專(zhuān)利名稱(chēng)：場(chǎng)效應(yīng)管負(fù)溫度不穩(wěn)定性的晶片級(jí)可靠性平行測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CMOS管的檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種場(chǎng)效應(yīng)管負(fù)溫度不穩(wěn)定性 的WLR (晶片級(jí)可靠性測(cè)試)平行測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
NBTI( Negative Bias Temperature Instability,負(fù)溫度不穩(wěn)定性)是檢測(cè)CMOS 技術(shù)穩(wěn)定性的一個(gè)重要內(nèi)容，近年來(lái)，器件的負(fù)溫度不穩(wěn)定性快速恢復(fù)特性越 來(lái)越受到關(guān)注。眾所周知，場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)的飽和電流從撤去應(yīng)力電壓 到量測(cè)之間有一定的延遲時(shí)間，其具體操作方法是，我們首先測(cè)得一個(gè)場(chǎng)效應(yīng) 管的飽和電流10,然后再加一個(gè)恒定的應(yīng)力電壓，撤去應(yīng)力電壓后再測(cè)得該場(chǎng) 效應(yīng)管的飽和電流，記作II，然后再加該恒定的應(yīng)力電壓，然后撤去，再一次 測(cè)得該場(chǎng)效應(yīng)管的飽和電流，記作12，依次類(lèi)推，測(cè)得13、 14、 15、 16……。因 此，測(cè)量必須在應(yīng)力電壓去掉后迅速完成，而且應(yīng)力電壓還必須在測(cè)量完成后 盡可能快地恢復(fù)。
傳統(tǒng)上我們多采用PLR (封裝級(jí)可靠性測(cè)試)來(lái)進(jìn)行NBTI測(cè)試，不但測(cè)試 的周期較長(zhǎng)(需要先將晶圓切割并封裝成一顆顆的測(cè)試樣本，然后將測(cè)試樣本 插入測(cè)試板，再將其放置于特殊的高溫爐內(nèi)進(jìn)行測(cè)試)，并且從撤去應(yīng)力電壓到 進(jìn)行測(cè)試之間的延遲時(shí)間較長(zhǎng)，在使用Qualitau系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，該延遲 時(shí)間多于半個(gè)小時(shí)，這樣就很難量測(cè)到真實(shí)的系統(tǒng)參數(shù)，所以應(yīng)該盡量的減少 這個(gè)延遲時(shí)間，或者完全避免該延遲時(shí)間；并且晶圓在切割、封裝和上板的過(guò) 程中，容易產(chǎn)生靜電(ESD),而靜電往往會(huì)導(dǎo)致樣本的電損傷而報(bào)廢，所以在 進(jìn)NBTI的測(cè)試中，我們要進(jìn)最大可能的避免靜電的干擾。
如圖1所示，所加的恒定電壓和延遲時(shí)間不同時(shí)，其飽和電流的退化情況 也有很大的不同，在應(yīng)力電壓為2.4V，延遲時(shí)間是lms時(shí)，多次測(cè)量其飽和電 流IO、 II、 12、 13等，其中將10看作基點(diǎn)1， ( 11-10 )/10記作第二個(gè)點(diǎn)，將(12-10)/10記作第三個(gè)點(diǎn)，依次類(lèi)推，并將個(gè)點(diǎn)連成順次連接起來(lái)，就形成一條線(xiàn)101; 同理當(dāng)應(yīng)力電壓為2.2V,延遲時(shí)間是lms時(shí)，所形成的曲線(xiàn)是102;當(dāng)應(yīng)力電 壓是2.4V，延遲時(shí)間是10s時(shí)，所形成的曲線(xiàn)是103;當(dāng)應(yīng)力電壓是2.2V,延 遲時(shí)間是10s時(shí)，所形成的曲線(xiàn)是104。從圖中我們可以得出，在加相同電壓的 情況下，延遲時(shí)間不同，所測(cè)得的飽和電流的退化曲線(xiàn)的斜率是不同的，而延 遲時(shí)間相同，所加電壓不同的情況下，其飽和電流的退化曲線(xiàn)的斜率是相同的， 由此可以得出，飽和電流的退化與延遲時(shí)間有著密切的關(guān)系，與電壓沒(méi)有太大 的關(guān)系。
如圖2所示，在所加的恒定應(yīng)力電壓是1.6V，環(huán)境溫度是125攝氏度，延 遲時(shí)間為lms時(shí)，在退化時(shí)間區(qū)間203內(nèi)，多次量測(cè)一泡和電流，形成了# 和電 流變化的上升曲線(xiàn)200，當(dāng)撤去該電壓后，立即以盡可能快的速度反復(fù)測(cè)量場(chǎng)效 應(yīng)管的飽和電流，發(fā)現(xiàn)隨著時(shí)間的推移，其飽和電流值的變化曲線(xiàn)一直在下降， 形成了如圖2中飽和電流變化下降曲線(xiàn)202,并且可以看出在應(yīng)力電壓剛撤去的 幾毫秒特別明顯，隨著應(yīng)力撤去時(shí)間的推移，電流變化速度逐漸變慢，電流變 化曲線(xiàn)的下降幅度區(qū)間如201。撤去應(yīng)力之后的電流變化下降曲線(xiàn)就是我們所謂 的NBTI測(cè)試的恢復(fù)特性。
