CN109188236A - 一种mos管的阈值电压检测方法 - Google Patents

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王靓
莫保章
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    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/2607—Circuits therefor
    • G01R31/2621—Circuits therefor for testing field effect transistors, i.e. FET's

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Abstract

本发明涉及一种MOS管的阈值电压检测方法，包括以下步骤：步骤S1、提供一测试仪器，将所述测试仪器接地放电；步骤S2、将一MOS管与所述测试仪器电性连接；步骤S3、将所述MOS管的基极接地，向所述MOS管的漏极施加偏压Vd；步骤S4、向所述MOS管的栅极按一定步进施加电压Vgi，同时测试所述MOS管的所述漏极的电流Idi；步骤S5、根据Vgi和Idi，采用最小二乘法拟合，得到跨导值‑电流曲线，并根据所述跨导值‑电流曲线处理得到所述MOS管的阈值电压Vt；其中，i＝1、2、……、n，n为大于1的正整数。其优点在于，通过最小二乘法对MOS管的跨导值‑电流曲线进行拟合，与传统的两点直线法相比，减少了异常点对跨导值‑电流曲线的影响，使得检测获得的阈值电压精确。

Description

一种MOS管的阈值电压检测方法
技术领域
本发明涉及微电子性能测试，尤其涉及一种MOS管的阈值电压检测方法。
背景技术
对金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)进行性能测试时，通常需要检测MOS管的阈值电压。
现有的检测方法是使用Gm测试方法推导得到MOS管的阈值电压，其工作原理为通过向MOS管的栅极施加不同的电压值V，然后收集漏极的电流I，得到I-V特性曲线，然后计算得到跨导值(Gm，即ΔI/ΔV，I-V曲线的斜率)的最大值，然后推导得到阈值电压。
但是由于检测过程中会出现意外情况，会导致跨导值-电流曲线(Gm-Id)出现异常点，异常点通常会大幅度偏离，由于通常使用两点直线法进行曲线拟合，使得计算得到的跨导值的最大值出现偏差，进而影响MOS管的阈值电压的检测值。
因此，亟需一种降低异常点对跨导值-电流曲线影响的检测方法，使得测量的MOS管的阈值电压准确。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种MOS管的阈值电压检测方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种MOS管的阈值电压检测方法，包括以下步骤：
步骤S1、提供一测试仪器，将所述测试仪器接地放电；
步骤S2、将一MOS管与所述测试仪器电性连接；
步骤S3、将所述MOS管的基极接地，向所述MOS管的漏极施加偏压Vd；
步骤S4、向所述MOS管的栅极按一定步进施加电压Vgi，同时测试所述MOS管的所述漏极的电流Idi；
步骤S5、根据Vgi和Idi，采用最小二乘法拟合，得到跨导值-电流曲线，并根据所述跨导值-电流曲线处理得到所述MOS管的阈值电压Vt；
其中，i＝1、2、……、n，n为大于1的正整数。
优选地，在所述步骤S2中，所述测试仪器包括第一源测量单元、第二源测量单元和第三源测量单元，所述MOS管的漏极与所述第一源测量单元电性连接，所述MOS管的栅极与所述第二源测量单元电性连接，所述MOS管的基极与所述第三源测量单元电性连接。
优选地，n为大于3的正整数。
优选地，在所述步骤S5中，跨导值-电流曲线的公式为Id(Vg)＝a0+a1Vg；
其中，a0和a1满足并且F(a0,a1)的值最小。
优选地，a0和a1的计算公式如下：
优选地，在所述步骤S5中，根据所述跨导值-电流曲线，计算得到跨导值的最大值，并根据所述跨导值的最大值计算阈值电压Vt。
优选地，在所述步骤S5中，采用最小二乘法，对相邻的至少三个数值点(Vgi，Idi)进行拟合。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明的一种MOS管的阈值电压检测方法，通过最小二乘法对MOS管的Gm-Id曲线进行拟合，与传统的两点直线法相比，减少了异常点对Gm-Id曲线的影响，使得检测获得的阈值电压精确，不会出现阈值电压偏差。
