描述注入电荷在氧化硅中随时间 变化的函数采用时间的自然对数函数描述。MOS器件性能电学参数包括MOS 器件的饱和电流、线性漏电流和最大跨导。

与现有判断MOS器件性能退化的方法相比，本发明的判断MOS器件性能 退化的方法，通过采用描述硅和氧化硅之间界面态随时间变化的幂指数函数与 描述注入电荷在氧化硅中随时间变化的函数以及常数项之和拟合步骤1测得 MOS器件性能电学参数的衰退幅度值随时间变化规律，使得电学参数衰退幅度 随时间变化的判断式相对传统判断方法中的判断式更准确描述电学参数的衰退 幅度值随时间变化规律，从而提高了判断结果的精度及其准确性。

附图说明

以下结合附图和具体实施例对本发明的判断MOS器件性能退化的方法作进 一步详细具体地描述。

图1是传统判断MOS器件饱和漏电流随时间退化方法示意图。

图2是本发明判断MOS器件饱和漏电流随时间退化方法示意图。

图3是传统判断MOS器件线性漏电流随时间退化方法示意图。

图4是本发明判断MOS器件线性漏电流随时间退化方法示意图。

图5是传统判断MOS器件最大跨导随时间退化方法示意图。

图6是本发明判断MOS器件最大跨导随时间退化方法示意图。

具体实施方式