專利名稱：用于測(cè)量依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用環(huán)形振蕩器測(cè)量依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的集成電路會(huì)經(jīng)歷各種可靠性和性能問(wèn)題。對(duì)于深亞微米(DSM)設(shè)計(jì)，諸如熱載流子注入(HCT)、依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿(TDDB)、負(fù)偏置熱不穩(wěn)定性(NBTI)等問(wèn)題越來(lái)越多地影響集成電路的性能。
為了提高集成電路的性能和可靠性，可以調(diào)節(jié)諸如電源電壓、操作頻率、反向偏置(例如，閾值電壓)等各種操作參數(shù)。然而，通常在集成電路的性能與壽命之間存在折衷考慮。調(diào)節(jié)操作參數(shù)以獲得提高的性能通常導(dǎo)致諸如依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿(TDDB)之類的應(yīng)力增加。如果可以測(cè)量集成電路中的TDDB，則可以更精確地平衡在性能與壽命之間的折衷。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的實(shí)施例針對(duì)一種用于測(cè)量在集成電路、電子器件等等中的依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿(TDDB)的方法和系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，集成電路包括耦合到第一環(huán)形振蕩器模塊的第一受測(cè)器件(DUT)模塊和耦合到第二環(huán)形振蕩器模塊的第二DUT模塊。在第一模式期間對(duì)第一DUT的電介質(zhì)層施加應(yīng)力，從而在第一電介質(zhì)層中引起依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿。維持第二DUT的電介質(zhì)層作為參考。在第二模式期間，第一環(huán)形振蕩器模塊的操作頻率是受到應(yīng)力的電介質(zhì)層的柵極漏電流的函數(shù)。在第二模式期間，第二環(huán)形振蕩器模塊的操作頻率是參考電介質(zhì)層的柵極漏電流的函數(shù)。該集成電路還可以包括比較器模塊，其用于根據(jù)第一環(huán)形振蕩器模塊的操作頻率與第二環(huán)形振蕩器模塊的操作頻率之間的差值生成輸出信號(hào)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，一種測(cè)量依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿的方法包括在正常操作模式期間對(duì)第一DUT模塊的第一電介質(zhì)層施加應(yīng)力。在正常操作模式期間維持第二DUT模塊的第二電介質(zhì)層作為參考。在測(cè)試模式期間耦合第一電介質(zhì)層作為到第一環(huán)形振蕩器模塊的第一柵極漏電流源。在測(cè)試模式期間耦合第二電介質(zhì)層作為到第二環(huán)形振蕩器模塊的第二柵極漏電流源。在測(cè)試模式期間根據(jù)第一環(huán)形振蕩器模塊的操作頻率與第二環(huán)形振蕩器模塊的操作頻率之間的差值生成輸出信號(hào)。
在又一實(shí)施例中，一種用于測(cè)量依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿的系統(tǒng)包括第一差分放大器、使能開(kāi)關(guān)、一組反相器和MOSFET。該組反相器串聯(lián)地耦合在反饋回路中該差分放大器的輸出與第一輸入之間。該MOSFET具有以柵極-柵極氧化物-源極/漏極結(jié)構(gòu)排列的柵極、柵極氧化物、源極和漏極。在正常操作模式期間(例如當(dāng)環(huán)形振蕩器模塊被禁用時(shí))，該MOSFET的柵極氧化物經(jīng)受依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿。在測(cè)試模式期間(例如，當(dāng)環(huán)形振蕩器模塊被啟用時(shí))，耦合柵極-柵極氧化物-源極/漏極結(jié)構(gòu)作為到該差分放大器的第一輸入的第一柵極漏電流源。
本發(fā)明的實(shí)施例有利地提供了一種利用環(huán)形振蕩器測(cè)量依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿的系統(tǒng)和方法?？梢杂欣馗鶕?jù)對(duì)依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿的測(cè)量來(lái)推斷相關(guān)聯(lián)的集成電路、電子器件等的老化。還可以有利地利用對(duì)依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿的測(cè)量來(lái)調(diào)節(jié)器件性能與壽命之間的折衷考慮。


本發(fā)明的實(shí)施例是通過(guò)示例的方式而不是限制的方式在附圖的各圖中進(jìn)行說(shuō)明的，并且在附圖中類似的參考數(shù)字表示相似的單元，并且其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于測(cè)量集成電路中的依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿(TDDB)的系統(tǒng)的框圖。
圖2A和圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于測(cè)量依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿(TDDB)的系統(tǒng)的示例性實(shí)現(xiàn)的框圖。
圖2C和圖2D示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的用于測(cè)量依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿(TDDB)的系統(tǒng)的示例性實(shí)現(xiàn)的框圖。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的測(cè)量依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿(TDDB)的方法的步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)參考本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施例的示例。當(dāng)結(jié)合這些實(shí)施例描述本發(fā)明時(shí)，應(yīng)該理解其并非旨在將本發(fā)明限制為這些實(shí)施例。相反，本發(fā)明旨在涵蓋可以包括在所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明范圍之內(nèi)的各種備選、修改和等價(jià)。此外，在本發(fā)明的以下詳細(xì)描述中，為了提供對(duì)本發(fā)明的全面理解而闡述了眾多的特定細(xì)節(jié)。然而，應(yīng)該理解可以在不具有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本發(fā)明。在其他實(shí)例中，為了防止不必要地使得本發(fā)明的各方面變得模糊，沒(méi)有詳細(xì)描述公知的方法、程序、元件和電路。