附图说明
图1是本发明的一个优选实施例的示意图。
图2是使用现有技术进行拟合的跨导值-电流曲线的示意图。
图3是使用本发明的方法进行拟合的跨导值-电流曲线的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明的一个优选实施例，如图1所示，一种MOS管的阈值电压检测方法，包括以下步骤：
步骤S1、提供一测试仪器，将测试仪器接地放电；
步骤S2、将一MOS管与测试仪器电性连接；
步骤S3、将MOS管的基极接地，向MOS管的漏极施加偏压Vd；
步骤S4、向MOS管的栅极按一定步进施加电压Vgi，同时测试MOS管的漏极的电流Idi；
步骤S5、根据Vgi和Idi，采用最小二乘法拟合，得到跨导值-电流曲线，最终获得阈值电压Vt；
其中，i＝1、2、……、n，n为大于1的正整数。
进一步地，在步骤S2中，测量仪器包括第一源测量单元、第二源测量单元和第三源测量单元，MOS管的漏极与第一源测量单元电性连接，MOS管的栅极与第二源测量单元电性连接，MOS管的基极与第三源测量单元电性连接。
其中，第一源测量单元用于测量MOS管的漏极的电性参数，包括电压和电流；第二源测量单元用于测量MOS管的栅极的电性参数，包括电压和电流；第三源测量单元用于测量MOS管的基极的电性参数，包括电压和电流。
进一步地，在步骤S5中，根据跨导值-电流曲线，计算得到跨导值的最大值，并根据跨导值的最大值计算阈值电压Vt。
进一步地，在步骤S5中，n为大于3的正整数。
进一步地，在步骤S5中，跨导值-电流曲线的拟合公式为Id(Vg)＝a0+a1Vg，其中，a0和a1满足并且F(a0,a1)的值最小。
进一步地，a0和a1的计算公式如下：
将计算得到的a0和a1代入Id(Vg)＝a0+a1Vg中，即可得到跨导值-电流拟合曲线。
进一步地，在步骤S5中，使用最小二乘法进行拟合时，至少对相邻的3个点进行拟合。
如图2和图3所示，将本发明的测试方法与传统的两点直线法做对比，从图2中可以看出，由于异常点的存在，导致拟合的曲线的跨导值变动异常，进而影响阈值电压的计算；从图3中可以看出，即使存在异常点，利用最小二乘法后，大幅度降低了异常点与拟合曲线的跨导值的影响，使得检测获得的阈值电压更将精确。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种MOS管的阈值电压检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、提供一测试仪器，将所述测试仪器接地放电；
步骤S2、将一MOS管与所述测试仪器电性连接；
步骤S3、将所述MOS管的基极接地，向所述MOS管的漏极施加偏压Vd；
步骤S4、向所述MOS管的栅极按一定步进施加电压Vgi，同时测试所述MOS管的所述漏极的电流Idi；
步骤S5、根据Vgi和Idi，采用最小二乘法拟合，得到跨导值-电流曲线，并根据所述跨导值-电流曲线处理得到所述MOS管的阈值电压Vt；
其中，i＝1、2、……、n，n为大于1的正整数。
2.根据权利要求1所述的MOS管的阈值电压检测方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述测试仪器包括第一源测量单元、第二源测量单元和第三源测量单元，所述MOS管的漏极与所述第一源测量单元电性连接，所述MOS管的栅极与所述第二源测量单元电性连接，所述MOS管的基极与所述第三源测量单元电性连接。
3.根据权利要求1所述的MOS管的阈值电压检测方法，其特征在于，n为大于3的正整数。
4.根据权利要求1或3任一所述的MOS管的阈值电压检测方法，其特征在于，在所述步骤S5中，Gm-Id曲线的公式为Id(Vg)＝a0+a1Vg；
其中，a0和a1满足并且F(a0,a1)的值最小。
5.根据权利要求4所述的MOS管的阈值电压检测方法，其特征在于，a0和a1的计算公式如下：
6.根据权利要求1所述的MOS管的阈值电压检测方法，其特征在于，在所述步骤S5中，根据所述跨导值-电流曲线，计算得到跨导值的最大值，并根据所述跨导值的最大值计算阈值电压Vt。
7.根据权利要求1所述的MOS管的阈值电压检测方法，其特征在于，在所述步骤S5中，采用最小二乘法，对相邻的至少三个数值点(Vgi，Idi)进行拟合。
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