Тестовая ячейка для контроля качества мдп-бис

СаОЗ СОЕЕТСНИХллллллшгРЕСПУБЛИК 1)4 С 01 К 31 ГОСУДАРСТВЕННПО ДЕЛАМ ИЗ ЫИ КОМИТЕТ СССР ТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ Лфл(56) Кармазинский А.М. Интегральные схемы на МДП-приборах. М.: Мир, 1975, с. 506-509.Авторское свидетельство СССР В 1022082, кл. С 01 К 31/26, 1980. (54) ТЕСТОВАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ КОНТРОЛЯ КА ЧЕСТВА 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 изобретения,.80126730 повышение достоверности контроля -достигается путем охвата контролембольшей площади различных областейкристалла. Другая цель - упрощениеготовой МДП-БИС - достигается засчет скоращения числа используемыхдля контроля выводов. Тестовая ячей"ка представляет собой матрицу из1.1,1 - 1.Н.М МДП- транзисторов. Величину И выбирают равной Н Гп,где и- необходимое число МДП- транзисторов. Для обеспечения качественного контроля параметров кристаллачисло и должно составлять не менее103 от общего числа основных (не тес-атовых) элементов, размещаемых на :кристалле. На чертеже также показаны контактные площадки 2, 3 и 4. Упрощение по сравнению с прототипом Сдостигается сокращением числа выводов ИЦП-БИС. 2 ил,67303 2зисторов. Величину 1 выбирают равнойИ=Я, где О - необходимое число МДПтранзисторов В свою очередь число6 для обеспечения качественного конт роля параметров кристалла должно сосгавлять не менее 103 от общего числаосновных (не тестовых) элементов,размещаемых на кристалле, Кроме того,ИДП-транзисторы 1.1.1 - 1.8, Й должнызанимать на кристалле значительнуюплощадь для выявления всех возможныхдефектов. МДП-транзисторы 1.1.1-1.Й.Ммогут быть расположены локально в одной области кристалла (фиг, 2) или,например, могут быть распределены покристаллу.Отношение суммарной длины (1,),каналов всех МДП-транзисторов 1.д.к суммарной ширине каналов (11,) всех 2 О МДП-транзисторов выбирается из усло- вия 1 12Изобретение относится к производству МДП-БИС и может быть использовано для их контроля и управления технологическим процессом изготовления.Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет охватаконтролем большей площади различныхобластей кристалла и упрощение готовой МДП-БИС за счет сокращения числаиспользуемых для контроля выводов.На фиг. 1 приведена электрическаясхема тестовой ячейки; на фиг. 2ее топология,Тестовая ячейка (фиг.11 содержитМДП-транзисторы 1.1.1 - 1,Й, М, первую 2, вторую 3 и третью 4 контактные площадки.МДП-транзистор с номером 1 =1,==1, соединен стоком со стоком МДПтранзистора с номером=2, з =1 и с"первой контактной площадкой, истокомсо стоком МДП-транзистора с номером 1 =1,=2, соединенного исто .ком-со стоком МДП-транзистора с номе"ром=1, 3=3. Исток МДП-транзисторас номером =2, 3 =1 соединен со стоком МДП-транзистора с номером=2,=2, соединенного истоком со стокомИДП-транзистора с номером 1 =2, 3=3.Исток дополнительного МДП-тра.нэистора с номерам д, 1 (, 3 1 1.11.3; 2.1-2.3; 11, 3 Ф Б) соединенсо стоком дополнительного МДП"транзистора с номером , 3 +1, а егосток - с истоком МДП-транзистора сномером , 3-1, стоки дополнительныхИДП-транзисторов с номерами(1 ф 2, 1 = 1) соединены с первой контактной площадкой, а их истоки - состоками дополнительных МДП-транзисторов с номерами , 3+1, истоки дополнительных МДП-транзисторов с номерами , 3 (1 ) 1, 1 =М) соединены свторой контактной площадкой, а ихстоки с истоками дополнительныхИДП-транзисторов с номерами3-1, стоки двух дополнительных ИДПтранзисторов с номерами =1, 1=4 и"=2,=А соединены соответственно систоками МДП-транзисторов с номерами(х = 1-Н; 3 = 1- И) соединены с третьей контактной площадкой,Предлагаемое устройство работаетследующим образом.Тестовая ячейка представляет собойматрицу,из 1.1.1 - 1.Й.11 ИДП-тран(1)ъгде 1 и И соответственно длина и 25 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-транзисторов11.1- 1.й Л эквивалентность ее од-.