CN111220888B - 晶体管的开启电压的测试方法及测试装置 - Google Patents

Abstract

一种晶体管的开启电压的测试方法及测试装置。该测试方法包括：获得第一测量开启电压以及检测目标电流；对晶体管的源漏电流进行多个测试步骤，其中，多个测试步骤每个包括：对栅极施加测量电压，在源极和漏极之间施加源漏电压的同时，测量源极与漏极之间的测量电流，其中，多个测试步骤的多个测量电压彼此不同，源漏电压在多个测试步骤中保持不变，且在第一个测试步骤中采用第一测量开启电压作为测量电压，多个测试步骤的多个测量电流所构成的测量电流区间覆盖检测目标电流；以及基于多个测量电流获得晶体管的开启电压。上述测试方法可以提高开启电压的测试精度以及在同等测试精度下减少测试时间。

Description

晶体管的开启电压的测试方法及测试装置

技术领域

本公开的实施例涉及一种晶体管的开启电压的测试方法及测试装置。

背景技术

在晶体管的生产过程中，对晶体管的参数测量是十分有必要的。尤其是在晶体管被制作完成后，需要测量得到该晶体管的栅极开启电压，以此判断晶体管的工作性能是否达标。

发明内容

本公开的实施例提供一种晶体管的开启电压的测试方法及测试装置。该测试方法可以提高开启电压的测试精度以及在同等测试精度下减少测试时间。

本公开至少一个实施例提供了一种晶体管的开启电压的测试方法，其中，所述晶体管包括栅极、源极和漏极，所述测试方法包括：获得第一测量开启电压以及检测目标电流；对所述晶体管的源漏电流进行多个测试步骤，其中，所述多个测试步骤每个包括：对所述栅极施加测量电压，在所述源极和所述漏极之间施加源漏电压的同时，测量所述源极与所述漏极之间的测量电流，其中，所述多个测试步骤的多个测量电压彼此不同，所述源漏电压在所述多个测试步骤中保持不变，且在第一个测试步骤中采用所述第一测量开启电压作为测量电压，多个测试步骤的多个测量电流所构成的测量电流区间覆盖所述检测目标电流；以及基于所述多个测量电流获得所述晶体管的开启电压。

例如，在本公开至少一个实施例提供的测试方法中，除最后一个测试步骤之外，所述多个测试步骤的每个还包括：比较所述测量电流与所述检测目标电流，当所述测量电流小于所述检测目标电流时，将所述测试步骤中的测量电压增加一个预设改变电压值，以得到用于下一个测试步骤的测量电压；或者当所述测试步骤中的所述测量电流大于所述检测目标电流时，所述测试步骤中的测量电压减小一个预设改变电压值，以得到用于下一个测试步骤的测量电压。

例如，在本公开至少一个实施例提供的测试方法中，在每个测试步骤中，所述预设改变电压值的大小相同。

例如，在本公开至少一个实施例提供的测试方法中，所述多个测试步骤的每个还包括：当所述测试步骤中的所述测量电流等于所述检测目标电流时，将所述测试步骤中的所述测量电流对应的测试步骤中的测量电压确定为所述晶体管的开启电压。

例如，在本公开至少一个实施例提供的测试方法中，基于所述多个测量电流获得所述晶体管的开启电压包括：基于所述测量电流区间中与所述检测目标电流紧邻的两个测量电流以及与所述两个测量电流分别对应的测试步骤中的两个测量电压，获得所述晶体管的开启电压。

例如，在本公开至少一个实施例提供的测试方法中，基于所述测量电流区间中与所述检测目标电流紧邻的两个测量电流以及与所述两个测量电流分别对应的测试步骤中的两个测量电压，获得所述晶体管的开启电压包括：获得所述两个测量电流的变化量与所述两个测量电压的变化量的比值，根据所述两个测量电流的变化量与所述两个测量电压的变化量的比值基于跨导法,得到所述晶体管的开启电压。

例如，在本公开至少一个实施例提供的测试方法中，根据所述两个测量电流的变化量与所述两个测量电压的变化量的比值基于跨导法得到所述晶体管的开启电压包括：根据所述两个测量电流的变化量与所述两个测量电压的变化量的比值确定与栅极电压-源漏电流的标准曲线相切的直线，根据所述直线与所述栅极电压-源漏电流的标准曲线的横坐标的交点获得第一栅极截止电压，根据所述第一栅极截止电压以及所述源漏电压得到所述晶体管的开启电压。