參考圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于測(cè)量集成電路110中的依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿(TDDB)的系統(tǒng)的框圖。如在圖1中描述的，用于測(cè)量TDDB的系統(tǒng)包括第一環(huán)形振蕩器模塊120、第一受測(cè)器件(DUT)模塊130、第二環(huán)形振蕩器模塊140、第二DUT模塊150和比較器模塊160。第一DUT模塊130可以耦合到第一環(huán)形振蕩器模塊120。第二DUT模塊150可以耦合到第二環(huán)形振蕩器模塊140。比較器模塊160可以耦合到第一環(huán)形振蕩器模塊120和第二環(huán)形振蕩器模塊140，從而可以比較第一環(huán)形振蕩器模塊120和第二環(huán)形振蕩器模塊140的操作頻率。
在第一模式(例如，正常操作模式)中，第一環(huán)形振蕩器模塊120和第二環(huán)形振蕩器模塊140被禁用，從而不生成相應(yīng)的振蕩器信號(hào)。在第一狀態(tài)期間，可對(duì)第一DUT模塊130(例如，受到應(yīng)力的模塊)進(jìn)行偏置，從而可以對(duì)電介質(zhì)層(例如，金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極氧化物)施加應(yīng)力。對(duì)第一DUT模塊130的電介質(zhì)層施加應(yīng)力引起依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿(TDDB)。可以對(duì)第二DUT模塊150(例如，參考模塊)進(jìn)行偏置，從而不對(duì)柵極絕緣體施加應(yīng)力。在延長(zhǎng)的時(shí)間周期上，第二DUT模塊150的電介質(zhì)層因?yàn)闆](méi)有應(yīng)力而不會(huì)經(jīng)受TDDB。應(yīng)該明白，TDDB導(dǎo)致第一DUT模塊130的電介質(zhì)層上的漏電流增大。因此，對(duì)于施加到DUT模塊130、150的固定電壓，第一DUT模塊130的漏電流將隨著時(shí)間而增大。第二DUT模塊150的漏電流將保持基本恒定。
在第二模式(例如，測(cè)試模式)中，第一環(huán)形振蕩器模塊120和第二環(huán)形振蕩器模塊140被啟用。因此，每個(gè)環(huán)形振蕩器模塊120、140都生成周期信號(hào)，該周期信號(hào)的頻率是由對(duì)應(yīng)的DUT模塊130、150提供的柵極漏電流的函數(shù)。更具體地，第一環(huán)形振蕩器模塊120生成具有第一操作頻率的振蕩器信號(hào)，該第一操作頻率是由第一DUT模塊130提供的柵極漏電流的函數(shù)。如上所述，在正常操作模式期間，由第一DUT模塊130提供的柵極漏電流將隨著時(shí)間而增大。因此，第一環(huán)形振蕩器模塊120的操作頻率將隨著時(shí)間而增大。第二環(huán)形振蕩器模塊140生成具有第二操作頻率的振蕩器信號(hào)，該第二操作頻率是由第二DUT模塊150提供的柵極漏電流的函數(shù)。如上所述，由第二DUT模塊150提供的柵極漏電流將隨著時(shí)間保持基本恒定。因此，第二環(huán)形振蕩器模塊140的操作頻率將隨著時(shí)間保持基本恒定。
在第二模式期間，比較器160比較第一環(huán)形振蕩器模塊120與第二環(huán)形振蕩器模塊140的操作頻率。在下述公開(kāi)中描述了比較器160的各種實(shí)施例由Shingo Suzuki在2003年11月12日提交的標(biāo)題為“A device Age Determination circuit(一種器件老化確定電路)”的美國(guó)專利申請(qǐng)No.10/712,847，由Shingo Suzuki在2003年9月26日提交的標(biāo)題為“System and Method for Measuring Transistor LeakageCurrent with a Ring Oscillator with Backbias Controls(用于利用具有反向偏置控制的環(huán)形振蕩器測(cè)量晶體管漏電流的系統(tǒng)和方法)”的美國(guó)專利申請(qǐng)No.10/672,793，以及由Shingo Suzuki等人在2002年4月16日提交的標(biāo)題為“A System and Method for Measuring Transistor LeakageCurrent with a Ring Oscillator(一種用于利用環(huán)形振蕩器測(cè)量晶體管漏電流的系統(tǒng)和方法)”的美國(guó)專利申請(qǐng)No.10/124,152，在此通過(guò)引用的方式包含其內(nèi)容。在一種實(shí)現(xiàn)中，比較器160生成輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)是第一操作頻率與第二操作頻率之間的差值的函數(shù)。該信號(hào)表明了第一DUT模塊130中的TDDB的程度。隨著時(shí)間的推移，TDDB因集成電路110的操作而增加。因此，應(yīng)該明白可以根據(jù)比較器160生成的輸出信號(hào)來(lái)推斷集成電路110的老化。
還應(yīng)該明白，由于在制造集成電路110時(shí)的工藝變化，第一操作頻率和第二操作頻率在初始時(shí)(例如，當(dāng)?shù)谝淮谓o集成電路加電時(shí))可以是不相等的。因此，可以進(jìn)行對(duì)第一操作頻率與第二操作頻率之間的差值的初始測(cè)量，并且將其存儲(chǔ)為用于推斷集成電路110的老化的偏移。該偏移值可以存儲(chǔ)在集成電路110內(nèi)部的或外部的非易失性存儲(chǔ)模塊(未示出)中，該非易失性存儲(chǔ)模塊諸如一組熔斷器，靜態(tài)存儲(chǔ)器(例如，靜態(tài)ROM、靜態(tài)RAM、閃存等)，等等。
