Тестовая ячейка для контроля качества мдп-бис

 

Саоэ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1267303 А 1 (5l)4 G 01 R 31 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3862840/24-21 (22) 21.01.85 (46) 30.10.86. Бюл. II 40 (71) Минский радиотехнический институт (72) А.N. Суходольский, П.П. Дробьпп, В.Н. Власенко и П.В. Притуляк (53) 621.317.79 (088 ° 8) (56) Кармазинский А.M. Интегральные схемы на МДП-приборах. М.: Мир, 1975, с. 506-509.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1022082, кл. G 01 R 31/26, 1980. (54) ТЕСТОВАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МДП-БИС (57) Изобретение относится к производству больших интегральных схем на

МДП-транзисторах (МДП-БИС). Может быть использовано для их контроля и управления технологическими процес,сами изготовления. Цель изобретенияповышение достоверности контроля— достигается путем охвата контролем большей площади различных областей кристалла. Другая цель — упрощение готовой МДП-БИС вЂ” достигается за счет скоращения числа используемых для контроля выводов. Тестовая ячей" ка представляет собой матрицу из

I.I.I — - I.N.N МДП- транзисторов. Величину N выбирают равной Н 1 и, где и- необходимое число МДП- транзисторов. Для обеспечения качественного контроля параметров кристалла число и должно составлять не менее

10Х от общего числа основных (не тес-а товых) элементов, размещаемых на ::. кристалле. На чертеже также показаны контактные площадки 2, 3 и 4. Упрощение по сравнению с прототипом С достигается сокращением числа выводов МДП-БИС. 2 ил.

67303 2 зисторов. Величину к вь|бирают равной

N-=In, где Π— необходимое число МДПтранзисторов,. В свою очередь число

6 для обеспечения качественного конт5 роля параметров кри=талла должно сос гавлять не менее 10Х от общего числа основных (не TecToBblx) элементов, размещаемых на кристалле. Кроме того, ИДП-транзисторы 1.1.1-1.М, Й должны занимать на кристалле значительную площадь для выявления всех возможных дефектов. МДП-транзисторы 1.1.1-1.Й.М могут быть расположены локально в одной области кристалла (фиг, 2) или, например, могут быть распределены по кристаллу.

Отношение суммарной длины (1,),каналов всех МДП-транзисторов I.i.j к суммарной ширине каналов (N,) всех щ МДП-транзисторов выбирается из условия

11 12

Изобретение относится к производству МДП-БИС и может быть использовано для их контроля и управления технологическим процессом изготовления °

Цель изобретения — повышение достоверности контроля за ..счет охвата контролем большей площади различных областей кристалла и упрощение готовой МДП-БИС за счет сокращения числа используемых для контроля выводов.

На фиг. 1 приведена электрическая схема тестовой ячейки; на фиг. 2 ее топология.

Тестовая ячейка (фиг.1) содержит

МДП вЂ транзисто 1.1.1 — I.H . р1, первую 2, вторую 3 и третью 4 контактные площадки.

МДП-транзистор с номером =1, " =

=1, соединен стоком со стоком МДПтранзистора с номером =2, =1 и с

"первой контактной площадкой, истоком со стоком МДП-транзистора с номером 1 =1, =2, соединенного исто . ком-со стоком МДП-транзистора с номером ь =1, 3=3. Исток МДП-транзистора с номером <=2, 3 =1 соединен со стоком МДП-транзистора с номером I =2, =2, соединенного истоком со стоком

ИДП-транзистора с номером ь=г, =3.

Исток дополнительного МДП-транзистора с номерам i j (i, j 1 1.1

1.3; 2.1-2.3; 1 1, j4 N) соединен со стоком дополнительного МДП-транзистора с номером i, j +I, а его сток — с истоком МДП-транзистора с номером, 1-1, стоки дополнительных

ИДП-транзисторов с номерами i j (1 2, j = 1) соединены с первой контактной площадкой, а их истоки — со стоками дополнительных МДП-транзисторов с номерами i, j+1, истоки дополнительных МДП-транзисторов с номерами i, j (i > 1, j =N) соединены с второй контактной площадкой, а их стоки с истоками дополнительных

ИДП-транзисторов с номерами

3"1, стоки двух дополнительных МДПтранзисторов с номерами ь=1, 1=4 и

"=2, =4 соединены соответственно с истоками МДП-транзисторов с номерами

>=1 1=3 и <=2 1=3, затворы всех

ИДП-транзисторов с номерами i, j (i = 1-N; j = 1- N) соединены с третьей контактной площадкой.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Тестовая ячейка представляет собой матрицу,из 1.1.1 — I.N. N МДП-тран 1 Ь (1)

ы1 1-к где 3g и И соответственно длина и ширина канала базового МДП-транзистора используемого для реализации основной (не тестовой) структуры МДПБИС.

Выполнение соотношения (1) обеспечивает.по,двум основным характеристикам: пороговому напряжению и крутизне матрицы МхИ МДП-транзисторов

1„1.1- I.N.Л эквивалентность ее од-. ному базовому транзистору.

