專利名稱：場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及場效應(yīng)管電學特性測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法。
背景技術(shù)：
場效應(yīng)晶體管(Field Effect Transistor,簡稱場效應(yīng)管)的開啟和關(guān)閉由柵極信號控制。當場效應(yīng)管長期處于工作狀態(tài)時，柵極偏壓的作用會導致場效應(yīng)管電學特性出現(xiàn)不穩(wěn)定，例如發(fā)生閾值電壓漂移。在場效應(yīng)管設(shè)計中要根據(jù)短期的閾值電壓漂移特性預(yù)測其能達到的工作壽命，此外，為改進場效應(yīng)管制備エ藝，需要研究清楚場效應(yīng)管在柵極偏壓作用下產(chǎn)生閾值電壓漂移的機制，這都需要準確地測量出場效應(yīng)管在柵極偏壓作用下其閾值電壓的漂移特性。
現(xiàn)有的測量場效應(yīng)管閾值電壓漂移特性的方法步驟如下先測量未加柵偏壓時場效應(yīng)管的漏極電流-柵極電壓轉(zhuǎn)移特性曲線；然后施加柵偏壓Vstass，如圖I所示，一定時間后撤去柵偏壓，在柵極和漏極分別施加測量信號得到柵偏壓作用后場效應(yīng)管的漏極電流-柵極電壓轉(zhuǎn)移特性曲線；圖中示出場效應(yīng)管在未加柵偏壓時(虛線所示)和作用柵偏壓一段時間后的轉(zhuǎn)移特性曲線(實線所示)。由轉(zhuǎn)移特性曲線的線性區(qū)(對應(yīng)場效應(yīng)管線性工作區(qū))線性外推與Vg軸的截距為閾值電壓值vth。在施加柵偏壓不同時間段后測量場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線，將各時間段測得的閾值電壓漂移值與未加柵偏壓時的初始閾值電壓值比較，得到場效應(yīng)管閾值電壓隨柵偏壓作用時間的漂移特性AVth(t)。場效應(yīng)管在撤去柵偏壓后很短的時間內(nèi)(秒量級)，其閾值電壓漂移就會有很快的恢復。而測量場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性，外加的測量信號V011和Vdffl的掃描時間在分鐘量級。當需要測量場效應(yīng)管受柵偏壓作用時間很短時的閾值電壓漂移特性，例如小于分鐘量級，采用上述現(xiàn)有的測量方法，撤去柵偏壓會造成閾值電壓漂移的恢復，而且測量信號對場效應(yīng)管電學特性的影響與所施柵偏壓的作用相當，這樣測得的閾值電壓漂移特性是柵偏壓、撤去柵偏壓后閾值電壓漂移恢復及外施于柵極的加測量信號綜合作用的效果，無法準確地測量出場效應(yīng)管因柵偏壓作用產(chǎn)生的閾值電壓漂移特性。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何更準確地測量場效應(yīng)管在柵偏壓作用下產(chǎn)生的閾值電壓漂移特性，如何在測量過程中減小外加測量信號對場效應(yīng)管電學特性的影響。( ニ )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法，在所述場效應(yīng)管柵極施加恒定柵偏壓Vstass —段時間后，不撤去Vstoss,對柵極和漏極分別施加測量信號Vgm和vdm，得到漏極電流-柵極電壓轉(zhuǎn)移特性曲線；將所述轉(zhuǎn)移特性曲線與未加柵偏壓Vstass時分別對柵極和漏極施加測量信號Vsn和Vdffl測得的初始轉(zhuǎn)移特性曲線比較得到所述場效應(yīng)管的閾值電壓漂移值。其中，所述測量信號Vgm和Vdffl是周期為T的同步脈沖信號。其中，所述測量信號Vgm為脈沖電壓周期遞增或遞減的直流或交流脈沖信號。其中，所述脈沖信號的相鄰周期的脈沖電壓變化量AV011相等。其中，所述脈沖信號Vgm為脈沖電壓周期遞增的正或負直流脈沖信號。其中，所述脈沖信號Vgm為脈沖電壓周期遞減的正或負直流脈沖信號。其中，所述脈沖信號Vgm為脈沖電壓由負到正周期遞增的交流脈沖信號。
