一种双栅极场效应晶体管电容的测试方法
【专利摘要】本发明属于半导体【技术领域】的半导体器件模拟与测试技术，公开了一种双栅极场效应晶体管电容的测试方法，包括：步骤1：采用单栅极场效应晶体管电容的测试方法，将源极、漏极、第二栅极接地，在第一栅极上加偏置和交流信号，测出第一栅极对第一栅极的电容Cg1_g1，第一栅极对第二栅极的电容Cg1_g2；步骤2：将源极、漏极、第一栅极接地，在第二栅极上加偏置和交流小信号，测出第二栅极对第二栅极的电容Cg2_g2，第二栅极对第一栅极的电容Cg2_g1；步骤3：计算双栅极场效应晶体管结构的总的栅电容Cg，Cg＝Cg1_g1+Cg1_g2+Cg2_g2+Cg2_g1。
【专利说明】一种双栅极场效应晶体管电容的测试方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体【技术领域】的半导体器件模拟与测试技术，特别是双栅极结构的场效应晶体管电容的模拟与测试。
【背景技术】
[0002]随着集成电路技术的发展，集成电路的集成度越来越高，尺寸越来越小。然而，当器件尺寸接近或小于32纳米时，由于器件的短沟道效应，器件的阈值电压随器件的沟道长度发生剧烈变化，因此，传统的平面CMOS工艺技术发展到32纳米及以下工艺节点遇到极大困难，这时，出现了立体的工艺技术，这些立体的工艺技术，包含有双栅极或者三栅极结构的场效应晶体管。
[0003]采用单栅极场效应晶体管的测试方法，将双栅极场效应晶体管的两个栅极短接，可以测试双栅极场效应晶体管的电容，然而，当双栅极结构的晶体管的两个栅极分开，在双栅极场效应晶体管的两个栅极分别加相同信号时，这时，需要用单极晶体管的测试方法来准确测试双栅极晶体管的电容。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种针对双栅极结构的场效应晶体管电容的准确测试方法，该方法适用于双栅极结构场效应晶体管的两个栅极分开，或者两个栅极同时独立的加相同的信号时，双栅极场效应晶体管的电容的准确测试。
[0005]具体技术方案如下:
[0006]一种双栅极场效应晶体管电容的测试方法，包括以下步骤:
[0007]步骤1:采用单栅极场效应晶体管电容的测试方法，将源极3、漏极4、第二栅极6接地，在第一栅极5上加偏置和交流信号,测出第一栅极5对第一栅极5的电容Cgl—gl,第一栅极5对源极3的电容Cgl s、第一栅极5对漏极4的电容为Cgl d、第一栅极5对第二栅极6的电容Cgl g2 ；
[0008]步骤2:将源极3、漏极4、第一栅极5接地，在第二栅极6上加偏置和交流信号，测出第二栅极6对第二栅极6的电容Cg2 g2、第二栅极6对源极3的电容Cg2 s、第二栅极6对漏极4的电容Cg2—d、第二栅极6对第一栅极5的电容Cg2—gl ；
[0009]步骤3:根本步骤I和步骤2的测量结果，计算双栅极场效应晶体管结构的总的栅电容Cg，计算的公式如下:
[0010]Cg — Cglgl+Cglg2+Cg2_g2+Cg2_gl
[0011]优选地，所述步骤I和步骤2中的交流信号为电压为0.1毫伏，频率为I兆赫兹信号。
[0012]优选地，所述步骤I和步骤2中所述偏置为电压从-1伏扫到I伏，步长为0.05伏。
[0013]下面，对上述计算公式的论证，将图1的双栅极结构的场效应晶体管视为双端口网络，如图2所示。
[0014]双端口网络的两个端口 1和端口 2分别连接第一栅极5和第二栅极6，源极3和漏极4接地。记双端口网络的导纳参数、电容参数以及电压电流分别为，字母下标数字表示对应的端口。
[0015]计算总电流I:
[0016]I = 1^12 =
[0017]当两端口加同样的信号电压V时，即4 = ^ = 乂2，此时，
[0018]1=(1+^+^+^)7^
[0019]计算总电容?:8:
[0020]08 = (1/^)取虚部/(0 = (^11+^21+^12+^22) ￠(￠￠￠/ 03 = (^11)03 + (^12) ￠(￠￠￠/ 03 + (^22)取虚部/。+ ('^21)取虚部/。— 0〇12十〇22十〇21
[0021]其中03为信号角频率。将上面计算公式下标对应更改一下，即等同如下计算公式:
[0022]08 —〇81—81十〇81—82十〇82—82十〇82—81
