專利名稱：測量場效應(yīng)晶體管(fet)特性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將脈沖信號輸入到FET(場效應(yīng)晶體管)的柵極并測量FET的IV(電流-電壓)特性的方法。更確切地說，本發(fā)明涉及一種優(yōu)選用于測量高端FET(例如，通過SOI(硅絕緣體)技術(shù)或應(yīng)變硅制造技術(shù)制造的MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管))的IV特性的方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)將一預(yù)定DC(直流電流)電壓施加到FET的柵極時，同時將一預(yù)定偏壓電壓施加到FET的漏極時，可通過測量漏極電流流動而確定FET的IV特性。
然而，當(dāng)測量高端FET(例如，通過SOI技術(shù)或應(yīng)變硅制造技術(shù)制造的MOSFET)的IV特性時，其中將DC電壓施加到FET(下文稱作“被測器件(DUT)”)的柵極的已知測量方案由于DUT表現(xiàn)出的自身發(fā)熱現(xiàn)象而不能提供IV特性的可靠測量結(jié)果。
因此，舉例來說，如K.A.Jenkins和J.Y-C.Sun在1995年4月″IEEEElectron Device Letters″的第16卷第4期第135-147頁中所描述的，已提議一種其中將一短持續(xù)時間的脈沖施加到DUT柵極的測量方法。這個方法允許半導(dǎo)體器件在不產(chǎn)生熱的情況下運(yùn)行，從而可能提供不受熱量影響的測量結(jié)果。
在其中將脈沖施加到DUT柵極的測量方法中，經(jīng)由所謂的“偏壓三通管(bias tee)”將預(yù)定電壓施加到DUT漏極，使得施加脈沖時待測量的漏極電流流動。
在這種情況下，如從DUT觀察到的偏壓三通管和測量單元的阻抗(也就是測量單元的輸入阻抗)用作DUT上的負(fù)載。因此，當(dāng)漏極電流流到DUT時，漏極電壓下降一對應(yīng)于由負(fù)載引起的電壓降的數(shù)量。這導(dǎo)致在一預(yù)定漏極電壓下無法測量漏極電流，而這又是引起IV特性的測量誤差的主要原因。漏極電壓的下降還限制了漏極電壓的范圍，且不利地是，不可測量必要漏極電壓范圍內(nèi)的IV特性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一目標(biāo)在于提供一種能夠精確地測量高端FET(例如，(SOI)MOSFET和應(yīng)變硅MOSFET)的IV特性的方法。
本發(fā)明提供一種FET特性的測量方法。在此方法中，將從偏壓三通管的輸出端子輸出的預(yù)定偏壓電壓施加到FET的漏極；將從脈沖發(fā)生器輸出的脈沖施加到FET的柵極，借此引起在FET中產(chǎn)生漏極電流；通過一連接到偏壓三通管的交流電輸出端子的負(fù)載阻抗將漏極電流轉(zhuǎn)換成電壓脈沖；并基于電壓脈沖測量漏極電流。所述方法包括以下步驟將偏壓電壓增大一對應(yīng)于由負(fù)載阻抗引起的電壓降的數(shù)量，和重復(fù)測量電壓脈沖一預(yù)定次數(shù)。電壓脈沖回應(yīng)于偏壓電壓的增加而變化。所述方法進(jìn)一步包括以下步驟對通過預(yù)定數(shù)目的重復(fù)測量所得到的電壓脈沖的最后兩個測量值運(yùn)用外推法以確定待施加到FET的漏極電壓。