其中，所述脈沖信號Vgm為脈沖電壓由正到負周期遞減的交流脈沖信號。其中，所述脈沖信號周期T小于10微秒。其中，所述脈沖信號的占空比Tm/T小于1/3。其中，所述Vstoss與Vgm的疊加信號的電壓為-20V 30V。其中，所述Vdm為正或負直流脈沖信號，其信號幅度IVdJ為25 100mV。(三)有益效果本發(fā)明的場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法中，將測量信號Vgm疊加在柵偏壓Vstass上，消除了因撤去柵偏壓作用造成場效應(yīng)管閾值電壓漂移恢復的影響，測量場效應(yīng)管在柵偏壓作用下的閾值電壓漂移特性更加準確。另外，柵極外加的測量信號Vgm為脈沖電壓周期遞增或遞減，脈沖電壓初始值及其周期變化量可調(diào)、脈沖寬度亦可調(diào)的脈沖信號，漏極外加的測量信號Vdffl為脈沖電壓和脈沖寬度分別可調(diào)且與Vsn同步的脈沖信號，通過調(diào)節(jié)外加測量信號的脈沖電壓和脈沖寬度能夠降低測量過程中外加信號對場效應(yīng)管固有電學特性的影響，使測量結(jié)果更加準確。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)的ー種場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法示意圖，(a)為施加柵偏壓的示意圖，(b)為施加外加測量信號的示意圖，(C)為測得到Id-Vg曲線圖；圖2是本發(fā)明實施例I的一種場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法示意圖，(a)為施加柵偏壓的示意圖，(b)為施加外加測量信號的示意圖，(C)為測得到Id-Vg曲線圖；圖3是本發(fā)明實施例2的一種場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法示意圖，(a)為施加柵偏壓的示意圖，(b)為施加外加測量信號的示意圖，(C)為測得到Id-Vg曲線圖；圖4是本發(fā)明實施例3的一種場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法示意圖，(a)為施加柵偏壓的示意圖，(b)為施加外加測量信號的示意圖，(C)為測得到Id-Vg曲線圖；圖5是本發(fā)明實施例4的一種場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法示意圖，(a)為施加柵偏壓的示意圖，(b)為施加外加測量信號的示意圖，(C)為測得到Id-Vg曲線圖。圖6是本發(fā)明實施例5的一種場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法示意圖，(a)為施加柵偏壓的示意圖，(b)為施加外加測量信號的示意圖，(C)為測得到Id-Vg曲線圖。圖7是本發(fā)明實施例6的一種場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法示意圖，(a)為施加柵偏壓的示意圖，(b)為施加外加測量信號的示意圖，(C)為測得到Id-Vg曲線圖。
具體實施例方式本發(fā)明的場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法中，在場效應(yīng)管的柵極施加恒定柵偏壓Vstoss，作用一段時間后，在柵極和漏極分別疊加脈沖寬度、脈沖電壓均可調(diào)的周期為T(微秒量級)的同步脈沖測量信號Vgm和Vdffl，不撤去柵偏壓進行測量，以更準確地測量出場效應(yīng)管在柵偏壓作用下的閾值電壓漂移特性。以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行具體說明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實施例I如圖2 (a)所示，首先在場效應(yīng)管的柵極施加恒定柵偏壓Vstass使場效應(yīng)管產(chǎn)生閾值電壓漂移。通常將源、漏極接地，在柵極施加ー恒定偏壓Vstass，此實施例中Vstass為正偏壓，將該Vstass作用于場效應(yīng)管柵極一段時間后，即可測量場效應(yīng)管閾值電壓隨柵偏壓作用時間的漂移特性。