同時(shí)現(xiàn)有PLR測(cè)試方法容易導(dǎo)致靜電，從而使得樣本報(bào)廢的風(fēng)險(xiǎn)增加。正 常情況下，樣本不受靜電的影響，多顆場(chǎng)效應(yīng)管各端的電流差異很小，但如圖3 所示，多顆場(chǎng)效應(yīng)管G、 B、 D各端的輸出電流起伏較大，很不平穩(wěn)，其中漏極 曲線(xiàn)301,柵極曲線(xiàn)302,接地端曲線(xiàn)303,的波動(dòng)4交大，4艮不平穩(wěn)，說(shuō)明受到 靜電的影響較大。場(chǎng)效應(yīng)管在靜電影響較大時(shí)，容易導(dǎo)致超效應(yīng)管的損壞失效。 引起靜電的原因有很多，晶圓在切割、封裝和上板等過(guò)程中與外界媒質(zhì)相接觸， 都會(huì)很容易產(chǎn)生靜電，從而導(dǎo)致場(chǎng)效應(yīng)管的失效率大大增加。
現(xiàn)有技術(shù)中，也有釆用WLR來(lái)進(jìn)行負(fù)溫度不穩(wěn)定性測(cè)試，但目前每一條切 割道上只有22個(gè)金屬塊(pad, —般是鋁塊)，探針卡一端通過(guò)金屬塊與場(chǎng)效應(yīng) 管的端口相連接，探針卡的另外一端與量測(cè)單元相連接，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管飽 和電流的測(cè)量。而一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)共有四個(gè)端口 ，源極S,漏極D， 柵極G，接地端B，每一個(gè)端口只能用 一個(gè)金屬塊通過(guò)〗果針卡與量測(cè)單元相連接， 所以每個(gè)切割道上只能有5個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管與量測(cè)單元相連接，只能測(cè)得5個(gè)飽和
4電流(Idsat)，不能減少測(cè)試時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有的PLR檢測(cè)方法測(cè)量延遲時(shí)間長(zhǎng)，并且容易受靜電的影 響，導(dǎo)致樣本報(bào)廢的缺點(diǎn)，提供了一種場(chǎng)效應(yīng)管負(fù)溫度不穩(wěn)定性的WLR平行測(cè) 試方法。
一種場(chǎng)效應(yīng)管負(fù)溫度不穩(wěn)定性的WLR測(cè)試方法，將場(chǎng)效應(yīng)管的各個(gè)端口通 過(guò)探針卡與量測(cè)單元相連接，來(lái)測(cè)試場(chǎng)效應(yīng)管的飽和電流；其中場(chǎng)效應(yīng)管的柵
極與漏極分別通過(guò)探針卡與量測(cè)單元相連接；所有場(chǎng)效應(yīng)管的接地端口串聯(lián)在
一起通過(guò)探針卡接在同一個(gè)量測(cè)單元上；相鄰的兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的源極串聯(lián)起來(lái)
通過(guò)探針卡接在同一個(gè)量測(cè)單元上。
其中所述的場(chǎng)效應(yīng)管有6到8個(gè)；所述的場(chǎng)效應(yīng)管有8個(gè)。
本發(fā)明采用了 WLR的測(cè)試方法，不用將晶圓進(jìn)行切割、封裝，能直接進(jìn)行
快速的測(cè)量，不但能減少測(cè)量時(shí)間，而且能夠減少靜電的影響。


圖1為PLR測(cè)試條件下不同電壓以及不同延遲時(shí)間時(shí)飽和電流的退化；
圖2為PLR測(cè)試條件下飽和電流的恢復(fù)狀況；
圖3為PLR測(cè)試條件下靜電的影響；
圖4為WLR測(cè)試條件下場(chǎng)效應(yīng)管的連接方法；
圖5為WLR測(cè)試條件下不同電壓時(shí)飽和電流的退化^4'J。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明進(jìn)行負(fù)溫度不穩(wěn)定性測(cè)試時(shí)采用了 WLR的測(cè)試方法，并對(duì)其作出了 進(jìn)一步的改進(jìn)，如圖4所示，8個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的接地端B都通過(guò)探針卡連接在同一 個(gè)量測(cè)單元上，并且相鄰的兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的源極S可以連4婁在一起，通過(guò)探針 卡共同接在同一個(gè)量測(cè)單元上，場(chǎng)效應(yīng)管的其它端口 D、 G分別通過(guò)探針卡接 在量測(cè)單元上，這樣一來(lái)，每個(gè)切割道上可以同時(shí)測(cè)試8個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的飽和電 流，能最大可能的減少測(cè)量的時(shí)間。