應(yīng)該明白比較器模塊160是用于測(cè)量TDDB的系統(tǒng)的可選單元。作為替代，可以通過(guò)集成電路110的核心電路來(lái)實(shí)現(xiàn)比較器模塊160。可以在集成電路110的外部實(shí)現(xiàn)比較器160的功能。盡管本發(fā)明的實(shí)施例被描述為包括在集成電路110中，但是應(yīng)該明白可以結(jié)合各種其他電子器件而使用該用于測(cè)量TDDB的系統(tǒng)。
現(xiàn)在參考圖2A、圖2B、圖2C和圖2D，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于測(cè)量依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿(TDDB)的系統(tǒng)的示例性實(shí)現(xiàn)的框圖。如圖2A和圖2B所述，用于測(cè)量n溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(N-MOSFET)中的TDDB的系統(tǒng)包括第一環(huán)形振蕩器模塊120、第一DUT模塊130、第二環(huán)形振蕩器模塊140和第二DUT模塊150。
第一環(huán)形振蕩器模塊120包括第一差分放大器202和第一組反相器204-212。第一組反相器204-212包括奇數(shù)個(gè)反相器。第一組反相器級(jí)204-212彼此串聯(lián)地耦合，并且形成從第一差分放大器202的輸出到第一差分放大器202的輸入的反饋回路。第一環(huán)形振蕩器120還可以包括第一NAND門214，其具有與第一組反相器204-212串聯(lián)地耦合的第一輸入和輸出。第一NAND門214的第二輸入可以耦合到使能信號(hào)(EN)。第一DUT模塊130包括第一p溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(P-MOSFET)216、第一N-MOSFET 218和第二N-MOSFET 220。第一P-MOSFET 216包括耦合到反相器之一212的輸出的柵極，以及耦合到第一電勢(shì)(VDD)(例如，電源電壓)的源極。第一N-MOSFET 218包括耦合到第二電勢(shì)(VSS)(例如，接地)的源極和漏極。第二N-MOSFET220包括耦合到第二電勢(shì)(VSS)的源極和柵極，以及耦合到第一N-MOSFET 218的柵極和第一P-MOSFET 216的漏極的漏極。第二N-MOSFET 220的漏極、第一N-MOSFET 218的柵極以及第一P-MOSFET 216的漏極耦合到第一差分放大器202的第一輸入。第一差分放大器202的第二輸入耦合到參考電壓(VREF)。
第二環(huán)形振蕩器模塊140包括第二差分放大器222和第二組反相器224-232。第二組反相器級(jí)224-232包括奇數(shù)個(gè)反相器。第二組反相器級(jí)254-262彼此串聯(lián)地耦合，并且形成從第二差分放大器222的輸出到第二差分放大器222的輸入的反饋回路。第二環(huán)形振蕩器140還可以包括第二NAND門234，其具有與反相器224-232串聯(lián)地連接的第一輸入和輸出。第二NAND門234的第二輸入耦合到使能信號(hào)(EN)。第二DUT模塊150包括第二P-MOSFET 236、第三N-MOSFET 238和第四N-MOSFET 240。第二P-MOSFET 236包括耦合到反相器之一232的輸出的柵極，和耦合到第一電勢(shì)(VDD)的源極。第三N-MOSFET 238包括耦合到第二電勢(shì)(VSS)的源極和漏極。第四N-MOSFET 240包括耦合到第二電勢(shì)(VSS)的源極，耦合到使能信號(hào)的補(bǔ)信號(hào)(EN’)的柵極，以及耦合到第三N-MOSFET 238的柵極和第二P-MOSFET 236的漏極的漏極。第二P-MOSFET 236的漏極、第三N-MOSFET 238的柵極以及第四N-MOSFET 240的漏極耦合到第二差分放大器222的第一輸入。第二差分放大器222的第二輸入耦合到參考電壓(VREF)。
在第一模式(例如，正常操作模式)中，第一環(huán)形振蕩器模塊120不生成第一振蕩器信號(hào)(VF1)。更具體地，在第一NAND門214的第一輸入處接收低狀態(tài)的使能信號(hào)(EN)。當(dāng)?shù)谝籒AND門214的第一輸入為低時(shí)，無(wú)論第一NAND門214的第二輸入的狀態(tài)如何第一NAND門214的輸出都為高。當(dāng)?shù)谝籒AND門214的輸出為高時(shí)，第一P-MOSFET 216的柵極為低，并且從而在第一N-MOSFET 218(例如，受到應(yīng)力的N-MOSFET)的柵極處的電勢(shì)基本等于第一電勢(shì)(VDD)。在第一N-MOSFET 218(例如，受到應(yīng)力的N-MOSFET)的源極和漏極處的電勢(shì)處于第二電勢(shì)(VSS)的電平。第二N-MOSFET 220的柵極和源極基本處于第二電勢(shì)(VSS)的電平，并且從而使得第二N-MOSFET 220截止(例如，其源極和漏極之間不導(dǎo)電)。因此，第一N-MOSFET 218被偏置，從而對(duì)第一N-MOSFET 218的柵極氧化物施加應(yīng)力。
在第一模式中，第二環(huán)形振蕩器模塊140不生成第一振蕩器信號(hào)(VF2)。更具體地，在第二NAND門234的第一輸入處接收低狀態(tài)的使能信號(hào)(EN)。當(dāng)?shù)诙﨨AND門234的第一輸入為低時(shí)，無(wú)論第二NAND門234的第二輸入的狀態(tài)如何，第二NAND門234的輸出都為高。當(dāng)?shù)诙﨨AND門234的輸出為高時(shí)，第二P-MOSFET 236的柵極為高，并且從而第二P-MOSFET 236在其源極與漏極之間不導(dǎo)電(例如，高阻抗)。第四N-MOSFET 240的柵極接收使能信號(hào)的補(bǔ)信號(hào)(EN’)(例如，高狀態(tài))，并且源極基本處于第二電勢(shì)(VSS)的電平。因此，第四N-MOSFET 240被導(dǎo)通，并且將第三N-MOSFET 238(例如，參考N-MOSFET)的柵極基本偏置在第二電勢(shì)(VSS)的電平。在第三N-MOSFET 238(例如，參考N-MOS)的源極和漏極處的電勢(shì)也處于第二電勢(shì)(VSS)的電平。因此，第三N-MOSFET 238被偏置，從而第三N-MOSFET 238(例如，參考)的柵極氧化物不受到應(yīng)力。
應(yīng)該明白，在正常操作模式中的操作時(shí)間周期可以基本等于相關(guān)聯(lián)的集成電路、電子器件等進(jìn)行操作的時(shí)間周期。因此，第一N-MOSFET218以與集成電路、電子器件等等中使用的N-MOSFET器件基本相同的速率老化。作為替代，第一N-MOSFET 218可以代表集成電路的最壞情況，以便進(jìn)行保守的壽命估計(jì)。然而，第三N-MOSFET 238不受到應(yīng)力，并且從而在正常操作模式期間不會(huì)有明顯的老化。
