專利名稱：測(cè)量微小電容之間差異性的電路及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超大規(guī)模集成電路制造領(lǐng)域，尤其是一種超大規(guī)模集成電 路制造中測(cè)量微小電容之間差異性的電路，還涉及利用測(cè)量微小電容之間 差異性的電路進(jìn)行的測(cè)量微小電容之間差異性的方法。
背景技術(shù)：
在超大規(guī)模集成電路制造領(lǐng)域電路設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)要求兩個(gè)器件設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)與特性盡量一致。在測(cè)試過(guò)程中，需要測(cè)試這兩個(gè)器件的差異性。
對(duì)于微小電容差異性的測(cè)試尤為困難，已有技術(shù)一般采用直接測(cè)量微 小電容的電容值再進(jìn)行比較。但微小電容本身容易受到噪聲的影響，而且 在測(cè)量過(guò)程中測(cè)量精度也對(duì)測(cè)量結(jié)果有很大的影響。
現(xiàn)有的這種直接測(cè)量得出微小電容之間差異性方法，會(huì)因?yàn)樵肼暫蜏y(cè) 量精度而產(chǎn)生一定的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種測(cè)量微小電容之間差異性的電 路，它可以精確的得到微小電容之間的差異。為此，本發(fā)明還提供一種測(cè) 量微小電容之間差異性的方法，它利用上述測(cè)量微小電容之間差異性的電 路測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算得出微小電容之間的差異，從而提高微小電容差異性的測(cè) 試精度。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明測(cè)量微小電容之間差異性的電路所采用
的技術(shù)方案是，包括兩組電路，第一組電路包括待測(cè)電容C1，其一端與待測(cè)
4電容C2相連接，另一端與測(cè)試輸入電壓Viri相連接，測(cè)試輸入電壓Vin的 另一端接地，待測(cè)電容C2—端與待測(cè)電容C1相連接，另一端接地，晶體 管Q柵極與待測(cè)電容Cl和待測(cè)電容C2的連接處相連接，漏極接地，源極 與電流源I流出端相連接，電流源I流入端接地，測(cè)試輸出電壓Vout在電 流源I和晶體管Q源極的連接處；
第二組電路包括待測(cè)電容C2，其一端與待測(cè)電容Cl相連接，另一端與 測(cè)試輸入電壓Vin相連接，測(cè)試輸入電壓Vin的另一端接地，待測(cè)電容C1 一端與待測(cè)電容C2相連接，另一端接地，晶體管Q柵極與待測(cè)電容C1和 待測(cè)電容C2的連接處相連接，漏極接地，源極與電流源I流出端相連接， 電流源I流入端接地，測(cè)試輸出電壓Vout在電流源I和晶體管Q源極的連 接處。
本發(fā)明測(cè)量微小電容之間差異性的方法所采用的技術(shù)方案是，包括以 下步驟
第一步，針對(duì)第一組測(cè)試電路，在測(cè)試輸入電壓Vin處加電壓值Vin， 并測(cè)量相應(yīng)的測(cè)試輸出電壓Voiit處的電壓值Voiit，重復(fù)多次得到多組測(cè)試 輸入電壓值Vin和測(cè)試輸出電壓值Vout;
第二步，根據(jù)第一步的數(shù)據(jù)計(jì)算Vout隨Vin變化的斜率Sl;
第三步，針對(duì)第二組測(cè)試電路，在測(cè)試輸入電壓Vin處加電壓值Vin， 并測(cè)量相應(yīng)的測(cè)試輸出電壓Vout處的電壓值Vout，重復(fù)多次得到多組測(cè)試 輸入電壓值Vin和測(cè)試輸出電壓值Vout;
第四步，根據(jù)第三步的數(shù)據(jù)計(jì)算Vout隨Vin變化的斜率S2;第五步，通過(guò)公式
<formula>formula see original document page 6</formula>計(jì)算得到微小電容之間差異AC，其中C為微小電容設(shè)定值。