如圖2(b)所示，在場效應(yīng)管的柵極和漏極分別施加周期為T的同步脈沖信號Vgm和vdm，此實施例中Vdm信號為正直流脈沖，圖中示出的測量周期包含nT個脈沖周期，測量周期內(nèi)包含的具體脈沖周期個數(shù)可根據(jù)實際測量需要調(diào)整。該測量周期內(nèi)，柵極所受電壓為Vstress和Vgm的疊加信號。不撤去柵偏壓Vstoss，可以確保場效應(yīng)管的閾值電壓漂移是因柵偏壓作用產(chǎn)生的，消除了現(xiàn)有技術(shù)中撤去柵偏壓造成閾值電壓漂移恢復及外加的Vgm和Vdffl信號對閾值電壓漂移的影響。因此，能夠準確地測量出場效應(yīng)管在柵偏壓作用下的閾值電壓漂移特性。為了減小外加測量信號對場效應(yīng)管固有電學特性的影響，在柵極和漏極分別施加的Vgm和Vdm信號為脈沖寬度和脈沖電壓均可調(diào)的同步脈沖信號，本實施例中，Vsn為脈沖電壓周期遞增的負直流脈沖信號，其脈沖電壓周期變化量為△ Vgm，優(yōu)選地，相鄰周期的脈沖電壓變化量AV511相等。為滿足實際測量需要，可分別調(diào)整V511和Vdm信號的脈沖寬度和脈沖電壓。對測量信號的脈沖寬度進行調(diào)整，調(diào)整Vgm和Vdm脈沖信號占空比Tm/T值，以減小Vgm和Vdm信號對場效應(yīng)管固有電學特性的影響，Ton/T優(yōu)選小于1/3，周期T優(yōu)選小于10微秒。對測量信號的脈沖寬度進行調(diào)整的同時，還可以對脈沖電壓進行調(diào)整。調(diào)整Vdm信號的脈沖電壓，優(yōu)選控制I Vdm I在25 IOOmV ;調(diào)整Vgm信號，包括調(diào)整Vgm信號的初始脈沖電壓、脈沖電壓周期變化量AVgm或兩者同時調(diào)整，優(yōu)選地，調(diào)整后使得Vstoss和Vgm的疊加信號的電壓為-20V 30V。Vdm和Vgm信號的脈沖電壓可分別調(diào)整，亦可同時調(diào)整。如圖2(c)所示，經(jīng)過上述測量步驟后得到場效應(yīng)管的漏極電流-柵極電壓轉(zhuǎn)移特性曲線(Id-Vg曲線)，如圖中實線所示，將該曲線和未加柵偏壓Vstass時測得的初始轉(zhuǎn)移特性曲線比較，如虛線所示(即未加柵偏壓Vstass之前分別對柵極和漏極施加測量信號Vgm和Vdffl測得的轉(zhuǎn)移特性曲線)，根據(jù)上述兩條特性曲線可分別計算出兩個測量周期內(nèi)的閾值電壓值(線性外推轉(zhuǎn)移特性曲線的線性部分，與\軸的截距即為閾值電壓)，進而得到閾值電壓漂移值A(chǔ)Vth。具體來說，場效應(yīng)管在柵偏壓作用下的閾值電壓漂移特性可表示為時間t的函數(shù)A Vth(t)，隨著柵偏壓Vstass作用時間的増加，可分別測得不同作用時間段后的轉(zhuǎn)移特性曲線，將這些轉(zhuǎn)移特性曲線與未加柵偏壓Vstass時測得的初始轉(zhuǎn)移特性曲線比較便可得到AVth(t)。由于采用了本實施例的測量方法，該函數(shù)能夠準確地反映場效應(yīng)管在柵偏壓作用下的閾值電壓漂移特性。實施例2
如圖3 (a)所示，首先在場效應(yīng)管的柵極施加恒定柵偏壓Vstass使場效應(yīng)管產(chǎn)生閾值電壓漂移。通常將源、漏極接地，在柵極施加ー恒定偏壓Vstass，此實施例中Vstass為正偏壓，將該Vstass作用于場效應(yīng)管柵極一段時間后，即可測量場效應(yīng)管閾值電壓隨柵偏壓作用時間的漂移特性。如圖3中(b)所示，在場效應(yīng)管的柵極和漏極分別施加周期為T的同步脈沖信號V511和vdm，此實施例中Vdm信號為正直流脈沖，圖中示出的測量周期包含nT個脈沖周期，測量周期內(nèi)包含的具體脈沖周期個數(shù)可根據(jù)實際測量需要調(diào)整。該測量周期內(nèi)，柵極所受電壓為Vstass和V511的疊加信號。不撤去柵偏壓Vstoss，可以確保場效應(yīng)管的閾值電壓漂移是因柵偏壓作用產(chǎn)生的，消除了現(xiàn)有技術(shù)中撤去柵偏壓造成閾值電壓漂移恢復及外加的Vsn和Vdm信號對閾值電壓漂移的影響。