[发明专利]检测方法、装置及设备

说明书

本公开实施例提供了一种检测方法、装置及设备，涉及半导体技术领域，上述方法应用于半导体器件，该半导体器件的源极、漏极以及衬底均接地，栅极与预设的扫描电压源连接；上述方法包括：按照预设扫描参数，控制扫描电压源在栅极施加一扫描电压；在扫描电压从第一电压值变化至第二电压值的过程中，实时检测流经栅极的栅极电流；当检测到栅极电流在预设时长内保持第一电流值不变时，将栅极电流在首次等于第一电流值时扫描电压的电压值，确定为半导体器件的界面态陷阱电荷饱和时的栅极电压，在后续采用电荷泵测量技术测量半导体器件的界面态信息时，可以将该栅极电压作为在栅极施加的脉冲电压的最大电压值，由此可以提升界面态信息的测量准确度。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，尤其涉及一种检测方法、装置及设备。

背景技术

目前，半导体器件的前端可靠性研究主要包括：热载流子注入（Hot CarrierInjection，HCI）效应、负栅压温度不稳定性（Negative Bias Temperature Instability，NBTI）、栅氧化层经时击穿（Tims Dependent Dielectic Breakdown，TDDB）等。在这些应力条件下，Si/SiO₂界面附近及栅氧化层中将形成界面态。随着时间推移，界面态的分布、种类发生变化，将引起器件主要参数的漂移，进而严重损伤器件性能。因此准确、即时地测量界面态陷阱电荷是否达到饱和对于器件可靠性的研究尤为重要。

目前比较广泛应用的测量界面态陷阱电荷的方法主要是电荷泵测量技术(ChargePumping)，该技术基于器件在反型状态和积累状态之间转换时，可动电子在反偏电压的作用下回到源极或漏极，而被界面态俘获的部分电子与来自衬底的少数载流子发生复合，产生电荷泵电流I_CP，通过测量I_CP定量计算出被俘获的电子数，得到界面态信息。

其中，为了使得I_CP可以反映界面态信息，通常要求在最高的阶跃电位处，界面态陷阱电荷达到饱和。然而，最高的阶跃电位的电位峰值并不是越大越好，电位峰值过高，会导致自由载流子在电位下降时间内回流到源极或漏极不完全，使得I_CP将包含衬底（bulk）多子与自由载流子复合电流；另外电位峰值过高，还会导致栅极漏电流增大，从而产生较大的测量误差。基于此，如何准确确定出能够使界面态陷阱电荷达到饱和的栅极电压，是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本公开提供了一种检测方法、装置及设备，可以解决现有技术中难以准确确定使界面态陷阱电荷达到饱和的栅极电压的技术问题。

第一方面，本公开实施例提供了一种检测方法，应用于半导体器件，所述半导体器件包括源极、漏极、栅极以及衬底；所述源极、所述漏极以及所述衬底均接地，所述栅极与预设的扫描电压源连接；所述方法包括：

按照预设扫描参数，控制所述扫描电压源在所述栅极施加一扫描电压；

在所述扫描电压从第一电压值变化至第二电压值的过程中，实时检测流经所述栅极的栅极电流；其中，在所述扫描电压从所述第一电压值变化至所述第二电压值的过程中，所述半导体器件从耗尽状态转向反型状态；

当检测到所述栅极电流在预设时长内保持第一电流值不变时，将所述栅极电流在首次等于所述第一电流值时所述扫描电压的电压值，确定为所述半导体器件的界面态陷阱电荷饱和时的第一栅极电压。

在一些实施例中，所述预设扫描参数包括所述扫描电压的扫描步长与扫描保持时间；

所述扫描步长的取值范围为10mV至50mV；所述扫描保持时间的取值范围为0ns至100ns。

在一些实施例中，所述第一电压值小于所述半导体器件的平带电压，所述第二电压值大于所述半导体器件的阈值电压。

在一些实施例中，所述第一电压值为-n*Vdd，所述第二电压值为n*Vdd；其中，Vdd≥Vth，Vth为所述半导体器件的阈值电压，n＞1。