晶体管工艺波动检测系统和检测方法_3

文档序号:9593426阅读:来源:国知局
信号为0,ΜΡ0导通,由于ΜΡ0存在阈值电压损失,待测单元1的输出端被ΜΡ0放电至GND+VTH p,该电压信号作为振荡器2的新的地电位,让振荡器2开始振荡并输出脉冲信号,该脉冲信号的频率与ΜΡ0的阈值电压VTH_p是对应的。
[0070]本实施例提供的技术方案针对待测晶体管为p沟道场效应管,采用振荡器将待测晶体管输出的电信号转换为脉冲信号,通过对各待测晶体管对应输出的脉冲信号频率进行检测和比较,即可以得到各待测晶体管的阈值电压波动的情况,进而可以得到该待测单元阵列的工艺波动情况,与现有技术相比,本实施例提供的技术较为简单,能够实现对半导体晶体管片内的工艺波动进行快速、简便地检测。
[0071]另外,本实施例中奇数级反相器中每一级反相器的第一场效应管T1的源极接收高电平信号,第二场效应管T2的源极与待测单元的输出端连接,第一待测晶体管ΜΡ0输出信号GND+VTH p给振荡器2,作为振荡器2的新的地电位,让振荡器2开始振荡并输出脉冲信号。而当第一待测晶体管ΜΡ0关断时,若振荡器2中各第二场效应管T2的源极接收到地电位,则也会发生振荡,本实施例采用第一辅助检测晶体管MP1在第一待测晶体管ΜΡ0关断时,向振荡器2中各第二场效应管T2的源极提供一个高电位,则抑制了振荡器2的工作,一方面能够减少不必要的能耗。另一方面,也避免了当第一待测晶体管ΜΡ0导通时对其高电位侧和低电位侧的器件进行保护,避免出现将其高电位侧和低电位侧的设备直接短接的情况发生。
[0072]实施例三
[0073]图6为本发明实施例三提供的待测单元和振荡器的结构示意图。如图6所示,将η沟道场效应管构成的待测晶体管11称为第二待测晶体管MNO。待测单元1除了包括第二待测晶体管MN0之外,还可以包括第二辅助检测晶体管丽1,其结构与MN0相同,S卩MN0和丽1均为η沟道场效应管。
[0074] ΜΝ0和丽1的数据端串联,具体的,丽1的源极接地,丽1的漏极与ΜΝ0的源极连接,ΜΝ0的漏极接收高电平信号。ΜΝ0的源极还作为待测单元1的输出端,与振荡器2连接。
[0075] ΜΝ0和丽1的栅极接收互为反相的使能信号,以实现在ΜΝ0导通时丽1关断,丽1不会影响ΜΝ0的输出信号。可以在丽1的栅极连接一个反相器,该反相器的输入端和ΜΝ0的栅极接收同一使能信号。
[0076] 与η沟道场效应管相对应,振荡器2可以包括依次连接成环状的奇数级反相器,其中一级反相器的输出端作为振荡器2的输出端。各级反相器的第一连接端接地,第二连接端均与待测单元1的输出端连接。
[0077]现有技术中存在多种能构成振荡器2的反相器的实现方式,本实施例针对待测单元1提出了一种实现方式,具体的,奇数级反相器中的每一级反相器可以包括第三场效应管Τ3和第四场效应管Τ4,其中,第三场效应管Τ3可以为η沟道场效应管,第四场效应管Τ4可以为Ρ沟道场效应管。
[0078]第三场效应管Τ3的源极作为第一连接端接地,第三场效应管Τ3的漏极与第四场效应管Τ4的漏极连接,第四场效应管Τ4的源极作为第二连接端,也作为振荡器2的输入端,与丽1的输出端连接。
[0079]第三场效应管Τ3的栅极和第四场效应管Τ4的栅极连接,且作为该级反相器的输入端与前一级反相器的输出端连接,第三场效应管Τ3的漏极作为该级反相器的输出端。
[0080] 上述待测单元1和振荡器2的工作过程为:由外部电路提供一个使能信号,当该使能信号为低电平信号〇时,ΜΝ0的栅极接收到的信号为0,ΜΝ0关断;待测单元1中的反相器将使能信号〇反相后,丽1接收到的信号为1,丽1导通,则待测单元1的输出端被丽1放电至〇并提供给振荡器2。振荡器2中各级反相器两端接收到的电压差近似为0,则振荡器2不能输出周期脉冲信号,即:振荡器2不工作。
[0081]当该使能信号为高电平信号1时,待测单元1中的反相器将使能信号1反相后,丽1接收到的信号为0,丽1关断;而ΜΝ0的栅极接收到的信号为1,ΜΝ0导通,由于ΜΝ0存在阈值电压损失,待测单元1的输出端被ΜΝ0充电至VDD-VTH n,该电压信号作为振荡器2的新的电源电位,让振荡器开始振荡并输出脉冲信号,该脉冲信号的频率与ΜΝ0的阈值电压是对应的。
