一种阈值电压的测量方法及其系统技术方案

本发明专利技术提供一种阈值电压测量方法及其系统，包括：步骤S1：将MOS管的最大工作电压和最小工作电压设置为上限电压和下限电压，执行步骤S2；步骤S2：以所述上限电压和所述下限电压之间的值为扫描电压，对所述MOS管的栅极施加所述扫描电压，并获取漏极电流，执行步骤S3；步骤S3：将所述漏极电流与目标电流作差得到第一差值，当所述第一差值的绝对值小于或等于所述第一设定值时，将所述扫描电压作为阈值电压输出；当所述第一差值的绝对值大于所述第一设定值时，通过判断所述漏极电流与所述目标电流的大小关系，调整所述上限电压与所述下限电压，并返回步骤S2。避免所述最大工作电压与所述最小工作电压的施加对所述MOS管造成的损坏以及阈值电压的偏移。阈值电压的偏移。阈值电压的偏移。

【技术实现步骤摘要】
一种阈值电压的测量方法及其系统


[0001]本专利技术涉及半导体领域，尤其涉及一种阈值电压的测量方法及其系统。

技术介绍

[0002]随着半导体技术的不断进步，集成电路制造工艺要求日益提高，但是由于集成电路的制造周期较长，成本极高，因此提高制造工艺的生产效率及产品的良率显得尤为重要。半导体器件在制作完成后、进行封装前，为了确保半导体器件的良率，避免封装的浪费，需要对半导体器件的电学性能进行检测，避免不符合要求的器件进入下一步流程。
[0003]在目前的半导体器件的电性测量时，最典型的就是阈值电压的测量。通常将传输特性曲线中输出电压随输入电压改变而急剧变化的转折区的重点对应的输入电压称为阈值电压，测量阈值电压的原理是，当栅极电压达到某值时，该期间的源极和漏极的电流达到某特定值，即认为该MOS管打开，此时的栅极电压即为阈值电压。
[0004]通常对于阈值电压的测试方法有两种，一种是线性扫压的方法，另一种是二分法扫压的方法。线性扫压从半导体器件的最小工作电压开始按照设定的电压步长依次加压至最大工作电压，通过测量半导体器件漏端的电流值寻找与目标电流值相对应的电压值；而二分法扫压的方式是先通过测量最大工作电压、最小工作电压与中间电压对应的电流值，并与目标电流值相比较，确定阈值电压位于的区间，通过逐步逼近的方式缩小带测量的电压范围，最终确定阈值电压。
[0005]但线性扫压的方法存在精确度与测试效率之间的矛盾，若使设定的电压步长较小以提高精确度，则会非常耗时；若为了减少测试时间增大设定的电压步长，则会造成精准度的降低。相对而言，二分法扫压的方式更精准且更高效，但在测试过程中会出现由于半导体器件不成熟，无法耐高压，导致器件损伤的情况；或者半导体器件由于高电压或低电压的施加，造成轻微的擦除或写入，进而导致阈值电压发生偏移的情况，如图1所示，半导体器件在在第一次阈值电压测量过程中发生了轻微的擦除，导致第二次阈值电压测量的结果与第一次不同。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种阈值电压的测量方法及其系统，避免半导体器件由于最大工作电压或最小工作电压的施加导致的器件损坏和阈值电压偏移的问题。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种阈值电压的测量方法，包括：
[0008]步骤S1：将MOS管的最大工作电压和最小工作电压设置为上限电压和下限电压，执行步骤S2；
[0009]步骤S2：以所述上限电压和所述下限电压之间的值为扫描电压，对所述MOS管的栅极施加所述扫描电压，并获取所述MOS管的漏极电流，执行步骤S3；
[0010]步骤S3：将所述漏极电流与目标电流作差得到第一差值，当所述第一差值的绝对值小于或等于第一设定值时，将所述扫描电压作为所述MOS管的阈值电压输出；当所述第一
差值的绝对值大于所述第一设定值时，判断所述漏极电流与所述目标电流的大小关系，当所述漏极电流大于所述目标电流，将所述上限电压替换为所述扫描电压，并返回步骤S2，当所述漏极电流小于所述目标电流时，则将所述下限电压替换为所述扫描电压，并返回步骤S2。
[0011]可选的，执行步骤S3之前，将所述扫描电压分别与所述最大工作电压和所述最小工作电压作差，得到第二差值和第三差值，若所述第二差值和所述第三差值的绝对值中的任一个小于第二设定值时，所述第一差值的绝对值仍大于所述第一设定值，则将错误信号作为所述MOS管的阈值电压输出。
[0012]可选的，所述第二设定值小于0.05V。
[0013]可选的，在步骤S2中，将所述上限电压和所述下限电压之间的值分别与所述最大工作电压和所述最小工作电压作差得到第四差值和第五差值，所述第四差值和所述第五差值的绝对值均大于所述第二设定值。
[0014]可选的，在步骤S2中以所述上限电压与所述下限电压之间的平均值为扫描电压。
[0015]可选的，所述第一设定值为0.1倍的目标电流至0.3倍的目标电流。
[0016]可选的，对所述MOS管的栅极施加扫描电压的同时，对所述MOS管的漏极施加预设电压，将所述MOS管的源极接地。
