晶体管电容测量设备、方法、装置、电子设备及存储介质与流程

本公开涉及集成电路测量，具体涉及晶体管电容测量设备、方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、晶体管cv(电容-电压)特性测试用于评估晶体管栅极氧化物及扩散材料的物理及电学特性，其中，晶体管的cgc测试用于评估栅极和源漏之间的交叠电容，该电容是由栅极金属和扩散区域之间的电介质隔离层构成的。在cgc测试中，通过在栅极上施加不同的电压并测量相应的电流，可以得到此电容的电容-电压特性曲线。该电容的大小将影响电路的频率特性。

技术实现思路

1、为了解决相关技术中的问题，本公开实施例提供晶体管电容测量设备、方法、装置、电子设备及存储介质。

2、第一方面，本公开实施例中提供了一种晶体管电容测量设备，包括可调偏置单元，所述可调偏置单元的第一端用于与待测晶体管的衬底连接，所述可调偏置单元的第二端用于与所述待测晶体管的源极和漏极的短接点连接，所述可调偏置单元用于在所述待测晶体管的衬底与所述短接点之间提供可调的偏置电压；电容测量单元，所述电容测量单元连接到所述待测晶体管的栅极和所述可调偏置单元的第二端，用于测量所述待测晶体管的栅与有源区交叠电容cgc；控制单元，所述控制单元连接到所述可调偏置单元和所述电容测量单元，用于控制所述可调偏置单元的偏置电压在偏置电压范围内以第一预设步长扫描，以及控制所述电容测量单元的高压端和低压端之间的直流电压差在电压差范围内以第二预设步长扫描，以得到所述待测晶体管的cgc曲线。

3、根据本公开的实施例，所述电容测量单元连接到所述待测晶体管的栅极和所述可调偏置单元的第二端，包括：所述电容测量单元的低压端连接到所述待测晶体管的栅极，所述电容测量单元的高压端连接到所述可调偏置单元的第二端；或者所述电容测量单元的高压端连接到所述待测晶体管的栅极，所述电容测量单元的低压端连接到所述可调偏置单元的第二端。

4、根据本公开的实施例，所述电容测量单元包括：电流计，连接在所述低压端与地之间；交流电压源和可调直流电压源，串联连接在所述高压端与地之间，其中，所述控制所述电容测量单元的高压端和低压端之间的直流电压差在电压差范围内以第二预设步长扫描，包括所述控制单元控制所述可调直流电压源的输出电压在电压差范围内以第二预设步长扫描。

5、根据本公开的实施例，所述电容测量单元根据以下公式计算所述待测晶体管的电容c：

6、1/jωc＝u/i

7、ω＝2πf

8、其中，j为虚部符号，f为所述交流电压源的频率，π为常量，u为所述交流电压源的输出电压，i为所述电流计的测量值。

9、根据本公开的实施例，所述的设备还包括切换单元，所述切换单元连接到所述电容测量单元、所述可调偏置单元、所述待测晶体管、所述控制单元，其中，在第一工作模式下，所述控制单元控制所述切换单元将所述电容测量单元的低压端连接到所述待测晶体管的栅极，将所述电容测量单元的高压端连接到所述可调偏置单元的第二端；在第二工作模式下，所述控制单元控制所述切换单元将所述电容测量单元的高压端连接到所述待测晶体管的栅极，将所述电容测量单元的低压端连接到所述可调偏置单元的第二端。

10、根据本公开的实施例，所述切换单元包括第一开关、第二开关、第三开关，其中，所述第一开关的第一端子连接到所述电容测量单元的低压端，所述第一开关的第二端子连接到所述待测晶体管的栅极和所述第三开关的第一端子，所述第一开关的第三端子连接到所述第二开关的第二端子；所述第二开关的第一端子连接到所述可调偏置单元的第二端，所述第二开关的第三端子连接到所述电容测量单元的高压端和所述第三开关的第二端子。

11、根据本公开的实施例，所述在第一工作模式下，所述控制单元控制所述切换单元将所述电容测量单元的低压端连接到所述待测晶体管的栅极，将所述电容测量单元的高压端连接到所述可调偏置单元的第二端，包括在所述第一工作模式下，所述控制单元控制所述第一开关的第一端子与所述第一开关的第二端子连通并与所述第一开关的第三端子断开，控制所述第二开关的第一端子与所述第二开关的第三端子连通并与所述第二开关的第二端子断开。

12、根据本公开的实施例，所述在第二工作模式下，所述控制单元控制所述切换单元将所述电容测量单元的高压端连接到所述待测晶体管的栅极，将所述电容测量单元的低压端连接到所述可调偏置单元的第二端，包括在所述第二工作模式下，所述控制单元控制所述第一开关的第一端子与所述第一开关的第二端子断开并与所述第一开关的第三端子连通，控制所述第二开关的第一端子与所述第二开关的第三端子断开并与所述第二开关的第二端子连通。