ному базовому транзистору,Действительно, уравнение вольтамперной характеристики любого МДП- транзистора в пологой области имеет вид 4 О сп= К1 зц 1 т ) (2)где ,- ток стока;М - физическая величина порогового напряжения;Ч- напряжение стока;4511 - ширина канала;- длина канала,К - = К - крутизна МДП-транзистора;Ир осК=- в в в " -коээфициент проводимости.50 2 оКак видно из уравнения (2), крутизна определяется отношением ширины канала ИДП-транзистора к его длине и коэффициентом проводимости ККоэффициент проводимости К имеет одинаковую величину для всех транзисторов, расположенных на кристалле независимо от их размеров, так как К3 12зависит от диэлектрической проницаемости подзатворного окисла С , подвижности носителей в канале - М, итолщины подзатворного диэлектрикаоСледовательно, крутизна двух МДПтранзисторов на одном кристалле определяется только отношением длиныканала к ширине. В одном случае этисоотношения равны, иэ чего вытекаетравенство крутизны базового транзис. -тора и тестовой ячейки 1,групповоготранзистора).Равенство технологического значения пороговых напряжений базового игруппового транзисторов вытекает изравенства удельной крутизны этихтранзисторов:1,=-К(Ч,-, ) (3)Равенство удельной крутизны - К,физической величины порогового напряжения 7, и задаваемого тока 1приизмерениях обеспечивает равенствонапряжений на затворе Ч, котороепри токе стока 1 мкА является технологическим пороговым напряжением.Следовательно, по двум основнымхарактеристикам: пороговому напряжению и крутизне матрица МхИ МДП-транзисторов 1.1.1 - 1.Н.Н эквивалентна. одному базовому МДП-транзистору. Однако эта матрица занимает площадьзначительно большую чем один базовый МДП-транзистор, что позволяет охватить контролем большую часть кристалла и повысить таким образом достоверность контроля. Охватываемаяконтролем площадь может быть увеличена или уменьшена для обеспечения заданной достоверности контроля за счетвыбора величины Я,Для измерения параметров матрицыМДП-транзисторов 1.1.1-1.М.М, эквивалентных параметрам базового МДПтранзистора, например порогового напряжения, соединяют контактные площадки 2 и 4, задают на контактнуюплощадку 2 ток и измеряют пороговоенапряжение между контактными площадками 2 и 3При наличии определенного вида дефекта на исследуемой площади кристалла может оказаться, чтоМДП-транзистор 1.д.1, имеющий данный дефект, выгорает. Это приводит котклонению всех последовательно включенных МЦП-транзисторов 1.11-1.д.И,увеличению общего сопротивления между контактными площадками 2 и 3 исоответствующему увеличению напряже 67303 4 51015 20 25 30 35 40 45 50 55 ния между площадками 2 и 3, по которому можно судить о годности МДП-БИС,Кроме катастрофических отказов 1,типавыгорания МДП-транзисторов) можетиметь место и уход параметров, о котором можно судить по отклонению величины напряжения между площадками2 и 3. Для обеспечения контроля МДПБИС должна иметь три вывода, соединенных с контактными площадками 2, 3и 4 (известное устройство требуетналичия шести выводов). Следовательно предлагаемая тестовая структураобеспечивает сокращение числа выводов МДП-БИС, т.е. ее упрощение. Формула изобретенияТестовая ячейка для контроля качества МДП-бИС, содержащая контактные площадки, МДП-транзистор с номером =1, =1, соединенный стоком со стоком МДП-транзистора с номером =2, 3=1 и с первой контактной площадкой, истоком - со стоком МДП-транзистора с номером =1, =2, соединенного истоком со стоком МДП-транзистора с номером =1, 3=3, МДП- транзистора с номером 1=2, 1=1, соединенный истоком со стоком 1 ЩП- транзистора с номером 1=2, 1=2, соединенного истоком со стоком МДП- транзистора с номером = 2, 1 = 3, о т л и ч а ю щ а я с я 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 Ифдополнительных ИДП-транзисторов (Й - произвольное число), причем исток дополнительного МДП- транзистора с номером 1,3, (,31,1-1,3;2.1-2.3; 3 Ф 1, 3 ФН) соединен со стоком дополнительного МДП-транзистора с номером 1., +1, а его сток - с истоком МДП-транзистора с номером1-1, стоки дополнительных МДП- транзисторов с номерами , 3 (2,1) соединены с первой контактной площадкой, а их истоки - со стоками дополнительных МДП-транзисторов с номерами , +1, истоки дополни-тельных 1 ЩП-транзисторов с номерами3 (1 3 = М) соединены с второй контактной площадкой, а их стоки - с истоками дополнительных МДП- транзисторов с номерами д, 3-1, стоки двух дополнительных МДП-транзисто1267303оставитель В, Дворкинехред И,Попович Редактор Л, Повхан рректор М. ДемчикМ Тираж 728 ПВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, ЖРаушская наб., д. 4/ Заказ 5768 42 одпис ул. Проектная, 4 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужг 3ров с номерами =1, 1=4 и 1=:2, 3=4 соединены соответственно с истоками дополнительных МДП-транзисторов с номерами 1=1, 3=3,и д =2, 3 =3,затворы всех МДП-транзисторов с номерами , 1 (= 1 - И, 3 =1 - М) соединены с третьей контактной площад"кой.