MOS晶体管的开启电压测试系统及测试方法技术方案

本发明专利技术提供了一种MOS晶体管的开启电压测试系统及测试方法，利用两个源测量单元分别与MOS晶体管的漏极及衬底相连，运算放大器的输出端与MOS晶体管的栅极相连，运算放大器的负输入端及直流电流源的负极均与MOS晶体管的源极相连构成的开启电压测试系统，在进行MOS晶体管的开启电压测试时，向运算放大器的正输入端输入0V电压，通过直流电流源向MOS晶体管的源极提供大小等于目标电流的电流，之后通过源测量单元向MOS晶体管的漏极输入设定的电压并同时测量运算放大器的输出端与MOS晶体管的栅极之间的电压即可获得MOS晶体管的开启电压，测量过程操作简单，提高了测量的精准度，缩短了测试确定开启电压的过程所需的时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体测试
，特别涉及一种MOS晶体管的开启电压测试系统及测试方法。
技术介绍
要确定制造完成的MOS晶体管(MOSFET)的开启电压需要进行测试，以便准确的掌握MOS晶体管的开启电压。请参考图1，其为现有的MOS晶体管的开启电压测试系统的示意图。如图1所示，在MOS晶体管的漏极11’、栅极12’、源极13’及衬底14’依次与第一源测量单元SMU1、第二源测量单元SMU2、第三源测量单元SMU3及第四源测量单元SMU4相连，第一源测量单元SMU1、第二源测量单元SMU2、第三源测量单元SMU3及第四源测量单元SMU4用于提供电流源和/或电压源。MOS晶体管的开启电压，即MOS晶体管的漏极电压Vds固定时，使漏极电流不断增加达到漏极的目标电流Id’时栅极电压Vgs的值。在对MOS晶体管的开启电压进行测试时，首先需要设定初始的测试电压下限、测试电压上限及目标电流，可以将衬底接地，漏极接+0.05的电压，将测试电压设置为当前的测试电压上限和测试电压下限的总和取均值，并测试MOS晶体管的漏极的电流Id,将Id与目标电流进行比较；若测试的电流大于目标电流，则将测试电压设置为测试电压上限和测试电压下限的总和取均值与测试电压下限的总和再次取均值，并再次测试MOS晶体管的漏极的电流，将其与目标电流进行比较；若测试的电流小于目标电流，则将测试电压设置为测试电压上限和测试电压下限的总和取均值与测试电压上限的总和再次取均值，并再次测试MOS晶体管的漏极的电流，将其与目标电流进行比较；不断循环上述判断比较过程直至漏极的测试得到的电流达到目标电流才结束，并将此时设置的测试电压作为MOS晶体管的开启电压。但是现有技术存在如下缺点：测试结果收敛较慢，使得获得的开启电压的
测试结果精确度不高；测试确定开启电压的过程需要耗费较多的时间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种MOS晶体管的开启电压测试系统及测试方法，以解决使用现有技术的MOS晶体管的开启电压测试系统获得开启电压的测试结果精确度不高且确定开启电压的过程需要耗费较多的时间的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种MOS晶体管的开启电压测试系统，所述MOS晶体管的开启电压测试系统包括：两个源测量单元、一运算放大器及一直流电流源；两个源测量单元分别与所述MOS晶体管的漏极及衬底相连，所述运算放大器的输出端与所述MOS晶体管的栅极相连，所述运算放大器的负输入端及所述直流电流源的负极均与所述MOS晶体管的源极相连。可选的，在所述的MOS晶体管的开启电压测试系统中，还包括设置于所述运算放大器的输出端与所述MOS晶体管的栅极之间的电压测量仪。可选的，在所述的MOS晶体管的开启电压测试系统中，所述MOS晶体管为NMOS晶体管。可选的，在所述的MOS晶体管的开启电压测试系统中，所述MOS晶体管为PMOS晶体管。本专利技术还提供一种MOS晶体管的开启电压测试方法，包括如下步骤：计算所述MOS晶体管的漏极的目标电流并设定施加于所述MOS晶体管的漏极的电压；向运算放大器的正输入端输入0V电压；通过直流电流源向所述MOS晶体管的源极提供大小等于所述漏极的目标电流的电流；通过源测量单元向所述MOS晶体管的漏极输入设定的电压，并同时测量所述运算放大器的输出端与所述MOS晶体管的栅极之间的电压，将测量获得的电压作为MOS晶体管的开启电压。可选的，在所述的所述MOS晶体管的开启电压测试方法中，计算所述MOS晶体管的漏极的目标电流的公式如下：Id＝k·(W/L)；其中，Id为所述目标电流，k为电流的权重系数，W为MOS晶体管的沟道的宽度，L为MOS晶体管的沟道的长度。可选的，在所述的所述MOS晶体管的开启电压测试方法中，施加于所述MOS晶体管的漏极的电压为0.05V或者0.1V。可选的，在所述的所述MOS晶体管的开启电压测试方法中，采用电压测量仪测量所述运算放大器的输出端与所述MOS晶体管的栅极之间的电压。可选的，在所述的所述MOS晶体管的开启电压测试方法中，向运算放大器的正输入端输入0V电压之前，还包括通过所述源测量单元将与其相连的所述MOS晶体管的衬底接地的步骤。