专利名称：半导体器件失配特性的检测结构及检测方法
技术领域：
本发明涉及半导体测试技术，特别涉及一种用于检测多个相同的半导体器件失配特性的检测结构及检测方法。
背景技术：
随着集成电路技术的不断发展，在单一芯片中集成的半导体器件的数量不断增多，在进行集成电路设计时，通常需要使用若干相同电学参数的半导体器件。例如，在设计静态随机存储器(Static Random Access Memory, SRAM)的存储单元时,需要有若干相同电学参数的MOS晶体管。专利号为US5744844的美国专利公开了一种6个MOS晶体管组成的静态随机存储器。请参考图1，为所述美国专利公开的SRAM存储单元的电路图，所述SRAM存储单元具有四个NMOS晶体管11、12、13、14和两个PMOS晶体管15、16，在进行SRAM设计时，需要NMOS晶体管11和12具有相同的电学参数，NMOS晶体管13、14具有相同的电学参数，PMOS晶体管15、16具有相同的电学参数。然而，在实际的产品中，SRAM存储单元中名义上相同的MOS晶体管的电学参数常常会发生漂移，造成原本应相同的MOS晶体管的电学参数失配(Mismatch)，即匹配特性下降，从而会引起SRAM存储速度变缓、功耗增加、时钟混乱等问题。因此，集成电路设计者和芯片制造商都非常关注半导体器件失配特性的问题，以便采取相应的措施改进。现有的获得半导体器件失配特性的方法一般通过计算机模拟的方法来实现。例如，通过蒙特卡罗模拟方法来获取MOS晶体管的失配特性，具体包括通过选取MOS晶体管的电学参数(例如沟道长度、宽度、阈值电压、源漏饱和电流等参数)，并根据模型对所述电学参数进行模拟，获得阈值电压、源漏饱和电流等参数的偏差的统计结果。然而，所述利用计算机模拟获得的相同MOS晶体管的失配特性的方法是基于建立模型而实现的，建立模型的过程是对真实情况的近似描述，无法全面真实地反映产品的失配特性，更无法根据测得的半导体器件的失配特性来分析造成电学参数失配的原因，进而采取相应措施进行改进。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种半导体器件失配特性的检测结构及检测方法，对具有不同摆放角度和不同间隔的半导体器件进行失配特性检测，从而分析造成半导体器件的电学参数失配的原因。为解决上述问题，本发明实施例提供了一种半导体器件失配特性的检测结构，包括半导体衬底，位于半导体衬底表面的若干相同的半导体器件，所述半导体器件等角度地围成至少一个圆环。可选的，当所述半导体器件围成多个圆环时，所述半导体器件围成同心圆环，且所述半导体器件呈放射状排列。可选的，当所述半导体器件围成同心圆环时，远离圆心的圆环上的半导体器件数量多于靠近圆心的圆环上的半导体器件数量，使得远离圆心的圆环上的半导体器件的密度与靠近圆心的圆环上的半导体器件的密度相同。可选的，每个圆环上至少有四个半导体器件。可选的，所述每个圆环上的半导体器件数量为偶数。可选的，位于不同圆环上的半导体器件之间的间距相等。可选的，所述半导体器件为场效应晶体管、双极结型晶体管、二极管或LED。可选的，当所述半导体器件为MOS晶体管时，所述MOS晶体管的源极统一位于靠近圆心的一侧或所述MOS晶体管的漏极统一位于靠近圆心的一侧。本发明实施例还提供了一种利用所述半导体器件失配特性的检测结构进行检测的半导体器件失配特性的检测方法，包括提供半导体器件失配特性的检测结构；测量所述半导体器件失配特性的检测结构中的半导体器件的电学参数；通过计算所述半导体器件的电学参数的差异比较不同制造工艺、不同摆放角度、器件密度对半导体器件的电学参数失配的影响程度。可选的，所述半导体器件为场效应晶体管、双极结型晶体管、二极管或LED。可选的，当所述半导体器件为MOS晶体管时，所述电学参数包括阈值电压、饱和漏极电流、截止漏极电流、导通电阻、栅极电流、跨导、源漏电导、电压放大系数其中一种或几种。
