一种恒定电场应力偏压温度不稳定性的测试方法和装置
阅读：174发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种恒定电场应力偏压温度不稳定性的测试方法和装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种恒定 电场 应 力 偏压 温度 不 稳定性 的测试方法和装置。所述方法包括：根据预设时长，对待测器件施加 应力 电压 ；在对所述待测器件施加应力电压过程结束后，对所述待测器件施加扫描电压，并实时采集所述待测器件的漏 电流 和所述扫描电压，根据所述扫描电压和所述 漏电流 确定所述待测器件的当前 阈值 电压；根据所述当前阈值电压以及初始阈值电压，确定所述待测器件的当前阈值漂移量；判断施加所述应力电压的次数是否达到预设次数；当判定施加所述应力电压的次数小于所述预设次数时，根据在所述当前阈值漂移量调整所述应力电压；对所述待测器件施加调整后的所述应力电压并维持所述预设时长，然后返回至对所述待测器件施加所述扫描电压的步骤。，下面是一种恒定电场应力偏压温度不稳定性的测试方法和装置专利的具体信息内容。
1.一种恒定电场应力偏压温度不稳定性的测试方法，其特征在于，包括：
根据预设时长，对待测器件施加应力电压；
在对所述待测器件施加应力电压过程结束后，对所述待测器件施加扫描电压，并实时采集所述待测器件的漏电流和所述扫描电压，根据所述扫描电压和所述漏电流确定所述待测器件的当前阈值电压；
根据所述当前阈值电压以及初始阈值电压，确定所述待测器件的当前阈值漂移量；
判断施加所述应力电压的次数是否达到预设次数；
当判定施加所述应力电压的次数小于所述预设次数时，根据在所述当前阈值漂移量调整所述应力电压；
对所述待测器件施调整后的所述应力电压并维持所述预设时长，然后返回至对所述待测器件施加所述扫描电压的步骤。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在对所述待测器件施加所述应力电压之前，根据施加应力压力总时长以及预设次数，确定所述预设时长。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述扫描电压和所述漏电流确定所述待测器件的当前阈值电压，包括：
根据在所述预设时长内采集的所述扫描电压和所述漏极电流确定所述漏电流和所述扫描电压的转移特性曲线；
根据所述漏电流和所述扫描电压的转移特性曲线确定所述待测器件的当前阈值电压。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述当前阈值电压以及所述初始阈值电压，确定所述待测器件的当前阈值漂移量，包括：
计算所述当前阈值电压与所述初始阈值电压的差值，并将所述差值作为所述待测器件的当前阈值漂移量。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据在所述当前阈值漂移量调整所述应力电压，包括：
计算所述当前阈值漂移量与当前所述应力电压之和，并作为调整后的所述应力电压。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用可控电流表采集所述漏极电压。
7.如权利要求1所述的方法，采用可控电压源提供栅极扫描电压和应力电压。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在施加应力压力之前，对所述测量待测器件施加扫描电压，并实时采集所述待测器件的漏电流和所述扫描电压；
根据所述栅极扫描电和所述漏电流确定初始阈值电压。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
当判定施加所述应力电压的次数等于所述预设次数时，结束测试流程。
10.一种恒定电场应力偏压温度不稳定性的测试装置，其特征在于，包括：
电源模块，用于接收电压调控指令，根据所述电压调控指令对待测器件施加应力电压并持续根据预设时长，以及在对所述待测器件施加应力电压过程结束后，对所述待测器件施加扫描电压；
采集模块，用于实时采集所述待测器件的漏极电流；