[0017]基于同一种专利技术构思，本专利技术还提供一种阈值电压测量系统，分别以MOS管的最大工作电压和最小工作电压为上限电压和下限电压，包括：
[0018]电信号施加单元，以上限电压与下限电压之间的值为扫描电压，对MOS管的栅极施加所述扫描电压；
[0019]电信号读取单元，测量所述MOS管的漏极电流；
[0020]电信号处理单元，将所述漏极电流与目标电流的作差得到第一差值，当所述第一差值的绝对值小于或等于第一设定值时，将所述扫描电压作为所述MOS管的阈值电压输出；当所述第一差值的绝对值大于所述第一设定值时，判断所述漏极电流与所述目标电流的大小关系，当所述漏极电流大于所述目标电流，将所述上限电压替换为所述扫描电压，并返回所述电信号施加单元对所述MOS管的栅极重新施加所述扫描电压，当所述漏极电流小于所述目标电流时，则将所述下限电压替换为所述扫描电压，并返回所述电信号施加单元对所述MOS管的栅极重新施加所述扫描电压。
[0021]可选的，所述电信号施加单元还对所述MOS管的漏极施加预设电压，使所述MOS的源极接地。
[0022]可选的，所述第一差值的绝对值与所述第一设定值的大小之前，还包括：
[0023]将所述扫描电压分别与所述最大工作电压和所述最小工作电压作差，得到第二差值和第三差值，若所述第二差值与所述第三差值的绝对值中的任一个小于第二设定值时，所述第一差值的绝对值仍大于所述第一设定值，则将错误信号作为所述MOS管的阈值电压输出。
[0024]本专利技术提供一种阈值电压测量方法及其系统，步骤S1：将MOS管的最大工作电压和最小工作电压设置为上限电压和下限电压，执行步骤S2；步骤S2：以所述上限电压和所述下限电压之间的值为扫描电压，对所述MOS管的栅极施加所述扫描电压，并获取所述MOS管的漏极电流，执行步骤S3；步骤S3：将所述漏极电流与目标电流作差得到第一差值，当所述第
一差值的绝对值小于或等于第一设定值时，将所述扫描电压作为所述MOS管的阈值电压输出；当所述第一差值的绝对值大于所述第一设定值时，判断所述漏极电流与所述目标电流的大小关系，当所述漏极电流大于所述目标电流，将所述上限电压替换为所述扫描电压，并返回步骤S2，当所述漏极电流小于所述目标电流时，则将所述下限电压替换为所述扫描电压，并返回步骤S2。本专利技术可以避免在测量过程中对所述MOS管施加最大工作电压与最小工作电压，通过对比所述MOS管的漏极电流与所述目标电流之间的关系逐步缩减所述电压测量区间，不断逼近所述阈值电压，避免所述最大工作电压与所述最小工作电压的施加对所述MOS管造成的损坏以及阈值电压的偏移。
附图说明
[0025]图1为使用二分法扫压的方法时两次测量结果图；
[0026]图2为本专利技术实施例一提供的一种阈值电压的测量方法的流程图；
[0027]图3为本专利技术实施例一提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阈值电压测量方法，其特征在于，包括：步骤S1：将MOS管的最大工作电压和最小工作电压设置为上限电压和下限电压，执行步骤S2；步骤S2：以所述上限电压和所述下限电压之间的值为扫描电压，对所述MOS管的栅极施加所述扫描电压，并获取所述MOS管的漏极电流，执行步骤S3；步骤S3：将所述漏极电流与目标电流作差得到第一差值，当所述第一差值的绝对值小于或等于第一设定值时，将所述扫描电压作为所述MOS管的阈值电压输出；当所述第一差值的绝对值大于所述第一设定值时，判断所述漏极电流与所述目标电流的大小关系，当所述漏极电流大于所述目标电流，将所述上限电压替换为所述扫描电压，并返回步骤S2，当所述漏极电流小于所述目标电流时，则将所述下限电压替换为所述扫描电压，并返回步骤S2。2.如权利要求1所述的阈值电压测量方法，其特征在于，执行步骤S3之前，将所述扫描电压分别与所述最大工作电压和所述最小工作电压作差，得到第二差值和第三差值，若所述第二差值和所述第三差值的绝对值中的任一个小于第二设定值时，所述第一差值的绝对值仍大于所述第一设定值，则将错误信号作为所述MOS管的阈值电压输出。3.如权利要求2所述的阈值电压测量方法，其特征在于，所述第二设定值小于0.05V。4.如权利要求1所述的阈值电压测量方法，其特征在于，在步骤S2中，将所述上限电压和所述下限电压之间的值分别与所述最大工作电压和所述最小工作电压作差得到第四差值和第五差值，所述第四差值和所述第五差值的绝对值均大于所述第二设定值。5.如权利要求1或4所述的阈值电压测量方法，其特征在于，在步骤S2中以所述上限电压与所述下限电压之间的平均值为扫描电压。6.如权利要求1所述的阈值电压测量方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜宏亮，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：