在第二模式(例如，測(cè)試模式)中，第一N-MOSFET 218被偏置，從而第一N-MOSFET 218的柵極-柵極氧化物-源極/漏極結(jié)構(gòu)充當(dāng)耦合到第一差分放大器202的第一輸入的柵極漏電流源。第一NAND門214在其第一輸入處接收高狀態(tài)的使能信號(hào)(EN)，其導(dǎo)致第一環(huán)形振蕩器模塊120生成第一振蕩器信號(hào)(VF1)。第一振蕩器信號(hào)(VF1)的操作頻率將是第一N-MOSFET 218的柵極-源極/漏極漏電流的函數(shù)。根據(jù)對(duì)正常操作模式的以上描述，應(yīng)該明白對(duì)第一N-MOSFET 218施加應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致TDDB，其將引起第一N-MOSFET 218的柵極漏電流增大。因此，第一振蕩器信號(hào)(VF1)的操作頻率將隨著時(shí)間增大。
在第二模式中，第三N-MOSFET 238被偏置，從而第三N-MOSFET238的柵極-柵極氧化物-源極/漏極結(jié)構(gòu)充當(dāng)耦合到第二差分放大器222的輸入的柵極漏電流源。第二NAND門234接收高狀態(tài)的使能信號(hào)(EN)，其導(dǎo)致第二環(huán)形振蕩器模塊140生成第二振蕩器信號(hào)(VF2)。第二振蕩器信號(hào)(VF2)的操作頻率將是第三N-MOSFET 238的柵極-源極/漏極漏電流的函數(shù)。根據(jù)對(duì)正常操作模式的以上描述，應(yīng)該明白第三N-MOSFET 238不受到應(yīng)力，并且從而第三N-MOSFET 238的柵極-源極/漏極漏電流保持基本恒定。因此，第二振蕩器信號(hào)(VF2)的操作頻率將隨著時(shí)間保持基本恒定。
應(yīng)該明白，測(cè)試模式的時(shí)間周期與正常操作模式相比應(yīng)該是可忽略的。還應(yīng)該明白，第一振蕩器信號(hào)(VF1)的操作頻率和第二振蕩器信號(hào)(VF2)的操作頻率可以在對(duì)應(yīng)的第一環(huán)形振蕩器模塊120和第二環(huán)形振蕩器模塊140中的任意節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行測(cè)量。第一振蕩器信號(hào)(VF1)的操作頻率與第二振蕩器信號(hào)(VF2)的操作頻率之間的差值表明了第一N-MOSFET 218和第三N-MOSFET 238的老化。因此，可以估計(jì)利用N-MOSFET實(shí)現(xiàn)的集成電路、電子器件等等的老化。
如在圖2C和圖2D中描述的，一種用于測(cè)量p溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(P-MOSFET)中的TDDB的系統(tǒng)包括第三環(huán)形振蕩器模塊、第三DUT模塊、第四環(huán)形振蕩器模塊和第四DUT模塊。第三環(huán)形振蕩器模塊包括第三差分放大器242和第三組反相器244-252。第三組反相器244-252包括奇數(shù)個(gè)反相器。第三組反相器244-252彼此串聯(lián)地耦合，并且形成從第三差分放大器242的輸出到第三差分放大器242的輸入的反饋回路。第三環(huán)形振蕩器還可以包括第三NAND門254，其具有與第三組反相器244-252串聯(lián)地耦合的第一輸入和輸出。第三NAND門254的第二輸入耦合到使能信號(hào)(EN)。
第三DUT模塊包括第五N-MOSFET 256、第三P-MOSFET 258和第四P-MOSFET 260。第五N-MOSFET 256包括耦合到反相器之一252的輸出的柵極，以及耦合到第二電勢(shì)(VSS)的源極。第三P-MOSFET 258包括耦合到第一電勢(shì)(VDD)的源極和漏極。第四P-MOSFET 260包括耦合到第一電勢(shì)(VDD)的源極和柵極，以及耦合到第三P-MOSFET 258的柵極和第五N-MOSFET 256的漏極的漏極。第四P-MOSFET 260的漏極、第三P-MOSFET 258的柵極和第五N-MOSFET 256的漏極耦合到第三差分放大器242的第一輸入。第三差分放大器242的第二輸入耦合到參考電壓(VREF)。
第四環(huán)形振蕩器模塊包括第四差分放大器262和第四組反相器264-272。第四組反相器264-272包括奇數(shù)個(gè)反相器。第四組反相器264-272彼此串聯(lián)地耦合，并且形成從第四差分放大器262的輸出到第四差分放大器262的輸入的反饋回路。第四環(huán)形振蕩器還可以包括第四NAND門274，其具有與第四組反相器264-272串聯(lián)地耦合的第一輸入和輸出。第四NAND門274的第二輸入耦合到使能信號(hào)(EN)。
第四DUT模塊包括第六N-MOSFET 276、第五P-MOSFET 278和第六P-MOSFET 280。第六N-MOSFET 276包括耦合到反相器之一272的輸出的柵極，以及耦合到第二電勢(shì)(VSS)的源極。第五P-MOSFET 278包括耦合到第一電勢(shì)(VDD)的源極和漏極。第六P-MOSFET 280包括耦合到第一電勢(shì)(VDD)的源極，耦合到使能信號(hào)(EN)的柵極，以及耦合到第五P-MOSFET 278的柵極和第六N-MOSFET 276的漏極的漏極。第六N-MOSFET 276的漏極、第五P-MOSFET 278的柵極和第六P-MOSFET 280的漏極耦合到第四差分放大器262的第一輸入。第四差分放大器262的第二輸入耦合到參考電壓(VREF)。
在第一模式(例如，正常操作模式)中，第三環(huán)形振蕩器模塊不生成第三振蕩器信號(hào)(VF3)。更具體地，在第三NAND門254的第一輸入處接收低狀態(tài)的使能信號(hào)(EN)。當(dāng)?shù)谌齆AND門254的第一輸入為低時(shí)，無(wú)論第三NAND門254的第二輸入的狀態(tài)如何第三NAND門254的輸出都為高。當(dāng)?shù)谌齆AND門254的輸出為高時(shí)，第五P-MOSFET 256的柵極為高，并且從而在第三P-MOSFET 258(例如，受到應(yīng)力的P-MOSFET)的柵極處的電勢(shì)基本等于第二電勢(shì)(VSS)。在第三P-MOSFET 258(例如，受到應(yīng)力的P-MOSFET)的源極和漏極處的電勢(shì)處于第一電勢(shì)(VDD)的電平。第四N-MOSFET 260的柵極和源極基本處于第一電勢(shì)(VDD)的電平，并且從而使得第四N-MOSFET 260截止(例如，其源極和漏極之間不導(dǎo)電)。因此，第三P-MOSFET 258(例如，受到應(yīng)力的P-MOSFET)被偏置，從而對(duì)第三P-MOSFET 258的柵極氧化物施加應(yīng)力。
