MOS管参数退化电路、测试电路及预警电路制造技术

本发明专利技术涉及一种MOS管参数退化电路，包括NMOS管与PMOS管；NMOS管的栅极与PMOS管的栅极连接，NMOS管的漏极与PMOS管的漏极连接；PMOS管的栅极接电源；NMOS管的源极接收控制信号；控制信号为高电平信号时，NMOS管的沟道产生热载流子；NMOS管的栅极与PMOS管的栅极接收输入信号，NMOS管的漏极与PMOS管的漏极输出与所述输入信号反相的输出信号。上述MOS管参数退化电路可以提高输出信号的准确性。本发明专利技术还涉及一种可以提高测试结果准确性的MOS管参数退化测试电路、另一种可以提高测试结果准确性的MOS管参数退化测试电路、一种可以准确预警的MOS管参数退化预警电路、以及另一种可以准确预警的MOS管参数退化预警电路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及监测
，特别是涉及一种MOS管参数退化电路、一种MOS管参数退化测试电路、另一种MOS管参数退化测试电路、一种MOS管参数退化预警电路、以及另一种MOS管参数退化预警电路。
技术介绍
随着超大规模集成电路制造技术向纳米方向发展，集成电路的各器件尺寸随之减小，相应的，作为各器件主要元件的MOS管(metaloxidesemiconductor，金属-氧化物-半导体场效应晶体管)，其特征尺寸也越来越小，然而MOS管的正常工作电压并没有随之等比例降低，如此将会导致MOS管沟道内部的局部电场越来越大。随着MOS管沟道内部局部电场的增大，其沟道内的载流子在强电场中容易获得较大的能量从而形成热载流子。由于热载流子的能量较高，并且又存在于沟道中，因此，该热载流子很容易穿越界面势垒注入到栅氧化层，最终被栅氧化层中的电荷陷阱俘获或者在Si-SiO2界面产生界面态，从而引起MOS管有关参数(如阈值电压、跨导以及饱和区漏极电流)等发生变化，即形成所谓的热载流子注入(HotCarriersInjection，HCI)效应。如上所述，HCI效应会引起MOS管有关参数的变化，特别地，当因栅氧化层积累电荷导致阈值电压和跨导退化超过一定限值时，将会导致MOS管失效。因此，热载流子注入效应是影响MOS管性能参数的重要因素，同时也是导致器件失效率较高的失效机理之一。现阶段，在对HCI效应引起的MOS管参数退化电路中，由于电路工作时会受到HCI效应、NBTI(NegativeBiasTemperatureInstability，负偏压温度不稳定性)效应和TDDB(timedependentdielectricbreakdown，与时间相关电介质击穿)效应等多种因素的影响，因此上述MOS管参数退化电路的输出信号会受到多种效应的影响，使输出信号的准确性降低。而在对MOS管参数退化电路的输出信号进行测试时，其测试结果也不会准确，从而无法对HCI效应引起的MOS管失效进行准确预警。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种MOS管参数退化电路，通过使该电路只受HCI效应影响，从而可以提高输出信号的准确性。一种MOS管参数退化电路，包括：NMOS管与PMOS管；所述NMOS管的栅极与所述PMOS管的栅极连接，所述NMOS管的漏极与所述PMOS管的漏极连接；所述PMOS管的栅极接电源；所述NMOS管的源极接收控制信号，所述控制信号采用电平信号；所述控制信号为高电平信号时，所述NMOS管的沟道产生热载流子；其中，所述热载流子注入到栅氧化层的过程中产生界面态和氧化层陷落电荷，从而造成氧化层的损伤，使NMOS管的器件参数退化；所述NMOS管的栅极与所述PMOS管的栅极接收输入信号，所述NMOS管的漏极与所述PMOS管的漏极输出与所述输入信号反相的输出信号；所述NMOS管与所述PMOS管连接成反相器；所述输入信号为低电平信号时，所述PMOS管导通，所述NMOS管截止，所述输出信号为高电平信号；所述输入信号为高电平信号时，所述PMOS管截止，所述NMOS管导通，所述输出信号为低电平信号。上述的MOS管参数退化电路，通过使所述NMOS管与所述PMOS管连接成所述反相器，并使所述NMOS管的源极接收高电平信号，如此，可使所述反相器中的所述NMOS管只受到HCI效应影响，而所述PMOS管不受HCI效应影响。在所述高电平信号的控制下，所述NMOS管的沟道内部局部电场增加，使得所述NMOS管的沟道内产生热载流子，所述热载流子会注入到栅氧化层，在所述热载流子注入到栅氧化层的过程中产生界面态和氧化层陷落电荷，从而造成氧化层的损伤，使NMOS管的器件参数退化；由于反相器的NMOS管器件参数退化，因此，由所述NMOS管与所述PMOS管连接成的所述反相器，其输出信号只会受到HCI效应的影响，可以提高所述输出信号的准确性。