[发明专利]电荷泵电流测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电流测试方法，尤其涉及一种电荷泵电流测试方法。

背景技术

MOS管是由金属(也是栅极)、栅氧化层以及半导体衬底组成的，当栅极所加的电压大于其阈值电压时，MOS管导通，栅氧化层和半导体衬底之间的界面(隧道氧化层)有电流流过，并且平行于隧道氧化层。但是长期工作时，会产生一定的界面缺陷，是由于原子之间的距离变化而引起的。由于这些原因是一般的电学特性所测试不出来的，所以我们经常采用交流的方法来测量电荷泵的电流来测量界面缺陷。

理想电荷泵的电流曲线的形状是一种“钟罩型”或者“峰型”，其曲线上的最高点的电流(Icp)的绝对值和陷阱缺陷(It)成正比，即：

|Icp|＝F*S*It    (1)

其中|Icp|是电荷泵电流最大值的绝对值，即钟罩型电荷泵电流曲线的顶点；F是电荷泵电流形成时所用的频率，S是器件的有效作用面积，It是陷阱缺陷。所以只要测得电荷泵的最大电流即可得知该MOS管的陷阱缺陷，同时，该电荷泵电流曲线上的其他点，也反映了其他的界面态信息，如漏极的界面陷阱等，所以整个曲线对我们研究MOS器件都有着重要的帮助，因此需要获得最接近于理想状态的电荷泵电流曲线。

传统上我们多采用高频减低频的方法，来获得电荷泵的电流曲线，即

I_COCP(h)＝I_SUB(h)-I_SUB(l)    (2)

其中Icocp(h)表示的是在目标频率h处的纯电荷泵电流，Isub表示的是衬底电流，h代表的是高于100KHZ的频率，l表示的是低于100KHZ的频率。

此时，当外界的干扰信号(也称噪声，一般是漏电流)不随频率变化时，利用该方法测得的电荷泵电流波形是比较理想的，并没有发生任何的失真，但是随着栅氧化层的不断变薄，当栅氧化层的厚度在15埃(A)以下时，在栅极加电压，隧道氧化层内的电流会击穿隧道，从衬底上留走，同时也会有电流通过隧道流入隧道氧化层内，但这些电流所形成的噪音也不会随着频率的变化而变化，此时，还能得到理想的电荷泵电流曲线。

但是氧化层的厚度在15A以下时，不但会发生电流击穿隧道氧化层，而且会产生次级效应(主要有栅极引起的)，在栅极加电压时，金属内的电荷会通过氧化层向隧道中移动，形成电流，进而影响电荷泵的电流，产生噪声。而此时的噪音是随着频率的变化而变化的，如果再采用高频减低频的方法来获得电荷泵的电流曲线，则会产生比较大的失真。

如图1所示，对NMOS管来说，当频率变化时，其漏电流(也就是噪声)的变化并不剧烈，如图1中曲线1所示，电荷泵电流曲线的上升沿和下降沿受的影响最大，此时由于受噪声的影响，上升沿和下降沿没有按照曲线的趋势下降，而是有一定幅度的上升，但是噪声的影响的曲线的最高点并没有电荷泵电流的最大值，所以还能应用该方法求得平均陷阱缺陷，但是电流的曲线已经完全失真变形，其下降沿或者上升沿的部分已经失真变形，而此时漏极的界面陷阱就不能测得，以及其他的器件界面态信息就无法从曲线上获得。

对PMOS来说，当频率变化时，其漏电流(也就是噪声)的变化非常剧烈，电荷泵的电流曲线则完全失真，噪声曲线的最大值大于电荷泵电流的最大值，我们在计算机内主要是取最大值来计算平均陷阱曲线，所以在此种情况下，就不能获得平均陷阱以及其他的器件界面态信息。

电荷泵电流曲线对我们来分析器件的界面态信息有着重要的作用，所以我们要获得完全没有形变的电流曲线，而目前的MOS器件的栅氧化层越来越薄(小于15A)，所受的噪声影响越来越明显，所以目前高频减低频的测试方法显然不能满足我们的要求。

发明内容

为解决现有的电荷泵电流测试方法测得的电流曲线失真严重的缺点，提供了一种高频减次高频的电荷泵电流测试方法。

一种电荷泵电流测试方法，包括，

(1)、对NMOS管取一个大于或等于0.5MHz的频率作为次高频h₁，或对PMOS管取一个大于或等于0.9MHz的频率作为次高频h₂，并测得此时MOS管的衬底电流Isub1；

(2)、取一个大于所述次高频的频率h+h₁或h+h₂作为高频，并测得此时MOS管的衬底电流Isub2；

(3)、将所得的衬底电流Isub2减去衬底电流Isub1，即为在目标频率h时的电荷泵电流；