《集成电路制造工艺与工程应用》第三十四讲.pptxVIP

第三十四讲：晶圆接受测试（WAT）;内容;MOS晶体管包括核心电路的低压NMOS和PMOS，以及输入输出电路的中压NMOS和PMOS。MOS晶体管测试结构的版图尺寸都是按标准的沟道宽度和沟道长度来设计的。

;MOS晶体管是整个芯片的有源器件，它的电性特性是非常重要的，芯片代工厂通过五个WAT参数监测MOS晶体管，这五个WAT参数分别是Vt、Idsat、BVD、Ioff和Isub。

?;测量MOS晶体管阈值电压的基本原理是在晶体管的四端分别加载电压，源漏之间存在一定电压差，栅和衬底之间也存在一定电压差，使衬底沟道形成反型层在源和漏之间形成通路，源和漏之间产生电流的过程。

测量MOS晶体管阈值电压的方法有两种：第一种方式是利用最大电导的原理测量；第二种方式是利用电流常数测量。

第一种方式利用最大电导测量阈值电压的基本原理如下：;?;第一种方式利用最大电导的原理测量阈值电压的基本原理：

对于NMOS，首先设定Vd=0.1V和Vs=Vb=0V，然后线性扫描Vg从0V到VDD或者VDDA（VDD为低压器件的最大工作电压，VDDA为中压器件的最大工作电压。），测得最大电导时Vg的值，求该点的斜率，通过该点利用斜率作斜线相交于X轴得到数值Vg(x)，那么Vt=Vg(x)-0.5*Vd?。

对于PMOS，首先设定Vd=-0.1V和Vs=Vb=0V，然后线性扫描Vg从0V到–VDD或者-VDDA，测得最大电导时Vg的值，求该点的斜率，通过该点利用斜率作斜线相交于X轴得到数值Vg(x)，那么Vt=Vg(x)-0.5*Vd?。;第二种方式是利用电流常数测量阈值电压，简单认为Id/W=0.1uA/um晶体管开启：

对于NMOS，首先设定Vd=0.1V和Vs=Vb=0V，然后线性扫描Vg从0V到VDD或者VDDA，测得Vg在Id/W=0.1uA/um时的值，那么Vtlin=Vg。

对于PMOS，首先设定Vd=-0.1V和Vs=Vb=0V，然后线性扫描Vg从0V到–VDD或者-VDDA，测得Vg在Id/W=0.1uA/um时的值，那么Vtlin=Vg。

;影响晶体管阈值电压的因素包括以下几方面：

阱离子注入异常；

离子注入损伤在退火过程中没有激活；

AA或多晶硅栅刻蚀后的尺寸异常；

栅氧化层的厚度异常导致。

;测量MOS晶体管饱和电流的基本原理是在晶体管的四端分别加载电压，栅极加载最大电压使衬底沟道形成反型层在源和漏之间形成通路???漏端加载最大电压使沟道夹断，晶体管工作在饱和区，沟道中电流达到最大值。此时测得的电流是饱和电流，除以沟道宽度得到单位宽度的电流。

NMOS饱和电流Idsat，设定Vd=Vg=VDD或者VDDA，Vs=Vb=0V，测量电流Id，那么Idsat=Id/W。

PMOS饱和电流Idsat，设定Vd=Vg=-VDD或者-VDDA，Vs=Vb=0V，测量电流Id，那么Idsat=Id/W。

;影响晶体管饱和电流的因素包括以下几方面：

阱离子注入异常导致；

N+或者P+离子注入异常；

LDD离子注入异常；

离子注入损伤在退火过程中没有激活；

AA或多晶硅栅刻蚀后的尺寸异常；

栅氧化层的厚度异常。

;测量MOS晶体管漏电流的基本原理是在晶体管的四端分别加载电压，栅极和衬底之间没有形成电压差，?衬底没有形成反型层，晶体管工作在截止区，漏端加载1.1倍最大电压?，量测沟道中的漏电流。此时测得的电流是漏电流，除以沟道宽度得到单位宽度的电流。

NMOS漏电流Ioff，首先设定Vd=1.1*VDD或者1.1*VDDA，Vg=Vs=Vb=0V，测量电流Id，那么Ioff=Id/W。

PMOS漏电流Ioff，首先设定Vd=-1.1*VDD或者-1.1*VDDA，Vg=Vs=Vb=0V，测量电流Id，那么Ioff=Id/W。;影响晶体管漏电流的因素包括以下几方面：

阱离子注入异常；

LDD离子注入异常；?

AA刻蚀损伤在退火过程中没有消除；

接触孔刻蚀异常。

;测量MOS晶体管击穿电压的基本原理是在晶体管的四端分别加载电压，栅极和衬底之间没有形成电压差，?衬底没有形成反型层，晶体管工作在截止区，漏端加载的电压不断增大，量测沟道中漏电流。当漏端上电压还没有达到击穿电压时，源和漏之间的电流是非常小的，当电压达到击穿电压时，源和漏之间的电流会突然增大，达到微安级甚至更高。此时加载在漏端的电压就是击穿电压。

NMOS击穿电压BVD，首先设定Vg=Vs=Vb=0V，然后线性扫描Vd从