例如，在本公开至少一个实施例提供的测试方法中，所述测量电流区间中与所述检测目标电流紧邻的两个测量电流的其中一个大于所述检测目标电流，其中另一个小于所述检测目标电流。

例如，在本公开至少一个实施例提供的测试方法中，所述预设改变电压值的取值范围为大于等于0.00001伏且小于等于0.001伏。

例如，在本公开至少一个实施例提供的测试方法中，获得第一测量开启电压以及检测目标电流包括：设置测试电压上限、测试电压下限以及所述检测目标电流；对所述栅极逐步施加所述测试电压上限以及所述测试电压下限范围内的电压，测试所述源极与所述漏极之间的源漏电流，基于所述源漏电流对应的电压得到所述第一测量开启电压。

例如，在本公开至少一个实施例提供的测试方法中，所述检测目标电流为大于等于0.1微安且小于等于10微安，所述源漏电压为大于等于0.01伏且小于等于1伏。

本公开至少一个实施例还提供了一种晶体管的开启电压测试装置，包括：电压施加装置，配置为对所述晶体管的栅极施加测量电压，且在所述晶体管的源极和所述晶体管的漏极之间施加源漏电压；电流检测装置，配置为测量所述源极以及所述漏极之间的测量电流；以及控制器，与所述电压施加装置以及所述电流检测装置通信，所述控制器配置为控制所述电压施加装置以及所述电流检测装置，为：获得第一测量开启电压以及检测目标电流；对所述晶体管的源漏电流进行多个测试步骤，其中，所述多个测试步骤每个包括：对所述栅极施加测量电压，在所述源极和所述漏极之间施加源漏电压的同时，测量所述源极与所述漏极之间的测量电流，其中，所述多个测试步骤的多个测量电压彼此不同，所述源漏电压在所述多个测试步骤中保持不变，且在第一个测试步骤中采用所述第一测量开启电压作为测量电压，多个测试步骤的多个测量电流所构成的测量电流区间覆盖所述检测目标电流；以及基于所述多个测量电流获得所述晶体管的开启电压。

本公开至少一是示例提供的一种晶体管的开启电压的测试方法及测试装置，该测试方法包括对所述晶体管的源漏电流进行多个测试步骤，在第一个测试步骤中采用所述第一测量开启电压作为测量电压，多个测试步骤的多个测量电流所构成的测量电流区间覆盖所述检测目标电流，基于所述多个测量电流获得所述晶体管的开启电压，使得上述测试方法可以提高开启电压的测试精度以及在同等测试精度下减少测试时间。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。

图1为本公开一实施例提供的一种晶体管的开启电压的测试方法的流程图；

图2为本公开另一实施例提供的一种晶体管的开启电压的测试方法的流程图；

图3为晶体管的漏源电流Ids和栅极电压Vg之间的关系曲线图；

图4为本公开又一实施例提供的晶体管的开启电压的获得第一测量开启电压以及检测目标电流的流程图；以及

图5为本公开一实施例提供的一种晶体管的开启电压测试装置的示意性框图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

对晶体管的栅极开启电压Vt的测试在包括晶体管的电子装置的生产制造过程中是十分有必要的。在晶体管，例如MOS(Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体)晶体管，的工艺验证和工艺开发阶段会进行大量的开启电压Vt测试。目前常用的测试晶体管的方法主要有目标电流法以及跨导法。在目标电流法中，对晶体管的开启电压Vt进行测试时，对栅极逐步施加一定范围内的电压(例如，设置电压测试上限以及电压测试下限，电压测试上限与电压测试下限构成栅极电压的施加范围)，在源漏极之间施加固定电压，设置目标电流，测试源漏极之间的电流，在每个测试步骤中栅极施加的电压不同，例如通过二分法改变栅极施加的电压，直到源漏极之间的电流等于目标电流，将与该电流对应的栅极的电压为测试得到的晶体管的开启电压Vt。又例如，也可以设置测试步骤的数量，将最后一个测试步骤中的栅极电压作为晶体管的开启电压Vt。但是，目标电流法的测试结果收敛较慢，测试得到的开启电压Vt的精确度不高，并且测试过程所耗费的时间也很多。