在第一模式中，第四環(huán)形振蕩器模塊不生成第四振蕩器信號(hào)(VF4)。更具體地，在第四NAND門274的第一輸入處接收低狀態(tài)的使能信號(hào)(EN)。當(dāng)?shù)谒腘AND門274的第一輸入為低時(shí)，無(wú)論第四NAND門274的第二輸入的狀態(tài)如何第四NAND門274的輸出都為高。當(dāng)?shù)谒腘AND門274的輸出為高時(shí)，第六N-MOSFET 276的柵極為低，并且從而第六N-MOSFET 276在其源極與漏極之間不導(dǎo)電(例如，高阻抗)。第六P-MOSFET 280的柵極接收使能信號(hào)(EN)(例如，高狀態(tài))，并且從而源極基本處于第一電勢(shì)(VDD)的電平。因此，第六P-MOSFET 280被導(dǎo)通，并且將第五P-MOSFET 278(例如，參考P-MOSFET)的柵極基本偏置在第一電勢(shì)(VDD)的電平。在第五P-MOSFET 278(例如，參考P-MOSFET)的源極和漏極處的電勢(shì)處于第一電勢(shì)(VDD)的電平。因此，第五P-MOSFET 278被偏置，從而第五P-MOSFET 278的柵極氧化物不受到應(yīng)力。
應(yīng)該明白，在正常操作模式中的操作時(shí)間周期可以基本等于相關(guān)聯(lián)的集成電路、電子器件等進(jìn)行操作的時(shí)間周期。因此，第三P-MOSFET258以與集成電路、電子器件等等中使用的P-MOSFET器件基本相同的速率老化。作為替代，第一N-MOSFET 218可以代表集成電路的最壞情況，以便進(jìn)行保守的壽命估計(jì)。然而，第五P-MOSFET 278不受到應(yīng)力，并且從而在正常操作模式期間不會(huì)有明顯的老化。
在第二模式(例如，測(cè)試模式)中，第三P-MOSFET 258被偏置，從而第三P-MOSFET 258的柵極-柵極氧化物-源極/漏極結(jié)構(gòu)充當(dāng)耦合到第三差分放大器242的第一輸入的柵極漏電流源。第三NAND門254在其第一輸入處接收高狀態(tài)的使能信號(hào)(EN)，其導(dǎo)致第三環(huán)形振蕩器模塊生成第三振蕩器信號(hào)(VF3)。第三振蕩器信號(hào)(VF3)的操作頻率是第三P-MOSFET 258的柵極-源極/漏極漏電流的函數(shù)。應(yīng)該明白，在正常操作模式期間對(duì)第三P-MOSFET 258施加應(yīng)力，從而導(dǎo)致TDDB，其將引起第三P-MOSFET 258的柵極漏電流增大。因此，第三振蕩器信號(hào)(VF3)的操作頻率將隨著時(shí)間增大。
在第二模式中，第五P-MOSFET 278被偏置，從而第五P-MOSFET278的柵極-柵極氧化物-源極/漏極結(jié)構(gòu)充當(dāng)耦合到第四差分放大器272的第一輸入的柵極漏電流源。第四NAND門274在其第一輸入處接收高狀態(tài)的使能信號(hào)(EN)，其導(dǎo)致第四環(huán)形振蕩器模塊生成第四振蕩器信號(hào)(VF4)。第四振蕩器信號(hào)(VF2)的操作頻率將是第五P-MOSFET 278的柵極-源極/漏極漏電流的函數(shù)。應(yīng)該明白第五P-MOSFET 278不受到應(yīng)力，并且從而第五P-MOSFET 278的柵極-源極/漏極漏電流保持基本恒定。因此，第四振蕩器信號(hào)(VF4)的操作頻率將隨著時(shí)間保持基本恒定。
第三振蕩器信號(hào)(VF3)與第四振蕩器信號(hào)(VF4)的操作頻率之間的差值表明了第三P-MOSFET的老化。因此，還可以估計(jì)利用P-MOSFET實(shí)現(xiàn)的集成電路、電子器件等等的老化。應(yīng)該明白，測(cè)試模式的時(shí)間周期與正常操作模式相比應(yīng)該是可忽略的。為了確定集成電路、電子器件等等的老化，可以周期性地或者響應(yīng)于測(cè)量請(qǐng)求而初始化測(cè)試模式。還應(yīng)該明白，第三振蕩器信號(hào)(VF3)和第四振蕩器信號(hào)(VF4)的操作頻率可以在對(duì)應(yīng)的第三環(huán)形振蕩器模塊和第四環(huán)形振蕩器模塊的任意節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行測(cè)量。
可以將如圖2A和圖2B所述的用于測(cè)量N-MOSFET中的TDD的系統(tǒng)與如圖2C和圖2D所述的用于測(cè)量P-MOSFET中的TDDB的系統(tǒng)結(jié)合以測(cè)量利用N-MOSFET和P-MOSFET實(shí)現(xiàn)的集成電路、電子器件等等(例如，CMOS電路)中的TDDB。
還應(yīng)該明白多個(gè)環(huán)形振蕩器模塊的操作頻率之間的差值(例如，器件的老化)可被用來(lái)調(diào)節(jié)器件性能與壽命之間的折衷?？梢酝ㄟ^(guò)響應(yīng)于第一環(huán)形振蕩器模塊120的操作頻率與第二環(huán)形振蕩器模塊140的操作頻率之間的差值(例如，器件的老化)調(diào)節(jié)諸如電源電壓電平、操作頻率、反向偏置(例如，閾值電壓)、操作溫度等各種參數(shù)，來(lái)調(diào)節(jié)器件性能與壽命之間的折衷。
現(xiàn)在參考圖3，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的測(cè)量依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿(TDDB)的方法的步驟的流程圖。如圖3所述，測(cè)量TDDB的方法包括正常操作模式和測(cè)試模式。在310處，在正常操作模式中，第一環(huán)形振蕩器模塊和第二環(huán)形振蕩器模塊可能被禁用。在一種實(shí)現(xiàn)中，對(duì)應(yīng)第一環(huán)形振蕩器模塊和第二環(huán)形振蕩器模塊的第一NAND門和第二NAND門在對(duì)應(yīng)的第一輸入處接收使能信號(hào)。NAND門的對(duì)應(yīng)第二輸入和對(duì)應(yīng)輸出串聯(lián)地耦合在對(duì)應(yīng)的環(huán)形振蕩器模塊的反饋回路中。在正常操作模式中，使能信號(hào)處在第一狀態(tài)(例如，低電平)，并且從而每個(gè)NAND門的輸出處于第二狀態(tài)(例如，高電平)。當(dāng)NAND門的輸出保持在第二狀態(tài)時(shí)，第一環(huán)形振蕩器模塊和第二環(huán)形振蕩器模塊不生成振蕩器信號(hào)。
在320處，在正常操作模式期間，可以對(duì)耦合到第一環(huán)形振蕩器模塊的第一DUT模塊的第一電介質(zhì)層施加應(yīng)力。對(duì)第一電介質(zhì)層施加應(yīng)力導(dǎo)致依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿，其增大了與第一電介質(zhì)層相關(guān)聯(lián)的柵極漏電流。在一種實(shí)現(xiàn)中，在第一MOSFET的柵極氧化物層上施加電壓電勢(shì)。在第一示例中，將電源電壓電平施加到第一N-MOSFET器件的柵極，而源極和漏極接地。在第二示例中，第一P-MOSFET器件的柵極接地，而將電源電壓電平施加到源極和漏極。
