[19]中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公布说明书
[21]申请号200810035091.7
[51]Int.CI.
G01R 31/26 (2006.01)G01R 19/165 (2006.01)
[43]公开日2009年9月30日[22]申请日2008.03.25[21]申请号200810035091.7
[71]申请人中芯国际集成电路制造(上海)有限
公司
地址201203上海市张江路18号[72]发明人张向莉
[11]公开号CN 101545945A
[74]专利代理机构上海思微知识产权代理事务所
代理人屈蘅 李时云
权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页
[54]发明名称
一种MOS器件漏电流的测试方法
[57]摘要
本发明提供一种MOS器件漏电流的测试方法，它包括以下步骤：1：判断待测MOS器件漏电流是否大于标准值；如果是按照参数自动测试装置自带测试模式测试，如果不是进行步骤2；2：将测试部件与MOS器件连接，加载测试电压，测MOS器件漏电流的值；3：测得一次MOS器件漏电流值后，断开测试部件与MOS器件；4：判定测试次数是否等于预设次数，如果是预设次数测试的MOS器件最小漏电流值为测试MOS器件漏电流值，并停止自动测试装置的测试，如果不是，进行步骤5；5：等待预设时间后，进行步骤2。本发明的测试方法可解决参数自动测试装置测量漏电流小的MOS器件效率低下和精度低的问题，提高自动测试装置的利用率。
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权 利 要 求 书
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1、一种MOS器件漏电流的测试方法，采用参数自动测试装置测试，测试时测试部件与待测MOS器件连接，其特征在于，它包括以下步骤： 步骤1：判断待测MOS器件漏电流是否大于标准值；如果是按照参数自动测试装置自带测试模式测试，如果不是，进行步骤2；
步骤2：将所述测试部件与MOS器件连接，加载测试电压，测得MOS器件漏电流的值；
步骤3：测得一次MOS器件漏电流值后，断开所述测试部件与MOS器件； 步骤4：判定测试的次数是否等于预设次数，如果是，预设次数测试的MOS器件最小漏电流值为测试MOS器件漏电流值，并停止所述自动测试装置的测试，如果不是，进行步骤5；
步骤5：等待预设时间后，进行步骤2。
2、如权利要求1所述的MOS器件漏电流的测试方法，其特征在于，所述步骤4可前置于步骤1和步骤2之间，相应地，步骤5为等待预设时间后，执行步骤4。 3、如权利要求1所述的MOS器件漏电流的测试方法，其特征在于，在步骤1之前，还需要检测待测MOS器件测试条件参数是否符合测试装置测试条件，如果符合测试装置测试条件，则进行测试；如果不符合，则停止测试装置。 4、如权利要求1所述的MOS器件漏电流的测试方法，其特征在于，步骤1中所述标准值为MOS器件1皮安的漏电流值。
5、如权利要求1所述的MOS器件漏电流的测试方法，其特征在于，所述步骤4中的预设次数为三次。
6、如权利要求1所述的MOS器件漏电流的测试方法，其特征在于，所述步骤5中等待预设时间为1秒。
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说 明 书
一种MOS器件漏电流的测试方法
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技术领域
本发明涉及半导体器件电性合格测试领域，尤其涉及MOS器件测试参数漏电流的测试方法。背景技术