晶体管的漏源电流Ids是栅极电压Vg的单调递增函数，当Vg小于开启电压Vt时，漏源电流Ids随栅极电压Vg的增加迅速增大；当Vg大于开启电压Vt时，漏源电流Ids随栅极电压Vg的增加缓慢增大。根据上述关系，获得漏源电流Ids相对于栅极电压Vg变化最大的数值点，便可以计算出晶体管的开启电压Vt。依赖上述原理，对于制备在硅衬底中的晶体管而言，跨导法测量开启电压Vt是在晶体管的栅极上施加一个扫描电压使硅表面反型，然后在漏源极间施加一固定电压，使漏源极间产生漏源电流Ids，并在对栅极施加扫描电压的同时进行漏源电流Ids的测试。晶体管可以为N型MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)晶体管或P型MOS晶体管。在测试过程中，逐个比较每一步栅极电压变化所对应的漏源电流Ids变化率(即跨导)的大小。沿最大跨导点做栅极电压一漏源电流Ids曲线的切线，切线与栅极电压的交点记为Vintercept，则开启电压Vt＝Vintercept-1/2Vd，其中Vd为漏极电压。然而，在上述跨导法测量Vt的过程中，若栅极电压的变化值设置过大，会严重影响开启电压Vt的测试精度；若栅极电压的变化值设置过小，会导致测试时间过长，进而严重影响测试效率。所以，上述跨导法无法同时满足测试精度与测试效率的需求。

本公开至少一实施例提供了一种晶体管的开启电压的测试方法。该测试方法包括：获得第一测量开启电压以及检测目标电流；对晶体管的源漏电流进行多个测试步骤，其中，多个测试步骤每个包括：对栅极施加测量电压，在源极和漏极之间施加源漏电压的同时，测量源极与漏极之间的测量电流，其中，多个测试步骤的多个测量电压彼此不同，源漏电压在多个测试步骤中保持不变，且在第一个测试步骤中采用第一测量开启电压作为测量电压，多个测试步骤的多个测量电流所构成的测量电流区间覆盖检测目标电流；以及基于多个测量电流获得晶体管的开启电压。本公开上述实施例提供的测试方法，可以提高晶体管的开启电压Vt测试精度以及在同等测试精度下减少测试时间。

本公开至少一实施例还提供了一种晶体管的开启电压的测试装置。

下面结合附图对本公开的实施例及其示例进行详细说明。

本公开至少一实施例提供了一种晶体管的开启电压的测试方法，图1为本公开一实施例提供的一种晶体管的开启电压的测试方法的流程图。

如图1所示，该测试方法包括步骤S110～步骤S120。

步骤S110：获得第一测量开启电压以及检测目标电流。

在本实施例中，第一测量开启电压指的是晶体管经测试得到的开启电压Vt，第一测试开启电压的精度比较低，需要进行后续测试步骤对第一测试开启电压进行修正，以提高最终得到的晶体管的开启电压Vt的测试精度。例如，第一测量开启电压可以采用现有的测试方法(例如目标电流法或跨导法)进程测试。检测目标电流为在测试过程中所选取的一个电流值，该电流值可以根据被测试晶体管的类型、型号等来选取。步骤S110将在图4中进行详细描述。

步骤S120：对晶体管的源漏电流进行多个测试步骤。步骤S120包括步骤S121以及步骤S122，在步骤S121中，对栅极施加测量电压；在步骤S122中，测量源极与漏极之间的测量电流。

在本实施例中，在对晶体管的源漏电流进行的多个测试步骤中，每个测试步骤均包括步骤S121和步骤S122。多个测试步骤每个包括：对栅极施加测量电压，在源极和漏极之间施加源漏电压的同时，测量源极与漏极之间的测量电流，多个测试步骤的多个测量电压彼此不同，源漏电压在多个测试步骤中保持不变，且在第一个测试步骤中采用第一测量开启电压作为测量电压，多个测试步骤的多个测量电流(即源漏电流Ids)所构成的测量电流区间覆盖检测目标电流。

例如，该多个测试步骤可以按照对栅极施加的测量电压从小到大的顺序依次进行，也可以不按照对栅极施加的测量电压从小到大的顺序依次进行。例如可以按照对栅极施加的测量电压从小到大的顺序以及按照对栅极施加的测量电压从大到小的顺序交替进行。

步骤S130：基于多个测量电流获得晶体管的开启电压。

在本实施例中，可通过多个测试步骤中得到的多个测量电流，根据多个测量电流所构成的测量电流区间，得到与检测目标电流紧邻的两个测量电流。需要说明的是，“A和B紧邻”指的是A和B二者之间不再有其他值，即，检测目标电流紧邻的两个测量电流与检测目标电流之间不再其它电流。例如，两个测量电流中的一个测量电流小于检测目标电流，两个测量电流中的另一个测量电流大于检测目标电流，以及与这两个测量电流分别对应的测试步骤中的两个测量电压，并根据两个测量电流的变化量与两个测量电压的变化量的比值，基于跨导法，得到所测试的晶体管的开启电压Vt。