另外，还涉及一种MOS管参数退化测试电路。一种MOS管参数退化测试电路，包括：参数测量电路和上述的MOS管参数退化电路；所述MOS管参数退化电路的输入端为所述NMOS管的栅极与所述PMOS管的栅极连接形成，所述MOS管参数退化电路的输出端为所述NMOS管的漏极与所述PMOS管的漏极连接形成；所述MOS管参数退化电路的输入端与输出端连接，所述参数测量电路的输入端与所述MOS管参数退化电路的输出端连接；所述NMOS管的源极接收所述高电平信号，所述NMOS管的器件参数退化；所述MOS管参数退化电路的输入端接收所述输入信号，所述MOS管参数退化电路的输出端输出震荡信号；所述参数测量电路的输入端接收所述震荡信号，并测量所述震荡信号的频率，根据所述震荡信号的频率与基准频率比值的变化率可以计算MOS管器件参数的退化程度；其中，所述基准频率为所述NMOS管的器件参数未退化时的震荡信号频率。上述MOS管参数退化测试电路由于采用所述MOS管参数退化电路，并使所述MOS管参数退化电路的输入端与输出端连接，因此可以使所述参数测量电路测试对象，即所述MOS管参数退化电路输出的所述震荡信号的准确性，从而可以使所述参数测量电路对所述震荡信号测试后获得的震荡信号频率可以只反应HCI效应对MOS管器件参数的影响，而通过将所述震荡信号频率与所述基准频率比较，可以获得准确的MOS管器件参数退化程度，以提高所述MOS管参数退化测试电路的测试结果的准确性。另外还涉及一种MOS管参数退化预警电路。一种MOS管参数退化预警电路，包括：第一MOS管参数退化电路、第二MOS管参数退化电路、选择器以及参数测量电路；所述第一MOS管参数退化电路采用所述MOS管参数退化电路，所述第二MOS管参数退化电路采用所述MOS管参数退化电路；第一MOS管参数退化电路中的所述NMOS管的栅极与所述PMOS管的栅极连接成所述第一MOS管参数退化电路的输入端，第一MOS管参数退化电路中的所述NMOS管的漏极与所述PMOS管的漏极连接成所述第一MOS管参数退化电路的输出端；所述第一MOS管参数退化电路的输入端与输出端连接；第二MOS管参数退化电路中的所述NMOS管的栅极与所述PMOS管的栅极连接成所述第二MOS管参数退化电路的输入端，第二MOS管参数退化电路中的所述NMOS管的漏极与所述PMOS管的漏极连接成所述第二MOS管参数退化电路的输出端；所述第二MOS管参数退化电路的输入端与输出端连接；所述第一MOS管参数退化电路的输出端与所述选择器的第一输入端连接，所述第二MOS管参数退化电路的输出端与所述选择器的第二输入端连接；所述选择器的输出端与所述参数测量电路的输入端连接；所述第一MOS管参数退化电路中的NMOS管的源极接收所述高电平信号，所述第二MOS管参数退化电路中的NMOS管的源极接收所述低电平信号；所述第二MOS管参数退化电路为所述第一MOS管参数退化电路的参考电路；所述选择器的使能端接收第一使能信号，所述选择器在第一使能信号的控制下连通所述第一MOS管参数退化电路与所述参数测量电路；所述第一MOS管参数退化电路的输入端接收所述输入信号，并输出第一震荡信号至所述参数测量电路，所述参数测量电路测量所述第一震荡信号频率；所述选择器的使能端接收第一使能信号，所述选择器在第一使能信号的控制下连通所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MOS管参数退化电路，其特征在于，包括：NMOS管与PMOS管；所述NMOS管的栅极与所述PMOS管的栅极连接，所述NMOS管的漏极与所述PMOS管的漏极连接；所述PMOS管的栅极接电源；所述NMOS管的源极接收控制信号，所述控制信号采用电平信号；所述控制信号为高电平信号时，所述NMOS管的沟道产生热载流子；其中，所述热载流子注入到栅氧化层的过程中产生界面态和氧化层陷落电荷，从而造成氧化层的损伤，使NMOS管的器件参数退化；所述NMOS管的栅极与所述PMOS管的栅极接收输入信号，所述NMOS管的漏极与所述PMOS管的漏极输出与所述输入信号反相的输出信号；所述NMOS管与所述PMOS管连接成反相器；所述输入信号为低电平信号时，所述PMOS管导通，所述NMOS管截止，所述输出信号为高电平信号；所述输入信号为高电平信号时，所述PMOS管截止，所述NMOS管导通，所述输出信号为低电平信号。

【技术特征摘要】
