Способ контроля многопороговых мдп бис

Способ контроля многопороговых мдп бис

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ КОНТРОЛЯ МНОГОПОРОГОВЫХ МДП БИС, включающий подачу напряжения на стоки и затворы двух транзисторов тестовой ячейки, последующее изменение напряжения на затворах транзисторов и определение их токов стока, отличаю и; ийся тем, что, с целью повышения точности , на затворы обоих транзисторов подают одинаковое напряжение и одновременно изменяют его до момента равенства токов стока транзисторов, а контроль МПП БИС проводят путем сравнения полученных значений тока стока и напряжения затвора с номинальными значениями при этом параметры транзисторов тестовом ячейки выбирают из соотношения (,,)0(S,-S ), пороговое напряжение . где Un, , Un2. первого и второго транзисторов соответ-ственно; крутизна первого и ( второго транзисторов С/ соответственно с

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) с Г 01 R 31/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (U„ U„ ) > (s г), пороговое напряжение первого и второго транзисторов соответ- ственно, крутизна первого и второго транзисторов соответственно. гд«

В< Вг

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 31 98670/21 (23) 05,10,82 (46) 15,07.93. Бюл. Р 26 (72) А.И,Красножон и Н.И.Сухоруков (56) 1. Р,КроуАорд "Схемные применения МЛП транзисторов", M.; Мир, 1970, с, 11 -18, 36-(L) 8Р-93, 2, Технологическая карта И90,, 734, Р>87 ТК "Измерение порового напряжения", г. Воронеж, 1981. (54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ МНОГОПОРОГОВЫХ МДП БИС, включающий подачу напряжения на стоки и затворы двух транзисторов тестовой ячейки, последующее изменение напряжения на затвоpRx TpRHÿècòîðîâ и определение их токов стока, отличающийся тем, что, с целью повышения точносИзобретение относится к области микроэлектроники, в частности к контролю технологического процесса производства МДП БИС в ходе их изготовления.

Одноч из основных характеристик

МЛП транзистора является пороговое напряжение, опрелеляющее границу между включенным и выключенным состояние транзистора, МРП интегральные микросхемы строятся на основе М 1Птранзисторов различных типов, с пили р-каналом, причем каналы создают или частично инлуцированные за счет инвертирования типа провопимости подложки, или встроенные, получаемые путем неглубокого, равномерного легирования, например, ионным, подложки.. Ы „1132686 А1 ти, на затворы обоих транзисторов подают олинаковое напряжение и одновременно изменяют его до момента равенства токов стока транзисторов, а контроль М 1П БИС BpoBoflRT путем сравнения полученных значений тока стока и напряжения затвора с номинальными значениями при этом параметры транзисторов тестовой ячейки выбирают из соотношения

При всем разнообразии типов МЛПтранзисторов, применяемых в одной

БИС, огромную роль в работоспособ" ности МДП БИС играет сохранение раз- (д3 ности пороговых напряжений разнопоро- 1,) говых ИЦП-транзисторов одной схемы. О, Известен способ определения поро- Qg гового напряжения МДП-транзисторов, .! включающий построение передаточной характеристики, т.е. зависимости тока стока I от напряжения на затворе

- Ъ

U при постоянном напряжении на стоке а коордииатах. Гт (= Г |U ) и графи- ческую экстраполяцию характеристики в области малых токов до пересечения с осью напряжений.

Кроме того, в известном. способе в МпП-транзисторах со встроенными

113268б каналами для упрощения определения характеристики транзистор-, определяют т.>к стока насыщения„ коррелирующий с пороговым напряжением транзистора и измеряемь«"1 при нулевом напряи<ении на затворе при постоянном напряжении стока, т„к, определение порогового напряжения МЛП-транзистора со встроенным каналом методом графической экстраполяции переходной харак- еристики в области малых токов практически не дает достаточной точности вследствие конечной ненулевой проводимости инвертированного легиро- 15 ванного канала.

Недостатком известного способа является высокая трудоемкость его осуществления и низкая точность конт" роля. 20

Из известных наиболее близким по технической сущности является способ измерения порогового напряжения МДПтранзисторов, включающий попачу напряжения на стоки и затворы двух транзисторов тестовой ячейки, последующее изменение напряжения на затворах транзисторов, определение тока стока насыщения и порогового тока стока и сравнение значений напряжения затвора, соответствующего пороговому току стока, и тока стока насыщения с заранее установленными значениями„

Известный способ позволяет производить оценку годности отдельных МДПтранзисторов по результатам сравнения порогового напряжения U è тока стока i с з- ранее установленными критериями, но не дает необходимой точности при контроле разнопороговых

МЛП-БИС, т,к. в случае ряда препельных отклонений контрольных параметров от среднего в пределах нормы, разность пороговых напряжений испытуемых транзисторов может отличаться от значения, при котором обеспечивается работоспособность БИС, Кроме того, разделение операций измерения напряжения затвора и стока на разнопороговых транзисторах снижает оперативность всей операции контроля МпП БИС„