可选的，计算所述半导体器件的电学参数的差异包括计算具有各个半导体器件的电学参数与参考半导体器件的电学参数之间的差值和差值的标准差。可选的，当对具有不同摆放角度且位于同一圆环上的半导体器件测量其电学参数后，计算具有不同摆放角度的半导体器件的电学参数与参考半导体器件的电学参数之间的差值或差值的标准差，判断制造工艺和半导体晶圆的晶向对半导体器件失配特性造成的影响。可选的。当对具有相同摆放角度但位于不同圆环上具有不同器件密度的半导体器件测量其电学参数后，计算位于不同圆环上的半导体器件的电学参数与参考半导体器件的电学参数之间的差值或差值的标准差，判断不同器件密度对半导体器件失配特性造成的影响。可选的，当对具有相同摆放角度、相同器件密度但位于不同圆环上的半导体器件测量其电学参数后，计算位于不同圆环上的半导体器件的电学参数与参考半导体器件的电学参数之间的差值或差值的标准差，判断位于同一射线且距离圆心各不相同的MOS晶体管对MOS晶体管失配特性造成的影响。与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点本发明实施例的半导体器件失配特性的检测结构包括若干位于半导体衬底上的相同的半导体器件，所述半导体器件等角度地围成至少一个圆环，使得所述半导体器件具有不同的摆放角度，通过对比不同摆放角度半导体器件的差值或标准差，判断在半导体晶圆上不同的摆放角度对半导体器件失配特性的影响，从而获得制作工艺、半导体晶片对半导体器件的电学参数失配所造成的影响，从而为设计者设计集成电路版图时半导体器件的最佳摆放位置提供帮助，并且为减小制造过程中造成的MOS晶体管失配特性提供参考。
进一步的，本发明实施例的所述相同的半导体器件围成若干个同心圆环，且所述半导体器件呈放射状排列，不同圆环上的半导体器件之间的间距不同，通过对比不同间距的半导体器件的差值或标准差，判断在半导体晶圆上不同的间距对半导体器件失配特性的影响程度的差异。进一步的，本发明实施例的所述半导体器件围成若干个同心圆环，远离圆心的圆环上的半导体器件数量多于靠近圆心的圆环上的半导体器件数量，使得远离圆心的圆环上的半导体器件的密度与靠近圆心的圆环上的半导体器件的密度相同，消除了 MOS晶体管密度的不同对MOS晶体管电学性能造成的影响，从而可以更精确地判断位于同一射线且距离圆心各不相同的MOS晶体管对MOS晶体管失配特性的影响程度的差异。
图1是现有技术的SRAM存储单元的电路图；图2、图3、图4是本发明三个实施例的半导体器件失配特性的检测结构的结构示意图；图5是本发明实施例的所述半导体器件失配特性的检测方法的流程示意图。
具体实施例方式具有包含两个或多个相同的半导体器件的集成电路被制造后，所述两个或多个相同的半导体器件的匹配程度的好坏往往是判定该集成电路的性能的主要参数之一。由于某些集成电路中对其中相同的半导 体器件的电学参数的差异即失配特性较为敏感，因此需要了解失配特性所造成的原因并尽量使失配特性变小。而现有技术中获得半导体器件失配特性的方法一般通过计算机模拟的方法来实现，所述利用计算机模拟获得的相同半导体器件的失配特性的方法是基于建立模型而实现的，建立模型的过程是对真实情况的近似描述，无法全面真实地反映产品的失配特性，更无法根据测得的半导体器件的失配特性来分析造成电学参数失配的原因，进而采取相应措施进行改进。因此，发明人经过研究，提出了一种半导体器件失配特性的检测结构及检测方法，所述半导体器件失配特性的检测结构包括半导体衬底，位于所述半导体衬底表面的若干相同的半导体器件，所述半导体器件等角度地围成至少一个圆环。由于所述相同的半导体器件围成至少一个圆环，圆环上的半导体器件的摆放角度各不相同，通过检测不同摆放角度的半导体器件的电学参数失配特性，获得不同制作工艺、半导体晶片对半导体器件的电学参数失配所造成的影响，进而采取相应措施进行改进。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。所述半导体器件失配特性的检测结构中的半导体器件为场效应晶体管、双极结型晶体管、二极管、LED其中一种，或其他半导体器件。