专利名称：Mos管阵列的阈值电压分布监测装置及方法
技术领域：
本发明涉及MOS器件可靠性监测技术领域，尤其涉及ー种MOS管阵列的阈值电压分布监测装置及方法。
背景技术：
随着半导体技术的飞速发展和微电子芯片集成度的大幅提高，集成电路设计和加エ水平已经进入纳米MOS时代，由此带来的导致纳米MOS器件性能退化，影响器件可靠性的因素不断出现，从而负压偏置应カ不稳定性(NBTI)、热载流子效应(HCI)等效应的影响变得越来越大。而当MOS器件的阈值电压发生变化时，器件的漏端电流、跨导等也随之发生变化，将严重影响器件的可靠性，从而带来器件失配、寿命降低等影响。常用的阈值电压的监测方法包括常数电流法，最大跨导法等。如图1所示，对于MOSFET (简称MOS管)，ー个包括源极、栅极、漏极和衬底的四端器件，常数电流法是根据不同的沟道长度和宽度确定ー个电流常数，然后测当待测的MOS管的漏端电流等于该常数时的栅极电压，认为此时的栅极电压即是MOS管的阈值电压。上述方法需要扫描测试，才能得出阈值电压的大小，从而判断阈值电压的漂移量，尤其是对于大規模MOS管阵列的阈值电压分布及漂移监测，上述方法显得颇为繁琐和较难实现。现有技术中有关于监测单个MOS管阈值电压的电路，其基本原理如下如图2所示，以SMIC90エ艺的1. 2V工作电压的 エ艺为例，同时为了保证监测管和待测管都处于饱和状态，且栅极和源端的电压差值相同，各个端ロ的设置如下在电源加载1. 2V电压，待测MOS管MPl的栅极加载700mV的电压，监测MOS管MP2的栅极加载200mV的电压，漏极和栅极相连，保证其处于饱和状态，监测管MP2衬底和输出端相连，以降低衬偏效应，待测管MPl衬底和电源电压相连，且待测MOS管MPl和监测MOS管MP2具有相同的宽长比。从图2可以看出电流关系Ipi=Ip2。两个晶体管都满足饱和状态的电流方程
I WIp1,2 -1 "p ~ GSl,2 一 ^THl,2 ) ( I )其中IP1、Ip2是分别是流过待测管MPl和监测管MP2的电流，y p是晶体管沟道中载流子的迁移率，W、L分别是晶体管的沟道宽度和长度，Cox是栅氧化层电容，Vgs是晶体管栅极和源极的电压差，Vth是阈值电压的值。由于电流关系Ipi=Ip2所以Vgs1-Vthi — Vgs2-Vth2 (2)继而 Vth1-Vth2-Vgs1-Vgs2- (Vbl ~Vdd) - (Vb2-Voui)=V0UT+Vbl-Vb2-VDD (3)其中Vbl、Vb2分别是待测管和监测管的栅极电压，Vdd是固定的电源电压，Vout是电路输出端的电压，所以，
VTH1-VTH2=V0UT-7 OOmV从而待测管的阈值电压的变化等于输出端电压的变化。同理，当待测管为N沟道型MOS管时的测量电路如图3所示。上述技术方案里然可以简单地监测单个管子的阈值电压的变化，但是对于常用的MOS管阵列的阈值电压分布及漂移的监测，现有技术中并没有有效的技术方案。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是提供一种能够方便监测MOS管阵列的阈值电压分布及漂移，且满足集成化要求的装置及方法。(ニ)技术方案为解决上述问题，本发明一方面提供了ー种MOS管阵列的阈值电压分布监测装置，该装置包括行选择器，第一列选择器，第二列选择器和监测管；所述行选择器包括行电平端ロ，多对相对应的行选端口和行通端ロ ；所述第一列选择器和第二列选择器均包括列电平端ロ，多对相对应的列选端口和列通端ロ ；所述待测MOS管阵列中各行的所有MOS管的栅极相连，并连接于所述行选择器的各行通端ロ；