С целью повышения точности„ в способе контроля многопороговых М1П

БИС, включающем подачу напряжения на стоки и затворы двух транзисторов тестовой ячейки, послелующее изменение напряжения на затворах транзис25

50 торов и определение их токов стока, на затворы обоих транзисторов подают одинаковое напряжение и одновременно изменяют его до момента равенства токов стока транзисторов, а годность

МДП БИС определяют путем сравнения полученных значений тока стока и напряжения затвора с номинальными значениями, при этом параметры транзисторов тестовой ячейки выбирают из соотношения: (. «, U«,))Î>(S,, ), где U„,, 11„- пороговое напряжение первого и второго транзисторов соответственно;

S,, S — крутизна первого и второго транзисторов соответственно.

На чертеже изображены переходные характеристики двух МДП-транзисторов с различной крутизной: с индуцированным каналом (поз.1) и встроенным к-aënì (поз,2) и-типа в ркремнии, показанные с учетом технологического разброса порогового напряжения (МУ„), Данный cnocnt> контроля многопороговых МДП БИС включает в себя следующие операции: подачу напряжения стока на два МДП-транзистора с различными величинами порогового напряжения; одновременную подачу и одинаковое изменение величины напряжения затвора на двух упомянутых разнопороговых транзисторах до равенства их токов стока; по достижению равенства токов стока измеряют токи стока и напряжение затворов и сравнивают их с заранее установленными критериями.

Способ основан на том, что в случае произвольных отклонений технологического процесса, например окисления кремния, приводяц их к изменению заряда в диэлектрическом слое, (двуокиси кремния на кремнии), пороговые напряжения обоих типов МЛП-транзисторов изменяются одинаковым об"

pR3oM на ЛП«, (см, чертеж) разность их пороговых напряжений остается постоянной, и переходные характеристики разнопороговых транзисторов смещаются параллельно оси напряжений„

При этом точка пересечения переходных характеристик разнопороговых транзисторов, отвечающая равенству их токов стока также смещается по

11326

Рассмотрим применение способа контроля на примере изготовления двухпороговой ЦОП БИС серии К581 на основе кремния р-типа р=2,5-12 Ом см.

Для контроля годности БИС используют 10

МДП-транзисторы с индуцированным каналом с тппологическим размером 1.Ю = — (10 60) мкм и .со встроенным каналом размером (10x10) мкм, полученные путем ионного легирования Фосфором 35 с дозой 0,06 мкк/смз, На истоки и стоки ИДП-транзисторов с помощью многозондпвой установки МЗУ, подают постоянное напряжение +5 В. Затем одновременно подают и одинаковым обра- 4р эом изменяют величину напряжения затвора HR транзисторах, одновременно измеряют их токи стоков и сравнивают их например с помощью нуль-индикатора мостовой схемы. tin достижению равенопределенной линии, отвечающей определенному значению тока стока (I,), которое не зависит от изменений порогового напряжения при неизменной их разности,. Если же отдельные специальные операции техпроцесса по созданию транзисторов со встроен": ным каналом, например, ионное легирование, проведены некорректно, их по- 10 роговое напряжение изменяется на

5Ullg, Изменяется и разность пороговых напряжений, а следовательно, и значение тока стока Т, одинаковое для двух разнопороговых транзисторов. 15

При этом соответствующее ему напряжение на затворах U> также будет отличаться пт установленного критерия.

Эти отличия тока стока напряжения затвора ЬБ и служат основой оценки корректности проведения техпроцесса и соответственно годности разнопороговых транзисторов для их совместной работы в МЧП БИС, 25

86 ства токов стока определяют их величину, измеряют напряжение эатвороа . и сравнивают их с заранее установленными критериями, например 160+30 мкА для тока стока и для напряжения затвпра 2-3 В для НДП БИС серии К581.

При попадании измеренных значений напряжения затворов и тока стока в укаэанные интервалы МДП БИС считается годной, в противном случае на основе полученных результатов проводят корректировку технологического процесса, По сравнению со способом-прототипом предложенный способ обладает следующими преимуществами: более высокой точностью контроля за счет измерения напряжения затворов при равенстве токов стока вместо раздельного определения порогового напряжения и стока тока соответственно, у двух разнопороговых транзисторов; более высокой оперативностblo за счет непосредственного измерения напряжения затворов двух транзисторов взамен поочередного измерения порогового напряжения одногo и тока стока другогп транзистора.

Применение предложенного способа позволяет уменьшить трудоемкость и повысить оперативность измерения основных параметров МДП-транзисторов и внесения по результатам измерений необходимых коррекций в технологический процесс, тем самым увеличивая производительность труда ориентировочно в 2 раза.

Одновременно, применение предложенного способа на 203, повышает точность определения годности МДП БИС после операции "контроль параметров на МЗУ", что в конечном итоге позволяет повысить выход годных БИС.

1132686

Редактор Г.Берсенева Texpep M.Моргентал

Корректор Й,Козориз акциз 2834 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101