在本专利技术所提供的MOS晶体管的开启电压测试系统及测试方法中，所述MOS晶体管的开启电压测试系统包括两个源测量单元、一运算放大器及一直流电流源；两个源测量单元分别与MOS晶体管的漏极及衬底相连，所述运算放大器的输出端与MOS晶体管的栅极相连，所述运算放大器的负输入端及所述直流电流源的负极均与MOS晶体管的源极相连，在进行MOS晶体管的开启电压测试时，向运算放大器的正输入端输入0V电压，通过直流电流源向MOS晶体管的源极提供大小等于目标电流的电流，之后通过源测量单元向MOS晶体管的漏极输入设定的电压并同时测量所述运算放大器的输出端与MOS晶体管的栅极之间的电压即为MOS晶体管的开启电压，整个测量过程操作简单，提高了测量结果的精准度，与此同时还大大缩短了测试确定开启电压的过程所需的时间。附图说明图1是现有的MOS晶体管的开启电压测试系统的示意图；图2是本专利技术一实施例中的MOS晶体管的开启电压测试系统的示意图；图3是本专利技术一实施例中的MOS晶体管的开启电压测试方法的流程图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的MOS晶体管的开启电压测试系统及测试方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的
比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。请参考图2，其为本专利技术一实施例中的MOS晶体管的开启电压测试系统的示意图，如图2所示，所述的MOS晶体管的开启电压测试系统包括：两个源测量单元(SMU)15、一运算放大器及一直流电流源；两个源测量单元15分别与所述MOS晶体管的漏极11及衬底14相连，所述运算放大器的输出端与所述MOS晶体管的栅极12相连，所述运算放大器的负输入端及所述直流电流源的负极均与所述MOS晶体管的源极13相连，这里由于所述直流电流源的负极均与所述MOS晶体管的源极13相连，因此输入给源极13的电流是与所述直流电流源的负极端输入的电流方向相反的电流。其中，源测量单元15(Source Measure Unit，缩写为SMU)是一种精确供电设备，能精确控制电流大小。它不仅可以提供测量分辨率小于1mV的电压源，还可以提供测量分辨率低于1uA的电流源，对于供给电源和测量的精度的要求比较高时，SMU就成为了最佳选择。较佳的，所述的MOS晶体管的开启电压测试系统还包括设置于所述运算放大器的输出端与所述MOS晶体管的栅极12之间的电压测量仪，通过电压测量仪可以更为直观的显示所述运算放大器的输出端与所述MOS晶体管的栅极12之间的电压数值，以便工作人员直接读取数据并记录，操作简单。进一步的，所述MOS晶体管的衬底14为所述MOS晶体管为PMOS晶体管或者为NMOS晶体管。。相应的，本实施例还提供了一种MOS晶体管的开启电压测试方法，采用如上所述的MOS晶体管的开启电压测试系统。下面参考图图3，其为本专利技术一实施例中的MOS晶体管的开启电压测试方法的流程图，具体包括以下步骤：首先，执行步骤S1，计算所述MOS晶体管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MOS晶体管的开启电压测试系统，其特征在于，包括：两个源测量单元、一运算放大器及一直流电流源；两个源测量单元分别与所述MOS晶体管的漏极及衬底相连，所述运算放大器的输出端与所述MOS晶体管的栅极相连，所述运算放大器的负输入端及所述直流电流源的负极均与所述MOS晶体管的源极相连。

【技术特征摘要】
1.一种MOS晶体管的开启电压测试系统，其特征在于，包括：两个源测量单元、一运算放大器及一直流电流源；两个源测量单元分别与所述MOS晶体管的漏极及衬底相连，所述运算放大器的输出端与所述MOS晶体管的栅极相连，所述运算放大器的负输入端及所述直流电流源的负极均与所述MOS晶体管的源极相连。2.如权利要求1所述的MOS晶体管的开启电压测试系统，其特征在于，还包括设置于所述运算放大器的输出端与所述MOS晶体管的栅极之间的电压测量仪。3.如权利要求1所述的MOS晶体管的开启电压测试系统，其特征在于，所述MOS晶体管为NMOS晶体管。4.如权利要求1所述的MOS晶体管的开启电压测试系统，其特征在于，所述MOS晶体管为PMOS晶体管。5.一种MOS晶体管的开启电压测试方法，采用如权利要求1至4中任一项所述的MOS晶体管的开启电压测试系统，其特征在于，包括：计算所述MOS晶体管的漏极的目标电流并设定施加于所述MOS晶体管的漏极的电压；向运算放大器的正输入端输入0V电压；通过直流电流源向所述MOS晶体管的源极提供大...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛刚，
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