浅析元器件可靠性.

固定电荷
陷阱电荷
晶格失配，悬挂键，吸附杂质，氧化杂质造成结构 缺陷引起的，可以
产生
辐射，断键引起的缺陷
的损伤，正电荷 俘获正‘负电荷
可移动电荷 碱性性离子
分布
硅和二氧化硅界面
在界面 2.5nm 范围
内部
内部
影响
Vth 不稳和载流子表面迁移率 降低，进而跨导降低
使 c-v 曲线向左移
源自文库
漏电流
Vth 漂移
3.2 项目介绍 ...............................................................2
3.2.1 GOI ...................................................................3 3.2.2 TDDB ..................................................................8 3.2.3 HCI ...................................................................9 3.2.4 Vt stability .........................................................13 3.2.5 NBTI .................................................................14 3.2.6 EM ...................................................................15 3.2.7 SM ...................................................................20
3、 炉管、湿槽、Wafer 供应商的 Monitor
测试结构：
至少包含 Bulk，Poly Edge，Field Edge 三种结构，有的 FAB 厂还有 Field corner 结构
3
注：本文件内容仅仅是个人学习总结，仅供参考，谢谢！
（1）Bulk 评估大面积电容缺陷密度
（2）Ploy Edge 评估 Poly 梳状电容缺陷密度， 如：Poly etcher 对 oxide 造成的损伤
估栅氧非本征击穿行为。
评估栅氧的本征击穿，并估计
WLR/PLR
其使用寿命
WLR/PLR WLR/PLR
评估沟道热载流子及衬底热 载流子诱生的 MOS 器件退化 确认在 wafer 工艺中引入的离 子污染水平不影响可靠性及
工艺参数控制
评估阈值电压在栅压及高温
WLR/PLR
下的退化情况。
WLR/PLR 表征 Al 及 Cu 互联线的可靠性
经时击穿效应 Hot Carrier Induced
热载流子效应
Vt stability 阈值电压稳定性
Negative Bias Temperature Instability 负栅压温度不稳定性
ElectroMigration 电迁移
StressMigration 应力迁移
测试手段 WLR
测试目的 栅氧是 MOS 管的核心，相当 于电脑的 CPU，GOI 测试是评
其系统构成图及实体图如下：
1
注：本文件内容仅仅是个人学习总结，仅供参考，谢谢！
3.2 项目介绍
序号 测试项目
1
GOI
2
TDDB
3
HCI
4 Vt stability
5
NBTI
6
EM
7
SM
全称
Gate Oxide Integrity 栅氧完整性
Time Dependent Dielectric breakdown
WLR/PLR 表征 Al 及 Cu 互联线的可靠性
2
注：本文件内容仅仅是个人学习总结，仅供参考，谢谢！
3.2.1 GOI
栅氧要求：
缺陷和缺陷密度小 漏电小 抗击穿强度和稳定性 与硅有良好的界面特性 低的界面态密度 介电常数大
电荷来源：
表格 1 氧化层中电荷的来源 界面态电荷
浅析元器件可靠性
第三章 浅析工艺可靠性测试 ...................................................1 3.1 设备介绍 ...............................................................1
3.1.1 WLR 测试系统 ..........................................................1
（3）FOX（STI）评估梳状电容缺陷密度， （4）Field corner 如：白带效应缺陷
样本大小：
每种氧化层类型： 至少 3 批，NMOS 及 PMOS 电容测试结构，至少 10cm2 的总测试面积。 如：
假设电容面积为 0.3mm2，则需要测试的 wafer 数为： 1000mm2/(2device types*35sites*0.3mm2*3lot)＝16 wafers per lot
消除 H2 中低温（小于 500℃）退火 900℃Ar 气退火
高温
氧化中通氯气，使杂 质远离（如 BPSG）
参考标准：
JEDEC Standard JESD35A；JESD35-1；JESD35-2
测试时机：
测试时机分为以下三个阶段： 1、 新技术新工艺开发阶段的栅氧质量鉴定 2、 工艺变更时栅氧质量的评估
注：本文件内容仅仅是个人学习总结，仅供参考，谢谢！
第三章 浅析工艺可靠性测试
3.1.1 WLR 测试系统
3.1 设备介绍
PDQ-WLR 系统平台 软件：PDQ-WLR，含 WLR 测试程序 硬件：4070 系列测试机＋探针台、4062UX/E 测试机＋探针台
测试系统硬件主要包括： （1）HP C3600或以上的工作站 （2）HP 3458A multimeter万用表 （3）HP 4084B switching martix control开关矩阵控制器及矩阵开关 （4）HP 4142 Modular DC souce/montor，即SMU电源 （5）HP 4274A Multi－Frequence LCR meter，电容电感测试单元