[發(fā)明專利]一種雙柵極場效應晶體管電容的測試方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410576896.8
• 申請日: 2014-10-24
• 公開（公告）號: CN104407229A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設計）人: 李建成;徐順強;李聰;尚靖;李文曉;吳建飛;曾祥華;鄭黎明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 胡偉華

技術領域

本發(fā)明屬于半導體技術領域的半導體器件模擬與測試技術，特別是雙柵極結(jié)構(gòu)的場效應晶體管電容的模擬與測試。

背景技術

隨著集成電路技術的發(fā)展，集成電路的集成度越來越高，尺寸越來越小。然而，當器件尺寸接近或小于32納米時，由于器件的短溝道效應，器件的閾值電壓隨器件的溝道長度發(fā)生劇烈變化，因此，傳統(tǒng)的平面CMOS工藝技術發(fā)展到32納米及以下工藝節(jié)點遇到極大困難，這時，出現(xiàn)了立體的工藝技術，這些立體的工藝技術，包含有雙柵極或者三柵極結(jié)構(gòu)的場效應晶體管。

采用單柵極場效應晶體管的測試方法，將雙柵極場效應晶體管的兩個柵極短接，可以測試雙柵極場效應晶體管的電容，然而，當雙柵極結(jié)構(gòu)的晶體管的兩個柵極分開，在雙柵極場效應晶體管的兩個柵極分別加相同信號時，這時，需要用單極晶體管的測試方法來準確測試雙柵極晶體管的電容。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種針對雙柵極結(jié)構(gòu)的場效應晶體管電容的準確測試方法，該方法適用于雙柵極結(jié)構(gòu)場效應晶體管的兩個柵極分開，或者兩個柵極同時獨立的加相同的信號時，雙柵極場效應晶體管的電容的準確測試。

具體技術方案如下：

一種雙柵極場效應晶體管電容的測試方法，包括以下步驟：

步驟1：采用單柵極場效應晶體管電容的測試方法，將源極3、漏極4、第二柵極6接地，在第一柵極5上加偏置和交流信號，測出第一柵極5對第一柵極5的電容C_{g1_g1}，第一柵極5對源極3的電容C_{g1_s}、第一柵極5對漏極4的電容為C_{g1_d}、第一柵極5對第二柵極6的電容C_{g1_g2}；

步驟2：將源極3、漏極4、第一柵極5接地，在第二柵極6上加偏置和交流信號，測出第二柵極6對第二柵極6的電容C_{g2_g2}、第二柵極6對源極3的電容C_{g2_s}、第二柵極6對漏極4的電容C_{g2_d}、第二柵極6對第一柵極5的電容C_{g2_g1}；

步驟3：根本步驟1和步驟2的測量結(jié)果，計算雙柵極場效應晶體管結(jié)構(gòu)的總的柵電容C_g，計算的公式如下：

C_g＝C_{g1_g1}+C_{g1_g2}+C_{g2_g2}+C_{g2_g1}

優(yōu)選地，所述步驟1和步驟2中的交流信號為電壓為0.1毫伏，頻率為1兆赫茲信號。

優(yōu)選地，所述步驟1和步驟2中所述偏置為電壓從-1伏掃到1伏，步長為0.05伏。

下面，對上述計算公式的論證，將圖1的雙柵極結(jié)構(gòu)的場效應晶體管視為雙端口網(wǎng)絡，如圖2所示。

雙端口網(wǎng)絡的兩個端口1和端口2分別連接第一柵極5和第二柵極6，源極3和漏極4接地。記雙端口網(wǎng)絡的導納參數(shù)、電容參數(shù)以及電壓電流分別為Y、C、I、V，字母下標數(shù)字表示對應的端口。

計算總電流I：

I＝I₁+I₂＝(Y₁₁+Y₂₁)V₁+(Y₁₂+Y₂₂)V₂

當兩端口加同樣的信號電壓V時，即V＝V₁＝V₂，此時，

I＝(Y₁₁+Y₂₁+Y₁₂+Y₂₂)V。

計算總電容C_g：

C_g＝(I/V)_取虛部/ω＝(Y₁₁+Y₂₁+Y₁₂+Y₂₂)_取虛部/ω＝(Y₁₁)_取虛部/ω+(Y₁₂)_取虛部/ω+(Y₂₂)_取虛部/ω+(Y₂₁)_取虛部/ω＝C₁₁+C₁₂+C₂₂+C₂₁

其中ω為信號角頻率。將上面計算公式下標對應更改一下，即等同如下計算公式：