因此，能夠準確地測量出場效應(yīng)管在柵偏壓作用下的閾值電壓漂移特性。為了減小外加測量信號對場效應(yīng)管固有電學特性的影響，在柵極和漏極分別施加的Vgm和Vdm信號為脈沖寬度和脈沖電壓可調(diào)的同步脈沖信號，本實施例中，Vsn為脈沖電壓周期遞增的正直流脈沖信號，其脈沖電壓周期變化量為△ Vgm，優(yōu)選地，相鄰周期的脈沖電壓 變化量AVgm相等。為滿足實際測量需要，可分別調(diào)整Vgm和Vdffl信號的脈沖寬度和脈沖電壓。對測量信號的脈沖寬度進行調(diào)整，調(diào)整Vgm和Vdm脈沖信號占空比Tm/T值，以減小Vgm和Vdm信號對場效應(yīng)管固有電學特性的影響，Ton/T優(yōu)選小于1/3，周期T優(yōu)選小于10微秒。 對測量信號的脈沖寬度進行調(diào)整的同時，還可以對脈沖電壓進行調(diào)整。調(diào)整Vdm信號的脈沖電壓，優(yōu)選控制I Vdm I在25 IOOmV ;調(diào)整Vgm信號，包括調(diào)整Vgm信號的初始脈沖電壓、脈沖電壓周期變化量AVgm或兩者同時調(diào)整，優(yōu)選地，調(diào)整后使得Vstoss和Vgm的疊加信號的電壓為-20V 30V。Vdm和Vgm信號的脈沖電壓可分別調(diào)整，亦可同時調(diào)整。如圖3(c)所示，經(jīng)過上述測量步驟后得到場效應(yīng)管的漏極電流-柵極電壓轉(zhuǎn)移特性曲線(Id-Vg曲線)，如圖中實線所示，將該曲線和未加柵偏壓Vstass時測得的初始轉(zhuǎn)移特性曲線比較，如虛線所示(即未加柵偏壓Vstass之前分別對柵極和漏極施加測量信號Vgm和Vdffl測得的轉(zhuǎn)移特性曲線)，根據(jù)上述兩條特性曲線可分別計算出兩個測量周期內(nèi)的閾值電壓值(線性外推轉(zhuǎn)移特性曲線的線性部分，與\軸的截距即為閾值電壓)，進而得到閾值電壓漂移值A(chǔ)Vth。具體來說，場效應(yīng)管在柵偏壓作用下的閾值電壓漂移特性可表示為時間t的函數(shù)A Vth(t)，隨著柵偏壓Vst■作用時間的増加，可分別測得不同作用時間段后的轉(zhuǎn)移特性曲線，將這些轉(zhuǎn)移特性曲線與未加柵偏壓Vstass時測得的初始轉(zhuǎn)移特性曲線比較便可得到AVth(t)。由于采用了本實施例的測量方法，該函數(shù)能夠準確地反映場效應(yīng)管在柵偏壓作用下的閾值電壓漂移特性。實施例3如圖4所示，圖4(a)首先在場效應(yīng)管的柵極施加恒定柵偏壓Vstass使場效應(yīng)管產(chǎn)生閾值電壓漂移。通常將源、漏極接地，在柵極施加ー恒定偏壓Vstass，此實施例中Vstass為正偏壓，將該Vstass作用于場效應(yīng)管柵極一段時間后，即可測量場效應(yīng)管閾值電壓隨柵偏壓作用時間的漂移特性。如圖4(b)所示，在場效應(yīng)管的柵極和漏極分別施加周期為T的同步脈沖信號Vgm和vdm，此實施例中Vdm信號為正直流脈沖，圖中示出的測量周期包含nT個脈沖周期，測量周期內(nèi)包含的具體脈沖周期個數(shù)可根據(jù)實際測量需要調(diào)整。該測量周期內(nèi)，柵極所受電壓為Vstress和Vgm的疊加信號。不撤去柵偏壓Vstoss，可以確保場效應(yīng)管的閾值電壓漂移是因柵偏壓作用產(chǎn)生的，消除了現(xiàn)有技術(shù)中撤去柵偏壓造成閾值電壓漂移恢復及外加的Vgm和Vdffl信號對閾值電壓漂移的影響。因此，能夠準確地測量出場效應(yīng)管在柵偏壓作用下的閾值電壓漂移特性。 為了減小外加測量信號對場效應(yīng)管固有電學特性的影響，在柵極和漏極分別施加的Vgm和Vdm信號為脈沖寬度和脈沖電壓均可調(diào)的同步脈沖信號，本實施例中，Vsn為脈沖電壓周期遞增的從負到正的交流脈沖信號，其脈沖電壓周期變化量為△ Vgm，優(yōu)選地，相鄰周期的脈沖電壓變化量AVsn相等。為滿足實際測量需要，可分別調(diào)整Vgm和Vdm信號的脈沖寬度和脈沖電壓。對測量信號的脈沖寬度進行調(diào)整，調(diào)整Vgm和Vdm脈沖信號占空比Tm/T值，以減小Vgm和Vdm信號對場效應(yīng)管固有電學特性的影響，Ton/T優(yōu)選小于1/3，周期T優(yōu)選小于10微秒。