为了叙述方便，在本发明实施例中，所述半导体器件以MOS晶体管为例做详细说明，但在其他实施例中，所述半导体器件失配特性的检测结构中的半导体器件也可以为其他类型的器件。本领域技术人员可以根据不同半导体器件的检测需求来选择具有不同类型半导体器件的检测结构，因此本发明实施例以MOS晶体管为例作说明不应限制本发明的保护范围。本发明第一实施例首先提供了一种半导体器件失配特性的检测结构，请参考图2，为所述半导体器件失配特性的检测结构的俯视视角的结构示意图，具体包括半导体衬底，位于所述半导体衬底表面的若干相同的半导体器件，所述若干相同的半导体器件等角度环绕着圆心形成圆环。在本实施例中，所述半导体器件为MOS晶体管100，8个相同的MOS晶体管100等角度环绕着圆心形成圆环110，相邻MOS晶体管100与圆心形成的夹角都为45°。所述相同的半导体器件是指半导体器件的形状尺寸和形成工艺相同。在本实施例中，所述相同的MOS晶体管100指的是形成所述MOS晶体管的掩膜版对应图形的形状、尺寸相同，即形成各个MOS晶体管的栅极结构所使用的掩膜图形的形状、尺寸相同，形成各个MOS晶体管的源/漏区所使用的掩膜图形的形状、尺寸相同；同时，所述相同的MOS晶体管100也指形成所述MOS晶体管的形成工艺相同，即各个MOS晶体管中形成MOS晶体管所需的沉积工艺、刻蚀工艺、离子注入工艺、退火工艺等都相同。由于所述MOS晶体管的形状尺寸和形成工艺都相同，只是摆放的角度不同(即不同MOS晶体管的栅极结构较长边所在的直线之间形成有一定的角度)，通过测量摆放角度不同的相同MOS晶体管的电学参数，计算所述MOS晶体管的失配特性，从而可以判断出半导体制造工艺如刻蚀、离子注入等在不同方向上对MOS晶体管失配特性的影响程度的差异，以及半导体晶片的晶向对相同的MOS晶体管失配特性的影响程度的差异，从而可以为设计者设计最佳的摆放角度提供帮助，并且为减小制造过程中造成的MOS晶体管失配特性提供参考。在本实施例中，8个相同的MOS晶体管100等角度环绕着圆心形成圆环110，所述MOS晶体管100包括栅极结构102和位于所述栅极结构102两侧的源/漏区101。相邻MOS晶体管100与圆心形成的夹角都为45°，且所述MOS晶体管100的栅极结构的较长边与位于此点的圆环上的切线平行，所述MOS晶体管100的源极统一位于靠近圆心的一侧或所述MOS晶体管100的漏极统一位于靠近圆心的一侧。在其他实施例中，所述MOS晶体管的栅极结构的较长边还可以与穿过圆心的射线平行。将最右边的MOS晶体管设定为参考MOS晶体管(所述参考MOS晶体管的设定只是为了便于叙述，在其他实施例中也可以将其他几个MOS晶体管中的任意一个设定为参考MOS晶体管)，利用所述参考MOS晶体管与其他MOS晶体管进行比较。由于其余7个MOS晶体管与参考MOS晶体管在逆时针方向的夹角依次为45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°，而半导体晶圆的晶向是确定的，所述半导体晶圆的晶向会对离子注入和扩散、对晶圆的湿法刻蚀等产生影响，使得具有不同摆放角度的MOS晶体管最终的电学参数发生漂移。同时，在进行刻蚀和离子注入的过程中，由于等离子体轰击或注入到半导体结构表面时不一定是完全垂直的，往往会有一定的角度，因此即使利用的是相同刻蚀或离子注入工艺，具有不同摆放角度的MOS晶体管刻蚀和离子注入形成的剖面图形也会有少许的差异，使得不同摆放角度的MOS晶体管最终的电学参数发生漂移。在本实施例中，与所述参考MOS晶体管在逆时针方向的夹角为180°的MOS晶体管和所述参考MOS晶体管的栅极结构的较长边对应的直线平行，与所述参考MOS晶体管在逆时针方向的夹角为45°的MOS晶体管和 与所述参考MOS晶体管在逆时针方向的夹角为225°的MOS晶体管的栅极结构较长边对应的直线平行，与所述参考MOS晶体管在逆时针方向的夹角为90°的MOS晶体管和与所述参考MOS晶体管在逆时针方向的夹角为270°的MOS晶体管的栅极结构较长边对应的直线平行，与所述参考MOS晶体管在逆时针方向的夹角为135°的MOS晶体管和与所述参考MOS晶体管在逆时针方向的夹角为315°的MOS晶体管的栅极结构较长边对应的直线平行，但由于所述MOS晶体管的源极统一位于靠近圆心的一侧或所述MOS晶体管的漏极统一位于靠近圆心的一侧，所述MOS晶体管的源/漏区的位置不相同，从而可以检验晶圆的晶向、制造工艺分别对源区、漏区所造成的影响。