通過(guò)測(cè)量可以得出，當(dāng)每個(gè)切割道上連接8個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的時(shí)候，其測(cè)量的 時(shí)間可以減少到lms，因此當(dāng)所加的電壓分別為1.32V、 1.4V、 1.5V、 1.6V、 1.8V、 2.0V、 2.2V和2.4V時(shí)，8個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的飽和電流示意圖如圖5所示，其飽和電 流的增幅一致，即八條曲線(xiàn)的斜率大致相同，沒(méi)有太大的變化。這也進(jìn)一步說(shuō) 明采用改進(jìn)后的WLR測(cè)試，能有效地降低撤去所加電壓到測(cè)量之間的延遲時(shí) 間，能夠更加迅速的測(cè)量出場(chǎng)效應(yīng)管的飽和電流，能更準(zhǔn)確的得到相關(guān)的參數(shù)。
同時(shí)在進(jìn)行負(fù)溫度可靠性測(cè)試的時(shí)候，用WLR測(cè)試替代PLR測(cè)試，能最 大可能的減少靜電的影響。在PLR測(cè)試時(shí)，要對(duì)晶圓進(jìn)行切割、封裝，而靜電 大都是在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的，而在進(jìn)行WLP平行測(cè)試時(shí)，不需要對(duì)晶圓進(jìn)行切 割封裝，所以能最大可能的減少這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的靜電，使場(chǎng)效應(yīng)管不受靜電 的影響，而且也避免場(chǎng)效應(yīng)管被損壞。
本實(shí)施例只是本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施方式，任何本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在 不脫離本發(fā)明精神的情況下，均可以做出相應(yīng)的變動(dòng)，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán) 利要求書(shū)為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種場(chǎng)效應(yīng)管負(fù)溫度不穩(wěn)定性的WLR測(cè)試方法，將場(chǎng)效應(yīng)管的各個(gè)端口通過(guò)探針卡與量測(cè)單元相連接，來(lái)測(cè)試場(chǎng)效應(yīng)管的飽和電流；其特征在于，場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與漏極分別通過(guò)探針卡與量測(cè)單元相連接；所有場(chǎng)效應(yīng)管的接地端口串聯(lián)在一起通過(guò)探針卡接在同一個(gè)量測(cè)單元上；相鄰的兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的源極串聯(lián)起來(lái)通過(guò)探針卡接在同一個(gè)量測(cè)單元上。
2、 如權(quán)利要求要求1所述的一種場(chǎng)效應(yīng)管負(fù)溫度不穩(wěn)定性的WLR測(cè)試方法， 其特征在于所述的場(chǎng)效應(yīng)管有6到8個(gè)。
3、 如權(quán)利要求要求1或2所述的一種場(chǎng)效應(yīng)管負(fù)溫度不穩(wěn)定性的WLR測(cè)試方 法，其特征在于，所述的場(chǎng)效應(yīng)管有8個(gè)。
全文摘要
一種場(chǎng)效應(yīng)管負(fù)溫度不穩(wěn)定性的WLR測(cè)試方法，將場(chǎng)效應(yīng)管的各個(gè)端口通過(guò)探針卡與量測(cè)單元相連接，來(lái)測(cè)試場(chǎng)效應(yīng)管的飽和電流；場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與漏極分別通過(guò)探針卡與量測(cè)單元相連接；所有場(chǎng)效應(yīng)管的接地端口串聯(lián)在一起通過(guò)探針卡接在同一個(gè)量測(cè)單元上；相鄰的兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的源極串聯(lián)起來(lái)通過(guò)探針卡接在同一個(gè)量測(cè)單元上。本測(cè)試方法能有效的減少測(cè)量時(shí)間，并降低靜電的影響。
文檔編號(hào)G01R31/26GK101452042SQ20071017160
公開(kāi)日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者宋永梁, 張卿彥 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司