13、根据本公开的实施例，所述偏置电压的偏置电压范围为0≤vbs≤vgnormal/2，其中，vbs为偏置电压，vgnormal为所述待测晶体管的正常工作电压；所述电容测量单元的高压端和低压端之间的直流电压差的电压差范围为-vgnormal≤vcv≤vgnormal，其中，vcv为所述电容测量单元的高压端和低压端之间的直流电压差。

14、根据本公开的实施例，所述控制单元控制所述可调偏置单元的偏置电压在偏置电压范围内以第一预设步长扫描，以及控制所述电容测量单元的高压端和低压端之间的直流电压差在电压差范围内以第二预设步长扫描，以得到所述待测晶体管的cgc曲线，包括所述控制单元控制所述可调偏置单元的偏置电压在偏置电压范围内以第一预设步长扫描，得到多个偏置电压；针对每个偏置电压，所述控制单元控制所述电容测量单元的高压端和低压端之间的直流电压差在电压差范围内以第二预设步长扫描，通过所述电容测量单元测量各直流电压差对应的所述待测晶体管的电容值，得到相应偏置电压下所述待测晶体管的cgc曲线。

15、第二方面，本公开实施例中提供了一种晶体管电容测量设备，包括可调偏置单元，所述可调偏置单元的第一端用于与待测晶体管的衬底连接，所述可调偏置单元的第二端连接到地，所述可调偏置单元用于在所述待测晶体管的衬底与地之间提供可调的偏置电压；电容测量单元，所述电容测量单元的高压端连接到所述待测晶体管的栅极，所述电容测量单元的低压端连接到所述待测晶体管的源极与漏极的短接点，用于测量所述待测晶体管的栅与有源区交叠电容cgc；控制单元，所述控制单元连接到所述可调偏置单元和所述电容测量单元，用于控制所述可调偏置单元的偏置电压在偏置电压范围内以第一预设步长扫描，以及控制所述电容测量单元的高压端和低压端之间的直流电压差在电压差范围内以第二预设步长扫描，以得到所述待测晶体管的cgc曲线。

16、根据本公开的实施例，所述电容测量单元包括电流计，连接在所述低压端与地之间；交流电压源和可调直流电压源，串联连接在所述高压端与地之间，其中，所述控制所述电容测量单元的高压端和低压端之间的直流电压差在电压差范围内以第二预设步长扫描，包括所述控制单元控制所述可调直流电压源的输出电压在电压差范围内以第二预设步长扫描。

17、根据本公开的实施例，所述电容测量单元根据以下公式计算所述待测晶体管的电容c：

18、1/jωc＝u/i

19、ω＝2πf

20、其中，j为虚部符号，f为所述交流电压源的频率，π为常量，u为所述交流电压源的输出电压，i为所述电流计的测量值。

21、根据本公开的实施例，所述偏置电压的偏置电压范围为0≤vbs≤vgnormal/2，其中，vbs为偏置电压，vgnormal为所述待测晶体管的正常工作电压；所述电容测量单元的高压端和低压端之间的直流电压差的电压差范围为-vgnormal≤vcv≤vgnormal，其中，vcv为所述电容测量单元的高压端和低压端之间的直流电压差。

22、根据本公开的实施例，所述控制单元控制所述可调偏置单元的偏置电压在偏置电压范围内以第一预设步长扫描，以及控制所述电容测量单元的高压端和低压端之间的直流电压差在电压差范围内以第二预设步长扫描，以得到所述待测晶体管的cgc曲线，包括所述控制单元控制所述可调偏置单元的偏置电压在偏置电压范围内以第一预设步长扫描，得到多个偏置电压；针对每个偏置电压，所述控制单元控制所述电容测量单元的高压端和低压端之间的直流电压差在电压差范围内以第二预设步长扫描，通过所述电容测量单元测量各直流电压差对应的所述待测晶体管的电容值，得到相应偏置电压下所述待测晶体管的cgc曲线。

23、第三方面，本公开实施例中提供了一种用于晶体管电容测量设备的测量方法，其中，所述晶体管电容测量设备包括可调偏置单元，所述可调偏置单元的第一端用于与待测晶体管的衬底连接，所述可调偏置单元的第二端用于与所述待测晶体管的源极和漏极的短接点连接，所述可调偏置单元用于在所述待测晶体管的衬底与所述短接点之间提供可调的偏置电压；电容测量单元，所述电容测量单元连接到所述待测晶体管的栅极和所述可调偏置单元的第二端，用于测量所述待测晶体管的栅与有源区交叠电容cgc；控制单元，所述控制单元连接到所述可调偏置单元和所述电容测量单元。所述测量方法包括通过所述控制单元控制所述可调偏置单元的偏置电压在偏置电压范围内以第一预设步长扫描；通过所述控制单元控制所述电容测量单元的高压端和低压端之间的直流电压差在电压差范围内以第二预设步长扫描；在不同偏置电压下，通过所述控制单元获取所述电容测量单元测得的各直流电压差对应的所述待测晶体管的电容值，得到相应偏置电压下所述待测晶体管的cgc曲线。