在其他实施例中，位于同一圆环的MOS晶体管的数量为4个、6个、10个等，为2的倍数，所述MOS晶体管的摆放角度的差异各不相同，不仅可以测试不同摆放角度对半导体器件所造成的影响，而且可同时测试检验晶圆的晶向、制造工艺分别对源区、漏区所造成的影响。本发明第二实施例提供了另一种半导体器件失配特性的检测结构，请参考图3，为所述半导体器件失配特性的检测结构的俯视视角的结构示意图，具体包括半导体衬底，位于所述半导体衬底表面的若干相同的半导体器件，所述若干相同的半导体器件等角度环绕着圆心形成若干同心圆环，且所述若干相同的半导体器件呈放射状排列。在本实施例中，所述半导体器件为MOS晶体管200，所述MOS晶体管200等角度环绕着圆心形成3个同心圆环，包括第一圆环210、第二圆环220、第三圆环230，每个圆环上摆放有8个相同的MOS晶体管200，共有24个相同的MOS晶体管200，位于同一圆环上的相邻MOS晶体管200与圆心形成的夹角都为45°，且所述MOS晶体管200呈放射状排列，相邻等角度的8条从圆心发出的射线与3个同心圆环相交的地方都形成有MOS晶体管200。在本实施例中，由于所述半导体器件失配特性的检测结构中的MOS晶体管200也是等角度环绕着圆心形成若干个同心圆环，因此，位于同一圆环上的所述MOS晶体管200的摆放角度各不相同，通过测试所述半导体器件失配特性的检测结构中MOS晶体管的失配特性，获得半导体晶圆的晶向、具体的半导体制造工艺对不同摆放角度的MOS晶体管造成的影响，且所述MOS晶体管的源极统一位于靠近圆心的一侧或所述MOS晶体管的漏极统一位于靠近圆心的一侧，也可同时检测晶圆的晶向、制造工艺分别对源区、漏区所造成的影响。在本实施例中， 相同的MOS晶体管200等角度环绕着圆心形成若干个同心圆环，所述相邻圆环之间的间距相等，且所述MOS晶体管200呈放射状排列，等角度的8条从圆心发出的射线与同心圆环相交的地方都形成有MOS晶体管，使得位于同一射线上的MOS晶体管的摆放角度相同，可以避免晶圆的晶向、制造工艺对MOS晶体管所造成的影响。将第一圆环210上的MOS晶体管设定为参考MOS晶体管(所述参考MOS晶体管的设定只是为了便于叙述，在其他实施例中也可以将其他圆环上的MOS晶体管设定为参考MOS晶体管)，由于第一圆环210、第二圆环220、第三圆环230上的MOS晶体管相隔的间距依次变大，使得靠近圆心的区域MOS晶体管的密度较大，远离圆心的区域MOS晶体管的密度较�。ü饬课挥谕簧湎叩挥诓煌不飞系腗OS晶体管的电学参数，将所述参考MOS晶体管的电学参数与其他圆环上的MOS晶体管的电学参数进行比较，计算所述MOS晶体管的失配特性，从而可以判断出MOS晶体管的密度对MOS晶体管失配特性的影响程度的差异。在其他实施例中，位于同一圆环的MOS晶体管的数量为4个、5个、6个、7个、9个、10个等，由于位于同一圆环的所述MOS晶体管的摆放数量各不相同，从而可以测试不同的半导体器件密度对半导体器件的电学参数所造成的影响。本发明第三实施例提供了另一种半导体器件失配特性的检测结构，请参考图4，为所述半导体器件失配特性的检测结构的俯视视角的结构示意图，具体包括半导体衬底，位于所述半导体衬底表面的若干相同的半导体器件，所述若干相同的半导体器件等角度环绕着圆心形成若干同心圆环，远离圆心的圆环上的半导体器件数量多于靠近圆心的圆环上的半导体器件数量，使得远离圆心的圆环上的半导体器件的密度与靠近圆心的圆环上的半导体器件的密度相同。