数据处理模块，用于接收所述电源模块反馈的扫描电压以及所述采集模块反馈的所述待测器件的漏极电流，根据所述扫描电压和所述漏电流确定所述待测器件的当前阈值电压，以及根据所述当前阈值电压以及初始阈值电压，确定所述待测器件的当前阈值漂移量；
判断模块，用于判断施加所述应力电压的次数是否达到预设次数；以及
调整模块，当判定施加所述应力电压的次数小于所述预设次数时，用于根据所述当前阈值漂移量确定调整后的所述应力电压，并生成包含调整后的所述应力电压的所述电压调控指令。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述数据处理模块，还用于在对所述待测器件施加所述应力电压之前，根据施加应力压力总时长以及预设次数，确定所述预设时长。
12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，用于根据所述扫描电压和所述漏电流确定所述待测器件的当前阈值电压的所述数据处理模块，具体用于：
根据在所述预设时长内采集的所述扫描电压和所述漏极电流确定所述漏电流和所述扫描电压的转移特性曲线；
根据所述漏电流和所述扫描电压的转移特性曲线确定所述待测器件的当前阈值电压。
13.如权利要求10所述的装置，其特征在于，用于根据所述当前阈值电压以及所述初始阈值电压，确定所述待测器件的当前阈值漂移量的所述数据处理模块，具体用于：
计算所述当前阈值电压与所述初始阈值电压的差值，并将所述差值作为所述待测器件的当前阈值漂移量。
14.如权利要求10所述的装置，其特征在于，用于根据所述当前阈值漂移量确定调整后的所述应力电压的所述调整模块，具体用于：
计算所述当前阈值漂移量与当前所述应力电压之和，并作为调整后的所述应力电压。
一种恒定电场应力偏压温度不稳定性的测试方法和装置
技术领域
背景技术
[0002] 偏压温度不稳定性(Bias Temperature Instability，BTI)是金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)上的最常见的退化机制。BTI指的是在一定温度条件下，在晶体管栅极施加偏置电压时，晶体管的电学特性发生阈值电压(Threshold Voltage:Vth)飘移、饱和电流及跨导减小、栅极漏电流和亚阈值摆幅增加等退化的效应，其退化量常常用阈值电压的漂移量ΔVth来表示。随着氧化层厚度的不断减薄以及新材料(SiON,高k介质)的引入，MOSFET器件的BTI的重要性越发显著，已成为器件退化的主要因素之一。因此，对MOSFET器件BTI特性进行准确表征和评估具有重要意义。
[0003] 电子器件工程联合委员会(Joint Electron Device Engineering Council，JEDEC)是微电子产业的领导标准机构。在过去几十年的时间里，JEDEC所制定的标准为全行业所接受和采纳。JEDEC标准中给出的BTI退化随应力电压和应力时间的关系是一个幂律函数，见公式(1)：
[0004]
[0005] 其中Vgstress为栅极应力电压，tstress为BTI应力时间。m和n称为电压指数和时间指数，和前面的系数A一样，需要从实验数据中拟合提取。请参见图1，图1中的点为BTI实验数据，实线拟合线为不预设任何条件拟合的结果，n＝0.2008，虚线拟合线则是预设n值为经典BTI模型——反应-扩散模型给出的标准值1/6后拟合出的结果。不同的n值导致在该应力电压下的寿命相差16倍。可见，幂律函数的数学特性决定了BTI的预测寿命对m、n的值非常敏感，特别是时间指数n，作为直接从单电压应力BTI实验中提取的参数，n值不仅直接影响着ΔVth在应力时间尺度上的外推和寿命预测，也决定着后面不同电压下多组BTI实验数据中得到的A、m参数的提取，因此如何准确地通过测试提取BTI的时间指数n十分关键。
[0006] 但是，在传统的恒定电压应力实验条件下，栅氧中的电场强度随应力时间是在不断减小的，其结果是造成了ΔVth的幂律函数中的时间指数n随BTI应力时间逐渐减小。当ΔVth退化量较大时，这种情况下无法确定n的值，自然也无法提取后面的公式(1)中的A、m参数，最终的结果就是没有办法准确预测MOSFET器件的BTI寿命。
发明内容
[0007] 本发明提供了一种恒定电场应力偏压温度不稳定性的测试方法和装置，以解决因阈值电压漂移量太大而导致预测结果不准确的问题。
[0008] 本发明实施例提供了一种恒定电场应力偏压温度不稳定性的测试方法，包括：