所述待测MOS管阵列中各列的所有MOS管的源极相连，并连接于所述第一列选择器的各列通端ロ ；所述待测MOS管阵列中各列的所有MOS管的漏极相连，并连接于所述第二列选择器的各列通端ロ ；所述第二列选择器的列电平端ロ与监测管的源极相连；所述监测管的漏极与其栅极相连。优选地，当待测MOS管阵列为PMOS管阵列时，所述行选择器由多个强制高电平传输门组成，所述第一列选择器和第二列选择器均由多个强制低电平传输门组成；当待测MOS管阵列为NMOS管阵列时，所述行选择器由多个强制低电平传输门组成，所述第一列选择器和第二列选择器均由多个强制高电平传输门组成。更为优选的是，所述强制高电平传输门包括ー个CMOS传输门和附加PMOS管，所述附加PMOS管的源极连接高电平，栅极连接CMOS传输门的控制端，漏极连接CMOS传输门的输出端；所述强制低电平传输门包括ー个CMOS传输门和附加匪OS管，所述附加NMOS管的源极接低电平，栅极接CMOS传输门的控制端的反相端，漏极接CMOS传输门的输出端。优选地，所述监测装置还包括行译码器和列译码器，所述行译码器各输出端ロ与所述行选择器的各行选端ロ相连，所述列译码器各输出端ロ分别与所述第一列选择器和第二列选择器的各列选端ロ相连。优选地，所述监测装置还包括串并转换単元。优选地，所述监测装置的监测管与待测MOS管阵列中的MOS管类型相同。且所述监测装置的监测管与待测MOS管阵列中的MOS管具有相同的宽长比。本发明另一方面提出了ー种MOS管阵列的阈值电压分布监测方法，包括以下步骤S1:通过改变第一列选择器的列选端ロ的电平，使得第一列选择器的列电平端ロ与其中一个列通端ロ连通，由于列通端ロ与待测MOS管阵列中的一列内所有MOS管的源极相连，使得该列MOS管被选中，列电平端ロ加载的第一电压传输到该列所有MOS管的源极上，当待测MOS管阵列为PMOS管阵列时对其他列的MOS管的源极强制加载低电平，当待测MOS管阵列为NMOS管阵列时对其他列的MOS管的源极强制加载高电平；S2 同步改变第二列选择器的列选端ロ的电平，使得第二列选择器的列电平端ロ与被选中列相应的列通端ロ连通，由于列通端ロ与被选中列内所有MOS管的漏极相连，第二列选择器的列电平端ロ与被选中列内所有MOS管的漏极相连，又由于第二列选择器的列电平端ロ与监测管的源极相连，所以监测管的源极与被选中列内所有MOS管的漏极相连，当待测MOS管阵列为PMOS管阵列时对其他列的MOS管的漏极强制加载低电平，当待测MOS管阵列为NMOS管阵列时对其他列的MOS管的漏极强制加载高电平；S3 :通过改变行选择器行选端ロ的电平，使得行选择器的行电平端ロ与其中ー个行通端ロ连通，由于行通端ロ与待测MOS管阵列中的一行内的所有MOS管的栅极相连，使得该行MOS管被选中，行电平端ロ加载的第二电压传输到该行所有MOS管的栅极上，当待测MOS管阵列为PMOS管阵列时对其他行的MOS管的栅极强制加载高电平，当待测MOS管阵列为NMOS管阵列时对其他行的MOS管的栅极强制加载低电平；S4:在监测管的栅极加载第三电压，使得通过被选中行和被选中列唯一确定的MOS管，即被选中MOS管和监测管均处于饱和状态，通过监测第二列选择器的列电平端ロ与监测管相连处的电压即可监测被选中MOS管的阈值电压。优选地，所述方法还包括步骤S5 :通过多次改变行选择器行选端ロ、第一列选择器列选端ロ和第二列选择器列选端ロ的电平，实现对待测MOS管阵列中全部或部分MOS管的阈值电压分布及漂移的监测。优选地，所述方法在步骤SI之前还包括如下步骤SOOl :通过串并转换单元将串行选择信号转换为行选信号和列选信号。SOl :通过行译码器和列译码器对行选信号和列选信号进行译码，来改变行选择器的行选端ロ、第一列选择器和第二列选择器的列选端ロ的电平，以实现对待测MOS管阵列中MOS管的选中。本发明又一方面提出了一种测量MOS管阵列中单个MOS管传输特性曲线的方法，该方法包括以下步骤Tl :将监测管的栅极接输出端，输出端接地，使得监测管四端的电平均为地电平，监测管处于不工作的状态；T2 :通过第一列选择器传输第一电压到被选中的MOS管源极，通过行选择器传输第二电压到被选中的MOS管的栅极；通过固定第一电压改变第二电压并測量第二列选择器列电平端ロ输出电流的变化得到ID-VG曲线，或者通过固定第二电压改变第一电压并測量第二列选择器列电平端ロ输出电流的变化得到ID-VD曲线。