專利名稱：一種開啟電壓的測試方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導體測試領(lǐng)域，尤其涉及一種對半導體產(chǎn)品的開啟電壓的測試方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
場效應管包括結(jié)型場效應管和MOS型場效應管，應用非常廣泛。夾斷電壓Vp和開啟電壓Vth是場效應管的重要直流參數(shù)。一般，Vth是指增強型場效應管的開啟電壓。增強型場效應管通過在柵極上加電壓使硅表面反型，然后在漏極上加一定電壓使源漏之間有電流通過。在測試過程中，在柵極上掃描電壓，同時進行源漏端流的測試，當在漏端電流達到目標電流后(開啟電流)，則認為此時的柵端電壓為開啟電壓vth?，F(xiàn)階段，由于需要提供給客戶在電路設(shè)計時候的概要以及驗證工藝控制窗口的能力，工廠需要給各戶提供大量的失配數(shù)據(jù)。由于測試精度會對失配測試有明顯影響，所以進行開啟電壓的失配測試要比正常測試更為精確才能滿足測試需求。現(xiàn)有的開啟電壓的測試方法，在柵端從OV開始增加電壓進行掃描，設(shè)定掃描步長，在漏端測量電流，設(shè)目標電流為I μ Α,比較漏端電流與目標電流，當漏端電流達到目標電流時，返回此時開啟電壓的值。采用這樣的掃描模式，在測試到漏端電流達到目標電流一次后，測試結(jié)束。如果設(shè)置的步長過大，會嚴重影響測試精度；如果設(shè)置的步長過小，則將導致單個器件的測試時間過長，由于失配測試數(shù)據(jù)量通常較大，這時如果步長設(shè)置過小，則會嚴重影響測試效率。由于在工藝驗證與工藝開發(fā)階段會進行大量失配開啟電壓測試，所以現(xiàn)有開啟電壓測試方法的掃描范圍模式為一次掃描，無法合理設(shè)置以滿足失配測試精度和效率上的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種開啟電壓的測試方法及系統(tǒng)，能夠進行精確、高效地測試，滿足失配測試等非常精確的開啟電壓的測試需求。本發(fā)明公開了一種開啟電壓的測試方法，包括:步驟A、開啟電壓的粗掃描:確定粗掃描步長下的掃描開啟電壓；步驟B、開啟電壓的精掃描:在前一次掃描步長對應的掃描開啟電壓的基礎(chǔ)上，以縮小后的掃描步長作為當前掃描步長進行掃描，確定在縮小后的掃描步長所對應的掃描開啟電壓；不斷縮小掃描步長并掃描直到前一次的掃描步長小于設(shè)定步長則根據(jù)最后一次掃描結(jié)果計算開啟電壓；其中，所述掃描開啟電壓為在當前掃描步長下使得漏端電流大于目標電流時的柵端電壓最小值。 優(yōu)選地，步驟B具體為:步驟B01、判斷前一次掃描步長與所述設(shè)定步長之間的大小關(guān)系，如果前一次的掃描步長大于等于所述設(shè)定步長時，則縮小掃描步長得到當前掃描步長；如果當前掃描步長小于所述設(shè)定步長，則執(zhí)行步驟B05 ;否則執(zhí)行步驟B02 ；步驟B02、測量當柵端電壓為前一次掃描步長對應的掃描開啟電壓時的漏端電流，并比較漏端電流與所述目標電流，如果漏端電流小于所述目標電流時，執(zhí)行步驟B03 ;否則執(zhí)行步驟B04 ；步驟B03、按當前掃描步長逐步升高所述柵端電壓，并測量對應的漏端電流，直到漏端電流第一次大于等于所述目標電流，返回當前的柵端電壓作為當前掃描步長對應的掃描開啟電壓，同時返回掃描開啟電壓對應的漏端電流以及本次掃描中小于目標電流的漏端電流最大值以及對應的柵端電壓，并轉(zhuǎn)入步驟BOl ；步驟B04、按當前掃描步長逐步降低所述柵端電壓，并測量對應的漏端電流，直到漏端電流第一次小于所述目標電流，返回大于等于目標電流的最小漏端電流所對應的柵端電壓作為當前掃描步長對應的掃描開啟電壓，同時返回掃描開啟電壓對應的漏端電流以及本次掃描中小于目標電流的漏端電流最大值以及對應的柵端電壓，并轉(zhuǎn)入步驟BOl ；步驟B05、根據(jù)最后一次掃描結(jié)果返回的掃描開啟電壓和對應的漏端電流以及小于目標電流的漏端電流最大值以及對應的柵端電壓計算開啟電壓。