[0009] 根据预设时长，对待测器件施加应力电压；
[0010] 在对所述待测器件施加应力电压过程结束后，对所述待测器件施加扫描电压，并实时采集所述待测器件的漏电流和所述扫描电压，根据所述扫描电压和所述漏电流确定所述待测器件的当前阈值电压；
[0011] 根据所述当前阈值电压以及初始阈值电压，确定所述待测器件的当前阈值漂移量；
[0012] 判断施加所述应力电压的次数是否达到预设次数；
[0013] 当判定施加所述应力电压的次数小于所述预设次数时，根据在所述当前阈值漂移量调整所述应力电压；
[0014] 对所述待测器件施调整后的所述应力电压并维持所述预设时长，然后返回至对所述待测器件施加所述扫描电压的步骤。
[0015] 在其中一个实施例中，还包括：
[0016] 在对所述待测器件施加所述应力电压之前，根据施加应力压力总时长以及预设次数，确定所述预设时长。
[0017] 在其中一个实施例中，根据所述扫描电压和所述漏电流确定所述待测器件的当前阈值电压，包括：
[0018] 根据在所述预设时长内采集的所述扫描电压和所述漏极电流确定所述漏电流和所述扫描电压的转移特性曲线；
[0019] 根据所述漏电流和所述扫描电压的转移特性曲线确定所述待测器件的当前阈值电压。
[0020] 在其中一个实施例中，根据所述当前阈值电压以及所述初始阈值电压，确定所述待测器件的当前阈值漂移量，包括：
[0021] 计算所述当前阈值电压与所述初始阈值电压的差值，并将所述差值作为所述待测器件的当前阈值漂移量。
[0022] 在其中一个实施例中，根据在所述当前阈值漂移量调整所述应力电压，包括：
[0023] 计算所述当前阈值漂移量与当前所述应力电压之和，并作为调整后的所述应力电压。
[0024] 在其中一个实施例中，采用可控电流表采集所述漏极电压。
[0025] 在其中一个实施例中，采用可控电压源提供栅极扫描电压和应力电压。
[0026] 在其中一个实施例中，还包括：
[0027] 在施加应力压力之前，对所述测量待测器件施加扫描电压，并实时采集所述待测器件的漏电流和所述扫描电压；
[0028] 根据所述栅极扫描电和所述漏电流确定初始阈值电压。
[0029] 在其中一个实施例中，还包括：
[0030] 当判定施加所述应力电压的次数等于所述预设次数时，结束测试流程。
[0031] 基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种恒定电场应力偏压温度不稳定性的测试装置，包括：
[0032] 电源模块，用于接收电压调控指令，根据所述电压调控指令对待测器件施加应力电压并持续根据预设时长，以及在对所述待测器件施加应力电压过程结束后，对所述待测器件施加扫描电压；
[0033] 采集模块，用于实时采集所述待测器件的漏极电流；
[0034] 数据处理模块，用于接收所述电源模块反馈的扫描电压以及所述采集模块反馈的所述待测器件的漏极电流，根据所述扫描电压和所述漏电流确定所述待测器件的当前阈值电压，以及根据所述当前阈值电压以及初始阈值电压，确定所述待测器件的当前阈值漂移量；
[0035] 判断模块，用于判断施加所述应力电压的次数是否达到预设次数；以及[0036] 调整模块，当判定施加所述应力电压的次数小于所述预设次数时，用于根据所述当前阈值漂移量确定调整后的所述应力电压，并生成包含调整后的所述应力电压的所述电压调控指令。
[0037] 在其中一个实施例中，所述数据处理模块，还用于在对所述待测器件施加所述应力电压之前，根据施加应力压力总时长以及预设次数，确定所述预设时长。
[0038] 在其中一个实施例中，用于根据所述扫描电压和所述漏电流确定所述待测器件的当前阈值电压的数据处理模块，具体用于：
[0039] 根据在所述预设时长内采集的所述扫描电压和所述漏极电流确定所述漏电流和所述扫描电压的转移特性曲线；
[0040] 根据所述漏电流和所述扫描电压的转移特性曲线确定所述待测器件的当前阈值电压。
[0041] 在其中一个实施例中，用于根据所述当前阈值电压以及所述初始阈值电压，确定所述待测器件的当前阈值漂移量的数据处理模块，具体用于：
[0042] 计算所述当前阈值电压与所述初始阈值电压的差值，并将所述差值作为所述待测器件的当前阈值漂移量。
[0043] 在其中一个实施例中，用于根据所述当前阈值漂移量确定调整后的所述应力电压的所述调整模块，具体用于：