優(yōu)選地，將從脈沖發(fā)生器輸出的脈沖經(jīng)由一衰減器施加到FET。
當(dāng)脈沖發(fā)生器歸因于與電壓設(shè)定的分解相關(guān)聯(lián)的誤差而輸出對包括于相同輸出電壓設(shè)定范圍中的各種電壓設(shè)定來說具有相同值的電壓時，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟為待施加到FET柵極的脈沖設(shè)定一下限電壓，而所述下限電壓是包括所要設(shè)定脈沖電壓Vset-K的第一設(shè)定范圍中的最小電壓Vset-L，且設(shè)定一上限電壓，所述上限電壓是鄰近第一設(shè)定范圍中的最大電壓的第二設(shè)定范圍中的最小電壓Vset-H；基于具有上限電壓的脈沖測量漏極電流且基于具有下限電壓的脈沖測量漏極電流；和根據(jù)所要設(shè)定脈沖電壓Vset-K和每一測量到的漏極電流且通過內(nèi)推法計算對應(yīng)于基于所要設(shè)定脈沖電壓的漏極電流的漏極電流。
所述方法可進(jìn)一步包括以下步驟測量施加到FET的柵極的脈沖的寬度；調(diào)節(jié)所施加脈沖的脈沖電壓限定時刻到在一寬度方向上從所施加脈沖的前沿朝向其后沿移位一預(yù)定比值的時刻；和測量電壓脈沖的寬度。所述方法可進(jìn)一步包括以下步驟設(shè)定電壓脈沖的電壓檢測時刻到從電壓脈沖的前沿朝向其后沿移位一對應(yīng)于電壓脈沖的寬度的預(yù)定比值的數(shù)量的時刻，和測量電壓脈沖在電壓檢測時刻處的電壓。
本發(fā)明允許在不惡化測量通過量的情況下適當(dāng)確定漏極電壓，從而可能執(zhí)行IV特性的高精確度測量。本發(fā)明還可降低漏極電壓降對測量值所產(chǎn)生的影響。


圖1是說明用來實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的測量方法的測量系統(tǒng)的方框圖；圖2是顯示偏壓三通管的結(jié)構(gòu)的電路圖；圖3是顯示歸因于負(fù)載阻抗的IV特性和漏極電壓降的圖；圖4是說明脈沖發(fā)生器的設(shè)定電壓分解誤差的圖；圖5是顯示降低脈沖發(fā)生器中的誤差影響的方法的流程圖；圖6是顯示通過圖4中說明的方案所得到的IV特性的圖；圖7是顯示本發(fā)明的一實施例的圖；圖8是顯示本發(fā)明的一實施例的流程圖；和圖9包括部分(a)和部分(b)，部分(a)顯示輸入到DUT柵極的脈沖波形和為脈沖設(shè)定的電壓限定點，部分(b)顯示基于DUT的漏極電流產(chǎn)生的電壓脈沖的波形和為脈沖設(shè)定的電壓測量點。
具體實施例方式
下文將參看附圖描述本發(fā)明的一實施例。
參看圖1，DUT(被測器件)是一通過SOI(硅絕緣體)技術(shù)或應(yīng)變硅制造技術(shù)制造的MOSFET。
脈沖發(fā)生器3經(jīng)由衰減器2連接到DUT 1的柵極(G)，且DC電壓源7和示波器9(可以是一數(shù)字示波器)經(jīng)由一所謂的“偏壓三通管”5連接到DUT 1的漏極(D)。
可用一具有施加高度精確的DC電壓且以高精確度測量電流的功能的SMU(源測量單元)來構(gòu)建DC電壓源7。實例包括由Agilent TechnologiesInc制造的SMU 4156。
在此實施例中，脈沖發(fā)生器3的輸出阻抗和示波器9的輸入阻抗設(shè)定為50Ω。脈沖發(fā)生器3向示波器9供應(yīng)一觸發(fā)信號(即，同步信號)。