本發(fā)明測(cè)量微小電容之間差異性的電路將電容測(cè)量轉(zhuǎn)換為精度較高的 電壓測(cè)量，同時(shí)通過(guò)晶體管放大器放大測(cè)量信號(hào)，再通過(guò)正反向的測(cè)量解 決寄生電容的影響，可以精確測(cè)試微小電容的差異性。本發(fā)明測(cè)量微小電 容之間差異性的方法，利用多組數(shù)據(jù)得出測(cè)試輸出電壓隨測(cè)試輸入電壓的 變化斜率，計(jì)算得出精確的微小電容值差異，可提高測(cè)量精度，并且可以 降低生產(chǎn)成本。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明
圖1為本發(fā)明測(cè)量微小電容之間差異性的電路第一組電路示意圖2為本發(fā)明測(cè)量微小電容之間差異性的電路第二組電路示意圖3為本發(fā)明測(cè)量微小電容之間差異性的方法流程示意圖4為測(cè)試輸出電壓隨測(cè)試輸入電壓的變化斜率圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，測(cè)量微小電容之間差異性的第一組電路包括待測(cè)電容C1， 其一端與待測(cè)電容C2相連接，另一端與測(cè)試輸入電壓Vin相連接，測(cè)試輸 入電壓Vin的另一端接地，待測(cè)電容C2—端與待測(cè)電容C1相連接，另一 端接地，P型M0S晶體管Q柵極與待測(cè)電容Cl和待測(cè)電容C2的連接處相連 接，漏極接地，源極與電流源I流出端相連接，電流源I流入端接地，測(cè)
試輸出電壓Vout在電流源I和晶體管Q源極的連接處。
如圖2所示，測(cè)量微小電容之間差異性的第二組電路包括待測(cè)電容C2， 其一端與待測(cè)電容C1相連接，另一端與測(cè)試輸入電壓Vin相連接，觀ij試輸 入電壓Vin的另一端接地，待測(cè)電容Cl 一端與待測(cè)電容C2相連接，另一 端接地，P型M0S晶體管Q柵極與待測(cè)電容Cl和待測(cè)電容C2的連接處相連 接，漏極接地，源極與電流源I流出端相連接，電流源I流入端接地，測(cè) 試輸出電壓Vout在電流源I和晶體管Q源極的連接處。
如圖3所示，領(lǐng)糧微小電容之間差異性的方法包括以下步驟
第一步，針對(duì)第一組測(cè)試電路，，加測(cè)試輸入電壓值Vin,并測(cè)量相應(yīng) 的測(cè)試輸出電壓值Vout，晶體管柵極電壓Vfloat = Vin * Cl / (Cl + C2)， 在輸入電壓端子分別加高的偏置電壓Vin,hi和低偏置電壓Vin， low,并分別 測(cè)得輸出端的電壓Vout， hi以及Vout, low，重復(fù)多次得到多組測(cè)試輸入電壓 值Vin和測(cè)試輸出電壓值Vout。
第二步，根據(jù)第一步的數(shù)據(jù)采用最小二乘法擬合方法計(jì)算Vout隨Vin
Cl + C2 +爭(zhēng)r 變化的斜率Sl, 。
第三步，針對(duì)第二組測(cè)試電路，加測(cè)試輸入電壓值Vin,并測(cè)量相應(yīng)的 測(cè)試輸出電壓值Vout，在輸入電壓端子分別加高的偏置電壓Vin， hi和低偏 置電壓Vin, low,并分別測(cè)得輸出端的電壓Vout,hi以及Vout，low，重復(fù)多 次得到多組測(cè)試輸入電壓值Vin和測(cè)試輸出電壓值Vout。
第四步，根據(jù)第三步的數(shù)據(jù)采用最小二乘法擬合方法計(jì)算Vout隨Vin<formula>formula see original document page 8</formula>變化的斜率S2， ^ 。
最后，通過(guò)如下公式<formula>formula see original document page 8</formula>計(jì)算得出待測(cè)電容C1和待測(cè)電容C2的差異，其中c
為微小電容設(shè)定值。
本發(fā)明測(cè)量微小電容之間差異性的電路，采用電容分壓器和晶體管緩 沖器的級(jí)鏈，將微小電容的差異性測(cè)試轉(zhuǎn)換為較為容易且具有較高測(cè)量精 度的電壓測(cè)試，并且利用p型晶體管的高輸入阻抗、低輸出阻抗和電壓增 益的特性，來(lái)減少寄生電容、噪聲對(duì)于測(cè)試結(jié)果的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)微小電容 差異性的高精度測(cè)量。本發(fā)明測(cè)量微小電容之間差異性的方法，通過(guò)測(cè)量 微小電容之間差異性的電路輸出電壓隨測(cè)試輸入電壓的變化斜率，計(jì)算待 測(cè)微小電容之間的差異。