[0044] 计算所述当前阈值漂移量与当前所述应力电压之和，并作为调整后的所述应力电压。
[0045] 综上，本发明提供了一种恒定电场应力偏压温度不稳定性的测试方法和装置。所述方法包括：根据预设时长，对待测器件施加应力电压；在对所述待测器件施加应力电压过程结束后，对所述待测器件施加扫描电压，并实时采集所述待测器件的漏电流和所述扫描电压，根据所述扫描电压和所述漏电流确定所述待测器件的当前阈值电压；根据所述当前阈值电压以及初始阈值电压，确定所述待测器件的当前阈值漂移量；判断施加所述应力电压的次数是否达到预设次数；当判定施加所述应力电压的次数小于所述预设次数时，根据在所述当前阈值漂移量调整所述应力电压；对所述待测器件施调整后的所述应力电压并维持所述预设时长，然后返回至对所述待测器件施加所述扫描电压的步骤。可见，本发明中在BTI应力测试过程中对采集的漏电流和扫描电压数据进行即时导出、即时分析进而即时反馈当前阈值漂移量到应力电压的方式，保证了BTI实验全程均处在恒定电场应力条件下，从而能够准确地提取当前阈值漂移量和BTI应力时间的幂律函数中的指数n，提高BTI寿命预测的准确度。附图说明
[0046] 图1为时间指数n的差异对预测寿命的影响的示意图；
[0047] 图2为本发明实施例提供的一种恒定电场应力偏压温度不稳定性的测试方法的流程图；
[0048] 图3为本发明实施例提供的另一种恒定电场应力偏压温度不稳定性的测试方法的流程图；
[0049] 图4为时间指数n对应力时间的增加而逐渐减小的示意图；
[0050] 图5为恒定电场应力BTI测试的原理图示；
[0051] 图6为本发明实提供的恒定电场应力偏压温度不稳定性的测试方法的测试系统的电路示意图；
[0052] 图7为本发明实施例提供的恒定电场应力偏压温度不稳定性的测试方法的效果示意图；
[0053] 图8为本发明实施例提供的一种恒定电场应力偏压温度不稳定性的测试装置的电气结构示意图。
具体实施方式
[0054] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0055] 请参见图2和图3，本发明实施例提供了一种恒定电场应力偏压温度不稳定性的测试方法，包括：
[0056] 步骤S110，根据预设时长，对待测器件施加应力电压Vgstress；
[0057] 步骤S120，在对所述待测器件施加应力电压Vgstress过程结束后，对所述待测器件施加扫描电压Vg，并实时采集所述待测器件的漏电流Id和所述扫描电压Vg，根据所述扫描电压Vg和所述漏电流Id确定所述待测器件的当前阈值电压Vth,i；
[0058] 步骤S130，根据所述当前阈值电压Vth,i以及初始阈值电压Vth,0，确定所述待测器件的当前阈值漂移量ΔVth,i；
[0059] 步骤S140，判断施加所述应力电压的次数i是否达到预设次数；
[0060] 步骤S150，当判定施加所述应力电压的次数i小于所述预设次数时，根据在所述当前阈值漂移量ΔVth,i调整所述应力电压Vgstress；
[0061] 步骤S160，对所述待测器件施调整后的所述应力电压Vgstress并维持所述预设时长，然后返回至步骤S120。
[0062] 可以理解，BTI退化的物理机理是由于栅氧中的缺陷/缺陷先导态(precursor)在电场的作用下充电/形成缺陷并充电导致的，是一个栅氧中电场控制的退化过程。栅氧中的电场强度可以用公式(2)来计算：
[0063] EOX＝(Vgstress-Vth)/EOT (2)
[0064] 其中EOX为栅氧中的电场强度，Vgstress为施加在栅极上的BTI应力电压，Vth为MOSFET器件的阈值电压，EOT(Effective Oxide Thickness)为有效栅氧厚度。由于|Vth|在BTI应力作用下不断增大，因此在传统的恒定电压应力实验条件下，EOX随应力时间是在不断减小的，其结果是造成了ΔVth的幂律函数中的时间指数n随BTI应力时间逐渐减小，如图4所示。当ΔVth退化量较小时，电场减弱得较慢，时间指数n尚可以近似认为在有限的测量时间内是一个定值，电场减小效应仅仅是对寿命预测结果的精度有一定的影响；当ΔVth退化量较大时，这种情况下无法确定n的值，自然也无法提取后面的公式(1)中的A、m参数，最终的结果就是没有办法预测MOSFET器件的BTI寿命。
