用于测量SRAM的传输门器件的阈值电压的方法和电路技术

本发明专利技术提供一种用于测量SRAM的传输门器件的阈值电压的方法和电路。所述方法包括：为SRAM的上拉晶体管的衬底施加第一电压；为下拉晶体管和传输门晶体管的衬底施加第二电压；为传输门晶体管的漏极施加第三电压；将待测传输门晶体管的源极节点预设为低电位，将非待测传输门晶体管的源极节点预设为高电位；为传输门晶体管的栅极施加从零到第四电压进行变化的电压；测量待测传输门晶体管的沟道电流，当沟道电流达到预设电流值时，为传输门晶体管的栅极施加的电压为待测传输门晶体管的阈值电压。本发明专利技术所提供的用于测量SRAM的传输门器件的阈值电压的方法可以实现在SRAM标准位元上进行测试，无需专用的测试结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，具体而言涉及一种用于测量静态随机存储器(SRAM)的传输门(Pass Gate, PG)器件的阈值电压的方法和电路。
技术介绍
随着芯片的工艺尺寸越来越小，集成度越来越高，半导体工艺加工中可能引入越来越多的各种失效。器件工艺偏差在生产中的影响也日益明显。由于面积受约束，SRAM很容易受到工艺偏差的影响。SRAM单元中器件的阈值电压的失配(Vt mismatch)偏差会导致访问失效、翻转读失效、写失效、保持失效等。因此，对SRAM中器件的阈值电压的测量显得尤为重要。传统的方法对SRAM中晶体管器件的阈值电压进行测量时采用专用的测试结构(例如图1所示的用于SRAM的PG器件的传统测试结构)，所测量的器件不是真正SRAM(例如图2所示出的标准的SRAM单元)芯片中的晶体管器件。而一个晶体管的参数对于不同的晶圆会有所不同，甚至在同一芯片上的晶体管之间也会由于位置的不同而有差别。因此，在专用的测试结构(例如TK，test key)中所测量的器件不能真实地反映SRAM芯片中的器件。
技术实现思路
针对现有技术的不足，一方面，本专利技术提供一种用于测量SRAM的传输门器件的阈值电压的方法。所述方法包括:为所述SRAM的上拉(Pull Up, PU)晶体管的衬底施加第一电压；为所述SRAM的下拉(Pull Down, PD)晶体管的衬底施加第二电压；为所述SRAM的传输门晶体管的衬底施加所述第二电压、漏极施加第三电压；将所述传输门晶体管中的待测传输门晶体管的源极节点预设为低电位，将所述传输门晶体管中的非待测传输门晶体管的源极节点预设为高电位；为所述传输门晶体管的栅极施加从零到第四电压进行变化的电压；以及测量所述待测传输门晶体管的沟道电流，当所述沟道电流达到预设电流值时，为所述传输门晶体管的栅极施加的电压为所述待测传输门晶体管的阈值电压。在本专利技术的一个实施例中，所述第一电压为Vdd，所述第二电压为Vss。在本专利技术的一个实施例中，所述第三电压与所述第一电压相等。在本专利技术的一个实施例中，所述第四电压与所述第一电压相等。在本专利技术的一个实施例中，所述预设电流值为ΙΟΟηΑ。在本专利技术的一个实施例中，为所述传输门晶体管的栅极施加的电压按照预定步进值从零到所述第四电压进行变化。在本专利技术的一个实施例中，所述预定步进值为0.02Vo 在本专利技术的一个实施例中，所述测量所述待测传输门晶体管的沟道电流包括测量所述待测传输门晶体管的漏极节点处的电流。在本专利技术的一个实施例中，所述待测传输门晶体管通过选址的方式加以选择。另一方面，本专利技术提供一种用于测量SRAM的传输门器件的阈值电压的电路。所述电路包括待测SRAM，其中:所述待测SRAM的上拉晶体管的衬底连接第一电源；所述待测SRAM的下拉晶体管的衬底连接第二电源；所述待测SRAM的传输门晶体管的衬底连接所述第二电源、漏极连接第三电源、栅极连接第四电源，所述第四电源的电压从零到第四电压进行变化；所述传输门晶体管中的待测传输门晶体管的源极节点预设为低电位，所述传输门晶体管中的非待测传输门晶体管的源极节点预设为高电位；以及当所述待测传输门晶体管的沟道电流达到预设电流值时所述传输门晶体管的栅极电压为所述待测传输门晶体管的阈值电压。