優(yōu)選地，在所述步驟BOl中，縮小當前掃描步長包括將掃描步長乘以縮小系數(shù)，縮小系數(shù)λ滿足0〈 λ〈I。優(yōu)選地，所述縮小系數(shù)λ為1/10。優(yōu)選地，在所述步驟Β04中還包括，當所述柵端電壓每一次發(fā)生改變之后，將改變后的柵端電壓與一電壓下限進行比較，如果比該電壓下限小，則返回錯誤。優(yōu)選地，所述電壓下限設(shè)置為2倍的柵端掃描電壓起始值。優(yōu)選地，在所述步驟Β03中還包括，當所述柵端電壓每一次發(fā)生改變之后，將所述柵端電壓與一電壓上限進行比較，如果比該電壓上限大，則返回錯誤。優(yōu)選地，所述電壓上限設(shè)置為2倍的柵端電壓掃描最大值。優(yōu)選地，所述根據(jù)最后一次掃描結(jié)果返回的掃描開啟電壓和對應的漏端電流以及小于目標電流的漏端電流最大值以及對應的柵端電壓計算開啟電壓為直接返回最后一次掃描的掃描開啟電壓作為開啟電壓，或者按以下公式進行計算:K= (Id2-1dl) /Vgstep,B=(Vg2*Idl_Vgl*Id2)/Vgstep返回Rslt=P* (Itarget-B)/K 作為開啟電壓；其中當場效應管為P型時，P值為-1，當場效應管為N型時，P值則為1，Vg2為最后一次掃描的掃描開啟電壓，Id2為Vg2對應的漏端電流，Idl為最后一次掃描中小于目標電流的漏端電流最大值，Vgl為Idl對應的柵端電壓，Vgstep為最后一次掃描的掃描步長，Itarget為目標電流。本發(fā)明還公開了一種開啟電壓的測試系統(tǒng)，包括:粗掃描模塊，用于確定粗掃描步長下的掃描開啟電壓；精掃描模塊，用于在前一次掃描步長對應的掃描開啟電壓的基礎(chǔ)上，以縮小后的掃描步長作為當前掃描步長進行掃描，確定在縮小后的掃描步長所對應的掃描開啟電壓；并不斷縮小掃描步長并掃描直到前一次的掃描步長小于設(shè)定步長，根據(jù)最后一次掃描結(jié)果計算開啟電壓；其中，所述掃描開啟電壓為在當前掃描步長下使得漏端電流大于目標電流時的柵端電壓最小值。本發(fā)明的技術(shù)方案，通過在細掃描測試時加入高分辨率、高精度測試轉(zhuǎn)換，自動對掃描電壓進行增減，使得開啟電壓的測試值更高效、更精確。


圖1是本發(fā)明提出的開啟電壓的測試方法的基本流程圖。圖2是本發(fā)明一種具體實施方式
所提出的開啟電壓的測試流程圖。圖3是本發(fā)明一種具體實施方式
的開啟電壓的測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。圖1示出了本發(fā)明提出的開啟電壓的測試方法的基本流程圖。如圖1所示，所述方法包括:步驟100、開啟電壓的粗掃描:確定粗掃描步長下的掃描開啟電壓；步驟200、開啟電壓的精掃描:在前一次掃描步長對應的掃描開啟電壓的基礎(chǔ)上，以縮小后的掃描步長作為當前掃描步長進行掃描，確定在縮小后的掃描步長所對應的掃描開啟電壓；不斷縮小掃描步長并掃描直到前一次的掃描步長小于設(shè)定步長則根據(jù)最后一次掃描結(jié)果計算開啟電壓；其中，所述掃描開啟電壓為在當前掃描步長下使得漏端電流大于目標電流時的柵端電壓最小值。本發(fā)明的技術(shù)方案，通過在細掃描測試時加入高分辨率、高精度測試轉(zhuǎn)換，自動對掃描電壓進行增減，使得開啟電壓的測試值更高效、更精確。圖2是本發(fā)明一種具體實施方式
