[发明专利]一种栅极开启电压的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件参数的测量方法，具体地说，是一种栅极开启电压的测量方法。

背景技术

在金属氧化物半导体(MOS)器件生产过程中，对MOS管器件的参数测量是十分有必要的。尤其是在MOS管被制作完成后，需要测量得到该MOS管器件的栅极开启电压(Vt)，以此判断MOS管的工作性能是否达到厂商要求。

对于开启电压Vt的测量，往往需要通过测量漏源电流ID来得到。请参见图1，图1是一种理想的MOS管器件的漏源电流ID与栅极电压Vg之间的关系曲线图。如图1所示，理想器件的漏源电流ID是栅极电压Vg的单调递增函数，在Vg小于开启电压Vt的区间内，漏源电流ID随栅极电压Vg的增加迅速增大；当MOS器件进入饱和区后，及Vg>Vt时，ID随Vg的增加上升缓慢。根据上述关系，只需知道ID-Vg曲线100上斜率最大的点，就能计算出MOS管器件的栅极开启电压Vt。

跨导法测量Vt，就是依赖上述原理进行开启电压测量的一种常用方法。该方法是在栅极上加上一个扫描电压使硅表面反型，然后在漏源极间加一定电压，使源漏之间有电流通过。在测试过程中，在栅极上扫描电压的同时进行源漏电流的测试，然后逐个比较每一步栅压变化所对应的源漏电流变化率（即跨导）的大小。沿最大跨导点做一漏源电流曲线的切线，切线与栅电压的交点记为Vintercept，则开启电压Vt=Vintercept-1/2Vd，其中Vd为漏极电压。

然而现有的跨导法测量Vt的过程中，存在如下的问题：由于原机测试Vt为节省测试时间，对跨导比较方式为后一个跨导与前一个跨导作比较，当跨导值降低则返回此时栅端电压值做计算，而不是扫整个栅端所有电压范围取最大跨导点。这样会导致原机测跨导法测试，如果在栅端电压较小时，电流存在波动，会返回异常值。请参见图2，图2是现有的跨导法测量Vt时，产生的跨导波动曲线。如图2所示，对于ID曲线，在栅极电压Vg较小的区间内，漏源电流存在波动，该电流波动可能由MOS管中的寄生器件等因素引起引起，带来的影响是，对于该处的跨导而言，其前一个值可能小于后一个值，此时的跨导曲线Vgm中会产生图示中圈线1所示的跨导异常值，使得跨导法在该点出就返回计算，得到错误的Vt值。

因此，有必要对现有的跨导法测Vt的方法提出改进，以克服上述的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种跨导法测量栅极开启电压的方法，该测量方法可以避免漏源电流ID处于小电流值时，因波动引起的测量异常，从而改善现有技术中的弊端，实现精准且简单的跨导法测开启电压。

根据本发明的目的提出的一种栅极开启电压测量方法，包括步骤：

1）提供待测MOS晶体管；

2）对所述MOS晶体管的栅极施加扫描电压，并测量该MOS晶体管的源漏极电流，得到漏源电流-栅极电压曲线；

3）将测量得到的源漏电流与一参考值比较，如果该源漏电流大于所述参考值，执行步骤4），如果该源漏电流小于所述参考值，返回步骤2)；

4）利用跨导法，在所述漏源电流-栅极电压曲线上测量并得到开启电压。

优选的，所述步骤2）中，测量漏源极电流之前，还包括对漏源极施加一工作电压。

优选的，所述步骤3）中的参考值为10nA～20nA。

优选的，所述步骤4）中的跨导法，包括步骤：

4.1）对漏源电流-栅极电压曲线上以选定步长求跨导，并将前一个步长上的跨导值与后一个步长上的跨导值比较；

4.2）当步骤4.1）中的比较结果为前一个步长上的跨导值大于后一个步长上的跨导值时，将该前一个步长上的跨导值返回为最大跨导点；

4.3）以该最大跨导点对应的漏源电流-栅极电压曲线上的点做切线，计算得到开启电压。

优选的，所述步骤2）中的对栅极施加扫描电压是通过测试探针实现的。

上述的栅极开启电压测量方法，通过在对漏源电流-栅极电压曲线求跨导之前，先对漏源电流与一参考值做比较，将小于该参考值的所有漏源电流过滤，从而避免小电流情况下因波动产生的跨导异常问题，提高了跨导法求开启电压的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。