專利名稱：雙極型晶體管工藝偏差模型參數的在線測試及提取方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體器件的測試方法，具體涉及一種雙極型晶體管工藝偏差模
型參數的在線測試及提取方法。
背景技術：
目前業界多采用Gummel-Poon模型對雙極型晶體管(BJT)件進行建模。其中飽和 電流的工藝偏差模型一般采用傳輸飽和電流(IS)和正向電流發射系數(NF)兩個參數來調 節。 該Gummel-Poon模型對雙極型晶體管(BJT)件提取工藝偏差模型參數的方法，一 般是在發射極電流(Ie)為1微安，基極電壓和集電極電壓等于零(Vb = Vc = OV)時，直接 測試基極電壓與發射極電壓差(Vbe)的浮動范圍，再通過軟件擬合的方法來推算IS和NF 的范圍(如圖l所示)。在模型計算中，IS和NF共同作用來調節Vbe的值，因此這種方法 不能十分準確地得出IS和NF的具體范圍。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種雙極型晶體管工藝偏差模型參數的在線 測試及提取方法，它能夠更加準確地提取IS和NF的工藝偏差模型參數，使BJT器件模型具 有更強的物理性。 為解決上述技術問題，本發明雙極型晶體管工藝偏差模型參數的在線測試及提取 方法的技術解決方案為 采用以下步驟測試及提取飽和電流的工藝偏差模型參數 第一步，將Gummel plot的測試回路中的基極與集電極短接，參考電平射極電壓 Ve為0 ; 第二步，使基極電壓與發射極電壓差Vbe從O. l伏掃描至0.8伏，選取其中任意兩 個或多個點，測試其對應的集電極電流Ic值； 第三步，取各點的集電極電流Ic的對數值，推導出線性函數Y = AX+B ;其中X代 表Vbe值，Y代表Ic的對數值； 第四步，根據所推導的線性函數Y = AX+B，選取兩點坐標計算出線性函數Y = AX+B中的A和B值； 第五步，根據IS二 10B，NF^^^，求出IS和 的值； 其中IS代表傳輸飽和電流，NF代表正向電流發射系數，VT = 26mV， Log(e)= 0. 434 ; 第六步，在線進行全硅片測試得到IS和NF的工藝偏差范圍； 第七步，把實際測試得到的IS和NF的范圍應用到雙極型晶體管BJT的模型文件中。
本發明可以達到的技術效果是 本發明通過直接測試集電極電流-基極電壓坐標曲線(Gummel plot)來得到IS 和NF的具體值，通過全硅片測試來得到IS和NF的范圍，從而更加準確地提取IS和NF的 工藝偏差模型參數，使BJT器件模型具有更強的物理性。 本發明通過在線測試Gummel plot，根據IS和NF的定義編寫程序來求得IS和NF 模型參數，再通過全硅片(Full m即ping)測試得到IS和NF的工藝偏差范圍。這一方法可 以非常直觀地對模型參數的工藝偏差范圍進行監測，從而能夠使BJT電流的工藝偏差模型 更加準確。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明 圖1是現有技術測試Vbe的電路示意圖； 圖2是Gummel plot的測試回路的示意圖； 圖3是本發明在線測試得出的集電極電流-基極電壓曲線圖； 圖4是本發明在線測試得出的集電極電流對數值_基極電壓曲線圖。 圖中，BJT雙極型晶體管，IS傳輸飽和電流，NF正向電流發射系數，Ie發射極電
流，Vb基極電壓，Vc集電極電壓，Vbe基極電壓與發射極電壓差，Ve參考電平射極電壓，Ic
集電極電流。
具體實施例方式