在根据本公开的实施例提供的晶体管的开启电压的测试方法中，该测试方法包括对所述晶体管的源漏电流进行多个测试步骤，多个测试步骤的多个测量电流所构成的测量电流区间覆盖所述检测目标电流，基于所述多个测量电流获得所述晶体管的开启电压Vt，使得上述测试方法可以提高开启电压Vt的测试精度，以及在第一个测试步骤中采用所述第一测量开启电压作为测量电压，该第一测量开启电压与开启电压Vt接近，缩小了开启电压Vt的测试范围，可以在同等测试精度下减少测试时间，提高测试效率。

图2为本公开另一实施例提供的一种晶体管的开启电压的测试方法的流程图。如图2所示，该方法包括步骤S201～步骤S215。

步骤S201：获得第一测量开启电压以及检测目标电流。

例如，在本公开至少一个实施例提供的测试方法中，获得第一测量开启电压以及检测目标电流包括：设置测试电压上限、测试电压下限以及检测目标电流；对栅极逐步施加测试电压上限以及测试电压下限范围内的电压，测试源极与所述漏极之间的源漏电流，基于源漏电流对应的电压得到第一测量开启电压。

例如，在一些示例中，如图4所示，获得第一测量开启电压以及检测目标电流包括步骤S301-步骤S304。

步骤S301：设置测试电压上限、测试电压下限以及检测目标电流。

例如，在一些实例中，测试电压上限以及测试电压下限所构成的电压范围需要覆盖晶体管的开启电压Vt，此外，由于在测试晶体管的开启电压Vt时施加于晶体管栅极的电压都会低于栅氧化层的击穿电压，否则开关管会被击穿损坏，所以测试电压上限一般都会小于栅氧化层的击穿电压，一般在5伏左右，本示例中，将测试电压上限设置为5伏。为保证能够检测出开启电压Vt，同时将测试电压下限设置为0伏。需要说明的是，测试电压上限还可以设置为，例如略小于5伏，测试电压下限还可以设置为，例如略大于0伏，本公开实施例不以测试电压上限以及测试电压下限的具体电压值为限制。设置检测目标电流可以用于判断待测晶体管的栅极电压是否达到开启电压Vt，从而根据当前的测试电压得到晶体管的开启电压Vt。例如，测试目标电流的取值范围可设置为大于等于0.1微安且小于等于10微安。又例如，在本示例中，将目标检测电流设置为1微安。测试目标电流的具体电流值可以根据被测试的晶体管的型号、类型等来选择，本公开不以此为限。

步骤S302：对栅极逐步施加测试电压上限以及测试电压下限范围内的电压，测试源极与所述漏极之间的源漏电流Ids。

例如，在一些示例中，在第一个测试步骤中，在源漏电极之间施加一个固定电压，例如为0.05伏。例如，对待测晶体管栅极逐步施加测试电压上限以及测试电压下限范围内的电压，该电压可以由当前测试电压上限与测试电压下限之和乘以压缩系数得到，压缩系数应小于测试电压上限与上限之和的比值，以达到压缩测试范围的目的。比较源漏电流与目标测试电流，若源漏电流大于测试目标电流，将栅极的电压作为新的测试电压下限，再次将测试电压上限与新的测试电压下限的之和乘以压缩系数得到电压施加到栅极；反之，若源漏电流小于测试目标电流，将栅极的电压作为新的测试电压上限，再次将新的测试电压上限与测试电压下限的之和乘以压缩系数得到电压施加到栅极。例如，压缩系数可以选择0.5、0.4等。依照上述步骤循环。例如，设置测试步骤的数量，当达到测试步骤的数量时，结束测试。

例如，在其它示例中，当源漏电流Ids大于检测目标电流时，结束测试，将与源漏电流Ids对应的电压作为第一测量开启电压。

例如，在其它示例中，也可以采用跨导法获得第一测量开启电压以及检测目标电流。在源漏电极之间施加一个固定电压，例如为0.05伏，在对栅极施加扫描电压的同时进行漏源电流Ids的测试。栅极施加的电压，例如可以在0伏至5伏之间，每个测试步骤中栅极电压增加一个固定的电压改变量，例如为0.01伏。在测试过程中，比较每个测试步骤的漏源电流Ids相对于栅极电压的变化率(即跨导)的大小。漏源电流Ids的变化率最大时的源漏电流为最大跨导点，根据跨导法得到第一测量开启电压。根据晶体管的型号、性能等，设定检测目标电流的具体电流值。

