The invention discloses a method for testing the accuracy of ultra fast electrical properties of semiconductor devices to improve the picosecond electrical characteristics of semiconductor device, belonging to the field test, the method of metal oxide semiconductor field effect transistor when testing the electrical characteristics of gate driving signal (V
【技术实现步骤摘要】
一种提高半导体器件皮秒级超快速电学特性测试精度的方法
本专利技术属于半导体器件电学参数提取领域,具体涉及一种提高金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)皮秒级Id-Vg转移特性测试精度的方法。
技术介绍
按照摩尔定律,晶体管特征尺寸不断缩小,当缩小到纳米尺度后,栅介质厚度也逐渐减小到接近1nm,则会导致关态栅漏电流的增大,导致功耗密度增加、迁移率退化,造成器件性能恶化,传统的硅基场效应晶体管已经接近物理极限。实现器件进一步等比例缩小,则必须通过采用新的材料、工艺或新的器件结构来解决目前限制晶体管等比例缩小的因素,才能在器件特征尺寸缩小,提高集成度的同时,获取更好的器件性能。如已经应用广泛的high-k材料取代传统的SiO2作为栅介质层,还有采取措施提高沟道内载流子迁移率,如新的沟道材料,包括III-V族半导体、锗、石墨烯、各种纳米管、线等结构,弥补沟道高掺杂引起的库伦相互作用更显著及栅介质变薄引起的有效电场强度提高和界面散射增强等因素带来的迁移率退化。而对于采取新技术的器件,也会带来一些其他可靠性问题,实际与半导体沟道内载流子被栅介质缺陷快速捕获的活动有关,如阈值电压不稳定、迁移率退化。而这些快速捕获活动通常时间都在微秒级以下,已有研究表明,栅叠层与沟道界面缺陷捕获释放载流子甚至快至十几皮秒。目前报道的最快的快速金属氧化物半导体场效应晶体管转移特性Id-Vg测试方法中上升下降沿为纳秒级,并不能完整反映载流子与缺陷之间的传输活动,因此有必要提出半导体器件皮秒级超快速电学特性测试系统及方法,并且在超快速测试中关键的就是保证测试精度,否则测试速度提高便变得没 ...
【技术保护点】
一种提高半导体器件皮秒级超快速电学特性测试精度的方法,其特征在于,该方法包括对金属氧化物半导体场效应晶体管电学特性测试时施加的栅极电压激励信号和示波器得到的响应信号进行同步的步骤及对测得的与晶体管源漏电流有关的响应信号去除噪声的步骤;所述同步具体为:在测试回路中用一个标准特征阻抗校准片代替待测MOSFET晶体管,测得两路脉冲信号:栅极电压脉冲信号和示波器测得的与源漏电流有关的响应信号;利用示波器的两通道Delay测试功能测出两通道延时,并用Deskew功能进行延迟时间修正,使两通道信号高度同步;将标准特征阻抗校准片换为待测MOSFET晶体管,测得的栅极电压脉冲信号和示波器测得的与源漏电流有关的响应信号则会同步;或者,在测试回路中用一个标准特征阻抗校准片代替待测MOSFET晶体管,测得两路脉冲信号:栅极电压脉冲信号和示波器测得的与源漏电流有关的响应信号,将两路信号的邻近上升沿的1%‑99%对应点对准,从而计算得到延迟时差,再将标准特征阻抗校准片换为MOSFET晶体管,测得两路信号:栅极电压脉冲信号和示波器测得的与源漏电流有关的响应信号,进行同样延时差的校准,实现信号同步;所述去噪声具体为 ...
【技术特征摘要】
1.一种提高半导体器件皮秒级超快速电学特性测试精度的方法,其特征在于,该方法包括对金属氧化物半导体场效应晶体管电学特性测试时施加的栅极电压激励信号和示波器得到的响应信号进行同步的步骤及对测得的与晶体管源漏电流有关的响应信号去除噪声的步骤;所述同步具体为:在测试回路中用一个标准特征阻抗校准片代替待测MOSFET晶体管,测得两路脉冲信号:栅极电压脉冲信号和示波器测得的与源漏电流有关的响应信号;利用示波器的两通道Delay测试功能测出两通道延时,并用Deskew功能进行延迟时间修正,使两通道信号高度同步;将标准特征阻抗校准片换为待测MOSFET晶体管,测得的栅极电压脉冲信号和示波器测得的与源漏电流有关的响应信号则会同步;或者,在测试回路中用一个标准特征阻抗校准片代替待测MOSFET晶体管,测得两路脉冲信号:栅极电压脉冲信号和示波器测得的与源漏电流有关的响应信号,将两路信号的邻近上升沿的1%-99%对应点对准,从而计算得到延迟时差,再将标准特征阻抗校准片换为MOSFET晶体管,测得两路信号:栅极电压脉冲信号和示波器测得的与源漏电流有关的响应信号,进行同样延时差的校准,实现信号同步;所述去噪声具体为:对测试的栅极电压脉冲信号和示波器测得与源漏电流有关的响应信号,运用多点平均和平滑算法去除环境随机噪声。2.根据权利要求1所述的一种提高半导体器件皮秒级超快速电学特性测试精度的方法,其特征在于,所述测试回路由脉冲发生器(101)、宽频带放大及偏置电路(105)、第一微波探针(107)、第二微波探针(108)、宽频带拾捡三通装置(106)、直流电源(102)...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵毅,韩菁慧,陈冰,曲益明,张睿,
申请(专利权)人:浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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