所提出的開啟電壓的測試流程圖。如圖2所示，所述方法包括:步驟100、開啟電壓的粗掃描:確定粗掃描步長下的掃描開啟電壓；步驟200、開啟電壓的精掃描:在前一次掃描步長對應的掃描開啟電壓的基礎(chǔ)上，以縮小后的掃描步長作為當前掃描步長進行掃描，確定在縮小后的掃描步長所對應的掃描開啟電壓；不斷縮小掃描步長并掃描直到前一次的掃描步長小于設(shè)定步長則根據(jù)最后一次掃描結(jié)果計算開啟電壓。其中，步驟200具體包括步驟210,判斷前一次的掃描步長Vgstep與設(shè)定步長之間的大小關(guān)系，當前一次掃描步長Vgstep大于等于設(shè)定步長時,則縮小當前掃描步長Vgstep ;當前一次掃描步長小于設(shè)定步長，則執(zhí)行步驟250。其中，步長越小測試精度越高。步驟220，再次測量當柵端電壓為前一次掃描步長對應的掃描開啟電壓Vg2時的漏端電流Id2,比較漏端電流Id2與目標電流Itarget,當Id2小于Itarget,轉(zhuǎn)入步驟230 ；否則執(zhí)行步驟240。步驟230，記錄Vgl=Vg2和Idl=Id2，也即，用Vgl和Idl記錄較小的上一次測量時的柵端電壓和漏端電流，用Vg2作為當前柵端電壓來進行測量。調(diào)整柵端電壓Vg2=Vg2+Vgstep,并測量對應的漏端電流Id2,當漏端電流Id2大于等于目標電流Itarget,返回Vgl、Vg2、Idl和Id2，并轉(zhuǎn)入步驟210。這時，Vg2和Id2掃描開啟電壓和掃描開啟電壓對應的漏端電流，Idl和Vgl是柵端電壓上一次調(diào)整這是實際上為本次掃描中小于目標電流的漏端電流最大值以及對應的柵端電壓。步驟240，記錄Vg2=Vgl和Id2=Idl，也即，用Vg2和Id2記錄較大的上一次測量時的柵端電壓和漏端電流，用Vgl作為當前柵端電壓來進行測量。調(diào)整柵端電壓Vgl=Vgl-Vgstep,并測量漏端電流Idl,當漏端電流Idl小于目標電流Itarget,返回Vgl、Vg2、Idl和Id2，轉(zhuǎn)入步驟210。這時，由于Idl是第一次低于目標電流的漏端電流，由此，Vg2和Id2作為上一次測量時的柵端電壓和漏端電流，Id2肯定是大于目標電流的值中，最小的漏端電流值，因此，對應的Vg2是當前掃描步長漏端電流大于目標電流時的柵端電壓最小值?？梢宰鳛楸敬螔呙璧膾呙栝_啟電壓。Idl和Vgl是實際上為本次掃描中小于目標電流的漏端電流最大值以及對應的柵端電壓。步驟250，根據(jù)返回的結(jié)果得到開啟電壓。實際上，如果在測量過程中不出現(xiàn)電流跳變，每個掃描步長的掃描結(jié)束得到的掃描啟動電壓對應的漏端電流都應該是大于目標電流Itarget的。在步驟220再次測量柵端電壓為上一次的掃描步長對應的掃描啟動電壓時對應的漏端電流是為了防止器件電流跳變的情況出現(xiàn)，如果上一次測量中存在電流跳變，使得實際上上一次掃描對應的掃描啟動電壓的漏端電流小于目標電流，本實施例的方法利用步驟230的操作對其進行校正，從而以縮小后的掃描步長來遞增柵端電壓以掃描得到對應于該掃描步長的掃描開啟電壓。步驟220和步驟230的加入，防止了由于電流跳變導致的掃描出錯，大大提高了開啟電壓的測試精度和效率。通常，在粗掃描中的掃描步長都遠大于精掃描中的設(shè)定步長，這樣可以提高粗掃描的效率?？蛇x的，在步驟210中，縮小當前掃描步長時可以選擇成比例縮小，例如Vgstep=X Vgstep,縮小系數(shù)λ滿足0〈λ〈1，縮小系數(shù)λ可以取1/10,也可以采用分梯次縮小掃描步長并自動判斷選擇的步長是否過大，從而實現(xiàn)自定義合理縮小掃描步長，設(shè)定步長可設(shè)置為0.0001?？蛇x地，在步驟230中還包括，當Vg2每一次發(fā)生改變之后，將Vg2與一電壓上限進行比較，如果Vg2比該電壓上限大，則結(jié)束，例如該電壓上限設(shè)置為2倍的Vgmax。