當(dāng)測量DUT 1的IV特性(漏極電流-漏極電壓特性)時，在測量前，設(shè)定用于校準(zhǔn)示波器9的校正系數(shù)，測量示波器9的輸入阻抗，設(shè)定用于校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器3的校正系數(shù)，測量偏壓三通管5的插入損耗，測量偏壓三通管5和示波器9之間的電纜14中的損耗，測量偏壓三通管5的輸入阻抗，測量衰減器2的插入損耗，并測量衰減器2的輸入阻抗。
A)為了校準(zhǔn)示波器9，用一短電纜將SMU連接到示波器9的輸入端，且致使SMU順序地輸出具有多個電壓值的電壓，這些值由示波器9測量。通過最小二乘法得到用于將SMU輸出的電壓與示波器9所測量的電壓之間的關(guān)系線性化的校正系數(shù)(A2，B2)。校正系數(shù)(A2，B2)用來校準(zhǔn)示波器9所測量的電壓Vmes。因此，示波器9的校準(zhǔn)測量電壓Vout由如下表達(dá)式給出Vout＝A2·Vmes+B2(1)校正系數(shù)A2和B2預(yù)先存儲在計算機(jī)11的存儲單元中。
B)為了測量示波器9的輸入阻抗，將從SMU輸出的電壓輸入到示波器9，且由SMU測量響應(yīng)于電壓輸入而流到示波器9中的電流?；趶腟MU輸出的電壓和由SMU測量的電流可確定輸入阻抗。示波器的輸入阻抗預(yù)先存儲在計算機(jī)11的存儲單元中。
C)為了校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器3，在用一短電纜將示波器9連接到脈沖發(fā)生器3的輸出端后，致使脈沖發(fā)生器3輸出具有多個電壓的脈沖，并由示波器9測量每一電壓脈沖的電壓。通過最小二乘法得到用于將脈沖發(fā)生器3輸出的電壓Vg與在校準(zhǔn)示波器9所測量的電壓Vmes之后輸出的對應(yīng)電壓Vout之間的關(guān)系線性化的校正系數(shù)(A1，B1)。校正系數(shù)(A1，B1)用來校準(zhǔn)從脈沖發(fā)生器3輸出的電壓Vg。因此，脈沖發(fā)生器3的校準(zhǔn)輸出電壓Vg′由如下表達(dá)式給出Vg′＝A1·Vg+B1(2)校正系數(shù)A2和B2預(yù)先存儲在計算機(jī)11的存儲單元中。
D)為了測量圖1中所顯示的偏壓三通管5的插入損耗，用一短電纜將校準(zhǔn)的脈沖發(fā)生器3連接到偏壓三通管5的偏壓輸出端子，且用一短電纜將偏壓三通管5的AC(交流電流)輸出端子連接到示波器9。通過確定從脈沖發(fā)生器3輸出且經(jīng)由偏壓三通管5通過示波器9測量的信號電壓與從脈沖發(fā)生器3輸出且通過示波器9在其間沒有介入偏壓三通管5的情況下直接測量的信號電壓之間的比值可得到偏壓三通管5的插入損耗。偏壓三通管5的插入損耗預(yù)先存儲在計算機(jī)11的存儲單元中。
E)為了測量連接在偏壓三通管5的AC輸出端子與示波器9的輸入端之間的電纜14中的損耗，經(jīng)由一短電纜將脈沖發(fā)生器3連接到電纜14的一端，且9經(jīng)由一短電纜將示波器9連接到電纜14的另一端。通過確定從脈沖發(fā)生器3輸出且經(jīng)由電纜14通過示波器9測量的電壓與從脈沖發(fā)生器3輸出且通過示波器9在其間沒有介入電纜14的情況下直接測量的電壓之間的比值可得到電纜14的插入損耗。電纜14的插入損耗預(yù)先存儲在計算機(jī)11的存儲單元中。
F)通過將偏壓三通管5的偏壓輸出端子和AC輸出端子連接到一網(wǎng)絡(luò)分析器等來測量這兩個相對端之間的阻抗。測量的輸入阻抗預(yù)先存儲在計算機(jī)11的存儲單元中。