(三)有益效果本发明的监测MOS管阵列的阈值电压装置及方法，通过合理的电路设计，使得原本难以监测的MOS管阵列阈值电压的分布及漂移能够方便读出，大大缩短測量时间，从而提高可靠性测试的效率，同时满足集成化的要求，能够实现对大規模MOS管阵列的阈值电压分布及漂移的监测，而且节省了测试结构的面积。所述阈值电压分布，即指对于MOS管阵列，可以测出每个MOS管阈值电压的相対的大小，从而可以得出整个阵列中所有MOS管阈值电压的分布，而不是每个MOS管具体的电压值。
图1为现有技术的常数电流法测阈值电压的电路结构示意图；图2为本发明的监测P沟道型MOS管阈值电压漂移的监测装置结构示意图；图3为本发明的监测N沟道型MOS管阈值电压漂移的监测装置结构示意图；图4为本发明实施例的的MOS管阵列的阈值电压分布监测装置的结构示意图；图5为本发明实施例的MOS管阵列的阈值电压分布监测装置的电路结构图；图6 (a)为本发明实施例的MOS管阵列没有受到应力之前dVth的分布；图6 (b)为本发明实施例的MOS管阵列受到一定应カ之后dVth的分布；图6 (C)为本发明实施例的MOS管阵列没有受到应力之前OUT端的电压分布；图6 Cd)为本发明实施例的MOS管阵列受到一定应カ之后OUT端的电压分布；图7为本发明实施例的MOS管阵列阈值电压分布监测方法流程示意图；图8为本发明实施例的測量MOS管阵列中单个MOS管传输特性曲线的方法流程示意图；图9为本发明实施例的强制高电平传输门的结构示意图；图10为本发明实施例的强制低电平传输门的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。如图4和图5所示，本发明的MOS管阵列的阈值电压分布监测装置，该装置包括行选择器，第一列选择器，第二列选择器和监测管；所述行选择器包括行电平端ロ，多对相对应的行选端口和行通端ロ ；所述第一列选择器和第二列选择器均包括列电平端ロ，多对相对应的列选端ロ和列通端ロ ；所述待测MOS管阵列中各行的所有MOS管的栅极相连，并连接于所述行选择器的各行通端ロ；所述待测MOS管阵列中各列的所有MOS管的源极相连，并连接于所述第一列选择器的各列通端ロ ；所述待测MOS管阵列中各列的所有MOS管的漏极相连，并连接于所述第二列选择器的各列通端ロ ；所述第二列选择器的列电平端ロ与监测管的源极相连；所述监测管的漏极与其栅极相连。待测MOS管阵列是我们需要监测的MOS管组成的阵列，监测管为单独的MOS管。待测MOS管阵列一般为PMOS管阵列或者NMOS管阵列，当待测MOS管阵列为PMOS管阵列时，为了保证PMOS管在未选中时严格地关闭，需要未选中的PMOS管栅极处于高电平，源极和漏极处于低电平，因此，所述行选择器由多个强制高电平传输门组成，所述第一列选择器和第二列选择器均由多个强制低电平传输门组成。反之，当待测MOS管阵列为NMOS管阵列时，为了保证NMOS管在未选中时严格地关闭，所述行选择器由多个强制低电平传输门组成，所述第一列选择器和第二列选择器均由多个强制高电平传输门组成。在本发明的一个实施例中，如图9所示，所述强制高电平传输门包括ー个CMOS传输门和附加PMOS管PMl，所述CMOS传输门包括PMOS管PMO和NMOS管NMO，vdd为高电平，gnd为低电平，in为输入端，out为输出端，R为控制端，R-为控制端的反相端，所述附加PMOS管PMl的源极连接高电平vdd，栅极连接CMOS传输门的控制端R，漏极连接CMOS传输门的输出端out。