[0082]本实施例提供的技术方案针对待测晶体管为η沟道场效应管,采用振荡器将待测晶体管输出的电信号转换为脉冲信号,通过对各待测晶体管对应输出的脉冲信号频率进行检测和比较,即可以得到各待测晶体管的阈值电压波动的情况,进而可以得到该待测单元阵列的工艺波动情况,与现有技术相比,本实施例提供的技术较为简单,能够实现对半导体晶体管片内的工艺波动进行快速、简便地检测。
[0083]由上述实施例二和实施例三所提供的技术方案可知,振荡器2中各级反相器两端的电压和地之间的电压差越大,场效应管导通的速度也越快,振荡器2输出的脉冲信号的频率也越高。将振荡器2与待测单元1相结合,待测晶体管11的阈值电压越大,振荡器2输出的脉冲信号的频率越低。因此,通过多个待测晶体管11输出信号对应的脉冲信号频率之间进行比较,即可以得到各待测晶体管1阈值电压之间的波动关系,进而获知待测单元阵列的工艺波动情况。
[0084]另外,本实施例中奇数级反相器中每一级反相器的第三场效应管T3的源极接地,第四场效应管T4的源极与待测单元1的输出端连接,第二待测晶体管ΜΝ0输出信号VDD-VTH n给振荡器2,作为振荡器2的新的高电位,让振荡器开始振荡并输出脉冲信号。而当第二待测晶体管ΜΝ0关断时,若振荡器2中各第四场效应管T4的源极接收到地电位,则也会发生振荡,本实施例采用第二辅助检测晶体管MN1在第二待测晶体管ΜΝ0关断时,向振荡器2中各第四场效应管T4的源极供一个低电位,则抑制了振荡器2的工作,一方面能够减少不必要的能耗。另一方面,也避免了当第二待测晶体管ΜΝ0导通时对其高电位侧和低电位侧的器件进行保护,避免出现将其高电位侧和低电位侧的设备直接短接的情况发生。
[0085]实施例四
[0086]在上述实施例二和实施例三的基础上,针对第一类待测单元和第二类待测单元同时存在的情况,振荡器2的结构可以有多种实现方式,例如可采用如下的实现方式:
[〇〇87] 振荡器2包括第一类振荡器和第二类振荡器,第一类振荡器可参照实施例二,第二类振荡器可参照实施例三。第一类振荡器可与第一类待测单元相对应,其中各级反相器的第一连接端接收高电平信号,第二连接端均与第一类待测单元的输出端连接。第二类振荡器可与第二类待测单元相对应,其中各级反相器的第一连接端接地,第二连接端均与第二类待测单元的输出端连接。
[0088]行列选择器4可以将选定的第一类待测单元的输出端连接至第一类振荡器的输入端,以及将第二类待测单元的输出端连接至第二类振荡器的输入端,以使第一类振荡器和第二类振荡器分别将两类待测晶体管11输出的电压信号转换为脉冲信号。
[0089]另外,对于上述第一类待测单元,行译码器31和列译码器32各自的输出信号可经过一个与非门后,作为使能信号来控制第一待测晶体管ΜΡ0,具体可参照图7,图7为本发明实施例四提供的晶体管工艺波动检测系统中第一类待测单元的结构示意图。
[0090]对于上述第二类待测单元,行译码器31和列译码器32各自的输出信号可经过一个与门后,作为使能信号来控制第二待测晶体管ΜΝ0,具体可参照图8,图8为本发明实施例四提供的晶体管工艺波动检测系统中第二类待测单元的结构示意图。
[0091]上述晶体管工艺波动检测系统的工作过程为:行译码器31和列译码器32接收外部电路发来的地址数据,分别识别出行地址和列地址,选中对应的待测单元。
[0092]若选中的待测单元为第一类待测单元,则行列选择器4将选中的待测单元输出的电信号GND+VTH p发送至第一类振荡器,作为第一类振荡器的新的地信号,使得第一类振荡器开始震荡,并输出脉冲信号。
[0093]若选中的待测单元为第二类待测单元,则行列选择器4将选中的待测单元输出的电信号VDD-VTH n发送至第二类振荡器,作为第二类振荡器的新的电源信号,使得第二类振荡器开始震荡,并输出脉冲信号。
[0094]然后对各脉冲信号的频率进行检测和比较,可以得到频率的波动情况,由于脉冲信号的频率是与相应的待测晶体管的阈值电压是呈对应关系的,因此,根据频率波动的情况可以得到阈值电压波动的情况。
[〇〇95]本实施例提供的技术方案通过将至少一个待测单元组成阵列结构,采用行列译码器选定待测单元,采用行列选择器将选定的待测单元接入振荡器,以使振荡器输出脉冲信号,通过
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