這樣可以更高效的執(zhí)行，及時地阻止錯誤?？蛇x地，在步驟240中還包括，當Vg2每一次發(fā)生改變之后，將Vg2與一電壓下限進行比較，如果Vg2比該電壓下限小，則結(jié)束，例如該電壓下限設(shè)置為2倍的Vgstart。這樣可以更高效的執(zhí)行，及時地阻止錯誤。在步驟250中，可以直接以返回的Vg2作為開啟電壓，也可以通過以下公式獲得更為精確的開啟電壓值:K= (Id2-1dl) /Vgstep, B=(Vg2*Idl_Vgl*Id2)/VgstepRslt=P* (Itarget-B)/K，其中當場效應管為P型時，P值為-1，當場效應管為N型時，P值則為I。本發(fā)明的方法，可以應用于ΠΝΧ操作系統(tǒng)，并基于4070程式設(shè)計平臺。在該程序
設(shè)計平臺中，將上述方法撰寫為一個子程序，其主要程序片斷如下:
For Vg2=Vgstart to Vgmax STEP Vgstep Force—w(G，P*Vg2，Vg2, 1.E-6)
Measure」(D, Id2, I comp) ld2=P*ld2
IF Id2>=Itatget THEN Outl Vgl=vg2 ldl=ld2 NEXT Vg2 Out1:!
Set_adc (I, 2)
Set—smu—ch (32701，I, I)
IF Idl=O OR ld2<Itatget THHN 0ut2
While Vgstep>=0.0001
Ygstep=Vestep/10
Force_v(G, P*Vg2, Vg2, 1.E-6)
權(quán)利要求
1.一種開啟電壓的測試方法，包括: 步驟A、開啟電壓的粗掃描:確定粗掃描步長下的掃描開啟電壓； 步驟B、開啟電壓的精掃描:在前一次掃描步長對應的掃描開啟電壓的基礎(chǔ)上，以縮小后的掃描步長作為當前掃描步長進行掃描，確定在縮小后的掃描步長所對應的掃描開啟電壓；不斷縮小掃描步長并掃描直到前一次的掃描步長小于設(shè)定步長，根據(jù)最后一次掃描結(jié)果計算開啟電壓； 其中，所述掃描開啟電壓為在當前掃描步長下使得漏端電流大于目標電流時的柵端電壓最小值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟B具體為: 步驟B01、判斷前一次掃描步長與所述設(shè)定步長之間的大小關(guān)系，如果前一次的掃描步長大于等于所述設(shè)定步長，則縮小掃描步長得到當前掃描步長；如果當前掃描步長小于所述設(shè)定步長，則執(zhí)行步驟B05 ;否則執(zhí)行步驟B02 ； 步驟B02、測量當柵端電壓為前一次掃描步長對應的掃描開啟電壓時的漏端電流，并比較漏端電流與所述目標電流，如果漏端電流小于所述目標電流時，執(zhí)行步驟B03 ;否則執(zhí)行步驟B04 ； 步驟B03、按當前掃描步長逐步升高所述柵端電壓，并測量對應的漏端電流，直到漏端電流第一次大于等于所述目標電流，返回當前的柵端電壓作為當前掃描步長對應的掃描開啟電壓，同時返回掃描開啟電壓對應的漏端電流以及本次掃描中小于目標電流的漏端電流最大值以及對應的柵端電壓，并轉(zhuǎn)入步驟BOl ； 步驟B04、按當前掃描步長逐步降低所述柵端電壓，并測量對應的漏端電流，直到漏端電流第一次小于所述目標電流，返回大于等于目標電流的最小漏端電流所對應的柵端電壓作為當前掃描步長對應的掃描開啟電壓，同時返回掃描開啟電壓對應的漏端電流以及本次掃描中小于目標電流的漏端電流最大值以及對應的柵端電壓，并轉(zhuǎn)入步驟BOl ； 步驟B05、根據(jù)最后一次掃描結(jié)果返回的掃描開啟電壓和對應的漏端電流以及小于目標電流的漏端電流最大值以及對應的柵端電壓計算開啟電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，在所述步驟BOl中，縮小當前掃描步長包括將掃描步長乘以縮小系數(shù)，縮小系數(shù)λ滿足ο〈λ〈ι。