對測量信號的脈沖寬度進行調(diào)整的同時，還可以對脈沖電壓進行調(diào)整。調(diào)整Vdm信號的脈沖電壓，優(yōu)選控制I Vdm I在25 IOOmV ;調(diào)整Vgm信號，包括調(diào)整Vgm信號的初始脈沖電壓、脈沖電壓周期變化量AVgm或兩者同時調(diào)整，優(yōu)選地，調(diào)整后使得Vstoss和Vgm的疊加信號的電壓為-20V 30V。Vdm和Vgm信號的脈沖電壓可分別調(diào)整，亦可同時調(diào)整。如圖4(c)所示，經(jīng)過上述測量步驟后得到場效應(yīng)管的漏極電流-柵極電壓轉(zhuǎn)移特性曲線(Id-Vg曲線)，如圖中實線所示，將該曲線和未加柵偏壓Vstass時測得的初始轉(zhuǎn)移特性曲線比較，如虛線所示(即未加柵偏壓Vstass之前分別對柵極和漏極施加測量信號Vgm和Vdffl測得的轉(zhuǎn)移特性曲線)，根據(jù)上述兩條特性曲線可分別計算出兩個測量周期內(nèi)的閾值電壓值(線性外推轉(zhuǎn)移特性曲線的線性部分，與\軸的截距即為閾值電壓)，進而得到閾值電壓漂移值A(chǔ)Vth。具體來說，場效應(yīng)管在柵偏壓作用下的閾值電壓漂移特性可表示為時間t的函數(shù)A Vth(t)，隨著柵偏壓Vst■作用時間的増加，可分別測得不同作用時間段后的轉(zhuǎn)移特性曲線，將這些轉(zhuǎn)移特性曲線與未加柵偏壓Vstass時測得的初始轉(zhuǎn)移特性曲線比較便可得到AVth(t)。由于采用了本實施例的測量方法，該函數(shù)能夠準確地反映場效應(yīng)管在柵偏壓作用下的閾值電壓漂移特性。實施例4如圖5 (a)所示，首先在場效應(yīng)管的柵極施加恒定柵偏壓Vstass使場效應(yīng)管產(chǎn)生閾值電壓漂移。通常將源、漏極接地，在柵極施加ー恒定偏壓Vstass，此實施例中Vstass為負偏壓，將該Vstass作用于場效應(yīng)管柵極一段時間后，即可測量場效應(yīng)管閾值電壓隨柵偏壓作用時間的漂移特性。如圖5(b)所示，在場效應(yīng)管的柵極和漏極分別施加周期為T的同步脈沖信號Vgm和vdm，此實施例中Vdm信號為負直流脈沖，圖中示出的測量周期包含nT個脈沖周期，測量周期內(nèi)包含的具體脈沖周期個數(shù)可根據(jù)實際測量需要調(diào)整。該測量周期內(nèi)，柵極所受電壓為Vstress和Vgm的疊加信號。不撤去柵偏壓Vstoss，可以確保場效應(yīng)管的閾值電壓漂移是因柵偏壓作用產(chǎn)生的，消除了現(xiàn)有技術(shù)中撤去柵偏壓造成閾值電壓漂移恢復及外加的Vgm和Vdffl信號對閾值電壓漂移的影響。因此，能夠準確地測量出場效應(yīng)管在柵偏壓作用下的閾值電壓漂移特性。為了減小外加測量信號對場效應(yīng)管固有電學特性的影響，在柵極和漏極分別施加的Vgm和Vdm信號為脈沖寬度和脈沖電壓均可調(diào)的同步脈沖信號，本實施例中，Vsn為脈沖電壓周期遞減的正直流脈沖信號，其脈沖電壓周期變化量為△ Vgm，優(yōu)選地，相鄰周期的脈沖電壓變化量AV511相等。為滿足實際測量需要，可分別調(diào)整V511和Vdm信號的脈沖寬度和脈沖電壓。對測量信號的脈沖寬度進行調(diào)整，調(diào)整Vgm和Vdm脈沖信號占空比Tm/T值，以減小Vgm和Vdm信號對場效應(yīng)管固有電學特性的影響，Ton/T優(yōu)選小于1/3，周期T優(yōu)選小于10微秒。對測量信號的脈沖寬度進行調(diào)整的同時，還可以對脈沖電壓進行調(diào)整。調(diào)整Vdm信號的脈沖電壓，優(yōu)選控制I Vdm I在25 IOOmV ;調(diào)整Vgm信號，包括調(diào)整Vgm信號的初始脈沖電壓、脈沖電壓周期變化量AVgm或兩者同時調(diào)整，優(yōu)選地，調(diào)整后使得Vstoss和Vgm的疊加信號的電壓為-20V 30V。Vdm和Vgm信號的脈沖電壓可分別調(diào)整，亦可同時調(diào)整。