G)為測量衰減器2的插入損耗，將第一和第二SMU分別連接到衰減器2的輸入端口和輸出端口。當(dāng)將從第一SMU輸出的電壓V1施加到衰減器2的輸入端口時，通過第二SMU測量從衰減器2輸出的電壓V2(在此處，輸出端口實質(zhì)上是開路)。衰減器2的插入損耗為V2/V1。衰減器2的插入損耗預(yù)先存儲在計算機(jī)11的存儲單元中。
H)為測量衰減器2的輸入阻抗，當(dāng)從第一SMU輸出的電壓V1施加到衰減器2的輸入端時，由第一SMU測量輸入到衰減器2的電流I1(在此處，輸出端口實質(zhì)上是開路)。衰減器2的輸入阻抗為V2/I1。衰減器2的輸入阻抗預(yù)先存儲在計算機(jī)11的存儲單元中。
當(dāng)圖1中所顯示的測量系統(tǒng)用于測量DUT 1的IV特性時，脈沖發(fā)生器3的輸出端經(jīng)由電纜13和衰減器2連接到DUT 1的柵極，以致于引起脈沖發(fā)生器3的輸出脈沖(例如，脈沖寬度為約1到約10ns)經(jīng)由電纜13和衰減器2施加到DUT 1的柵極。此外，偏壓三通管5的DC輸入端子連接到電流電壓源7的輸出端，且DUT 1的漏極連接到偏壓三通管5的偏壓輸出端子，以致于引起DC電壓源7的預(yù)定輸出電壓經(jīng)由偏壓三通管5施加到DUT 1的漏極。此外，偏壓三通管5的AC輸出端子經(jīng)由電纜14連接到示波器9的輸入端子。
在此處，在計算機(jī)11的控制下，從脈沖發(fā)生器3輸出的電壓Vset設(shè)定如下Vset＝(A1·Vg+B1)/LossATT (3)其中LossATT表示衰減器2的插入損耗。
現(xiàn)在將解釋為何使用衰減器2。歸因于脈沖發(fā)生器3的輸出阻抗與電纜13的特性阻抗之間的差和DUT 1的輸入阻抗(包括歸應(yīng)于輸入電容的阻抗)與電纜13的特性阻抗之間的差，從脈沖發(fā)生器3輸出到電纜13的脈沖可能在電纜13的輸入端子與輸出端子之間反射多次。多反射的發(fā)生降低了脈沖質(zhì)量。
然而，使用衰減器2，其衰減效應(yīng)減少了在電纜13的DUT 1端的反射，使得插入衰減器2可改進(jìn)施加到DUT 1的脈沖質(zhì)量。就是由于這個原因而使用衰減器2。
當(dāng)具有電壓Vset的脈沖經(jīng)由衰減器2輸入到DUT 1的柵極時，打開DUT 1以引起對應(yīng)于DUT 1的漏極電流的電流流到構(gòu)造于偏壓三通管5中的DC阻斷電容器(見圖2中的參考數(shù)字51)。歸應(yīng)于從DUT 1的漏極觀察到的偏壓三通管5和示波器9時的阻抗，流經(jīng)電容器51的電流轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于DUT 1的漏極電流的的電壓脈沖。由示波器9測量轉(zhuǎn)換的電壓脈沖的電壓值。
就AC電路來說，在實踐中，在偏壓三通管5的偏壓輸出端子與AC輸出端子之間建立了電力連續(xù)性，而由于偏壓輸出端子與DC輸入端子之間的高阻抗，它們兩者之間幾乎沒有電流流動。因此，漏極電流等于流經(jīng)示波器9中的阻抗的電流。
計算機(jī)11基于上文說明的式(1)計算校準(zhǔn)測量電壓Vout和示波器9的測量電壓Vmes，并基于下述表達(dá)式計算漏極電流Id。
Id＝{Vout/(Loss1·Loss2)}/Zin(4)其中Loss1表示電纜14的插入損耗，Loss2表示偏壓三通管5的插入損耗，且Zin表示示波器9的輸入阻抗和偏壓三通管5的輸入阻抗的組合阻抗。