在330處，在正常操作模式期間，可以維持耦合到第二環(huán)形振蕩器模塊的第二DUT模塊的第二電介質(zhì)層作為參考。在沒(méi)有應(yīng)力的情況下，與第二電介質(zhì)層相關(guān)聯(lián)的柵極漏電流保持基本恒定。在一種實(shí)現(xiàn)中，不在第二MOSFET的柵極氧化物層上施加電壓電勢(shì)。在第一示例中，第二N-MOSFET器件的柵極、源極和漏極接地。在第二示例中，將電源電壓施加到第二P-MOSFET器件的柵極、源極和漏極。
在340處，在測(cè)試模式期間，可以耦合第一DUT模塊的第一電介質(zhì)層作為到第一環(huán)形振蕩器的柵極漏電流源。在一種實(shí)現(xiàn)中，第一MOSFET耦合在第一環(huán)形振蕩器模塊的反饋回路中。在第一示例中，第一N-MOSFET器件的柵極耦合到反饋回路，而源極和漏極接地。在第二示例中，第一P-MOSFET器件的柵極耦合到反饋回路，而源極和漏極耦合到電源電壓。
在350處，在測(cè)試模式期間，可以耦合第二DUT模塊的第二電介質(zhì)層作為到第二環(huán)形振蕩器的柵極漏電流源。在一種實(shí)現(xiàn)中，第二MOSFET耦合在第二環(huán)形振蕩器模塊的反饋回路中。在第一示例中，第二N-MOSFET器件的柵極耦合到反饋回路，而源極和漏極接地。在第二示例中，第二P-MOSFET器件的柵極耦合到反饋回路，而源極和漏極耦合到電源電壓。
在360處，在測(cè)試模式期間可以啟用第一環(huán)形振蕩器模塊和第二環(huán)形振蕩器模塊。第一環(huán)形振蕩器模塊和第二環(huán)形振蕩器模塊的操作頻率均是耦合到環(huán)形振蕩器模塊的對(duì)應(yīng)柵極漏電流的函數(shù)。在一種實(shí)現(xiàn)中，將使能信號(hào)切換到第二狀態(tài)(例如，高電壓電平)，并且從而每個(gè)NAND門的輸出處于第一狀態(tài)(例如，低電壓電平)。當(dāng)NAND門的輸出保持在第一狀態(tài)時(shí)，第一環(huán)形振蕩器模塊和第二環(huán)形振蕩器模塊生成具有如下操作頻率的振蕩器信號(hào)，該操作頻率是對(duì)應(yīng)的柵極漏電流源的函數(shù)。
在370處，在測(cè)試模式期間可以比較第一環(huán)形振蕩器模塊和第二環(huán)形振蕩器模塊的操作頻率。作為比較的結(jié)果，可以生成表明TDDB效應(yīng)的信號(hào)。應(yīng)該明白，于是可以根據(jù)比較結(jié)果來(lái)推斷集成電路的老化。
在380處，可以基于一個(gè)或多個(gè)條件來(lái)進(jìn)入測(cè)試模式。在一種實(shí)現(xiàn)中，可以周期性地或者響應(yīng)于測(cè)試請(qǐng)求而初始化測(cè)試模式。應(yīng)該明白測(cè)試模式的時(shí)間周期與正常操作模式相比應(yīng)該是可忽略的。
因此，本發(fā)明的實(shí)施例提供了利用環(huán)形振蕩器測(cè)量依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿的系統(tǒng)和方法?？梢杂欣馗鶕?jù)對(duì)依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿的測(cè)量來(lái)推斷相關(guān)聯(lián)的集成電路、電子器件等等的老化。還可以有利地利用對(duì)依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿的測(cè)量來(lái)調(diào)節(jié)器件性能與壽命之間的折衷。
概括地說(shuō)，本說(shuō)明書討論了以下內(nèi)容。公開(kāi)了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的集成電路，其包括耦合到第一環(huán)形振蕩器模塊的第一受測(cè)器件(DUT)模塊和耦合到第二環(huán)形振蕩器模塊的第二DUT模塊。在第一模式期間對(duì)第一DUT的電介質(zhì)層施加應(yīng)力，從而在第一電介質(zhì)層中引起依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿。維持第二DUT的電介質(zhì)層作為參考。在第二模式期間，第一環(huán)形振蕩器模塊的操作頻率是受到應(yīng)力的電介質(zhì)層的柵極漏電流的函數(shù)。在第二模式期間，第二環(huán)形振蕩器模塊的操作頻率是參考電介質(zhì)層的柵極漏電流的函數(shù)。該集成電路還可以包括比較器模塊，其用于根據(jù)第一環(huán)形振蕩器模塊的操作頻率與第二環(huán)形振蕩器模塊的操作頻率之間的差值生成輸出信號(hào)。
出于說(shuō)明和描述的目的，已經(jīng)提出了上述對(duì)本發(fā)明的特定實(shí)施例的描述。其并非旨在窮舉或者將本發(fā)明限制為所公開(kāi)的精確形式，并且顯然可以根據(jù)上述啟示進(jìn)行很多修改和變更。選擇并描述這些實(shí)施例是為了最佳地說(shuō)明本發(fā)明的原理和其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠通過(guò)適合于所考慮的特定用途的各種修改來(lái)最佳地利用本發(fā)明。這意味著本發(fā)明的范圍是由在此所附的權(quán)利要求書及其等價(jià)形式限定的。
權(quán)利要求
1.一種集成電路，包括第一受測(cè)器件模塊，其中在第一模式期間對(duì)第一電介質(zhì)層施加應(yīng)力，引起依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿；第二受測(cè)器件模塊，其中在所述第一模式期間，維持第二電介質(zhì)層作為參考；第一環(huán)形振蕩器模塊，其耦合到所述第一受測(cè)器件模塊并且用于在第二模式期間生成第一振蕩器信號(hào)，其中所述第一振蕩器信號(hào)的操作頻率是包括所述第一電介質(zhì)層的第一結(jié)構(gòu)的柵極漏電流的函數(shù)；以及第二環(huán)形振蕩器模塊，其耦合到所述第二受測(cè)器件模塊并且用于在所述第二模式期間生成第二振蕩器信號(hào)，其中所述第二振蕩器信號(hào)的操作頻率是包括所述第二電介質(zhì)層的第二結(jié)構(gòu)的柵極漏電流的函數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，還包括比較器模塊，其耦合到所述第一環(huán)形振蕩器模塊和所述第二環(huán)形振蕩器模塊，并且用于根據(jù)所述第一振蕩器信號(hào)的所述操作頻率與所述第二振蕩器信號(hào)的所述操作頻率之間的差值生成輸出信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其中所述第一電介質(zhì)層包括n溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極氧化物；以及所述第二電介質(zhì)層包括n溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