MOS器件是半导体集成芯片普遍应用的器件。目前对于低功耗的集成芯片，MOS器件的漏电流参数就成为至关重要的参数，MOS器件漏电流参数直接影响着低功耗集成芯片的静态功耗。随着集成芯片的制程不断向深亚微米制程发展，漏电流参数值趋近于更小。在通常的电性合格测试中，漏电流是一项很难测试到稳定结果的参数。请参见图1，目前参数自动测试装置测试MOS器件1时接线方式如图1所示。由于参数自动装置的感应测试单元(SMU)的最小分辨率为0.1皮安(PA)，然而这个分辨率是在理想测试状态：恒温、恒湿和长时间稳定后测试状态能测到的非常态值。参数自动测试装置能测量的最小漏电流值在很大程度上受测试装置自身硬件条件的。即使在测试装置不同的测试模式，中速测试模式或者慢速测试模式下，都无法精准的测试数量值小的漏电流。这主要是由于测试装置噪声或外界干扰影响，当噪声或外界干扰产生的电流大于测试的器件漏电流时，这样测试的只是噪声，而非真实的漏电流。 传统测试装置测试MOS器件漏电流的方法，请参见图2，首先启动测试装置，然后测试条件参数的检查，如果测试条件参数不符合测试装置的要求，就停止测试装置工作，如果符合就设置测试装置的测试条件参数，并连接测试部件。再将测试部件与MOS器件连接，加载测试电压，等待一定的测试时间后，测量MOS器件的漏电流，得出测量结果后停止自动测试装置。当MOS器件漏电流值很小时，为减小测试装置噪声和外界因素干扰，可通过增加等待时间，测量MOS器件漏电流值趋向稳定后的值。然而长的等待测试时间大幅度降低了自动测试装置的利用率，降低了测试效率。
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发明内容
本发明的目的在于提供一种MOS器件漏电流的测试方法，以解决传统参数自动测试装置测试小漏电流MOS器件效率低下的问题。
为达到上述目的，本发明的MOS器件漏电流的测试方法，采用参数自动测试装置测试，测试时测试部件与待测MOS器件连接，它包括以下步骤：步骤1：判断待测MOS器件漏电流是否大于标准值；如果是按照参数自动测试装置自带测试模式测试，如果不是，进行步骤2；步骤2：将所述测试部件与MOS器件连接，加载测试电压，测得MOS器件漏电流的值；步骤3：测得一次MOS器件漏电流值后，断开所述测试部件与MOS器件；步骤4：判定测试的次数是否等于预设次数，如果是，预设次数测试的MOS器件最小漏电流值为测试MOS器件漏电流值，并停止所述自动测试装置的测试，如果不是，进行步骤5；步骤5：等待预设时间后，进行步骤2。本发明方法还可采用另外一种步骤的执行顺序，即判定测试次数是否等于预设次数的步骤4可前置于步骤1和步骤2之间，相应地，步骤5为等待预设时间后，执行步骤4。在步骤1之前，还需要检测待测MOS器件测试条件参数是否符合测试装置测试条件，如果符合测试装置测试条件，则进行测试；如果不符合，则停止测试装置。具体地，步骤1中标准值是MOS器件1皮安的漏电值，步骤4中的预设次数为三次，步骤5中等待预设时间为1秒。
与传统MOS器件漏电值测试方法相比，本发明通过增加多次测试模式来测量漏电流值偏小的MOS器件，分多次间歇性测量MOS器件漏电值，间歇时间短，这样在相同测试时间下，多次测量的MOS器件漏电流值显著小于参数自动测试装置自带测试模式下测量漏电流偏小的MOS器件值。这样在相同的测试精度下，本发明的测试方法测试MOS器件漏电流的效率明显高于传统测试方法，以解决传统测试方法测试漏电流值偏小的MOS器件效率低下的问题。附图说明
以下结合附图和具体实施例对本发明的MOS器件漏电流的测试方法作进一步详细具体的说明。
图1是参数自动测试装置测试MOS器件漏电流时连接示意图。
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图2是参数自动测试装置自带模式测试MOS器件漏电流流程图。 图3是本发明测试MOS器件漏电流流程示意图。 图4是本发明测试MOS器件漏电流另一流程示意图。 图5是本发明测试方法与传统测试方法测试结果比对图。 具体实施方式
请参见图3所示本发明的测试MOS器件漏电流方法流程图。该测试方法是采用参数自动测试装置测试，测试时测试部件与待测MOS器件连接。它包括步骤1：判断待测MOS器件漏电流是否大于标准值；如果是按照参数自动测试装置自带测试模式测试，如果不是，进行步骤2。通常待测试的MOS器件的漏电流参数具有测试指标值，要求测试出的MOS器件漏电流值接近该指标值，即在指标值允许的误差范围内。如果测试出的MOS器件漏电流值偏移指标值的误差范围，则制作出的晶圆上的MOS器件就认为是不合格。