為得到DUT 1的IV特性，計算機(jī)11控制相對于預(yù)定柵極脈沖電壓的從DC電壓源7輸出的電壓，并測量相對于多個漏極電壓的漏極電流。然后關(guān)于多個柵極脈沖電壓進(jìn)行類似的重復(fù)測量以得到如圖3中所說明的IV特性。
現(xiàn)在，將論述從脈沖發(fā)生器3輸出的脈沖的設(shè)定電壓Vset。脈沖發(fā)生器3不具有和DC電壓源9一樣高的電壓設(shè)定精確度。也就是說，脈沖發(fā)生器3輸出一電壓，所述電壓相對于包括于設(shè)定電壓范圍中的各種設(shè)定電壓具有相同值，如圖4中所顯示。舉例來說，脈沖發(fā)生器3相對于包括于設(shè)定范圍r到a中的所有設(shè)定電壓輸出具有輸出電壓Va的脈沖，相對于包括于設(shè)定范圍r到b中的所有設(shè)定電壓輸出具有輸出電壓Vb的脈沖，且相對于包括于設(shè)定范圍r到c中的所有設(shè)定電壓輸出具有輸出電壓Vc的脈沖。這表示從脈沖發(fā)生器3輸出的電壓受設(shè)定電壓分解誤差的影響。
因此，為最小化發(fā)生器3的設(shè)定電壓分解誤差的影響，計算機(jī)11可執(zhí)行如圖5中所顯示的校準(zhǔn)程序。
在這個程序中，將包括圖4中所顯示的所要設(shè)定脈沖電壓Vset-K的設(shè)定范圍r-b中的最小電壓Vset-L(下文中，最小電壓Vset-L將稱作“下限電壓”)和鄰近設(shè)定范圍r-b中的最大電壓的設(shè)定范圍r-c中的最小電壓Vset-H(下文中，最小電壓Vset-H將被稱作“上限電壓”)設(shè)定為脈沖電壓以代替所要脈沖電壓Vset-K(步驟101)。當(dāng)電壓范圍r-a、r-b和r-c設(shè)定為(例如)0.1V時，Va到Vb的范圍和Vb到Vc的范圍r-b也為0.1V。
下限電壓Vset-L和上限電壓Vset-H的范圍包括所要脈沖電壓Vset-K。因此，由脈沖發(fā)生器3輸出上限電壓Vset-H和下限電壓Vset-L處的脈沖，并測量如圖6中所顯示的IV特性a和IV特性b(步驟103和105)。基于IV特性a、b和預(yù)期設(shè)定電壓脈沖Vset-K，通過內(nèi)推法計算IV特性(步驟107)。
IV特性類似于基于所要脈沖電壓Vset-K的IV特性，也就是說，當(dāng)由脈沖發(fā)生器3輸出具有所要脈沖電壓Vset-K的脈沖時所得到的IV特性。換句話說，IV特性c受脈沖發(fā)生器3的設(shè)定電壓分解誤差的影響較小，且因此高度可靠。
接下來將描述進(jìn)一步改進(jìn)測量精確度的方法。參看圖1，當(dāng)從DUT 1的漏極觀察偏壓三通管5和示波器9時，阻抗(包括示波器9的輸入阻抗50Ω)等于DUT 1的負(fù)載。如圖3中所顯示，這個負(fù)載阻抗由負(fù)載線151表示。因此，舉例來說，甚至當(dāng)DC電壓源7的輸出電壓設(shè)定為Vdr時，歸因于負(fù)載阻抗引起的電壓降，施加到DUT 1的實際漏極電壓變?yōu)閂d1(＜Vdr)。
因此，示波器9測量對應(yīng)于漏極電流Id1的電壓(Vdr-Vd1)；也就是說，其測量對應(yīng)于漏極電流Id1的電壓，所述漏極電流Id1低于擬測量的漏極電流Idr。
應(yīng)注意到，在這個實施例中的示波器9的測量電壓指的是歸應(yīng)于流經(jīng)示波器9中的負(fù)載阻抗的漏極電流Id1的電壓降。
圖7和8顯示一種避免上述問題的方法。在這個實施例中，因為漏極電流作為對應(yīng)電壓而檢測，圖7中的垂直軸表示示波器9的測量電壓。由計算機(jī)11執(zhí)行圖8中所顯示的程序。