本专利技术所提供的用于测量SRAM的传输门器件的阈值电压的方法和电路可以实现在SRAM标准位元上进行测试，无需专用的测试结构，并且可以对真正SRAM芯片上的所有或任意的传输门器件进行测试，测试效率高。【附图说明】本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中:图1示出了现有的用于SRAM的传输门器件的测试结构；图2示出了标准的SRAM存储单元的结构；图3示出了根据本专利技术的实施例的用于测量SRAM的传输门器件的阈值电压的电路；以及图4示出了图3中的待测传输门器件PGl与现有的单个传输门器件的栅极电压-沟道电流的关系仿真图的比较。【具体实施方式】在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本专利技术的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本专利技术提出的技术方案。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述夕卜，本专利技术还可以具有其他实施方式。—方面，本专利技术提供一种用于测量SRAM的传输门器件的阈值电压的方法。该方法包括:为SRAM的上拉晶体管的衬底施加第一电压；为SRAM的下拉晶体管的衬底施加第二电压；为SRAM的传输门晶体管的衬底施加第二电压、漏极施加第三电压；将传输门晶体管中的待测传输门晶体管的源极节点预设为低电位，将传输门晶体管中的非待测传输门晶体管的源极节点预设为高电位；为传输门晶体管的栅极施加从零到第四电压进行变化的电压；以及测量待测传输门晶体管的沟道电流，当沟道电流达到预设电流值时，为传输门晶体管的栅极施加的电压为待测传输门晶体管的阈值电压。该方法不改变SRAM单元的内部连接结构，只是对某些器件的引脚或对某些端口施加不同的电信号以实现对SRAM单元的传输门器件的测量。图3示出了根据本专利技术的实施例的用于测量SRAM的传输门器件的阈值电压的电路。如图3所示，示例性地，待测量的SRAM为标准的6T-SRAM单元，包括两个传输门晶体管PGl和PG2、两个上拉晶体管PUl和PU2以及两个下拉晶体管PDl和TO2。根据本专利技术的实施例的方法对图3的SRAM的传输门器件PGl和PG2的阈值电压进行的测量直接在SRAM的标准结构上实现，SRAM的内部器件的连接关系保持不变。具体地，上拉晶体管PUl和下拉晶体管PDl构成第一反相器，上拉晶体管PU2和下拉晶体管PD2构成第二反相器。第一反相器和第二反相器构成锁存电路，一个反相器的输出与另一个反相器的输入相连。该锁存电路连接在第一电源(图3中示出为Vdd)和第二电源(图3中示出为Vss)之间。第一反相器和第二反相器的输出分别作为两个存储节点(图3中示出为节点A和B)。互补位线对BL和BLB分别通过传输门晶体管PGl和PG2耦合至存储节点对A和B上。字线WL传输门晶体管PGl和PG2的栅极相连。<当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量SRAM的传输门器件的阈值电压的方法，其特征在于，所述方法包括：为所述SRAM的上拉晶体管的衬底施加第一电压；为所述SRAM的下拉晶体管的衬底施加第二电压；为所述SRAM的传输门晶体管的衬底施加所述第二电压、漏极施加第三电压；将所述传输门晶体管中的待测传输门晶体管的源极节点预设为低电位，将所述传输门晶体管中的非待测传输门晶体管的源极节点预设为高电位；为所述传输门晶体管的栅极施加从零到第四电压进行变化的电压；以及测量所述待测传输门晶体管的沟道电流，当所述沟道电流达到预设电流值时，为所述传输门晶体管的栅极施加的电压为所述待测传输门晶体管的阈值电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张弓，李煜，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31