在本实施例中，所述半导体器件为MOS晶体管300，所述MOS晶体管300等角度环绕着圆心形成3个同心圆环，最靠近圆心的第一圆环上310摆放有8个相同的MOS晶体管，最远离圆心的第三圆环上330摆放有16个相同的MOS晶体管，位于所述第一圆环310和第三圆环330之间的第二圆环320上摆放有12个相同的MOS晶体管，所述MOS晶体管之间的间距大致相同，使得远离圆心的圆环上的半导体器件的密度与靠近圆心的圆环上的半导体器件的密度相同。在其他实施例中，所述圆环上的半导体器件的数量也可以为其他的数目，只需要使得远离圆心的圆环上的半导体器件的密度与靠近圆心的圆环上的半导体器件的密度相同即可。在本实施例中，由于所述半导体器件失配特性的检测结构中的MOS晶体管也是等角度环绕着圆心形成若干个同心圆环，因此，所述MOS晶体管的摆放角度各不相同，通过测试所述半导体器件失配特性的检测结构中MOS晶体管的失配特性，获得半导体晶圆的晶向、具体的半导体制造工艺对不同摆放角度的MOS晶体管造成的影响，且所述MOS晶体管的源极统一位于靠近圆心的一侧或所述MOS晶体管的漏极统一位于靠近圆心的一侧，也可同时检测晶圆的晶向、制造工艺分别对源区、漏区所造成的影响。且由于本实施例的半导体器件失配特性的检测结构中的MOS晶体管的摆放角度比第一实施例、第二实施例中的MOS晶体管的摆放角度多，使得利用所述半导体器件失配特性的检测结构能测量更多个不同摆放角度的MOS晶体管的电学参数，从而能更好地测试所述半导体器件失配特性的检测结构中MOS晶体管的失配特性，更好地获得半导体晶圆的晶向、半导体制造工艺对不同摆放角度的MOS晶体管造成的影响。 此外，由于本实施例中远离圆心的圆环上的MOS晶体管的密度与靠近圆心的圆环上的MOS晶体管的密度相同，从而可消除MOS晶体管的密度不同对MOS晶体管电学性能造成的影响。将第一圆环310上的MOS晶体管设定为参考MOS晶体管(所述参考MOS晶体管的设定只是为了便于叙述，在其他实施例中也可以将其他圆环上的MOS晶体管设定为参考MOS晶体管)，当对摆放角度相同但位于不同圆环上的MOS晶体管的电学参数进行测试时，由于消除了 MOS晶体管密度的不同对MOS晶体管电学性能造成的影响，将所述参考MOS晶体管的电学参数与其他圆环上的MOS晶体管的电学参数进行比较，计算所述MOS晶体管的失配特性，从而可以更精确地判断位于同一射线且距离圆心各不相同的MOS晶体管对MOS晶体管失配特性的影响程度的差异。在其他实施例中，还可以在圆心、靠近圆心的位置形成有MOS晶体管，使得圆心附近区域的MOS晶体管的密度与远离圆心的圆环上的MOS晶体管的密度相同，能更有效地消除MOS晶体管的密度不同对MOS晶体管电学性能造成的影响。在其他实施例中，提供若干个半导体器件排列的图形相同、不同圆环之间距离不同的半导体器件失配特性的检测结构，通过检测不同的半导体器件失配特性的检测结构中半导体器件的失配特性，判断不同间距对半导体器件的电学性能造成的影响。本发明实施例还提供了一种利用半导体器件失配特性的检测结构进行检测的半导体器件失配特性的检测方法，请参考图5，为所述半导体器件失配特性的检测方法的流程示意图，具体包括步骤S101，提供半导体器件失配特性的检测结构；步骤S102，测量所述半导体器件失配特性的检测结构中的半导体器件的电学参数；步骤S103，通过计算所述半导体器件的电学参数的差异比较不同制造工艺、不同摆放角度、器件密度对半导体器件的电学参数失配的影响程度。下面结合一具体实施例对本发明的半导体器件失配特性的检测方法的具体实施方式
做详细的说明。执行步骤S101，提供半导体器件失配特性的检测结构。所述半导体器件失配特性的检测结构为本发明实施例提供的半导体器件失配特性的检测结构中的一种，不同的检测目的选择不同的半导体器件失配特性的检测结构。执行步骤S102，测量所述半导体器件失配特性的检测结构中的半导体器件的电学参数。所述电学参数包括电阻、电流等。在本发明实施例中，所述半导体器件为MOS晶体管，所述电学参数包括阈值电压、饱和漏极电流、截止漏极电流、导通电阻、栅极电流、跨导、源漏电导、电压放大系数其中的一种或几种。