例如，在其它示例中，第一测量开启电压还可以为一个晶体管的开启电压Vt的预测值，本公开实施例不以此为限。

步骤S303：获取最后一个测试步骤中得到的源漏电流。

步骤S304：与步骤S303中的源漏电流对应的栅极的电压作为第一测量开启电压。

在本示例中，第一测量开启电压由于测试时间的限时，测试精度不高。第一测量开启电压是在较短的测试时间内测试出一个接近晶体管的开启电压的初测电压，例如第一测量开启电压值有三位有效数字。所以，第一测量开启电压作为一个初测的晶体管的开启电压Vt，需要对第一测量开启电压的精度进行修正。

例如，在一些示例中，可以设置步骤S301-步骤S304为低精度的开启电压Vt的测试步骤，之后的步骤S202-步骤S215为高精度的开启电压Vt的测试步骤。在对晶体管的开启电压Vt进行测试时，可以从步骤S301-步骤S304切换到步骤S202-步骤S215以实现对第一测量开启电压的精度进行修正，从而获得高精度的开启电压Vt。

步骤S202：对栅极施加测量电压。

例如，在本示例中，多个测试步骤中的多个测试电压彼此不同。在第一个测试步骤中采用第一测量电压作为测量电压。

步骤S203：在源极和漏极之间施加源漏电压的同时，测量源极与漏极之间的测量电流。

例如，在本示例中，源漏电压在多个测试步骤中保持不变。源漏电压的取值范围为大于等于0.01伏特且小于等于1伏特。又例如，在本示例中，源漏电压为0.1伏。本公开不以源漏电压的电压值为限。

步骤S204：比较测量电流与目标检测电流的大小。

例如，在本示例中，若在步骤S204中得到测量电流与目标检测电流相等，则进入步骤S205。

在步骤S205中，将该测量电流对应的测量电压确定为待测晶体管的开启电压，测试结束。

若在步骤S204中得到测量电流小于目标检测电流，则进入步骤S206～步骤S209。

在步骤S206中，测量电压增加一个预设改变电压值。

在步骤S207中，得到用于下一个测试步骤的测量电压，即，将改变一个预设改变电压值的测量电压作为下一个测试步骤的测量电压。

在步骤S208中，基于步骤S207中的测量电压再次测量源极与漏极之间的测量电流。

在步骤S209中，并比较步骤S208中得到的测量电流与目标检测电流的大小。若测量电流与目标检测电流相等，则进入步骤S205，将该测量电流对应的测量电压确定为待测晶体管的开启电压Vt。若测量电流小于目标检测电流，则再次进入步骤S206～S209。若测量电流大于目标检测电流，则进入步骤S214与步骤S215。

在步骤S214中，多个测试步骤的多个测量电流构成测量电流区间。例如，测量电流区间中至少包括两个测量电流。

在步骤S215中，基于测量电流区间中与检测目标电流紧邻的两个测量电流以及与两个测量电流分别对应的测试步骤中的两个测量电压获得晶体管的开启电压Vt。

若在步骤S204中得到的测量电流大于目标检测电流，则进入步骤S210～步骤S213。

在步骤S210中，测量电压减小一个预设改变电压值。

在步骤S211中，得到用于下一个测试步骤的测量电压，即，将改变一个预设改变电压值的测量电压作为下一个测试步骤的测量电压。

在步骤S212中，基于步骤S207中的测量电压再次测量源极与漏极之间的测量电流。

在步骤S213中，比较步骤S212中得到的测量电流与目标检测电流的大小。若测量电流与目标检测电流相等，则进入步骤S205，将该测量电流对应的测量电压确定为待测晶体管的开启电压Vt。若测量电流大于目标检测电流，则再次进入步骤S210～步骤S213。若测量电流小于目标检测电流，则进入步骤S214与步骤S215。