在圖8所顯示的程序中，數(shù)值i(其是等于1或更大的整數(shù))初始化為“1”(步驟201)。接著，用于輸出電壓Vdr的指令發(fā)布到DC電壓源7，且發(fā)布一指令到脈沖發(fā)生器3使得具有電壓Vset-r的脈沖輸入到DUT 1的柵極(步驟203)。
因此，如上文描述，DUT 1的漏極電壓下降到Vd1，且接著，示波器9測量對應(yīng)于漏極電流的電壓降(Vdr-Vd1)的電壓差V1。也就是說，示波器9測量偏壓電壓值Vd1處對應(yīng)于漏極電流的電壓差V1，其中所述偏壓電壓值Vd1低于在預(yù)定漏極偏壓電壓Vdr下測量的電壓Vr。
因此，讀出由示波器9測量的電壓V1(步驟205)。通過將電壓V1增加到電壓Vdr可計算得到電壓Vd1′(即，Vd1′＝Vdr+V1＝Vdr+(Vdr-Vd1))，且發(fā)布一指令到DC電壓源7使得其輸出電壓Vd1′(步驟S207)。
當(dāng)從DC電壓源7輸出電壓Vd1′時，基于上述阻抗和由負(fù)載線152表示的負(fù)載引起DUT 1的漏極電壓從Vd1′下降到Vd2。因此，由示波器9測量對應(yīng)于漏極電流的電壓降(Vd1′-Vd2)的電壓差V2并讀出電壓V2(步驟209)。
穿過負(fù)載線151與IV特性d的交叉點和負(fù)載線152與IV特性d的交叉點的直線161表達(dá)為下式(5)y＝{(V2-V1)/(Vd2-Vd1)}(x-Vd2)+V2(5)其中y和x分別表示圖7中的垂直軸和水平軸。
在式(5)中，通過表達(dá)式Vd1＝Vdr-V1，使用已知的Vdr和V1可確定Vd1。通過表達(dá)式Vd2＝Vdr′-V2，使用已知的Vd1′和V2可確定Vd2。因此，在上述式(5)中計算x＝Vdr的y的值V1′且值V1′存儲在存儲單元中(步驟211)。
接著，確定i是否等于n(例如，“3”)(步驟213)。在此處，因為步驟213中的確定結(jié)果為否，所以數(shù)值I增加“1”(步驟217)，且過程返回到步驟207。因此，通過將電壓V2增加到電壓Vdr可計算得到電壓Vd2′(即，Vd2′＝Vdr+V2＝Vdr+(Vdr-Vd1))，且發(fā)布指令到DC電壓源7使得從DC電壓源7輸出電壓Vd2′。
當(dāng)從DC電壓源7輸出電壓Vd2′時，基于上述阻抗和由負(fù)載線153表示的負(fù)載引起DUT 1的漏極電壓從Vd2′下降到Vd3。因此，由示波器9測量對應(yīng)于電壓降(Vd2′-Vd3)的電壓V3并讀出電壓V3(步驟209)。
穿過負(fù)載線152與IV特性d的交叉點和負(fù)載線153與IV特性d的交叉點的直線162表達(dá)為下式(6)y＝[(V3-V2)/(Vd3-Vd2)](x-Vd3)+V3(6)其中y和x分別表示圖7中的垂直軸和水平軸。
在這個式子中，通過表達(dá)式Vd3＝Vd2′-V3，使用已知的Vd2′和V3可確定Vd3。在上述式(6)中計算x＝Vdr的y的值V2′且所述值V2′存儲在存儲單元中(步驟211)。隨后，確定i是否等于n(步驟213)。
在這個實例中，因為步驟213中的確定結(jié)果為是，所以可確定待從DC電壓源7輸出且待施加到DUT 1的漏極電壓Vdr的電壓是Vd2′，且電壓Vd2′存儲在存儲單元中(步驟215)。
接著，對直到i達(dá)到n所獲得的n個電壓Vd1，Vd2，…和Vdn的最后兩個電壓Vdn-1和Vdn運(yùn)用外推法來確定待施加的漏極電壓(步驟219)。