[0065] 因此，尽量保持EOX恒定不变时，可保证时间指数n不随应力时间变化而发生变化，使得准确的BTI寿命预测成为可能。本发明中，在BTI应力测试过程中对采集的漏电流和扫描电压数据进行即时导出、即时分析进而即时反馈当前阈值漂移量ΔVth,i到应力电压Vgstress的方式，保证了BTI应力测试全程均处在恒定电场应力条件下，从而能够准确地提取当前阈值漂移量ΔVth,i和BTI应力时间的幂律函数中的指数n，提高BTI寿命预测的准确度。
[0066] 本发明提出了的能够通过在线即时修正，实现恒定电场应力的BTI测试方法。该方法通过每次测量阈值电压之后立即计算BTI退化，然后将退化量补偿到应力电压Vgstress上，从而维持栅氧的电场强度始终不变。该方法背后的原理如图5所示：过用计算机控制线，将每次Vth,i测量结果(Id-Vg转移特性曲线)数据实时传输到电脑，在实验进行的同时，立刻计算出当前的阈值电压Vth,i和ΔVth,i退化，然后将ΔVth,i的值加到第i+1次的应力电压Vgstress上，从而始终保持栅氧的电场强度不变。
[0067] 该方法的实现电路如图6所示。待测MOSFET器件源极和衬底接地，栅极和漏极与分别与一个可控电压源和可控电流表相连接。可控电压源的输出可以在电脑端通过控制线发送指令进行设置，同时可控电流表的读数数据可以通过控制线传输到电脑端。本实施例中，所述可控电流表和所述可控电压表均通过控制线，例如GPIB、RS232C等，与电脑端实现通信连接。
[0068] 在其中一个实施例中，所述方法还包括：
[0069] 在施加应力压力之前，对所述测量待测器件施加扫描电压，并实时采集所述待测器件的漏电流和所述扫描电压；
[0070] 根据所述栅极扫描电和所述漏电流确定初始阈值电压。
[0071] 本实施例中，在施加BTI应力之前，测量待测MOSFET器件的Id-Vg转移特性曲线，将数据通过控制线传输到控制电脑，并立即计算其初始阈值电压Vth,0。
[0072] 在其中一个实施例中，所述方法还包括：
[0073] 在对所述待测器件施加所述应力电压之前，根据施加应力压力总时长以及预设次数，确定所述预设时长。
[0074] 本实施例中，根据施加应力压力总时长以及预设次数，按照等比数列确认每一段应力时间。如第一段应力时间tstress,1为10s，第二段应力时间tstress,2为100s，…，第i段应力时间tstress,i为10is，…。
[0075] 测试开始后，对待测器件开始施加BTI应力。在第一段应力时间tstress,1结束后，测试Id-Vg特性转移曲线，同样地，通过控制线将数据传送到控制电脑后立即获取其阈值电压Vth,1,计算出BTI退化量ΔVth,1＝Vth,1-Vth,0，然后通过控制线发送指令给可控电压源，使其输出的应力电压调整至Vgstress＝Vgstress+ΔVth,1；
[0076] 同样的，对于后续的每段应力时间，利用前一段应力时间结束调整的应力电压对待测器件施加BTI应力，并在每段应力时间结束后，测试Id-Vg特性转移曲线，同样地，通过控制线将数据传送到控制电脑后立即获取其阈值电压Vth,i,计算出BTI退化量ΔVth,i＝Vth,i-Vth,0，然后通过控制线发送指令给可控电压源，使其输出的应力电压调整至Vgstress＝Vgstress+ΔVth,i，直至实验结束。
[0077] 请参见图7，图7包括图7(a)和图7(b)，其中图7(a)给出了传统的恒定电压BTI应力测试和本发明中的恒定电场应力的BTI测试的两组实验数据，图7(b)中给出了从这两组数据中提取的时间指数n，显然，通过采用本发明中的恒定电场应力BTI测试方法，在退化较大的MOSFET器件上依然得到了不随应力时间变化的时间指数n，使得准确的BTI寿命预测成为可能。
[0078] 在其中一个实施例中，根据所述扫描电压和所述漏电流确定所述待测器件的当前阈值电压，包括：
[0079] 根据在所述预设时长内采集的所述扫描电压和所述漏极电流确定所述漏电流和所述扫描电压的转移特性曲线；
[0080] 根据所述漏电流和所述扫描电压的转移特性曲线确定所述待测器件的当前阈值电压。
[0081] 本实施例中，根据在所述预设时长内采集的所述扫描电压和所述漏极电流绘制所述漏电流和所述扫描电压的转移特性曲线，然后转移特性曲线上电流和电压所围成面积的该变量，确定所述待测器件的当前阈值电压。
