[发明专利]一种基于栅控漏极产生电流提取MOSFET平带电压和阈值电压的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及微电子技术领域，具体涉及MOSFET中利用栅控产生电流来提取出器件平带电压和阈值电压的方法。

背景技术：

MOSFET中的平带电压(V_IB)压、阈值电压(V_TH)是两个非常重要的电学参数。平带电压反映出栅氧化层中的电荷情况，一般测试V_FB是用电容电压(CV)等非直流方法测试。其测试方法为在栅上加上一定频率的脉冲电压，然后测量栅衬之间的电容C。根据实际CV曲线与理想CV曲线比较，得出V_FB。这种方法测试需要频率发生器，因此实验设备复杂。而且得出理想CV曲线需要众多工艺参数，而普通测试情形下器件使用人员很少能获取器件的这些参数。而阈值电压方法是直流测试，因此很难通过一种方法同时测量出V_FB和V_TH。

MOSFET的栅控漏极产生电流I_GD具有特殊的性质，其随着栅电压V_G从积累区到耗尽区到反型区而呈现出驼峰状，即：当V_G小于V_FB时，产生电流I_GD很小。当V_G大于V_FB时，I_GD开始变。当V_G继续增大超过V_TH时，I_GD消失。因此I_GD曲线的上升点和下降点即为V_FB和V_TH，利用这种方法则可以同时测试出平带电压和阈值电压。但是这种直接根据产生电流上升点和下降点测试的传统方法在实际中存在一些问题，这些问题影响到测试的精确度。这些问题为：一般实际器件的上升沿上升比较平缓，因此很难直接通过观察确定上升点，即V_FB。同时下降点确定V_TH也有相同的问题。总之，直接通过栅控产生电流观察确定V_FB和V_TH的传统方法在实际测试中往往不能消除人为造成的不精确性。

发明内容：

本发明的目的是提供基于栅控漏极产生电流提取MOSFET平带电压和阈值电压的方法，它对原始的I_GD-V_G数据有较高的抗扰性，避免了人为引入的观察误差；同时可精确获得V_FB、V_TH以及沟道表面到达本征点时的V_G。最后提取方法十分快捷，在I_GD-V_G测试结束后即同步得出上述参量。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：基于栅控产生电流获取MOSFET平带电压V_FB的方法步骤为：

(1)悬空MOSFET源端电极，漏电电极上施加一小漏电压V_D，且|V_D|＜＝0.2V；

(2)扫描栅电压V_G，使沟道从积累区到反型区变化，测量漏极电流即得到栅控漏极产生电流I_GD；

(3)对得到的栅控产生电流曲线I_GD进行二次偏导运算得到二次导数和栅电压V_G的关系曲线，其二次导数曲线会形成对应于I_GD-V_G曲线的上升沿的峰值点Pu；

(4)从Pu点做垂线交于栅电压轴得到一个电压，此电压即为平带电压V_TB。

基于栅控产生电流获取MOSFET阈值电压V_TH的方法步骤为：

(1)悬空MOSFET源端电极，漏电电极上施加一小漏电压V_D，且|V_D|＜＝0.2V；

(2)扫描栅电压V_G，使沟道从积累区到反型区变化，测量漏极电流即得到栅控漏极产生电流I_GD；

(3)对得到的栅控产生电流曲线I_GD进行二次偏导运算得到二次导数和栅电压V_G的关系曲线，其二次导数曲线会形成对应于I_GD-V_G曲线的下降沿峰值点Pd；

(4)从Pd点做垂线交于栅电压轴得到一个电压，此电压即为阈值电压V_TH。