例如，在一些示例中，在步骤S206以及步骤S210中，预设改变电压值的取值范围为大于等于0.00001伏特且小于等于0.001伏特。预设改变电压值的量级与最后得到的晶体管的开启电压Vt的量级相同，所以，预设改变电压值越小，则测量电压的有效数字越多，得到的开启电压Vt的精度越高，由此提高开启电压Vt测试的精确度。例如，设置预设改变电压值为0.01伏，则得到的测量电压与测量电流有3位有效数字，设置预设改变电压值为0.0001伏，则得到的测量电压与测量电流有5位有效数字，根据测量电流与测量电压得到的开启电压Vt的精度由3位有效数字提高至5位有效数字，开启电压Vt测试的精确度得到了提高。本示例中设置预设改变电压值为0.0001伏。但是，预设改变电压值越小，上述步骤中的收敛过程越慢，测试时间将增大。例如，当预设改变电压值为0.0001伏时，步骤S202-步骤S215的测试速度大约为步骤S301-步骤S304的4倍，但是得到的开启电压Vt的精度大约提高了2个数量级(即，开启电压Vt的测试结果从X.XX伏变为X.XXXX伏)。

在实际测试中，根据应用场景和实际需求设置预设改变电压值的大小，本公开实施例不以此为限。但是在晶体管的开启电压的同等精度下，本实施例中的测试方法由于在第一个测试步骤中将第一测量开启电压作为测量电压，可以减少测试时间。

例如，在一些示例中，预设改变电压值在多个测试步骤中的大小相同。

例如，在本示例中，在图2所示的测试步骤中，若测量电流小于检测目标电流，则对测量电压增加一个预设改变电压值，并重复如步骤S207～步骤S209的测试步骤。若测量电流与检测目标电流相等，将测量电压确定为待测晶体管的开启电压Vt。若测量电流大于检测目标电流，则进入步骤S214，否则重复上述测试步骤，直至得到的时测量电流大于检测目标电流时，结束测试，得到多个测量电流所构成的测量电流区间。

若测量电流大于检测目标电流，则对测量电压增加一个预设改变电压值，并重复如S211～S213的测试步骤。若测量电流与检测目标电流相等，将测量电压确定为待测晶体管的开启电压Vt。若测量电流小于检测目标电流，则进入步骤S214，否则重复上述测试步骤，直至得到的时测量电流小于检测目标电流时，结束测试，得到多个测量电流所构成的测量电流区间。

例如，在一些示例中，当进入步骤S214时，至少进行了两次测试步骤，即，至少有两个测量电流，至少两个测量电流构成测量电流区间。基于该区间中与检测目标电流紧邻的两个测量电流以及与两个测量电流对应的测量电压，获得待测晶体管的开启电压Vt。

例如，在一些示例中，与检测目标电流紧邻的两个测量电流的其中一个大于检测目标电流，其中另一个小于检测目标电流。

下面将结合图3具体描述基于该区间中与检测目标电流紧邻的两个测量电流以及与两个测量电流对应的测量电压，获得待测晶体管的开启电压Vt的过程。

图3为晶体管的漏源电流Ids和栅极电压Vg之间的关系曲线图。如图3所示，可以测试出晶体管的栅极电压-源漏电流的标准曲线(图3中实线所示)。

例如，在一些示例中，基于测量电流区间中与检测目标电流紧邻的两个测量电流以及与两个测量电流分别对应的测试步骤中的两个测量电压，获得晶体管的开启电压包括：获得两个测量电流的变化量与两个测量电压的变化量的比值，根据两个测量电流的变化量与两个测量电压的变化量的比值基于跨导法，得到所述晶体管的开启电压。

例如，在一些示例中，根据两个测量电流的变化量与两个测量电压的变化量的比值基于跨导法得到晶体管的开启电压包括：根据两个测量电流的变化量与两个测量电压的变化量的比值确定与栅极电压-源漏电流的标准曲线相切的直线，根据直线与栅极电压-源漏电流的标准曲线的横坐标的交点获得第一栅极截止电压，根据第一栅极截止电压以及源漏电压得到晶体管的开启电压。

例如，在本示例中，根据上述检测步骤，可得到紧邻于检测目标电流的两个测量电流及与其对应的两个测量电压。紧邻于检测目标电流的两个测量电流与其对应的两个测量电压在图3中确定出点C以及点D。根据两个测量电流的变化量与两个测量电压的变化量，得到两个测量电流的变化量与两个测量电压的变换量的比值。即，根据坐标点C以及坐标点D得到穿过坐标点C以及坐标点D的直线E的斜率。可以在图3中确定出一条以该比值为斜率(即与直线E的斜率相同)并与栅极电压-源漏电流的标准曲线相切的直线L(图3中虚线所示)，直线L与直线E相互平行。直线L与栅极电压-源漏电流的标准曲线相切，并与栅极电压Vg所在的横坐标相交，交点对应的栅极电压Vg值即为第一栅极截止电压Vintercept，根据跨导法求解开启电压公式Vt＝Vintercept-1/2Vd，根据第一栅极截止电压Vintercept以及源漏电压可以得开启电压Vt。