Действительно, уравнение вольтамперной характеристики любого МДПтранзистора в пологой области имеет вид

4О z„= — к -, v„- v, ) (г) где,„- ток стока;

U, — физическая величина порогового напряжения;

Ч „ — напряжение стока;

11 — ширина канала; - длина канала, iN

K — = К вЂ” крутизна МДП-транзистора;

М р 6о,сД

K=- †††" -коээфициент проводимости.

Как видно из уравнения (2), крутизна определяется отношением ширины канала ИДП-транзистора к его длине и коэффициентом проводимости К

Коэффициент проводимости К имеет одинаковую величину для всех тоанзисторов, расположенных а кристалле независимо от их размеров, так как K

3 12 зависит от диэлектрической проницаемости подзатворного окисла .„, подвижности носителей в канале -1 1, и толщины подзатворного диэлектрика О

Следовательно, крутизна двух МДПтранзисторов на одном кристалле определяется только отношением длины канала к ширине. В одном случае эти соотношения равны, иэ чего вытекает равенство крутизны базового транзис.— тора и тестовой ячейки (группового транзистора).

Равенство технологического значения пороговых напряжений базового и группового транзисторов вытекает из равенства удельной крутизны этих транзисторов: т„= — к(v» V, ) (3)

Равенство удельной крутизны — К, физической величины порогового напряжения V, и задаваемого тока I „ при измерениях обеспечивает равенство напряжений на затворе V», которое при токе стока 1 мкА является технологическим пороговым напряжением.

Следовательно, по двум основным характеристикам: пороговому напряжению и крутизне матрица NxN MgfI-транзисторов 1.1.1 — 1.N.N эквивалентна . одному базовому ИДП-транзистору. Однако эта матрица занимает площадь значительно большую чем один базовый МДП-транзистор, что позволяет охватить контролем большую часть кристалла и повысить таким образом достоверность контроля. Охватываемая контролем площадь может быть увеличена или уменьшена для обеспечения заданной достоверности контроля за счет выбора величины N.

Для измерения параметров матрицы

ИДП-транзисторов 1.1.1-1.N.N, эквивалентных параметрам базового МДПтранзистора, например порогового напряжения, соединяют контактные площадки 2 и 4, задают на контактную площадку, 2 ток и измеряют пороговое напряжение между контактными площадками 2 и 3 ° При наличии определенного вида дефекта на исследуемой площади кристалла может оказаться, что

МДП-транзистор l.i.j имеющий данный дефект, выгорает. Это приводит к отклонению всех последовательно включенных MjgI-транзисторов l.i.l-l.i.N, увеличению общего сопротивления между контактными площадками 2 и 3 и соответствующему увеличению напряже67303 4

55 ния между площадками 2 и 3, по которому можно судить о годности МДП-БИС.

Кроме катастрофических отказов (типа выгорания ИДП-транзисторов) может иметь место и уход параметров, о котором можно судить по отклонению величины напряжения между площадками

2 и 3. Для обеспечения контроля ИДПБИС должна иметь три вывода, соединенных с контактными площадками 2, 3 и 4 (известное устройство требует наличия шести выводов). Следовательно предлагаемая тестовая структура обеспечивает сокращение числа выводов ИДП-БИС, т.е. ее упрощение.

Формула изобретения

Тестовая ячейка для контроля качества ИДП-бИС, содержащая контактные площадки, ИДП-транзистор с номером i=1, j=l, соединенный стоком со стоком МДП-транзистора с номером

i=2, j=l и с первой контактной площадкой, истоком — со стоком ИДП-транзистора с номером i=1 j=2, соединенного истоком со стоком ИДП-транзистора с номером i-=l, j-3, МДПтранзистора с номером i=2, j =1, соединенный истоком со стоком ИДПтранзистора с номером i=2, j=2, соединенного истоком со стоком МДПтранзистора с номером i= 2, j = 3, отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности контроля за счет охвата контролем большей площади различных областей кристалла и упрощения МДП-БИС эа счет сокращения используемых для контроля выводов, в тестовую ячейку введено

N -6 дополнительных ИДП-транзисторов (N — произвольное число), причем исток дополнительного ИДП- транзистора с номером i j, (i j Ф 1.1-1.3;

2.1-2.3; j Ф 1, j ФН) соединен со стоком дополнительного ИДП-транзистора с номером i, j+1, а его сток— с истоком МДП-транзистора с номером

j 1, стоки дополнительных МДПтранзисторов с номерами i, j (i >, 1) соединены с первой контактной площадкой, а их истоки — со стоками дополнительных МДП-транзисторов с номерами i, j+I, истоки дополнительных 1ЩП-транзисторов с номерами

3 (i Ъ 1, j = N) соединены с второй контактной площадкой, а их стоки — с истоками дополнительных МДПтранзисторов с номерами i, j-1, стоки двух дополнительных МДП-транзисто1267303

° °

° Ф Ф

° ° °

° в °

Составитель В. Дворкин

Техред И.Попович

Корректор М. Демчик

Редактор Л. Повхан

Тираж 728

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подл ис ное

Заказ 5768/42

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 ров с номерами i=1 j=4 и i=-.2, j--4 соединены соответственно с истоками дополнительных МДП-транзисторов с номерами i=1, j=3,и i =2, j =3, затворы всех МДП-транзисторов с номерами i, j (i =- 1 — И, j =l — М) соединены с третьей контактной площад" кой.