本發(fā)明不僅能夠測(cè)試微小電容之間的差異性，更可以提高測(cè)試精度， 增加測(cè)試效率。
權(quán)利要求
1、一種測(cè)量微小電容之間差異性的電路，其特征在于，包括兩組電路，第一組電路包括待測(cè)電容C1，其一端與待測(cè)電容C2相連接，另一端與測(cè)試輸入電壓Vin相連接，測(cè)試輸入電壓Vin的另一端接地，待測(cè)電容C2一端與待測(cè)電容C1相連接，另一端接地，晶體管Q柵極與待測(cè)電容C1和待測(cè)電容C2的連接處相連接，漏極接地，源極與電流源I流出端相連接，電流源I流入端接地，測(cè)試輸出電壓Vout在電流源I和晶體管Q源極的連接處；第二組電路包括待測(cè)電容C2，其一端與待測(cè)電容C1相連接，另一端與測(cè)試輸入電壓Vin相連接，測(cè)試輸入電壓Vin的另一端接地，待測(cè)電容C1一端與待測(cè)電容C2相連接，另一端接地，晶體管Q柵極與待測(cè)電容C1和待測(cè)電容C2的連接處相連接，漏極接地，源極與電流源I流出端相連接，電流源I流入端接地，測(cè)試輸出電壓Vout在電流源I和晶體管Q源極的連接處。
2、 如權(quán)利要求1所述的測(cè)量微小電容之間差異性的電路，其特征在于， 其中晶體管Q為P型MOS晶體管。
3、 一種利用權(quán)利要求1所述測(cè)量微小電容之間差異性的電路測(cè)量微小 電容之間差異性的方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，針對(duì)第一組測(cè)試電路，在測(cè)試輸入電壓Vin處加電壓值Vin, 并測(cè)量相應(yīng)的測(cè)試輸出電壓Vout處的電壓值Vout，重復(fù)多次得到多組測(cè)試 輸入電壓值Vin和測(cè)試輸出電壓值Vout;第二步，根據(jù)第一步的數(shù)據(jù)計(jì)算Vout隨Vin變化的斜率Sl;第三步，針對(duì)第二組測(cè)試電路，在測(cè)試輸入電壓Vin處加電壓值Vin,并測(cè)量相應(yīng)的測(cè)試輸出電壓Vout處的電壓值Vout，重復(fù)多次得到多組測(cè)試 輸入電壓值Vin和測(cè)試輸出電壓值Vout;第四步，根據(jù)第三步的數(shù)據(jù)計(jì)算Vout隨Vin變化的斜率S2;第五步，通過(guò)公式<formula>formula see original document page 3</formula>計(jì)算得到微小電容之間差異AC，其中C為微小電容設(shè)定值。
4、如權(quán)利要求3所述的測(cè)量微小電容之間差異性的方法，其特征在于， 第二步和第四步中采用最小二乘法擬合方法計(jì)算Vout隨Vin變化的斜率SI 和S2。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種測(cè)量微小電容之間差異性的電路，第一組電路包括串聯(lián)的電容C1和電容C2，電容C1一端連接輸入電壓，電容C2另一端接地，電容C1與電容C2連接處與晶體管柵極連接，晶體管漏極接地，源極連接電流源流出端，該連接處為輸出電壓，電流源另一端接地。第二組電路將第一組電路中加在電容C1端的電壓加在電容C2上。本發(fā)明還公開(kāi)一種測(cè)量微小電容之間差異性的方法，首先，對(duì)第一組電路測(cè)試多組輸入輸出電壓值；根據(jù)上述數(shù)據(jù)計(jì)算輸出電壓隨輸入電壓變化斜率；對(duì)第二組電路測(cè)試多組輸入輸出電壓值；第四步，根據(jù)第三步數(shù)據(jù)計(jì)算輸出電壓隨輸入電壓變化斜率；最后，計(jì)算微小電容之間差異。本發(fā)明能提高測(cè)量的精確度和效率。
文檔編號(hào)G01R27/26GK101178421SQ20061011804
公開(kāi)日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2006年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月8日
發(fā)明者胡曉明 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司