24、第四方面，本公开实施例中提供了一种用于晶体管电容测量设备的测量方法，其中，所述晶体管电容测量设备包括可调偏置单元，所述可调偏置单元的第一端用于与待测晶体管的衬底连接，所述可调偏置单元的第二端连接到地，所述可调偏置单元用于在所述待测晶体管的衬底与地之间提供可调的偏置电压；电容测量单元，所述电容测量单元的高压端连接到所述待测晶体管的栅极，所述电容测量单元的低压端连接到所述待测晶体管的源极与漏极的短接点，用于测量所述待测晶体管的栅与有源区交叠电容cgc；控制单元，所述控制单元连接到所述可调偏置单元和所述电容测量单元。所述测量方法包括通过所述控制单元控制所述可调偏置单元的偏置电压在偏置电压范围内以第一预设步长扫描；通过所述控制单元控制所述电容测量单元的高压端和低压端之间的直流电压差在电压差范围内以第二预设步长扫描；在不同偏置电压下，通过所述控制单元获取所述电容测量单元测得的各直流电压差对应的所述待测晶体管的电容值，得到相应偏置电压下所述待测晶体管的cgc曲线。

25、第五方面，本公开实施例中提供了一种用于晶体管电容测量设备的测量装置，所述晶体管电容测量设备包括：可调偏置单元，所述可调偏置单元的第一端用于与待测晶体管的衬底连接，所述可调偏置单元的第二端用于与所述待测晶体管的源极和漏极的短接点连接，所述可调偏置单元用于在所述待测晶体管的衬底与所述短接点之间提供可调的偏置电压；电容测量单元，所述电容测量单元连接到所述待测晶体管的栅极和所述可调偏置单元的第二端，用于测量所述待测晶体管的栅与有源区交叠电容cgc；控制单元，所述控制单元连接到所述可调偏置单元和所述电容测量单元。所述测量装置包括第一扫描模块，被配置为通过所述控制单元控制所述可调偏置单元的偏置电压在偏置电压范围内以第一预设步长扫描；第二扫描模块，被配置为通过所述控制单元控制所述电容测量单元的高压端和低压端之间的直流电压差在电压差范围内以第二预设步长扫描；第一获取模块，被配置为在不同偏置电压下，通过所述控制单元获取所述电容测量单元测得的各直流电压差对应的所述待测晶体管的电容值，得到相应偏置电压下所述待测晶体管的cgc曲线。

26、第六方面，本公开实施例中提供了一种用于晶体管电容测量设备的测量装置，其特征在于，所述晶体管电容测量设备包括可调偏置单元，所述可调偏置单元的第一端用于与待测晶体管的衬底连接，所述可调偏置单元的第二端连接到地，所述可调偏置单元用于在所述待测晶体管的衬底与地之间提供可调的偏置电压；电容测量单元，所述电容测量单元的高压端连接到所述待测晶体管的栅极，所述电容测量单元的低压端连接到所述待测晶体管的源极与漏极的短接点，用于测量所述待测晶体管的栅与有源区交叠电容cgc；控制单元，所述控制单元连接到所述可调偏置单元和所述电容测量单元。所述测量装置包括：第三扫描模块，被配置为通过所述控制单元控制所述可调偏置单元的偏置电压在偏置电压范围内以第一预设步长扫描；第四扫描模块，被配置为通过所述控制单元控制所述电容测量单元的高压端和低压端之间的直流电压差在电压差范围内以第二预设步长扫描；第二获取模块，被配置为在不同偏置电压下，通过所述控制单元获取所述电容测量单元测得的各直流电压差对应的所述待测晶体管的电容值，得到相应偏置电压下所述待测晶体管的cgc曲线。

27、第七方面，本公开实施例中提供了一种电子设备，包括存储器和处理器；其中，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现第三方面或第四方面所述的方法步骤。

28、第八方面，本公开实施例中提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现第三方面或第四方面所述的方法步骤。

29、本公开实施例提供了一种晶体管电容测量设备，包括可调偏置单元，所述可调偏置单元的第一端用于与待测晶体管的衬底连接，所述可调偏置单元的第二端用于与所述待测晶体管的源极和漏极的短接点连接，所述可调偏置单元用于在所述待测晶体管的衬底与所述短接点之间提供可调的偏置电压；电容测量单元，所述电容测量单元连接到所述待测晶体管的栅极和所述可调偏置单元的第二端，用于测量所述待测晶体管的栅与有源区交叠电容cgc；控制单元，所述控制单元连接到所述可调偏置单元和所述电容测量单元，用于控制所述可调偏置单元的偏置电压在偏置电压范围内以第一预设步长扫描，以及控制所述电容测量单元的高压端和低压端之间的直流电压差在电压差范围内以第二预设步长扫描，以得到所述待测晶体管的cgc曲线。根据本公开实施例提供的晶体管电容测量设备很好地解决了现有方案测量设备不能连续扫描的问题，显著地提高了测量晶体管cgc曲线的效率。

30、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。