本發明雙極型晶體管工藝偏差模型參數的在線測試及提取方法，采用 Gummel-Poon模型對雙極型晶體管(BJT)件進行建模，并采用IS和NF來測試飽和電流的工 藝偏差模型參數。 第一步，將Gummel plot的測試回路中的基極與集電極短接(如圖2所示)，參考 電平射極電壓(Ve)為0。 第二步，使基極電壓與發射極電壓差(Vbe)從O. l伏掃描至0.8伏，選取其中任意 兩個或多個點，測試其對應的集電極電流(Ic)值。如當Vbe分別為0. 5V和0. 7V時(也可 以多測幾個電壓點)，測試集電極電流(Ic)值。測試得出的集電極電流-基極電壓數據如 圖3所示。 第三步，取集電極電流(Ic)的對數值放入Ic-Vbe坐標中，集電極電流對數值-基 極電壓曲線如圖4所示，該曲線近似一次線性函數。 通過測試的各點坐標推導出線性函數Y = AX+B。其中X為Vbe值，Y為Ic的對數值。 第四步，根據在線測試方法中推導的線性函數Y = AX+B，選取兩點坐標計算出線 性函數Y = AX+B中的A和B值。 在忽略正向工作大注入區電流的影響下，BJT的飽和電流公式為
<formula>formula see original document page 4</formula>
"g(/c)二丄og(/S)+(^^)丄og(。式卜2
其中VT = 26mV， Log(e) = 0. 434 由公式1-2得IS = 10B 式1-3
NF二^^式卜4 碼工、 第五步，根據Gummel-Poon BJT的飽和電流公式推出的結論，即IS = 10B，
^t"^，求出工S和NF的值。
第六步，采用以上方法在線進行全硅片測試得到IS和NF的工藝偏差范圍。
第七步，把實際測試得到的IS和NF的范圍應用到BJT的模型文件中。
其中第三步、第四步和第五步可通過編寫在線測試程序得出。
權利要求
一種雙極型晶體管工藝偏差模型參數的在線測試及提取方法，采用Gummel-Poon模型對雙極型晶體管件進行建模，其特征在于采用以下步驟測試及提取飽和電流的工藝偏差模型參數第一步，將Gummel plot的測試回路中的基極與集電極短接，參考電平射極電壓Ve為0；第二步，使基極電壓與發射極電壓差Vbe從0.1伏掃描至0.8伏，選取其中任意兩個或多個點，測試其對應的集電極電流Ic值；第三步，取各點的集電極電流Ic的對數值，推導出線性函數Y＝AX+B；其中X代表Vbe值，Y代表Ic的對數值；第四步，根據所推導的線性函數Y＝AX+B，選取兩點坐標計算出線性函數Y＝AX+B中的A和B值；第五步，根據IS＝10B，求出IS和NF的值；其中IS代表傳輸飽和電流，NF代表正向電流發射系數，VT＝26mV，Log(e)＝0.434；第六步，在線進行全硅片測試得到IS和NF的工藝偏差范圍；第七步，把實際測試得到的IS和NF的范圍應用到雙極型晶體管BJT的模型文件中。F200810043930XC0000011.tif
2. 根據權利要求1所述的雙極型晶體管工藝偏差模型參數的在線測試及提取方法，其特征在于所述第三步、第四步和第五步通過編寫在線測試程序得出。
全文摘要
本發明公開了一種雙極型晶體管工藝偏差模型參數的在線測試及提取方法。該方法將Gummel plot的測試回路中的基極與集電極短接，參考電平射極電壓為0；使基極電壓與發射極電壓差從0.1伏掃描至0.8伏，選取其中任意兩個或多個點，測試其對應的集電極電流值；取各點的集電極電流的對數值，推導出線性函數Y＝AX+B，計算出線性函數Y＝AX+B中的A和B值；求出模型參數IS和NF的值；在線進行全硅片測試可得到IS和NF的工藝偏差范圍。本發明通過在線測試IS和NF的具體值及工藝偏差范圍，使BJT器件工藝偏差模型具有更強的物理性。
文檔編號G06F17/50GK101739471SQ200810043930
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月13日 優先權日2008年11月13日
發明者周天舒, 蔡描 申請人:上海華虹Nec電子有限公司