如圖5(c)所示，經(jīng)過上述測量步驟后得到場效應(yīng)管的漏極電流-柵極電壓轉(zhuǎn)移特性曲線(Id-Vg曲線)，如圖中實線所示，將該曲線和未加柵偏壓Vstass時測得的初始轉(zhuǎn)移特性曲線比較，如虛線所示(即未加柵偏壓Vstass之前分別對柵極和漏極施加測量信號Vgm和Vdffl測得的轉(zhuǎn)移特性曲線)，根據(jù)上述兩條特性曲線可分別計算出兩個測量周期內(nèi)的閾值電壓值(線性外推轉(zhuǎn)移特性曲線的線性部分，與\軸的截距即為閾值電壓)，進而得到閾值電壓漂移值A(chǔ)Vth。具體來說，場效應(yīng)管在柵偏壓作用下的閾值電壓漂移特性可表示為時間t的函數(shù)A Vth(t)，隨著柵偏壓Vstass作用時間的増加，可分別測得不同作用時間段后的轉(zhuǎn)移特性曲線，將這些轉(zhuǎn)移特性曲線與未加柵偏壓Vstass時測得的初始轉(zhuǎn)移特性曲線比較便可得到AVth(t)。由于采用了本實施例的測量方法，該函數(shù)能夠準確地反映場效應(yīng)管在柵偏壓作用下的閾值電壓漂移特性。實施例5如圖6 (a)所示，首先在場效應(yīng)管的柵極施加恒定柵偏壓Vstoss使TFT產(chǎn)生閾值電壓漂移。通常將源、漏極接地，在柵極施加ー恒定偏壓Vstoss,此實施例中Vstass為負偏壓，將該Vstoss作用于場效應(yīng)管柵極一段時間后，即可開始測量場效應(yīng)管閾值電壓隨柵偏壓作用時間的漂移特性。如圖6(b)所示，在場效應(yīng)管的柵極和漏極分別施加周期為T的同步脈沖信號Vgm和vdm，此實施例中Vdm信號為負直流脈沖，圖中示出的測量周期包含nT個脈沖周期，測量周期內(nèi)包含的具體脈沖周期個數(shù)可根據(jù)實際測量需要調(diào)整。該測量周期內(nèi)，柵極所受電壓為Vstress和Vgm的疊加信號。不撤去柵偏壓Vstoss，可以確保場效應(yīng)管的閾值電壓漂移是因柵偏壓作用產(chǎn)生的，消除了現(xiàn)有技術(shù)中撤去柵偏壓造成閾值電壓漂移恢復及外加的Vgm和Vdffl信號對閾值電壓漂移的影響。因此，能夠準確地測量出場效應(yīng)管在柵偏壓作用下的閾值電壓漂移特性。為了減小外加測量信號對場效應(yīng)管固有電學特性的影響，在柵極和漏極分別施加 的Vgm和Vdm信號為脈沖寬度和脈沖電壓均可調(diào)的同步脈沖信號，本實施例中，Vsn為脈沖周期電壓遞減的負直流脈沖信號，其脈沖電壓周期變化量為△ Vgm，優(yōu)選地，相鄰周期的脈沖電壓變化量AV511相等。為滿足實際測量需要，可分別調(diào)整V511和Vdm信號的脈沖寬度和脈沖電壓。對測量信號的脈沖寬度進行調(diào)整，調(diào)整Vgm和Vdm脈沖信號占空比Tm/T值，以減小Vgm和Vdm信號對場效應(yīng)管固有電學特性的影響，Ton/T優(yōu)選小于1/3，周期T優(yōu)選小于10微秒。對測量信號的脈沖寬度進行調(diào)整的同時，還可以對脈沖電壓進行調(diào)整。調(diào)整Vdm信號的脈沖電壓，優(yōu)選控制I Vdm I在25 IOOmV ;調(diào)整Vgm信號，包括調(diào)整Vgm信號的初始脈沖電壓、脈沖電壓周期變化量AVgm或兩者同時調(diào)整，優(yōu)選地，調(diào)整后使得Vstoss和Vgm的疊加信號的電壓為-20V 30V。Vdm和Vgm信號的脈沖電壓可分別調(diào)整，亦可同時調(diào)整。如圖6(c)所示，經(jīng) 過上述測量步驟后得到場效應(yīng)管的漏極電流-柵極電壓轉(zhuǎn)移特性曲線(Id-Vg曲線)，如圖中實線所示，將該曲線和未加柵偏壓Vstass時測得的初始轉(zhuǎn)移特性曲線比較，如虛線所示(即未加柵偏壓Vstass之前分別對柵極和漏極施加測量信號Vgm和Vdffl測得的轉(zhuǎn)移特性曲線)，根據(jù)上述兩條特性曲線可分別計算出兩個測量周期內(nèi)的閾值電壓值(線性外推轉(zhuǎn)移特性曲線的線性部分，與\軸的截距即為閾值電壓)，進而得到閾值電壓漂移值A(chǔ)Vth。