执行步骤S103，通过计算所述半导体器件的电学参数的差异比较不同制造工艺、不同摆放角度、器件密度对半导体器件的电学参数失配的影响程度。当对具有不同摆放角度且位于同一圆环上的半导体器件测量其电学参数后，计算具有不同摆放角度的半导体器件的电学参数与参考半导体器件的电学参数之间的差值，还可以计算具有不同摆放角度的半导体器件的电学参数与参考半导体器件的电学参数之间的差值的标准差，利用所述差值或标准差来衡量相同半导体器件的失配程度。对比不同摆放角度的半导体器件的差值或标准差，以判断在半导体晶圆上不同的摆放角度对半导体器件失配特性的影响，从而判断半导体制造工艺例如离子注入、刻蚀等在不同方向对半导体器件失配特性的影响程度的差异，以及半导体晶圆的晶向对半导体器件失配特性的影响程度的差异，从而为设计者设计集成电路版图时半导体器件的最佳摆放位置提供帮助，并且为减小制造过程中造成的MOS晶体管失配特性提供参考。相对于计算机模拟获得的半导体器件的失配特性的方法，本发明实施例的方法更为直接，并较为全面真实的反应制造工艺和半导体晶圆本身对失配特性造成的影响，进而为版图设计提供参考。当对具有相同摆放角度但位于不同圆环上具有不同器件密度的半导体器件测量其电学参数后，计算位于不同圆环上的半导体器件的电学参数与参考半导体器件的电学参数之间的差值，还可以计算位于不同圆环上的半导体器件的电学参数与参考半导体器件的电学参数之间的差值的 标准差，利用所述差值或标准差来衡量相同半导体器件的失配程度。对比不同圆环上的半导体器件的差值或标准差，以判断在半导体晶圆上不同的器件密度对半导体器件失配特性的影响。当对具有相同摆放角度、相同器件密度但位于不同圆环上的半导体器件测量其电学参数后，计算位于不同圆环上的半导体器件的电学参数与参考半导体器件的电学参数之间的差值，还可以计算位于不同圆环上的半导体器件的电学参数与参考半导体器件的电学参数之间的差值的标准差，利用所述差值或标准差来衡量相同半导体器件的失配程度。对比不同圆环上的半导体器件的差值或标准差，以判断位于同一射线且距离圆心各不相同的MOS晶体管对MOS晶体管失配特性的影响程度的差异。综上，本发明实施例的半导体器件失配特性的检测结构包括若干位于半导体衬底上的相同的半导体器件，所述半导体器件等角度地围成至少一个圆环，使得所述半导体器件具有不同的摆放角度，通过对比不同摆放角度半导体器件的差值或标准差，以判断在半导体晶圆上不同的摆放角度对半导体器件失配特性的影响，从而获得制作工艺、半导体晶片对半导体器件的电学参数失配所造成的影响，从而为设计者设计集成电路版图时半导体器件的最佳摆放位置提供帮助，并且为减小制造过程中造成的MOS晶体管失配特性提供参考。进一步的，本发明实施例的所述相同的半导体器件围成若干个同心圆环，且所述半导体器件呈放射状排列，不同圆环上的半导体器件之间的间距不同，通过对比不同间距的半导体器件的差值或标准差，以判断在半导体晶圆上不同的间距对半导体器件失配特性的影响程度的差异。进一步的，本发明实施例的所述半导体器件围成若干个同心圆环，远离圆心的圆环上的半导体器件数量多于靠近圆心的圆环上的半导体器件数量，使得远离圆心的圆环上的半导体器件的密度与靠近圆心的圆环上的半导体器件的密度相同，消除了 MOS晶体管密度的不同对MOS晶体管电学性能造成的影响，从而可以更精确地判断位于同一射线且距离圆心各不相同的MOS晶体管对MOS晶体管失配特性的影响程度的差异。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.一种半导体器件失配特性的检测结构，其特征在于，包括半导体衬底，位于半导体衬底表面的若干相同的半导体器件，所述半导体器件等角度地围成至少一个圆环。
2.如权利要求1所述的半导体器件失配特性的检测结构，其特征在于，当所述半导体器件围成多个圆环时，所述半导体器件围成同心圆环，且所述半导体器件呈放射状排列。
3.如权利要求2所述的半导体器件失配特性的检测结构，其特征在于，当所述半导体器件围成同心圆环时，远离圆心的圆环上的半导体器件数量多于靠近圆心的圆环上的半导体器件数量，使得远离圆心的圆环上的半导体器件的密度与靠近圆心的圆环上的半导体器件的密度相同。