此电路下，当強制高电平传输门未选中，即控制端R为低电平吋，PMl开启，out端強制加载高电平vdd ;当強制高电平传输门选中，即控制端R为高电平吋，PMl关闭，CMOS传输门开启，out端与in端连通。所述in端即可作为附图5中TG2的IN端ロ，所述R端即可作为附图5中TG2的X0-X7中的任一端ロ，所述out端即可为附图5中TG2的Y0-Y0端ロ的任一相应端ロ。在本发明的一个实施例中，如图10所不,所述强制低电平传输门包括ー个CMOS传输门和附加NMOS管NM2，所述CMOS传输门包括PMOS管PMO和NMOS管NMO，vdd为高电平，gnd为低电平，in为输入端，out为输出端，R为控制端，R-为控制端的反相端，所述附加NMOS管PMl的源极接低电平gnd，栅极接CMOS传输门的控制端的反相端R-，漏极接CMOS传输门的输出端out。此电路下，当強制低电平传输门未选中，即控制端R为低电平时，匪2开启，out端強制加载低电平gnd ;当強制低电平传输门选中，即控制端R为高电平吋，W2关闭，CMOS传输门开启，out端与in端连通。所述in端即可作为附图5中TG3的IN端ロ，所述R端即可作为附图5中TG3的X0-X7中的任一端ロ，所述out端即可为附图5中TG3的Y0-Y7中的任一相应端ロ。为了实现更好的端ロ扩展，如图4所示，所述监测装置还包括行译码器和列译码器，所述行译码器各输出端ロ与所述行选择器的各行选端ロ相连，所述列译码器各输出端ロ分别与所述第一列选择器和第二列选择器的各列选端ロ相连。为了可以通过串行信号来控制待测MOS管阵列中MOS管的选定，所述监测装置还包括串并转换单元。在本发明的一个实施例中，所述监测装置的监测管与待测MOS管阵列中的MOS管类型相同，且具有相同的宽长比，是标准阈值电压的參考值，此时对待测MOS管阵列的监测更加精准。如图1所示，利用上述监测装置对MOS管阵列的阈值电压分布监测方法可以包括以下步骤S1:通过改变第一列选择器的列选端ロ的电平，使得第一列选择器的列电平端ロ与其中一个列通端ロ连通，由于列通端ロ与待测MOS管阵列中的一列内所有MOS管的源极相连，使得该列MOS管被选中，列电平端ロ加载的第一电压传输到该列所有MOS管的源极上，当待测MOS管阵列为PMOS管阵列时对其他列的MOS管的源极强制加载低电平，当待测MOS管阵列为NMOS管阵列时对其他列的MOS管的源极强制加载高电平；S2 同步改变第二列选择器的列选端ロ的电平，使得第二列选择器的列电平端ロ与被选中列相应的列通端ロ连通，由于列通端ロ与被选中列内所有MOS管的漏极相连，所以第二列选择器的列电平端ロ与被选中列内所有MOS管的漏极相连，又由于第二列选择器的列电平端ロ与监测管的源极相连，所以监测管的源极与被选中列内所有MOS管的漏极相连，当待测MOS管阵列为PMOS管阵列时对其他列的MOS管的漏极强制加载低电平，当待测MOS管阵列为NMOS管阵列时对其他列的MOS管的漏极强制加载高电平；S3 :通过改变行选择器行选端ロ的电平，使得行选择器的行电平端ロ与其中ー个行通端ロ连通，由于行通端ロ与待测MOS管阵列中的一行内的所有MOS管的栅极相连，使得该行MOS管被选中，行电平端ロ加载的第二电压传输到该行所有MOS管的栅极上，当待测MOS管阵列为PMOS管阵列时对其他行的MOS管的栅极强制加载高电平，当待测MOS管阵列为NMOS管阵列时对其他行的MOS管的栅极强制加载低电平；S4:在监测管的栅极加载第三电压，使得通过被选中行和被选中列唯一确定的MOS管，即被选中MOS管和监测管均处于饱和状态，通过监测第二列选择器的列电平端ロ与监测管相连处的电压即可监测被选中MOS管的阈值电压；S5 :通过多次改变行选择器行选端ロ、第一列选择器列选端口和第二列选择器列选端ロ的电平，实现对待测MOS管阵列中全部或部分MOS管的阈值电压分布及漂移的监测。