具體來說，場效應(yīng)管在柵偏壓作用下的閾值電壓漂移特性可表示為時間t的函數(shù)A Vth(t)，隨著柵偏壓Vstass作用時間的増加，可分別測得不同作用時間段后的轉(zhuǎn)移特性曲線，將這些轉(zhuǎn)移特性曲線與未加柵偏壓Vstass時測得的初始轉(zhuǎn)移特性曲線比較便可得到AVth(t)。由于采用了本實施例的測量方法，該函數(shù)能夠準確地反映場效應(yīng)管在柵偏壓作用下的閾值電壓漂移特性。實施例6如圖7 (a)所示，首先在場效應(yīng)管的柵極施加恒定柵偏壓Vstoss使TFT產(chǎn)生閾值電壓漂移。通常將源、漏極接地，在柵極施加ー恒定偏壓Vstoss,此實施例中Vstass為負偏壓，將該Vstoss作用于柵極一段時間后，即可測量場效應(yīng)管閾值電壓隨柵偏壓作用時間的漂移特性。如圖7(b)所示，在場效應(yīng)管的柵極和漏極分別施加周期為T的同步脈沖信號Vgm和Vdm，此實施例中Vdm信號為負直流脈沖，圖中示出的測量周期包含nT個脈沖周期，測量周期內(nèi)包含的具體脈沖周期個數(shù)可根據(jù)實際測量需要調(diào)整。該測量周期內(nèi)，柵極所受電壓為Vstress和Vgm的疊加信號。不撤去柵偏壓Vstoss，可以確保場效應(yīng)管的閾值電壓漂移是因柵偏壓作用產(chǎn)生的，消除了現(xiàn)有技術(shù)中撤去柵偏壓造成閾值電壓漂移恢復及外加的Vgm和Vdffl信號對閾值電壓漂移的影響。因此，能夠準確地測量出場效應(yīng)管在柵偏壓作用下的閾值電壓漂移特性。為了減小外加測量信號對場效應(yīng)管固有電學特性的影響，在柵極和漏極分別施加的Vgm和Vdm信號為脈沖寬度和脈沖電壓均可調(diào)的同步脈沖信號，本實施例中，Vsn為脈沖電壓周期遞減的從正到負的交流脈沖信號，其脈沖電壓周期變化量為△ Vgm，優(yōu)選地，相鄰周期的脈沖電壓變化量AVsn相等。為滿足實際測量需要，可分別調(diào)整Vgm和Vdm信號的脈沖寬度和脈沖電壓。對測量信號的脈沖寬度進行調(diào)整，調(diào)整Vgm和Vdm脈沖信號占空比Tm/T值，以減小Vgm和Vdm信號對場效應(yīng)管固有電學特性的影響，Ton/T優(yōu)選小于1/3，周期T優(yōu)選小于10微秒。對測量信號的脈沖寬度進行調(diào)整的同時，還可以對脈沖電壓進行調(diào)整。調(diào)整Vdm信號的脈沖電壓，優(yōu)選控制I Vdm I在25 IOOmV ;調(diào)整Vgm信號，包括調(diào)整Vgm信號的初始脈沖電壓、脈沖電壓周期變化量AVgm或兩者同時調(diào)整，優(yōu)選地，調(diào)整后使得Vstoss和Vgm的疊加信號的電壓為-20V 30V。Vdm和Vgm信號的脈沖電壓可分別調(diào)整，亦可同時調(diào)整。如圖7(c)所示，經(jīng)過上述測量步驟后得到場效應(yīng)管的漏極電流-柵極電壓轉(zhuǎn)移特性曲線(Id-Vg曲線)，如圖中實線所示，將該曲線和未加柵偏壓Vstass時測得的初始轉(zhuǎn)移特性曲線比較，如虛線所示(即未加柵偏壓Vstass之前分別對柵極和漏極施加測量信號Vgm和Vdffl測得的轉(zhuǎn)移特性曲線)，根據(jù)上述兩條特性曲線可分別計算出兩個測量周期內(nèi)的閾值電壓值(線性外推轉(zhuǎn)移特性曲線的線性部分，與\軸的截距即為閾值電壓)，進而得到閾值電壓漂移值A(chǔ)Vth。具體來說，場效應(yīng)管在柵偏壓作用下的閾值電壓漂移特性可表示為時間t的函數(shù)A Vth(t)，隨著柵偏壓Vstass作用時間的増加，可分別測得不同作用時間段后的轉(zhuǎn)移特性曲線，將這些轉(zhuǎn)移特性曲線與未加柵偏壓Vstass時測得的初始轉(zhuǎn)移特性曲線比較便可得到AVth(t)。由于采用了本實施例的測量方法，該函數(shù)能夠準確地反映場效應(yīng)管在柵偏壓作用下的閾值電壓漂移特性。
以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法，其特征在于，在所述場效應(yīng)管柵極施加恒定柵偏壓Vstoss —段時間后，不撤去Vstass,對柵極和漏極分別施加測量信號Vgm和Vdffl,得到漏極電流-柵極電壓轉(zhuǎn)移特性曲線；將所述轉(zhuǎn)移特性曲線與未加柵偏壓Vstass時分別對柵極和漏極施加測量信號Vgm和Vdffl測得的初始轉(zhuǎn)移特性曲線比較得到所述場效應(yīng)管的閾值電壓漂移值。
