[发明专利]基于压控振荡器的BTI测试装置及其测试方法

权利要求书

1.一种偏压温度不稳定性测试装置，其特征在于，包括被测器件、环形振荡器、模拟电压切换模块和第一个振荡周期测试模块；其中，

所述模拟电压切换模块用于基于第一控制信号对偏置于所述被测器件的栅端的第一电压或第二电压进行切换控制，所示第一电压为使所述被测器件发生偏压温度不稳定性效应的电压，所述第二电压为使所述被测器件工作于亚阈值的电压；

所述环形振荡器包括至少一个流控反相器，所述被测器件用于控制经该流控反相器的电流，以至于所述环形振荡器与所述被测器件形成其输出信号的频率至少地受偏置于所述被测器件的栅端的电压控制的压控振荡器；

所述第一个振荡周期测试模块同步地受所述第一控制信号控制，以至于所述被测器件的栅端被切换至偏置所述第二电压时，所述压控振荡器的输出信号的第一个周期的相关信号被所述第一个振荡周期测试模块测试输出。

2.如权利要求1所述的偏压温度不稳定性测试装置，其特征在于，所述被测器件为NMOSFET，所述第一电压大于所述NMOSFET的阈值电压，所述第二电压小于所述NMOSFET的阈值电压。

3.如权利要求1所述的偏压温度不稳定性测试装置，其特征在于，所述被测器件为PMOSFET，所述第一电压为负向电压并且其绝对值大于所述PMOSFET的阈值电压的绝对值，所述第二电压为负向电压并且其小于所述PMOSFET的阈值电压的绝对值。

4.如权利要求1所述的偏压温度不稳定性测试装置，其特征在于，所述环形振荡器基本由偶数个第一反相器和奇数个流控反相器串联形成。

5.如权利要求4所述的偏压温度不稳定性测试装置，其特征在于，所述流控反相器为CMOS反相器，所述被测器件与所述CMOS反相器的其中一个MOS管的源端/漏端串联连接。

6.如权利要求1所述的偏压温度不稳定性测试装置，其特征在于，所述压控振荡器的输出信号的第一个周期的相关信号为第一个周期的周期值。

7.如权利要求6所述的偏压温度不稳定性测试装置，其特征在于，所述周期值反映所述第二电压与所述被测器件的阈值电压之差的绝对值的大小。

8.如权利要求7所述的偏压温度不稳定性测试装置，其特征在于，在所述第二电压固定的情况下，所述周期值反映所述被测器件的阈值电压变化，以进一步反映所述第一电压偏置的情况下所发生的偏压温度不稳定性效应的大小。

9.如权利要求1所述的偏压温度不稳定性测试装置，其特征在于，所述第一信号为脉冲信号。

10.一种使用如权利要求1所述的装置进行偏压温度不稳定性测试的方法，其特征在于，包括：

校准步骤：在所述被测器件被测试前，将与所述被测器件对应相同的校准单元对应置于所述装置中，在所述校准单元的栅端上偏置多个不同大小的第二电压，并通过所述第一个振荡周期测试模块测试每个第二电压对应的所述第一个周期的周期值，基于所述第二电压与所述周期值建立形成所述第二电压与所述第一个周期的周期值之间的关系曲线；

偏压温度不稳定性产生步骤：对所述被测器件进行测试时，将所述被测器件中置于所述装置中形成所述压控振荡器，控制所述第一信号以使所述第一电压偏置所述被测器件的栅端；

偏压温度不稳定性效应测试步骤：控制所述第一信号以使偏置所述被测器件的栅端的第一电压切换为第二电压，同时，所述第一信号使第一个振荡周期测试模块工作并实时地测试输出所述压控振荡器的输出信号的第一个周期的周期值；以及

比较计算步骤：将所述第二电压偏置的情况下所得到的所述周期值在所述关系曲线中进行比较计算以反映所述第一电压偏置条件下所述被测器件发生的偏压温度不稳定性效应。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述被测器件为NMOSFET时，所述第一电压大于所述NMOSFET的阈值电压，所述第二电压小于所述NMOSFET的阈值电压。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述被测器件为PMOSFET时，所述第一电压为负向电压并且其绝对值大于所述PMOSFET的阈值电压的绝对值，所述第二电压为负向电压并且其小于所述PMOSFET的阈值电压的绝对值。

13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述比较计算步骤中，基于所述第二电压偏置的情况下所得到的所述周期值，在所述关系曲线中对应计算得出第二电压，将该计算得出的第二电压与在偏压温度不稳定性效应测试步骤中所偏置的第二电压进行差值计算，以反映所述被测器件在偏压温度不稳定性效应测试步骤中产生的阈值偏移。