[发明专利]一种双栅极场效应晶体管电容的测试方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域的半导体器件模拟与测试技术，特别是双栅极结构的场效应晶体管电容的模拟与测试。

背景技术

随着集成电路技术的发展，集成电路的集成度越来越高，尺寸越来越小。然而，当器件尺寸接近或小于32纳米时，由于器件的短沟道效应，器件的阈值电压随器件的沟道长度发生剧烈变化，因此，传统的平面CMOS工艺技术发展到32纳米及以下工艺节点遇到极大困难，这时，出现了立体的工艺技术，这些立体的工艺技术，包含有双栅极或者三栅极结构的场效应晶体管。

采用单栅极场效应晶体管的测试方法，将双栅极场效应晶体管的两个栅极短接，可以测试双栅极场效应晶体管的电容，然而，当双栅极结构的晶体管的两个栅极分开，在双栅极场效应晶体管的两个栅极分别加相同信号时，这时，需要用单极晶体管的测试方法来准确测试双栅极晶体管的电容。

发明内容

本发明提供了一种针对双栅极结构的场效应晶体管电容的准确测试方法，该方法适用于双栅极结构场效应晶体管的两个栅极分开，或者两个栅极同时独立的加相同的信号时，双栅极场效应晶体管的电容的准确测试。

具体技术方案如下：

一种双栅极场效应晶体管电容的测试方法，包括以下步骤：

步骤1：采用单栅极场效应晶体管电容的测试方法，将源极3、漏极4、第二栅极6接地，在第一栅极5上加偏置和交流信号，测出第一栅极5对第一栅极5的电容C_{g1_g1}，第一栅极5对源极3的电容C_{g1_s}、第一栅极5对漏极4的电容为C_{g1_d}、第一栅极5对第二栅极6的电容C_{g1_g2}；

步骤2：将源极3、漏极4、第一栅极5接地，在第二栅极6上加偏置和交流信号，测出第二栅极6对第二栅极6的电容C_{g2_g2}、第二栅极6对源极3的电容C_{g2_s}、第二栅极6对漏极4的电容C_{g2_d}、第二栅极6对第一栅极5的电容C_{g2_g1}；

步骤3：根本步骤1和步骤2的测量结果，计算双栅极场效应晶体管结构的总的栅电容C_g，计算的公式如下：

C_g＝C_{g1_g1}+C_{g1_g2}+C_{g2_g2}+C_{g2_g1}

优选地，所述步骤1和步骤2中的交流信号为电压为0.1毫伏，频率为1兆赫兹信号。

优选地，所述步骤1和步骤2中所述偏置为电压从-1伏扫到1伏，步长为0.05伏。

下面，对上述计算公式的论证，将图1的双栅极结构的场效应晶体管视为双端口网络，如图2所示。

双端口网络的两个端口1和端口2分别连接第一栅极5和第二栅极6，源极3和漏极4接地。记双端口网络的导纳参数、电容参数以及电压电流分别为Y、C、I、V，字母下标数字表示对应的端口。

计算总电流I：

I＝I₁+I₂＝(Y₁₁+Y₂₁)V₁+(Y₁₂+Y₂₂)V₂

当两端口加同样的信号电压V时，即V＝V₁＝V₂，此时，

I＝(Y₁₁+Y₂₁+Y₁₂+Y₂₂)V。

计算总电容C_g：

C_g＝(I/V)_取虚部/ω＝(Y₁₁+Y₂₁+Y₁₂+Y₂₂)_取虚部/ω＝(Y₁₁)_取虚部/ω+(Y₁₂)_取虚部/ω+(Y₂₂)_取虚部/ω+(Y₂₁)_取虚部/ω＝C₁₁+C₁₂+C₂₂+C₂₁

其中ω为信号角频率。将上面计算公式下标对应更改一下，即等同如下计算公式：