極氧化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其中所述第一電介質(zhì)層包括p溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的第一柵極氧化物；以及所述第二電介質(zhì)層包括p溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的第二柵極氧化物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成電路，還包括第三受測(cè)器件模塊，其中在所述第一模式期間對(duì)n溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的第三柵極氧化物施加應(yīng)力，引起依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿；第四受測(cè)器件模塊，其中在所述第一模式期間維持n溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的第四柵極氧化物作為參考；第三環(huán)形振蕩器模塊，其耦合到所述第三受測(cè)器件模塊并且用于在所述第二模式期間生成第三振蕩器信號(hào)，其中所述第三振蕩器信號(hào)的操作頻率是包括所述第三柵極氧化物的第三結(jié)構(gòu)的柵極漏電流的函數(shù)；以及第四環(huán)形振蕩器模塊，其耦合到所述第四受測(cè)器件模塊并且用于在所述第二模式期間生成第四振蕩器信號(hào)，其中所述第四振蕩器信號(hào)的操作頻率是包括所述第四柵極氧化物的第四結(jié)構(gòu)的柵極漏電流的函數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其中所述第一受測(cè)器件模塊串聯(lián)地耦合在所述第一環(huán)形振蕩器模塊的反饋回路中，并且其中所述第一受測(cè)器件模塊包括第一N-MOSFET，其具有耦合到第一電勢(shì)的源極和漏極，以及耦合到所述反饋回路的第一節(jié)點(diǎn)的柵極；第一P-MOSFET，其具有耦合到第二電勢(shì)的源極，耦合到所述反饋回路的第二節(jié)點(diǎn)的柵極，以及耦合到所述第一N-MOSFET的所述柵極的漏極；以及第二N-MOSFET，其具有耦合到所述第一電勢(shì)的源極和柵極，以及耦合到所述第一N-MOSFET的所述柵極的漏極。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其中所述第二受測(cè)器件模塊串聯(lián)地耦合在所述第二環(huán)形振蕩器模塊的反饋回路中，并且其中所述第二受測(cè)器件模塊包括第一N-MOSFET，其具有耦合到第一電勢(shì)的源極和漏極，以及耦合到所述反饋回路的第一節(jié)點(diǎn)的柵極；第一P-MOSFET，其具有耦合到第二電勢(shì)的源極，耦合到所述反饋回路的第二節(jié)點(diǎn)的柵極，以及耦合到所述第一N-MOSFET的所述柵極的漏極；以及第二N-MOSFET，其具有耦合到所述第一電勢(shì)的源極，耦合到使能信號(hào)的補(bǔ)信號(hào)的柵極，以及耦合到所述第一N-MOSFET的所述柵極的漏極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其中所述第一受測(cè)器件模塊串聯(lián)地耦合在所述第一環(huán)形振蕩器模塊的反饋回路中，并且其中所述第一受測(cè)器件模塊包括第一P-MOSFET，其具有耦合到第一電勢(shì)的源極和漏極，以及耦合到所述反饋回路的第一節(jié)點(diǎn)的柵極；第一N-MOSFET，其具有耦合到第二電勢(shì)的源極，耦合到所述反饋回路的第二節(jié)點(diǎn)的柵極，以及耦合到所述第一P-MOSFET的所述柵極的漏極；以及第二P-MOSFET，其具有耦合到所述第一電勢(shì)的源極和柵極，以及耦合到所述第一P-MOSFET的所述柵極的漏極。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其中所述第二受測(cè)器件模塊串聯(lián)地耦合在所述第二環(huán)形振蕩器模塊的反饋回路中，并且其中所述第二受測(cè)器件模塊包括第一P-MOSFET，其具有耦合到第一電勢(shì)的源極和漏極，以及耦合到所述反饋回路的第一節(jié)點(diǎn)的柵極；第一N-MOSFET，其具有耦合到第二電勢(shì)的源極，耦合到所述反饋回路的第二節(jié)點(diǎn)的柵極，以及耦合到所述第一P-MOSFET的所述柵極的漏極；以及第二P-MOSFET，其具有耦合到所述第一電勢(shì)的源極，耦合到使能信號(hào)的柵極，以及耦合到所述第一P-MOSFET的所述柵極的漏極。
10.一種測(cè)量依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿的方法，包括在所述正常操作模式期間對(duì)第一受測(cè)器件模塊的第一電介質(zhì)層施加應(yīng)力；在所述正常操作模式期間，維持第二受測(cè)器件模塊的第二電介質(zhì)層作為參考；在測(cè)試模式期間操作第一環(huán)形振蕩器模塊，其中耦合所述第一電介質(zhì)層作為第一柵極漏電流源；在所述測(cè)試模式期間操作第二環(huán)形振蕩器模塊，其中耦合所述第二電介質(zhì)層作為第二柵極漏電流源；以及在所述測(cè)試模式期間，根據(jù)所述第一環(huán)形振蕩器模塊的操作頻率與所述第二環(huán)形振蕩器模塊的操作頻率之間的差值生成輸出信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括在正常操作模式期間禁用所述第一環(huán)形振蕩器模塊；以及在所述正常操作模式期間禁用所述第二環(huán)形振蕩器模塊。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括根據(jù)所述輸出信號(hào)來(lái)確定所述第一電介質(zhì)層的依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿的量。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括根據(jù)所述輸出信號(hào)來(lái)推斷集成電路的老化。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括在預(yù)定的時(shí)間從所述正常操作模式切換到所述測(cè)試模式。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括在接收到測(cè)試模式請(qǐng)求后從所述正常操作模式切換到所述測(cè)試模式。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括在生成所述輸出信號(hào)之后從所述測(cè)試模式切換到所述正常操作模式。