圖7中所顯示的x＝Vdr和直線162的交叉點表示由外推法確定的漏極電流Vd-點。以此方式，使用外推法能夠在不惡化測量通過量的情況下精確地測量IV特性。如所描述的，使其能降低漏極電壓降對測量值的影響。
雖然上文已描述確定一個漏極電壓值的過程，但確定測量輸出特性所需要的其它漏極電壓值的過程可以類似方式執(zhí)行。雖然在電壓Vset-r處可得到由上述過程確定的漏極電壓(DC電壓源7的輸出電壓)，但通過執(zhí)行類似于上述方法的方法可確定相對于其它柵極脈沖電壓的漏極電壓。
在某些情況下，歸應(yīng)于脈沖發(fā)生器3的特性、連接到脈沖發(fā)生器3的輸出端的電纜的頻率特性、DUT 1的特性等等，波形稍微變形(例如，具有過沖和下沖的波形)的脈沖輸入到DUT 1的柵極。圖9的部分(a)說明具有此變形波形的柵極輸入脈沖。當(dāng)輸入脈沖以此方式變形時，由示波器9測量的對應(yīng)于漏極電壓的輸出脈沖波形也經(jīng)一延遲h而變形，如圖9的部分(b)所顯示。此輸入/輸出脈沖的電壓根據(jù)沿時間軸的位置而變化，且因此引起測量誤差。
因此，在這個實施例中，為了限定輸入/輸出脈沖的電壓值的時刻，施加到DUT 1的柵極的脈沖輸入到示波器9，且計算機(jī)執(zhí)行程序來設(shè)定對應(yīng)于輸入脈沖的脈沖寬度τi的電壓限定點P1。點P1設(shè)定于從輸入脈沖的前沿朝向后沿移位一脈沖寬度τi的比值R％(R％為(例如)50％到90％范圍中的任意值)的位點處。點P1用于從脈沖發(fā)生器3輸出的脈沖電壓和從偏壓三通管5的AC輸出端子輸出的脈沖電壓的測量時刻。
為了實際測量DUT 1的輸出特性，因為前面提到的柵極輸入脈沖施加到DUT 1的柵極，所以對應(yīng)于漏極電流的電壓脈沖(如圖9的部分(b)中所顯示)輸入到示波器9。
因此，計算機(jī)11從示波器9讀出電壓脈沖的波形，并測量其脈沖寬度τ0。此外，計算機(jī)11將從電壓脈沖的前沿朝向后沿移位所述脈沖寬度τ0的比值R％的時刻點P2設(shè)定為電壓測量點。
因此，建立了設(shè)定用于柵極輸入脈沖設(shè)定的點P1與設(shè)定用于輸入到示波器9的電壓脈沖的點P2之間的關(guān)系。因此，計算機(jī)11對電壓脈沖在點P2處的電壓進(jìn)行采樣，作為表示DUT 1的漏極電流的電壓。
如上文描述，根據(jù)這個實施例，因為甚至在存在變形的情況下仍然能維持用于柵極輸入脈沖的點P1與用于對應(yīng)于漏極電流的電壓脈沖的點P2之間的關(guān)系，所以改進(jìn)了DUT 1的輸出特性的測量精確度。
盡管已描述了本發(fā)明的實施例，但是所述領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明了可對本發(fā)明進(jìn)行多種改變和修改。舉例來說，圖8中步驟213中所確定的重復(fù)次數(shù)n可為大于3的數(shù)。產(chǎn)生、跨越設(shè)定電壓Vset的各種電壓值、等于或大于分解的電壓差可用作校準(zhǔn)脈沖發(fā)生器3的Vset的上限值和下限值。
權(quán)利要求