2.如權(quán)利要求I所述的場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法，其特征在于，所述測量信號Vsn和Vdffl是周期為T的同步脈沖信號。
3.如權(quán)利要求2所述的場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法，其特征在于，所述測量信號Vsn為脈沖電壓周期遞增或遞減的直流或交流脈沖信號。
4.如權(quán)利要求3所述的場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法，其特征在于，所述脈沖信號 的相鄰周期的脈沖電壓變化量AVgm相等。
5.如權(quán)利要求3所述的場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法，其特征在于，所述脈沖信號V511為脈沖電壓周期遞增的正或負直流脈沖信號。
6.如權(quán)利要求3所述的場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法，其特征在于，所述脈沖信號V511為脈沖電壓周期遞減的正或負直流脈沖信號。
7.如權(quán)利要求3所述的場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法，其特征在于，所述脈沖信號V511為脈沖電壓由負到正周期遞增的交流脈沖信號。
8.如權(quán)利要求3所述的場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法，其特征在于，所述脈沖信號V511為脈沖電壓由正到負周期遞減的交流脈沖信號。
9.如權(quán)利要求2所述的場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法，其特征在于，所述脈沖信號的周期T小于10微秒。
10.如權(quán)利要求2所述的場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法，其特征在于，所述脈沖信號的占空比Tm/T小于1/3。
11.如權(quán)利要求I 9中任一項所述的場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法，其特征在干，所述Vstass與Vgm的疊加信號的電壓為-20V 30V。
12.如權(quán)利要求I 9中任一項所述的場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法，其特征在干，所述Vdm為正或負直流脈沖信號，其信號幅度IVdJ為25 100mV。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種場效應(yīng)管閾值電壓漂移測量方法，涉及場效應(yīng)管電學特性測量技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括步驟在所述場效應(yīng)管柵極施加恒定柵偏壓Vstress一段時間后，不撤去Vstress，對柵極和漏極分別施加測量信號Vgm和Vdm，得到漏極電流-柵極電壓轉(zhuǎn)移特性曲線；將所述轉(zhuǎn)移特性曲線與未加柵偏壓Vstress時分別對柵極和漏極施加測量信號Vgm和Vdm測得的初始轉(zhuǎn)移特性曲線比較得到所述場效應(yīng)管的閾值電壓漂移值。本發(fā)明減小了測量過程中外加測量信號對場效應(yīng)管電學特性的影響，能準確地測量場效應(yīng)管在柵偏壓作用下的閾值電壓漂移特性。
文檔編號G01R31/26GK102654556SQ20111041742
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者孫亮, 朱夏明, 林承武, 邵喜斌, 郝昭慧 申請人:京東方科技集團股份有限公司, 北京京東方顯示技術(shù)有限公司