場效應管電容-電壓特性測試電路的串聯(lián)電阻測定方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于微電子技術中，半導體器件可靠性領域，更具體的說，本發(fā)明提供一種 針對金屬氧化物半導體場效應晶體管電容-電壓特性測試電路中串聯(lián)電阻的測定方法。
【背景技術】
[0002] 金屬氧化物半導體場效應晶體管（Metal Oxide Semiconductor field effect transistor，簡稱MOSFET)是微處理器和半導體存儲器等超大規(guī)模集成電路中的重要器 件。金屬氧化物半導體場效應晶體管是基于半導體平面工藝，在"清潔"硅片上用熱氧化、 蒸發(fā)和光刻等方法制備而成的，如圖2所示，其結構主要由金屬、絕緣層及半導體所組成， 它類似于金屬和介質(zhì)形成的平板電容器。但是，由于半導體中的電荷密度比金屬中的小得 多，所以充電電荷在半導體表面形成的空間電荷區(qū)有一定的厚度（一微米量級），而不像金 屬中那樣，只集中在一薄層（~O.lnm)內(nèi)。半導體表面空間電荷區(qū)的厚度隨偏壓而改變， 所以金屬氧化物半導體場效應晶體管電容是微分電容。
[0003]
【主權項】
1. 一種場效應管電容-電壓特性測試電路的串聯(lián)電阻測定方法，其特征在于， 步驟1、分別獲取待測金屬氧化物半導體場效應晶體管柵極的兩個不同輸入電壓信號 頻率為？1和匕所對應的待測金屬氧化物半導體場效應晶體管的電容-電壓特性曲線和C-V 特性測試數(shù)據(jù)； 步驟2、對步驟1獲得的待測金屬氧化物半導體場效應晶體管的電容-電壓特性曲線 和C-V特性測試數(shù)據(jù)進行修正，所述修正方法如下：以式1為修正模型，對C-V特性測試數(shù) 據(jù)中的電容進行修正，得到修正后的C-V數(shù)據(jù)離散點，并據(jù)此繪制成修正后的電容-電壓特 性曲線，所述修正模型為：
其中C為金屬氧化物半導體場效應晶體管實際電容，4和f2分別為兩次測試時所加電 壓信號的頻率，Cml是輸入電壓信號的頻率為時所測得的電容，cm2是輸入電壓信號的頻率 為4所測得的電容； 步驟3、根據(jù)修正后的C-V數(shù)據(jù)離散點和電容-電壓特性曲線，計算并得到各輸入電壓 信號頻率為f的場效應管電容-電壓特性測試電路的串聯(lián)電阻R。
2. 根據(jù)權利要求1所述的場效應管電容-電壓特性測試電路的串聯(lián)電阻測定方法，其 特征在于，待測金屬氧化物半導體場效應晶體管的電容-電壓特性曲線和C-V特性測試數(shù) 據(jù)的獲取方法如下： 步驟1. 1、準備金屬氧化物半導體場效應晶體管的電容-電壓（C-V)特性測試的實驗儀 器和樣品：實驗儀器主要包括：探針臺、安捷倫E4980A精密LCR測量表、計算機； 步驟1. 2、通過探針選擇待測的金屬氧化物半導體場效應晶體管，將金屬氧化物半導體 場效應晶體管的柵極G連接安捷倫E4980A精密LCR測量表輸入端口，器件的襯底B接測量 表的地端口（GND)，器件的源極和漏極浮空； 步驟1. 3、設置安捷倫E4980A精密LCR測量表對器件柵極的輸入電壓參數(shù)，電壓施加方 式是由正壓掃描到負壓，掃描電壓范圍為+5V到-5V，掃描步長為0.IV，輸入電壓信號頻率 為，打開測量表電源進行金屬氧化物半導體場效應晶體管的電容_電壓特性測試，測試過 程中監(jiān)測電容-電壓特性曲線并保存C-V特性測試數(shù)據(jù)； 步驟1. 4、保持金屬氧化物半導體場效應晶體管樣品、實驗裝置連接和其他測試條件不 變，僅將步驟3中輸入電壓信號的頻率改變?yōu)閒2，然后進行與步驟3相同的電容-電壓特性 測試，測試過程中監(jiān)測電容-電壓特性曲線并保存C-V特性測試數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的場效應管電容-電壓特性測試電路的串聯(lián)電阻測定方法，其 特征在于，各輸入電壓信號頻率為f的場效應管電容-電壓特性測試電路的串聯(lián)電阻R的 計算方法如下：
其中，Cm為輸入電壓信號頻率為f?時掃描電壓點對應的測試電容，C為金屬氧化物半導 體場效應晶體管的實際電容，《是輸入電壓信號頻率f對應的角頻率，根據(jù)式2可求得金 屬氧化物半導體場效應晶體管電容-電壓特性測試電路中串聯(lián)電阻R的值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種場效應晶體管電容-電壓特性測試電路中的串聯(lián)電阻的計算測定方法，首先對金屬氧化物半導體場效應晶體管進行不同頻率下的電容-電壓特性測試；然后基于針對串聯(lián)電阻效應的金屬氧化物半導體場效應晶體管電容-電壓特性的修正模型，將數(shù)據(jù)帶入模型中修正出實際電容-電壓曲線；最后將輸入頻率為時，某一掃描電壓點對應的測試電容值和實際電容值帶入串聯(lián)電阻的公式，即可得到串聯(lián)電阻的值。本發(fā)明計算方法中模型參數(shù)選取較靈活，可以選擇積累區(qū)與耗盡區(qū)區(qū)間中的任意C-V測試數(shù)據(jù)離散點計算串聯(lián)電阻；也無需考慮電路中器件的結構參數(shù)，彌補了傳統(tǒng)計算方法中對氧化層電容存在估算誤差的缺陷，適用范圍廣泛。
【IPC分類】G01R27-02
【公開號】CN104698279
【申請?zhí)枴緾N201510121313
【發(fā)明人】劉斯揚, 張藝, 魏家行, 張春偉, 孫偉鋒, 陸生禮, 時龍興
【申請人】東南大學
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月19日