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述測(cè)試模式的時(shí)間周期與所述正常操作模式的時(shí)間周期相比是可忽略的。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述正常操作模式的時(shí)間周期基本上等于集成電路的操作模式的時(shí)間周期。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括在所述測(cè)試模式期間，根據(jù)所述第一環(huán)形振蕩器模塊的初始操作頻率與所述第二環(huán)形振蕩器模塊的初始操作頻率之間的差值確定偏移；以及根據(jù)所述輸出信號(hào)和所述偏移，確定所述第一電介質(zhì)層的依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿的量。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括在所述測(cè)試模式期間，根據(jù)所述第一環(huán)形振蕩器模塊的初始操作頻率與所述第二環(huán)形振蕩器模塊的初始操作頻率之間的差值確定偏移；以及根據(jù)所述輸出信號(hào)和所述偏移來(lái)推斷集成電路的老化。
21.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括根據(jù)所述輸出信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)集成電路的操作參數(shù)。
22.一種用于測(cè)量依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿的系統(tǒng)，包括第一差分放大器，其具有耦合到參考電壓的第一輸入；第一組反相器，其串聯(lián)地耦合在反饋回路中所述第一差分放大器的輸出與所述第一差分放大器的第二輸入之間；以及第一MOSFET，其具有以柵極-柵極氧化物-源極/漏極結(jié)構(gòu)排列的柵極、柵極氧化物、源極和漏極，其中在正常操作模式期間所述柵極氧化物經(jīng)受依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿，并且其中在測(cè)試模式期間耦合所述柵極-柵極氧化物-源極/漏極結(jié)構(gòu)作為到所述第一差分放大器的所述第二輸入的第一柵極漏電流源。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，還包括NAND門，其具有耦合到使能信號(hào)的第一輸入，并且具有串聯(lián)地耦合在所述反饋回路中的第二輸入和輸出。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，還包括第二差分放大器，其具有耦合到所述參考電壓的第一輸入；第二組反相器，其串聯(lián)地耦合在反饋回路中所述第二差分放大器的輸出與所述第二差分放大器的第二輸入之間；以及第二MOSFET，其具有以柵極-柵極氧化物-源極/漏極結(jié)構(gòu)排列的柵極、柵極氧化物、源極和漏極，其中在所述正常操作模式期間所述柵極氧化物不經(jīng)受依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿，并且其中在測(cè)試模式期間耦合所述柵極-柵極氧化物-源極/漏極結(jié)構(gòu)作為到所述第二差分放大器的所述第二輸入的第二柵極漏電流源。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述第一MOSFET和所述第二MOSFET是n溝道MOSFET。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述第一MOSFET和所述第二MOSFET是p溝道MOSFET。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，還包括第三差分放大器，其具有耦合到所述參考電壓的第一輸入；第三組反相器，其串聯(lián)地耦合在反饋回路中所述第三差分放大器的輸出與所述第三差分放大器的第二輸入之間；第三MOSFET，其具有以柵極-柵極氧化物-源極/漏極結(jié)構(gòu)排列的柵極、柵極氧化物、源極和漏極，其中在所述正常操作模式期間所述柵極氧化物經(jīng)受依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿，并且其中在所述測(cè)試模式期間耦合所述柵極-柵極氧化物-源極/漏極結(jié)構(gòu)作為到所述第三差分放大器的所述第二輸入的第三柵極漏電流源；第四差分放大器，其具有耦合到所述參考電壓的第一輸入；第四組反相器，其串聯(lián)地耦合在反饋回路中所述第四差分放大器的輸出與所述第四差分放大器的第二輸入之間；以及第四MOSFET，其具有以柵極-柵極氧化物-源極/漏極結(jié)構(gòu)排列的柵極、柵極氧化物、源極和漏極，其中在所述正常操作模式期間所述柵極氧化物不經(jīng)受依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿，并且其中在測(cè)試模式期間耦合所述柵極-柵極氧化物-源極/漏極結(jié)構(gòu)作為到所述第四差分放大器的所述第二輸入的第四柵極漏電流源。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述第一MOSFET和所述第二MOSFET是n溝道MOSFET；以及所述第三MOSFET和所述第四MOSFET是p溝道MOSFET。
全文摘要
公開(kāi)了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的集成電路，其包括耦合到第一環(huán)形振蕩器模塊的第一受測(cè)器件(DUT)模塊和耦合到第二環(huán)形振蕩器模塊的第二DUT模塊。在第一模式期間對(duì)第一DUT的電介質(zhì)層施加應(yīng)力，從而在第一電介質(zhì)層中引起依賴于時(shí)間的電介質(zhì)擊穿。維持第二DUT的電介質(zhì)層作為參考。在第二模式期間，第一環(huán)形振蕩器模塊的操作頻率是受到應(yīng)力的電介質(zhì)層的柵極漏電流的函數(shù)。在第二模式期間，第二環(huán)形振蕩器模塊的操作頻率是參考電介質(zhì)層的柵極漏電流的函數(shù)。該集成電路還可以包括比較器模塊，其用于根據(jù)第一環(huán)形振蕩器模塊的操作頻率與第二環(huán)形振蕩器模塊的操作頻率之間的差值生成輸出信號(hào)。
文檔編號(hào)G01R31/02GK1997906SQ200580019615
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2005年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月16日
發(fā)明者鈴木信吾 申請(qǐng)人:全美達(dá)股份有限公司