在根据本公开的实施例提供的晶体管的开启电压的测试方法中，通过设置测试电压上限、测试电压下限以及检测目标电流，快速扫描得到第一测量开启电压，该第一测量开启电压与开启电压Vt接近，缩小了开启电压Vt的测试范围，缩短测试时间，提高测试效率。该测试方法通过获取与检测目标电流紧邻的两个测量电流以及与其对应的两个测量电压，即可基于跨导法，获得待测晶体管的开启电压Vt，相比于现有的测试开启电压Vt的跨导法，该测试方法有效缩短了测试时间。并且通过对预设改变电压值大小的调整，可以提高开启电压Vt的精确度。

本公开至少一实施例提供了一种晶体管的开启电压的测试装置。图5为本公开一实施例提供的一种开启电压的测试装置的示意性框图，该测试装置10包括：电压施加装置101、电流检测装置102和控制器103。

电压施加装置101配置为被测试的晶体管的栅极施加测量电压，且在该晶体管的源极和晶体管的漏极之间施加源漏电压。例如，在制备有待测试的晶体管的衬底上形成有与晶体管的栅极电连接的引线，与晶体管的源极和晶体管的漏极分别连接的引线，电压施加装置101与这些引线电连接，从而电压施加装置101可以为被测试的晶体管的栅极施加测量电压，且在该晶体管的源极和晶体管的漏极之间施加源漏电压，例如，可以包括伽马电路等以输出多种不同的电压。

例如，在一些示例中，电压施加装置101还可以选择SMU(Source Measure Unit)测量单元，SMU测量单元是一种精确供电设备，可以提供测量分辨率小于1mV的电压源。

电流检测装置102配置为测量被测试的晶体管的源极以及漏极之间的测量电流。例如，电流检测装置102与晶体管的源极和晶体管的漏极之一电连接，从而可以测量被测试的晶体管的源极以及漏极之间的测量电流，例如可以为各种适当的检流计，如磁电系检流计、光电放大式检流计、冲击检流计、振动检流计等。

控制器103与电压施加装置101以及电流检测装置102通信，例如通过总线等方式与电压施加装置101以及电流检测装置102通信，控制器103配置为控制电压施加装置101以及电流检测装置102。例如，控制器103控制电压施加装置101提供测量电压和源漏电压，控制电流检测装置102提供测量电流。控制器103还被配置为获得第一测量开启电压以及检测目标电流；对晶体管的源漏电流进行多个测试步骤，多个测试步骤每个包括：对栅极施加测量电压，在源极和漏极之间施加源漏电压的同时，测量源极与漏极之间的测量电流，多个测试步骤的多个测量电压彼此不同，源漏电压在多个测试步骤中保持不变，且在第一个测试步骤中采用第一测量开启电压作为测量电压，多个测试步骤的多个测量电流所构成的测量电流区间覆盖检测目标电流；以及基于多个测量电流获得所述晶体管的开启电压。

例如，在一些示例中，该控制器可以包括处理器和存储器，该处理器可以为中央处理器(CPU)、数据处理器(DSP)等，存储器可以为半导体存储器等，用于存储用于在处理器上执行的计算机代码以及存储数据等。

需要说明的是，为表示清楚、简洁，本公开实施例并没有给出该测试装置10的全部组成单元。为实现检测装置10的必要功能，本领域技术人员可以根据具体需要提供、设置其他未示出的组成单元，本公开的实施例对此不作限制。

例如，在一些示例中，该测试方法适用于多种测试平台以测试晶体管的开启电压Vt，例如，测试平台可以为华润微电子有限公司的第三代0.18微米BCD(Bipolar/CMOS/DMOS)工艺平台、中芯国际的28nm HK以及14nm FINFET平台等，本公开实施例提供的测试方法可以提高开启电压Vt的测试净土、缩短测试时间，从而减少测试成本以及流片周期。

有以下几点需要说明：

(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(2)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种晶体管的开启电压的测试方法，其中，所述晶体管包括栅极、源极和漏极，所述测试方法包括：

获得第一测量开启电压以及检测目标电流；

对所述晶体管的源漏电流进行多个测试步骤，其中，所述多个测试步骤每个包括：

对所述栅极施加测量电压，

在所述源极和所述漏极之间施加源漏电压的同时，测量所述源极与所述漏极之间的测量电流，

其中，所述多个测试步骤的多个测量电压彼此不同，所述源漏电压在所述多个测试步骤中保持不变，且在第一个测试步骤中采用所述第一测量开启电压作为测量电压，多个测试步骤的多个测量电流所构成的测量电流区间覆盖所述检测目标电流；以及