[0023]在以上公式论证过程中，各符号分别表示为:
[0024]1:为端口 1的电流，12为端口 2的电流；
[0025]V！为端口 1的电压，％为端口 2的电压；
[0026]I为端口 1对端口 1的导纳参数，112为端口 1对端口 2的导纳参数，121为端口 2对端口 1的导纳参数，\2为端口 2对端口 2的导纳参数；
[0027]0:1为端口 1对端口 1的电容，012为端口 1对端口 2的电容，021为端口 2对端口 1的电容，022为端口 2对端口 2的电容；
[0028]0 ￠04?表示对括号里面的值取虚部的运算。
[0029]采用本发明的获得如下技术效果:
[0030]首先，本发明分两步分别测试出双栅极结构的场效应晶体管的其中一个栅极对其它电极的电容，再通过计算得到准确的双栅极结构的场效应晶体管的总的栅极电容。其次，本发明将双栅极结构的场效应晶体管视为一个双端口网络，通过理论计算论证了该测试方法的正确性。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是双栅极晶体管结构的示意图；
[0032]图2是将图1的双栅极结构的场效应晶体管视为双端口网络示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面，结合具体附图和【具体实施方式】，对本发明作进一步说明。
[0034]请参阅图2，其是双栅极结构的场效应晶体管的结构示意图。如图所示标出了晶体管的四个电极:源极3、漏极4、第一栅极5、第二栅极6。
[0035]此双栅极结构的场效应晶体管的总栅极电容测试过程如下:
[0036]测量第一栅极对自身和对第二栅极的电容过程:
[0037]第二栅极、源极、漏极接地(电压为0^〉。
[0038]第一栅极加偏置(电压从-1伏扫到1伏，步长为0.05伏)以及交流信号(电压为0.1毫伏，频率为1兆赫兹)。测出第一栅极对第一栅极的电容和第一栅极对第二栅极的电容。
[0039]测量第二栅极对自身和对第一栅极的电容过程:
[0040]第一栅极、源极、漏极接地(电压为0^〉。
[0041]第二栅极加偏置(电压从-1伏扫到以及交流信号(电压为0.1毫伏，频率为1兆赫兹)。测出第二栅极对第二栅极的电容和第二栅极对第一栅极的电容。
[0042]求解总的栅极电容:
[0043]将上述测量出来的第一栅极对第一栅极的电容、第一栅极对第二栅极的电容、第二栅极对第二栅极的电容以及第二栅极对第一栅极的电容相加，即得到总的栅电容。
[0044]上面实施例和附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种双栅极场效应晶体管电容的测试方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:采用单栅极场效应晶体管电容的测试方法，将源极(3)、漏极(4)、第二栅极(6)接地，在第一栅极(5)上加偏置和交流信号，测出第一栅极(5)对第一栅极(5)的电容Cgl—gl、第一栅极(5)对第二栅极(6)的电容Cgl—g2 ； 步骤2:将源极3、漏极4、第一栅极5接地，在第二栅极上加偏置和交流信号，测出第二栅极(6)对第二栅极(6)的电容Cg2—g2、第二栅极(6)对第一栅极(5)的电容Cg2—gl ； 步骤3:根本步骤I和步骤2的测量结果，计算双栅极场效应晶体管结构的总的栅电容Cg，计算的公式如下:
Cg — Cgl—gl+Cgl—g2+Cg2—g2+Cg2—gl。
2.如权利要求1所述的双栅极场效应晶体管电容的测试方法，其特征在于:所述步骤I和步骤2中所述交流信号是电压为0.1毫伏，频率为I兆赫兹信号。
3.如权利要求1所述的双栅极场效应晶体管电容的测试方法，其特征在于:所述步骤I和步骤2中所述偏置为电压从-1伏扫到I伏,步长为0.05伏。
【文档编号】G01R27/26GK104407229SQ201410576896
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】李建成, 徐顺强, 李聪, 尚靖, 李文晓, 吴建飞, 曾祥华, 郑黎明 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学