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，所述縮小系數(shù)λ為1/10。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，在所述步驟Β04中還包括，當所述柵端電壓每一次發(fā)生改變之后，將改變后的柵端電壓與一電壓下限進行比較，如果比該電壓下限小，則返回錯誤。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，所述電壓下限設(shè)置為2倍的柵端掃描電壓起始值。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，在所述步驟Β03中還包括，當所述柵端電壓每一次發(fā)生改變之后，將所述柵端電壓與一電壓上限進行比較，如果比該電壓上限大，則返回錯誤。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，所述電壓上限設(shè)置為2倍的柵端電壓掃描最大值。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，所述根據(jù)最后一次掃描結(jié)果返回的掃描開啟電壓和對應的漏端電流以及小于目標電流的漏端電流最大值以及對應的柵端電壓計算開啟電壓為直接返回最后一次掃描的掃描開啟電壓作為開啟電壓，或者按以下公式進行計算:K=(Id2_Idl)/Vgstep,B=(Vg2*Idl_Vgl*Id2)/Vgstep返回Rslt=P* (Itarget-B)/K作為開啟電壓； 其中當場效應管為P型時，P值為-1，當場效應管為N型時，P值則為1，Vg2為最后一次掃描得到的掃描開啟電壓，Id2為Vg2對應的漏端電流，Idl為最后一次掃描中小于目標電流的漏端電流最大值，Vgl為Idl對應的柵端電壓，Vgstep為最后一次掃描的掃描步長，Itarget為目標電流。
10.一種開啟電壓的測試系統(tǒng)，包括: 粗掃描模塊，用于確定粗掃描步長下的掃描開啟電壓； 精掃描模塊，用于在前一次掃描步長對應的掃描開啟電壓的基礎(chǔ)上，以縮小后的掃描步長作為當前掃描步長進行掃描，確定在縮小后的掃描步長所對應的掃描開啟電壓；并不斷縮小掃描步長并掃描直到前一次的掃描步長小于設(shè)定步長，根據(jù)最后一次掃描結(jié)果計算開啟電壓； 其中，所述掃描開啟電壓為以當前掃描步長漏端電流大于目標電流時的柵端電壓最小值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種開啟電壓的測試方法及系統(tǒng)，包括開啟電壓的粗掃描快速確定漏端電流第一次大于目標電流時的柵端電壓值，即開啟電壓；開啟電壓的精掃描不斷縮小掃描步長直到所述掃描步長小于設(shè)定步長，在每一次縮小掃描步長時，在前一次確定的開啟電壓的基礎(chǔ)上，以當前縮小后的掃描步長進行掃描，再次確定在當前縮小后的掃描步長下的開啟電壓。本發(fā)明的技術(shù)方案，通過在第二次掃描測試時加入高分辨率、高精度測試轉(zhuǎn)換，自動對掃描電壓進行增減，使得開啟電壓的測試更高效、更精確。
文檔編號G01R31/26GK103105570SQ20131002491
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月23日
發(fā)明者王明, 連曉謙, 凌耀君, 許文慧, 陳寒順 申請人:無錫華潤上華科技有限公司