为了实现更好的端ロ扩展，使得可以用较少的端ロ监测更大規模的MOS管阵列，所述方法还可以包括步骤SOl :通过行译码器和列译码器对行选信号和列选信号进行译码，来改变行选择器的行选端ロ、第一列选择器和第二列选择器的列选端ロ的电平，以实现对待测MOS管阵列中MOS管的选中。为了可以通过串ロ来控制待测MOS管阵列中MOS管的选定，所述方法还可以包括步骤SOOl :通过串并转换单元将串行选择信号转换为行选信号和列选信号。上述第一电压、第二电压、第三电压的取值根据待测MOS管阵列中MOS管的不同可以采用不同的取值，能够使被选中的MOS管和监测管同时处于饱和状态即可。如图5所示，本发明的一个实施例的MOS管阵列的阈值电压分布监测装置的电路结构如图5所示该电路有六个输入端ロ VDD、GND、Vbl、VbO, D、CP，存在三个输出监测端ロ Q6、Q7、OUT，具体的配置如下，VDD加载第一电压1. 2V，GND加载地信号，Vbl加载700mV第二电压。VbO加载200mV第三电压，第一电压，第二电压、第三电压之间的差值均为500mv，以使得被选中的MOS管和监测管同时处于饱和状态。D是串行的选择信号，CP是对应的时钟信号。P12_8x8_2是90nm下的8x8待测PMOS管阵列，每行的PMOS管栅极相连，以便进行行选控制，每列的源级和漏极分别相连，以便进行列选控制。第一列选择器和第二列选择器均为TG3，TG3包括列电平端ロ IN，列选端ロ X0-X7，列通端ロ Y0-Y7，第一列选择器传输第ー电压VDD到被选中的MOS管的源极，其他列的MOS管源极强制加载低电平GND ;第二列选择器传输被选中的MOS管的漏极电压到OUT输出端，并与监测管的源极相连，其他列的MOS管漏极强制加载低电平GND ；TG2是行选择器，TG2包括行电平端ロ IN，行选端ロ X0-X7，行通端ロ Y0-Y7，TG2传输第二电压Vbl到被选中的MOS管的栅极，其他行的MOS管栅极将强制加载高电平VDD，以保证未被选中MOS管处于强制关闭的状态。行译码器和列译码器均可选用DC74xl38，将3位的行选和列选信号转化为8端ロ的控制信号，本电路可以只有ー个列译码器，同时控制第一列选择器和第二列选择器，这里为了方便说明选用了两个列译码器。DC74xl38是基于与非门的典型3-8译码器，而与非门，为了保证其良好的导通性，我们采用CMOSエ艺的与非门，与此同时考虑到减少输入端ロ的需要，我们去掉了传统DC74xl38电路附帯的使能信号。ST0P_ALL是由D触发器构成的串并转换单元，在时钟信号CP的控制下，将串行D信号并行转换成行选信号和列选信号，同时留出了两个输出端ロ Q6、Q7用于监测输出电平的正确性。由于待测MOS管阵列为PMOS管阵列，为了保证PMOS管在未选中时严格地关闭，需要未选中的PMOS管栅极处于高电平，源极和漏极处于低电平，因此，所述行选择器TG2由8个强制高电平传输门组成，所述第一列选择器TG3和第二列选择器TG3均由8个强制低电平传输门组成，这样可以极大地減少漏电流，減少传输门在悬空情况下带来的不必要的器件退化效应。其中的強制高电平传输门和強制低电平传输门如图9和图10所示。有了上述待测PMOS管阵列、行列选择器、3-8译码器、监测管，就可以方便地測量MOSFET阈值电压分布的测试阵列结构，但考虑到行列的选中信号各有三个端ロ，为了减少输入端ロ，所以我们引入了串并转换単元。具体来说，考虑到エ艺的一致性，我们采用的是CMOS传输门和CMOS反相器构成的D触发器结构作为基本単元，通过D触发器构成延时电路，实现输入信号的串并转换，再通过由D触发器构成的8分频电路进行截取，从而得到稳定的行选列选信号。在上述的条件下，被选中的MOS管的阈值电压的变化将会从OUT端电压的变化所反映出来。同一电压配置下，通过改变D端ロ的输入，可以直接读出MOS管阵列的阈值电压的分布，有效地提高了测试效率。