1.一种MOS管参数退化电路，其特征在于，包括：NMOS管与PMOS管；所述NMOS管的栅极与所述PMOS管的栅极连接，所述NMOS管的漏极与所述PMOS管的漏极连接；所述PMOS管的栅极接电源；所述NMOS管的源极接收控制信号，所述控制信号采用电平信号；所述控制信号为高电平信号时，所述NMOS管的沟道产生热载流子；其中，所述热载流子注入到栅氧化层的过程中产生界面态和氧化层陷落电荷，从而造成氧化层的损伤，使NMOS管的器件参数退化；所述NMOS管的栅极与所述PMOS管的栅极接收输入信号，所述NMOS管的漏极与所述PMOS管的漏极输出与所述输入信号反相的输出信号；所述NMOS管与所述PMOS管连接成反相器；所述输入信号为低电平信号时，所述PMOS管导通，所述NMOS管截止，所述输出信号为高电平信号；所述输入信号为高电平信号时，所述PMOS管截止，所述NMOS管导通，所述输出信号为低电平信号。2.根据权利要求1所述的MOS管参数退化电路，其特征在于，还包括：缓冲器；所述缓冲器的输出端与所述NMOS管的源极连接；所述缓冲器的输入端接收所述控制信号，并将所述控制信号传输至所述NMOS管的源极。3.一种MOS管参数退化测试电路，其特征在于，包括：参数测量电路和权利要求1或2的MOS管参数退化电路；所述MOS管参数退化电路的输入端为所述NMOS管的栅极与所述PMOS管的栅极连接形成，所述MOS管参数退化电路的输出端为所述NMOS管的漏极与所述PMOS管的漏极连接形成；所述MOS管参数退化电路的输入端与输出端连接，所述参数测量电路的输入端与所述MOS管参数退化电路的输出端连接；所述NMOS管的源极接收所述高电平信号，所述NMOS管的器件参数退化；所述MOS管参数退化电路的输入端接收所述输入信号，所述MOS管参数退化电路的输出端输出震荡信号；所述参数测量电路的输入端接收所述震荡信号，并测量所述震荡信号的频率，根据所述震荡信号的频率与基准频率比值的变化率可以计算MOS管器件参数的退化程度；其中，所述基准频率为所述NMOS管的器件参数未退化时的震荡信号频率。4.一种MOS管参数退化预警电路，其特征在于，包括：第一MOS管参数退化电路、第二MOS管参数退化电路、选择器以及参数测量电路；所述第一MOS管参数退化电路采用权利要求1或2的MOS管参数退化电路，所述第二MOS管参数退化电路采用权利要求1或2的MOS管参数退化电路；第一MOS管参数退化电路中的所述NMOS管的栅极与所述PMOS管的栅极连接成所述第一MOS管参数退化电路的输入端，第一MOS管参数退化电路中的所述NMOS管的漏极与所述PMOS管的漏极连接成所述第一MOS管参数退化电路的输出端；所述第一MOS管参数退化电路的输入端与输出端连接；第二MOS管参数退化电路中的所述NMOS管的栅极与所述PMOS管的栅极连接成所述第二MOS管参数退化电路的输入端，第二MOS管参数退化电路中的所述NMOS管的漏极与所述PMOS管的漏极连接成所述第二MOS管参数退化电路的输出端；所述第二MOS管参数退化电路的输入端与输出端连接；所述第一MOS管参数退化电路的输出端与所述选择器的第一输入端连接，所述第二MOS管参数退化电路的输出端与所述选择器的第二输入端连接；所述选择器的输出端与所述参数测量电路的输入端连接；所述第一MOS管参数退化电路中的所述NMOS管的源极接收所述高电平信号，所述第二MOS管参数退化电路中的所述NMOS管的源极接收所述低电平信号；所述第二MOS管参数退化电路为所述第一MOS管参数退化电路的参考电路；所述选择器的使能端接收第一使能信号，所述选择器在第一使能信号的控制下连通所述第一MOS管参数退化电路与所述参数测量电路；所述第一MOS管参数退化电路的输入端接收所述输入信号，并输出第一震荡信号至所述参数测量电路，所述参数测量电路测量所述第一震荡信号频率；所述选择器的使能端接收第一使能信号，所述选择器在第一使能信号的控制下连通所述第二MOS管参数退化电路与所述参数测量电路；所述第二MOS管参数退化电路的输入端接收所述输入信号，并输出第二震荡信号至所述参数测量电路，所述参数测量电路测量所述第二震荡信号频率；通过计算所述第一震荡信号频率与所述第二震荡信号频率的比值的变化率可以反应MOS管参数的退化程度，当MOS管参数的退化程度超过预设值时，发出预警信号。5.根据权利要求4所述的MOS管参数退化预警电路，其特征在于，还包括：输出缓存电路；所述输出缓存电路的输入端与所述选择器的输出端连接，所述输出缓存电路的输出端与所述参数测量电路的输入端连接；...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷登云，恩云飞，陈义强，何春华，黄云，
申请(专利权)人：中国电子产品可靠性与环境试验研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44