1.一種場效應(yīng)晶體管特性的測量方法，其中將從一偏壓三通管的一輸出端子輸出的一預(yù)定偏壓電壓施加到一場效應(yīng)晶體管的一漏極；將從一脈沖發(fā)生器輸出的一脈沖施加到所述場效應(yīng)晶體管的一柵極，以借此導(dǎo)致所述場效應(yīng)晶體管中產(chǎn)生漏極電流；通過一連接到所述偏壓三通管的一交流電流輸出端子的一負(fù)載阻抗將所述漏極電流轉(zhuǎn)換成一電壓脈沖；且基于所述電壓脈沖測量所述漏極電流，所述方法包含以下步驟將所述偏壓電壓增加一對應(yīng)于由所述負(fù)載阻抗引起的一電壓降的量，且重復(fù)測量所述電壓脈沖一預(yù)定次數(shù)，而所述電壓脈沖響應(yīng)于所述偏壓電壓的一增加而變化；和對通過所述預(yù)定數(shù)目的重復(fù)測量所得到的所述電壓脈沖的最后兩個測量值應(yīng)用外推法以確定待施加到所述場效應(yīng)晶體管的一漏極電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中經(jīng)由一衰減器將從所述脈沖發(fā)生器輸出的所述脈沖施加到所述場效應(yīng)晶體管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中由于與電壓設(shè)定的分解相關(guān)聯(lián)的一誤差，所述脈沖發(fā)生器輸出對包括于相同輸出電壓設(shè)定范圍(r-a，r-b，...)中的各種電壓設(shè)定來說具有相同值的電壓，所述方法進(jìn)一步包含以下步驟為待施加到所述場效應(yīng)晶體管的所述柵極的所述脈沖設(shè)定一下限電壓和一上限電壓，而所述下限電壓是一包括一所要設(shè)定脈沖電壓(Vset-K)的第一設(shè)定范圍中的一最小電壓(Vset-L)，且所述上限電壓是一鄰近所述第一設(shè)定范圍中的一最大電壓的第二設(shè)定范圍中的一最小電壓(Vset-H)；基于一具有所述上限電壓的脈沖測量所述漏極電流且基于一具有所述下限電壓的脈沖測量所述漏極電流；和根據(jù)所述所要設(shè)定脈沖電壓(Vset-K)和每一測量的漏極電流，通過內(nèi)推法計算對應(yīng)于基于所述所要設(shè)定脈沖電壓(Vset-K)的一漏極電流的一漏極電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包含以下步驟測量施加到所述場效應(yīng)晶體管的所述柵極的所述脈沖的一寬度；將所述施加脈沖的脈沖電壓限定時刻調(diào)節(jié)至在一寬度方向上從所述施加脈沖的一前沿朝向其一后沿移位一預(yù)定比值的時刻；測量所述電壓脈沖的一寬度；將所述電壓脈沖的電壓檢測時刻設(shè)定至從所述電壓脈沖的一前沿朝向其一后沿移位一數(shù)量的時刻，所述數(shù)量對應(yīng)于所述電壓脈沖的所述寬度的所述預(yù)定比值；和測量所述電壓脈沖在所述電壓檢測時刻時的一電壓。
全文摘要
在一種FET特性測量的方法中，將從一偏壓三通管的一輸出端子輸出的一預(yù)定偏壓電壓施加到一FET的漏極，且將從一脈沖發(fā)生器輸出的一脈沖施加到其柵極，以借此導(dǎo)致產(chǎn)生漏極電流。通過連接到所述偏壓三通管的一AC輸出端子的一負(fù)載阻抗將所述漏極電流轉(zhuǎn)換成一電壓脈沖，并基于所述電壓脈沖測量所述漏極電流。所述方法包括將所述偏壓電壓增加一對應(yīng)于由所述負(fù)載阻抗引起的一電壓降的量且重復(fù)測量一所述電壓脈沖值一預(yù)定次數(shù)，和對通過所述預(yù)定次數(shù)的重復(fù)測量所得到的所述電壓脈沖值的最后兩個值應(yīng)用外推法以確定待施加到所述FET的一漏極電壓。
文檔編號H01L21/66GK1797019SQ20051013282
公開日2006年7月5日 申請日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月27日
發(fā)明者齊藤升 申請人:安捷倫科技公司