图6 (a)、(b)、(c)、(d)表明了本发明实施例的监测装置在一定的应カ前后，待测PMOS管阵列阈值电压的变化情況，以及在OUT端电压的变化情況。通过将监测管关闭，合理的配置电平，本监测装置还可以逐个扫描待测MOS管阵列中单个MOS管的传输特性曲线，从而逐个得出MOS管的阈值电压等特性，可以直接验证OUT端对阈值电压的预测結果。如图8所示，该方法包括以下步骤Tl :将监测管的栅极接输出端，输出端接地，使得监测管四端的电平均为地电平，监测管处于不工作的状态；T2 :通过第一列选择器传输第一电压到被选中的MOS管源极，通过行选择器传输第二电压到被选中的MOS管的栅极，通过固定第一电压改变第二电压并测量输出端电流的变化得到ID-VG曲线；或者通过固定第二电压改变第一电压并测量输出端电流的变化得到ID-VD曲线。同样以SMIC90nm下的1. 2V的エ艺为例，监测管的栅极接输出端，输出端接地，这样监测管的四端的电平相等，都等于0V，从而其处于不工作的状态，剰余的部分是可以选中任何一个待测MOS管的阵列，如果对被选中的待测MOS管，测ID-VG曲线，只需要改变行选电压，即第二电压，测输出端电流的变化即可，输出端电流的变化，即被选中MOS管的漏端电流的变化，由于MOS管源端电流和漏端电流的绝对值相等，所以，我们可以扫描得出被选中MOS管的漏端电流随栅极电压的变化。同样的，也可以固定栅极电压，即第二电压，改变列输入电压，即第一电压，从而进行漏端电压的扫描，得到ID-VD曲线。所以，本阵列可以还原到扫描状态测各个待测管的实际參数。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.ー种MOS管阵列的阈值电压分布监测装置，其特征在于，包括行选择器，第一列选择器，第二列选择器和监测管； 所述行选择器包括行电平端ロ，多对相对应的行选端口和行通端ロ ； 所述第一列选择器和第二列选择器均包括列电平端ロ，多对相对应的列选端口和列通端ロ ； 所述待测MOS管阵列中各行的所有MOS管的栅极相连，并连接于所述行选择器的各行通端ロ ； 所述待测MOS管阵列中各列的所有MOS管的源极相连，并连接于所述第一列选择器的各列通端ロ ； 所述待测MOS管阵列中各列的所有MOS管的漏极相连，并连接于所述第二列选择器的各列通端ロ ； 所述第二列选择器的列电平端ロ与监测管的源极相连；所述监测管的漏极与其栅极相连。
2.如权利要求1所述的监测装置，其特征在干，当待测MOS管阵列为PMOS管阵列时，所述行选择器由多个强制高电平传输门组成，所述第一列选择器和第二列选择器均由多个强制低电平传输门组成；当待测MOS管阵列为NMOS管阵列时，所述行选择器由多个强制低电平传输门组成，所述第一列选择器和第二列选择器均由多个强制高电平传输门组成。
3.如权利要求2所述的监测装置，其特征在于，所述强制高电平传输门包括ー个CMOS传输门和附加PMOS管，所述附加PMOS管的源极连接高电平，栅极连接CMOS传输门的控制端，漏极连接CMOS传输门的输出端；所述强制低电平传输门包括ー个CMOS传输门和附加NMOS管，所述附加NMOS管的源极接低电平，栅极接CMOS传输门的控制端的反相端，漏极接CMOS传输门的输出端。
4.如权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括行译码器和列译码器，所述行译码器各输出端ロ与所述行选择器的各行选端ロ相连，所述列译码器各输出端ロ分别与所述第一列选择器和第二列选择器的各列选端ロ相连。
5.如权利要求4所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括串并转换単元。
6.如权利要求1-5任一所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置的监测管与待测MOS管阵列中的MOS管类型相同，且具有相同的宽长比。