4.如权利要求1所述的半导体器件失配特性的检测结构，其特征在于，每个圆环上至少有四个半导体器件。
5.如权利要求4所述的半导体器件失配特性的检测结构，其特征在于，所述每个圆环上的半导体器件数量为偶数。
6.如权利要求2所述的半导体器件失配特性的检测结构，其特征在于，位于不同圆环上的半导体器件之间的间距相等。
7.如权利要求1所述的半导体器件失配特性的检测结构，其特征在于，所述半导体器件为场效应晶体管、双极结型晶体管、二极管或LED。
8.如权利要求1所述的半导体器件失配特性的检测结构，其特征在于，当所述半导体器件为MOS晶体管时，所述MOS晶体管的源极统一位于靠近圆心的一侧或所述MOS晶体管的漏极统一位于靠近圆心的一侧。
9.一种利用权利要求1至3其中一种所述的半导体器件失配特性的检测结构进行检测的半导体器件失配特性的检测方法，其特征在于，包括 提供半导体器件失配特性的检测结构； 测量所述半导体器件失配特性的检测结构中的半导体器件的电学参数； 通过计算所述半导体器件的电学参数的差异比较不同制造工艺、不同摆放角度、器件密度对半导体器件的电学参数失配的影响程度。
10.如权利要求9所述的半导体器件失配特性的检测方法，其特征在于，所述半导体器件为场效应晶体管、双极结型晶体管、二极管或LED。
11.如权利要求9所述的半导体器件失配特性的检测方法，其特征在于，当所述半导体器件为MOS晶体管时，所述电学参数包括阈值电压、饱和漏极电流、截止漏极电流、导通电阻、栅极电流、跨导、源漏电导、电压放大系数其中一种或几种。
12.如权利要求9所述的半导体器件失配特性的检测方法，其特征在于，计算所述半导体器件的电学参数的差异包括计算具有各个半导体器件的电学参数与参考半导体器件的电学参数之间的差值或差值的标准差。
13.如权利要求12所述的半导体器件失配特性的检测方法，其特征在于，当对具有不同摆放角度且位于同一圆环上的半导体器件测量其电学参数后，计算具有不同摆放角度的半导体器件的电学参数与参考半导体器件的电学参数之间的差值或差值的标准差，判断制造工艺和半导体晶圆的晶向对半导体器件失配特性造成的影响。
14.如权利要求12所述的半导体器件失配特性的检测方法，其特征在于，当对具有相同摆放角度但位于不同圆环上具有不同器件密度的半导体器件测量其电学参数后，计算位于不同圆环上的半导体器件的电学参数与参考半导体器件的电学参数之间的差值或差值的标准差，判断不同器件密度对半导体器件失配特性造成的影响。
15.如权利要求12所述的半导体器件失配特性的检测方法，其特征在于，当对具有相同摆放角度、相同器件密度但位于不同圆环上的半导体器件测量其电学参数后，计算位于不同圆环上的半导体器件的电学参数与参考半导体器件的电学参数之间的差值或差值的标准差，判断位于同一射线且距离圆心各不相同的MOS晶体管对MOS晶体管失配特性造成的影响。
全文摘要
一种半导体器件失配特性的检测结构及检测方法，其中，所述半导体器件失配特性的检测结构包括半导体衬底，位于半导体衬底表面的若干相同的半导体器件，所述半导体器件等角度地围成至少一个圆环。由于所述半导体器件失配特性的检测结构中的半导体器件具有不同的摆放角度，通过对比不同摆放角度半导体器件的差值或标准差，判断在半导体晶圆上不同的摆放角度对半导体器件失配特性的影响，从而获得制作工艺、半导体晶片对半导体器件的电学参数失配所造成的影响，从而为设计者设计集成电路版图时半导体器件的最佳摆放位置提供帮助，并且为减小制造过程中造成的MOS晶体管失配特性提供参考。
文档编号G01R31/26GK103066060SQ20111031921
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月19日 优先权日2011年10月19日
发明者甘正浩, 黄威森 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