将待测试MOS器件的漏电流测试指标值与参数自动测试装置的标准值作比较，判定待测试的MOS器件的漏电流测试指标值与标准值的大小关系，如果测试指标值大于参数自动测试装置的标准值，则可采用参数自动测试装置自带模式进行测试，如图2所示的流程进行测试。不同的参数自动测试装置的标准值会有所不同，这主要是参数自动测试装置的硬件条件决定的。在测量低于此标准值的MOS器件的漏电流时，参数自动测试装置采用自带模式测试出的MOS器件漏电流误差较大，即使通过增加等待测试时间提高最后的测试结果精度，测试效率也会大幅度下降。基于目前常用的参数自动测试装置的硬件以及测试精度，定义标准值为1PA。 本发明的测试方法包括的步骤2：将测试部件与MOS器件连接，加载测试电压，测得MOS器件漏电流的值。该测试方法包括的步骤3：测得一次MOS器件漏电流值后，断开测试部件与MOS器件。该测试方法的步骤4：判定测试的次数是否等于预设次数，如果是，预设次数测试的MOS器件最小漏电流值为测试MOS器件漏电流值，并停止所述自动测试装置的测试，如果不是，进行步骤5。步骤5：等待预设时间后，进行步骤2。为提高自动测试装置测试MOS器件漏电流的效率，要求测试的预设次数不能太多，较佳地，测试次数为测试三次较宜，同时等待的预设时间也不宜过长，这同样会影响测试装置的测试效
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率，较佳地，等待预设时间为1秒。待三次测试的MOS器件漏电流之后，测得的漏电流最小值作为测试的MOS器件漏电流值。通常第三次测出的MOS器件漏电值相对前两次测量的MOS器件漏电流值小。
本发明基于以上的5个步骤，还有另外一种执行顺序，请参见图4，将步骤4判定测试的次数是否等于预设次数，前置于步骤1和步骤2之间，对应地步骤5中等待预设时间后，进行步骤4。在实际的流程中还存在图3和图4置于步骤1之前，先启动测试装置，还需要检测待测MOS器件测试条件参数是否符合测试装置测试条件，如果符合测试装置测试条件，则进行测试；如果不符合，则停止测试装置。采用图2所示传统测试方法，等待测试时间为三秒对五种不同尺寸的MOS器件进行测试，测试结果如图5中菱形块所示。图5中所示方块为每组相同尺寸MOS器件采用传统测试方法测出的漏电流值的平均值。采用图3所示的本发明的测试方法，等待预设时间为1秒，测量三次，也是对如上所述五种不同尺寸的MOS器件进行测试，测试结果如图5中三角块所示。针对相同尺寸的MOS器件，测试了多个相同尺寸的MOS器件，也就是横坐标相同饱和电流Idsat下测这多个MOS器件的漏电流Ioff。从图5可看出相同测试时间下对相同的MOS器件进行测试，图3所示的测试方法测出的漏电流结果比较相近，表现为图中三角块基本上重叠在一起，而菱形块比较离散地分布，这一现象在测出的漏电流值小于1PA时比较明显，随着Idsat的增大，测出的漏电流Ioff大于1PA时，传统测试方法与本发明测试方法测试结果相差不大。
本发明的MOS器件漏电流测试方法，如图3和图4所示，通过判断待测试MOS器件的漏电流值是否大于标准值来设置针对两种不同比较结果的多次测量模式和测试装置自带测试模式，这样在测量漏电流低于标准值的MOS器件时，采用多次测量模式分多次间歇性测量MOS器件漏电值，间歇时间短，这样在相同测试时间下，多次测量的MOS器件漏电值精度显著高于测试装置自带测试模式的测量结果。这样可显著提高测试装置测试小的漏电流MOS器件的测试效率，解决传统测试方法测试漏电流值偏小的MOS器件效率低下的问题。
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说 明 书 附 图
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图1
图2
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图3
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图4
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图5
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