[0082] 在其中一个实施例中，根据所述当前阈值电压以及所述初始阈值电压，确定所述待测器件的当前阈值漂移量，包括：
[0083] 计算所述当前阈值电压与所述初始阈值电压的差值，并将所述差值作为所述待测器件的当前阈值漂移量。
[0084] 在其中一个实施例中，根据在所述当前阈值漂移量调整所述应力电压，包括：
[0085] 计算所述当前阈值漂移量与当前所述应力电压之和，并作为调整后的所述应力电压。
[0086] 可以理解，在晶体管栅极施加偏置电压时，晶体管的电学特性发生阈值电压飘移、饱和电流及跨导减小、栅极漏电流和亚阈值摆幅增加等退化的效应，使得晶体管的阈值电压增大ΔVth。因此，为了保证栅氧的电场强度恒定，需要将施加到对待测器件的应力电压增大ΔVth。
[0087] 在其中一个实施例中，所述方法还包括：
[0088] 当判定施加所述应力电压的次数等于所述预设次数时，结束测试流程。
[0089] 基于同一发明构思，本发明实施例还提供了恒定电场应力偏压温度不稳定性的测试装置。请参见图8，该测试装置包括：电源模块210、采集模块220、数据处理模块230、判断模块240和调整模块250。
[0090] 所述电源模块210用于接收电压调控指令，根据所述电压调控指令对待测器件施加应力电压并持续根据预设时长，以及在对所述待测器件施加应力电压过程结束后，对所述待测器件施加扫描电压。
[0091] 所述采集模块220用于实时采集所述待测器件的漏极电流。
[0092] 所述数据处理模块230用于接收所述电源模块反馈的扫描电压以及所述采集模块反馈的所述待测器件的漏极电流，根据所述扫描电压和所述漏电流确定所述待测器件的当前阈值电压，以及根据所述当前阈值电压以及初始阈值电压，确定所述待测器件的当前阈值漂移量。
[0093] 所述判断模块240用于判断施加所述应力电压的次数是否达到预设次数。
[0094] 所述调整模块250，用于当判定施加所述应力电压的次数小于所述预设次数时，根据所述当前阈值漂移量确定调整后的所述应力电压，并生成包含调整后的所述应力电压的所述电压调控指令。
[0095] 本实施例中，所述采集模块220可以包括可控电流表，所述电源模块可包括可控电压源。所述数据处理模块230、所述判断模块240和所述调整模块250可通过集成在同一电路中，例如，将所述数据处理模块230、所述判断模块240和所述调整模块250集成在电脑中。待测MOSFET器件源极和衬底接地，栅极和漏极与分别与一个可控电压源和可控电流表相连接。可控电压源的输出可以在电脑端通过控制线发送指令进行设置，同时可控电流表的读数数据可以通过控制线传输到电脑端。本实施例中，所述可控电流表和所述可控电压表均通过控制线，例如GPIB、RS232C等，与电脑端实现通信连接。
[0096] 本发明提出了的能够通过在线即时修正，实现恒定电场应力的BTI测试方法。该方法通过每次测量阈值电压之后立即计算BTI退化，然后将退化量补偿到应力电压Vgstress上，从而维持栅氧层中的电场强度始终不变。该方法背后的原理如图5所示：通过用计算机控制线，将每次Vth,i测量结果(Id-Vg转移特性曲线)数据实时传输到电脑，在实验进行的同时，立刻计算出当前的阈值电压Vth,i和ΔVth,i退化，然后将ΔVth,i的值加到第i+1次的应力电压Vgstress上，从而始终保持栅氧电场强度不变。
[0097] 在其中一个实施例中，所述数据处理模块230，还用于在对所述待测器件施加所述应力电压之前，根据施加应力压力总时长以及预设次数，确定所述预设时长。
[0098] 本实施例中，根据施加应力压力总时长以及预设次数，按照等比数列确认每一段应力时间。如第一段应力时间tstress,1为10s，第二段应力时间tstress,2为100s，…，第i段应力时间tstress,i为10is，…。
[0099] 测试开始后，对待测器件开始施加BTI应力。在第一段应力时间tstress,1结束后，测试Id-Vg特性转移曲线，同样地，通过控制线将数据传送到控制电脑后立即获取其阈值电压Vth,1,计算出BTI退化量ΔVth,1＝Vth,1-Vth,0，然后通过控制线发送指令给可控电压源，使其输出的应力电压调整至Vgstress＝Vgstress+ΔVth,1；