基于所述测量电流区间中与所述检测目标电流紧邻的两个测量电流以及与所述两个测量电流分别对应的测试步骤中的两个测量电压，获得所述晶体管的开启电压，其包括：

获得所述两个测量电流的变化量与所述两个测量电压的变化量的比值，

根据所述两个测量电流的变化量与所述两个测量电压的变化量的比值基于跨导法，得到所述晶体管的开启电压。

2.根据权利要求1所述的测试方法，其中，除最后一个测试步骤之外，所述多个测试步骤的每个还包括：

比较所述测量电流与所述检测目标电流，

当所述测量电流小于所述检测目标电流时，将所述测试步骤中的测量电压增加一个预设改变电压值，以得到用于下一个测试步骤的测量电压；或者

当所述测试步骤中的所述测量电流大于所述检测目标电流时，所述测试步骤中的测量电压减小一个预设改变电压值，以得到用于下一个测试步骤的测量电压。

3.根据权利要求2所述的测试方法，其中，在每个测试步骤中，所述预设改变电压值的大小相同。

4.根据权利要求2所述的测试方法，其中，所述多个测试步骤的每个还包括：

当所述测试步骤中的所述测量电流等于所述检测目标电流时，将所述测试步骤中的所述测量电流对应的测试步骤中的测量电压确定为所述晶体管的开启电压。

5.根据权利要求1所述的测试方法，其中，根据所述两个测量电流的变化量与所述两个测量电压的变化量的比值基于跨导法得到所述晶体管的开启电压包括：

根据所述两个测量电流的变化量与所述两个测量电压的变化量的比值确定与栅极电压-源漏电流的标准曲线相切的直线，

根据所述直线与所述栅极电压-源漏电流的标准曲线的横坐标的交点获得第一栅极截止电压，

根据所述第一栅极截止电压以及所述源漏电压得到所述晶体管的开启电压。

6.根据权利要求1所述的测试方法，其中，所述测量电流区间中与所述检测目标电流紧邻的两个测量电流的其中一个大于所述检测目标电流，其中另一个小于所述检测目标电流。

7.根据权利要求3所述的测试方法，其中，所述预设改变电压值的取值范围为大于等于0.00001伏且小于等于0.001伏。

8.根据权利要求1所述的测试方法，其中，获得第一测量开启电压以及检测目标电流包括：

设置测试电压上限、测试电压下限以及所述检测目标电流；

对所述栅极逐步施加所述测试电压上限以及所述测试电压下限范围内的电压，测试所述源极与所述漏极之间的源漏电流，基于所述源漏电流对应的电压得到所述第一测量开启电压。

9.根据权利要求1所述的测试方法，其中，所述检测目标电流为大于等于0.1微安且小于等于10微安，所述源漏电压为大于等于0.01伏且小于等于1伏。

10.一种晶体管的开启电压测试装置，包括：

电压施加装置，配置为对所述晶体管的栅极施加测量电压，且在所述晶体管的源极和所述晶体管的漏极之间施加源漏电压；

电流检测装置，配置为测量所述源极以及所述漏极之间的测量电流；以及

控制器，与所述电压施加装置以及所述电流检测装置通信，所述控制器配置为控制所述电压施加装置以及所述电流检测装置，为：

获得第一测量开启电压以及检测目标电流；

对所述晶体管的源漏电流进行多个测试步骤，其中，所述多个测试步骤每个包括：

对所述栅极施加测量电压，

在所述源极和所述漏极之间施加源漏电压的同时，测量所述源极与所述漏极之间的测量电流，

其中，所述多个测试步骤的多个测量电压彼此不同，所述源漏电压在所述多个测试步骤中保持不变，且在第一个测试步骤中采用所述第一测量开启电压作为测量电压，多个测试步骤的多个测量电流所构成的测量电流区间覆盖所述检测目标电流；以及

基于所述测量电流区间中与所述检测目标电流紧邻的两个测量电流以及与所述两个测量电流分别对应的测试步骤中的两个测量电压，获得所述晶体管的开启电压，其包括：

获得所述两个测量电流的变化量与所述两个测量电压的变化量的比值，

根据所述两个测量电流的变化量与所述两个测量电压的变化量的比值基于跨导法，得到所述晶体管的开启电压。

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