7.—种MOS管阵列的阈值电压分布监测方法，其特征在于，包括以下步骤 51:通过改变第一列选择器的列选端ロ的电平，使得第一列选择器的列电平端ロ与其中一个列通端ロ连通，由于列通端ロ与待测MOS管阵列中的一列内所有MOS管的源极相连，使得该列MOS管被选中，列电平端ロ加载的第一电压传输到该列所有MOS管的源极上，当待测MOS管阵列为PMOS管阵列时对其他列的MOS管的源极强制加载低电平，当待测MOS管阵列为NMOS管阵列时对其他列的MOS管的源极强制加载高电平； 52同步改变第二列选择器的列选端ロ的电平，使得第二列选择器的列电平端ロ与被选中列相应的列通端ロ连通，由于列通端ロ与被选中列内所有MOS管的漏极相连，第二列选择器的列电平端ロ与被选中列内所有MOS管的漏极相连，又由于第二列选择器的列电平端ロ与监测管的源极相连，所以监测管的源极与被选中列内所有MOS管的漏极相连，当待测MOS管阵列为PMOS管阵列时对其他列的MOS管的漏极强制加载低电平，当待测MOS管阵列为NMOS管阵列时对其他列的MOS管的漏极强制加载高电平； ·53:通过改变行选择器行选端ロ的电平，使得行选择器的行电平端ロ与其中一个行通端ロ连通，由于行通端ロ与待测MOS管阵列中的一行内的所有MOS管的栅极相连，使得该行MOS管被选中，行电平端ロ加载的第二电压传输到该行所有MOS管的栅极上，当待测MOS管阵列为PMOS管阵列时对其他行的MOS管的栅极强制加载高电平，当待测MOS管阵列为NMOS管阵列时对其他行的MOS管的栅极强制加载低电平； ·54:在监测管的栅极加载第三电压，使得通过被选中行和被选中列唯一确定的MOS管，即被选中MOS管和监测管均处于饱和状态，通过监测第二列选择器的列电平端ロ与监测管相连处的电压即可监测被选中MOS管的阈值电压。
8.如权利要求7所述的MOS管阵列的阈值电压分布监测方法，其特征在于，所述方法还包括步骤S5 :通过多次改变行选择器行选端ロ、第一列选择器列选端口和第二列选择器列选端ロ的电平，实现对待测MOS管阵列中全部或部分MOS管的阈值电压分布及漂移的监测。
9.如权利要求8所述的MOS管阵列的阈值电压分布监测方法，其特征在于，所述方法在步骤SI之前还包括如下步骤 SOOl :通过串并转换单元将串行选择信号转换为行选信号和列选信号； SOl :通过行译码器和列译码器对行选信号和列选信号进行译码，来改变行选择器的行选端ロ、第一列选择器和第二列选择器的列选端ロ的电平，以实现对待测MOS管阵列中MOS管的选中。
10.一种测量MOS管阵列中单个MOS管传输特性曲线的方法，其特征在于，包括以下步骤 Tl :将监测管的栅极接输出端，输出端接地，使得监测管四端的电平均为地电平，监测管处于不工作的状态； T2 :通过第一列选择器传输第一电压到被选中的MOS管源极，通过行选择器传输第二电压到被选中的MOS管的栅极；通过固定第一电压改变第二电压并測量第二列选择器列电平端ロ输出电流的变化得到ID-VG曲线，或者通过固定第二电压改变第一电压并測量第二列选择器列电平端ロ输出电流的变化得到ID-VD曲线。
全文摘要
本发明公开了一种MOS管阵列的阈值电压分布监测装置及方法，所述装置包括行选择器，第一列选择器，第二列选择器和监测管。所述监测MOS管阵列阈值电压的方法利用上述装置，通过对待测MOS管阵列中的MOS管和监测管的电路连接，使得原本难以监测的MOS管阵列阈值电压的分布及漂移能够方便读出，大大缩短测量时间。
文档编号G01R31/27GK103064000SQ201310002748
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月5日 优先权日2013年1月5日
发明者何燕冬, 王熙庆, 张钢刚, 张兴 申请人:北京大学