[0100] 同样的，对于后续的每段应力时间，利用前一段应力时间结束调整的应力电压对待测器件施加BTI应力，并在每段应力时间结束后，测试Id-Vg特性转移曲线，同样地，通过控制线将数据传送到控制电脑后立即获取其阈值电压Vth,i,计算出BTI退化量ΔVth,i＝Vth,i-Vth,0，然后通过控制线发送指令给可控电压源，使其输出的应力电压调整至Vgstress＝Vgstress+ΔVth,i，直至实验结束。
[0101] 在其中一个实施例中，用于根据所述扫描电压和所述漏电流确定所述待测器件的当前阈值电压的所述数据处理模块230，具体用于：
[0102] 根据在所述预设时长内采集的所述扫描电压和所述漏极电流确定所述漏电流和所述扫描电压的转移特性曲线；
[0103] 根据所述漏电流和所述扫描电压的转移特性曲线确定所述待测器件的当前阈值电压。
[0104] 本实施例中，根据在所述预设时长内采集的所述扫描电压和所述漏极电流绘制所述漏电流和所述扫描电压的转移特性曲线，然后转移特性曲线上电流和电压所围成面积的该变量，确定所述待测器件的当前阈值电压。
[0105] 在其中一个实施例中，用于根据所述当前阈值电压以及所述初始阈值电压，确定所述待测器件的当前阈值漂移量的所述数据处理模块230，具体用于：
[0106] 计算所述当前阈值电压与所述初始阈值电压的差值，并将所述差值作为所述待测器件的当前阈值漂移量。
[0107] 在其中一个实施例中，用于根据所述当前阈值漂移量确定调整后的所述应力电压的所述调整模块250，具体用于：
[0108] 计算所述当前阈值漂移量与当前所述应力电压之和，并作为调整后的所述应力电压。
[0109] 可以理解，在晶体管栅极施加偏置电压时，晶体管的电学特性发生阈值电压飘移、饱和电流及跨导减小、栅极漏电流和亚阈值摆幅增加等退化的效应，使得晶体管的阈值电压增大ΔVth。因此，为了保证栅氧的电场强度恒定，需要将施加到对待测器件的应力电压增大ΔVth。
[0110] 综上，本发明提供了一种恒定电场应力偏压温度不稳定性的测试方法和装置。所述方法包括：根据预设时长，对待测器件施加应力电压；在对所述待测器件施加应力电压过程结束后，对所述待测器件施加扫描电压，并实时采集所述待测器件的漏电流和所述扫描电压，根据所述扫描电压和所述漏电流确定所述待测器件的当前阈值电压；根据所述当前阈值电压以及初始阈值电压，确定所述待测器件的当前阈值漂移量；判断施加所述应力电压的次数是否达到预设次数；当判定施加所述应力电压的次数小于所述预设次数时，根据在所述当前阈值漂移量调整所述应力电压；对所述待测器件施调整后的所述应力电压并维持所述预设时长，然后返回至对所述待测器件施加所述扫描电压的步骤。可见，本发明中在BTI应力测试过程中对采集的漏电流和扫描电压数据进行即时导出、即时分析进而即时反馈当前阈值漂移量到应力电压的方式，保证了BTI实验全程均处在恒定电场应力条件下，从而能够准确地提取当前阈值漂移量和BTI应力时间的幂律函数中的指数n，提高BTI寿命预测的准确度。
[0111] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种恒定电场应力偏压温度不稳定性的测试方法和装置 | 2020-05-08 | 174 |
| 一种直流无刷电机的驱动波形设计系统 | 2020-05-11 | 162 |
| 半导体器件及其形成方法 | 2020-05-11 | 450 |
| 半导体结构及其形成方法 | 2020-05-11 | 759 |
| 沟槽隔离结构及其形成方法、半导体器件及其形成方法 | 2020-05-11 | 107 |
| 一种平面串联耐高压二极管及其制备方法 | 2020-05-08 | 978 |
| 一种周期任务温度感知能耗优化方法 | 2020-05-08 | 558 |
| 一种集成绝缘检测的车载充电机测试系统 | 2020-05-08 | 335 |
| 半导体结构及动态随机存储器 | 2020-05-11 | 489 |
| 存储结构 | 2020-05-11 | 201 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
结漏电流热门专利
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