CN111044873A - 一种基于共享串联电阻的自热效应测试方法和电路 - Google Patents

一种基于共享串联电阻的自热效应测试方法和电路 Download PDF

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CN111044873A CN201911349883.6A CN201911349883A CN111044873A CN 111044873 A CN111044873 A CN 111044873A CN 201911349883 A CN201911349883 A CN 201911349883A CN 111044873 A CN111044873 A CN 111044873A
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Abstract

本申请公开了一种基于共享串联电阻的自热效应测试方法和电路结构，包括：将测试设备与电路结构相连，设置测试设备的温度；使用测试设备的输出控制电路结构中器件的工作状态；记录电路结构中待测器件在当前测试条件下的不同功率工作状态下输出的测试数据，确定当前温度下待测器件功率与串联电阻值数据集合；判断是否完成所有温度范围的测试，是则根据得到的不同温度下所有的待测器件功率与串联电阻值数据集合确定待测器件的热阻。通过控制电路结构中器件的工作状态，记录不同温度下所有的待测器件功率与串联电阻值数据集合，从而确定待测器件热阻，对设备要求低且测试方法简单，不依赖于待测器件与传感器件之间的空间位置距离、精度高。

Description

一种基于共享串联电阻的自热效应测试方法和电路
技术领域
本申请涉及自热效应测试领域，尤其涉及一种基于共享串联电阻的自热效应测试方法和电路。
背景技术
自热效应是纳米尺度集成电路面临的一大难题，其直接关系到芯片的可靠性及使用寿命。在目前集成电路设计及制造过程中，由于高密度集成，单位功率密度的增加以及低热导率材料的使用使得器件中的自热效应成为先进工艺发展的重要瓶颈之一，其严重影响到器件及电路的性能与可靠性。为有效及准确地表征器件自热的影响以及实现大规模集成电路的热管理与热监控，高效简单且准确的自热测试结构及方法对于先进技术节点下可靠的电路设计显得尤为重要。
目前自热效应表征与测试的手段主要包括电学表征以及光学表征方法，共同之处都在于测量与温度敏感的物理参数进而量化自热引起的温度提高。电学表征方法又可细分为准直流测试以及交流或射频测试，准直流测试主要有四端栅电阻，金属线电阻，基于邻近晶体管或二极管等方法；交流或射频测试涵盖利用交流电导或小信号，射频参数以及脉冲IV等提取方法。而光学表征方法则需要特殊测试设备，包含热红外反射技术，拉曼谱表征技术等手段，方法繁琐。
传统表征方法是让待测器件开启，测试其邻近晶体管或二极管的温度依赖的电学参数，如亚阈值斜率，关态电流或PN结正反向电流来获取该待测器件温度。然而基于此原理面临的重要的问题是该方法对于温度的测量严重依赖于热源位置与邻近传感器件如晶体管的距离，另外通过该方法测试得到的热阻并非为器件本身的热阻，而是代表邻近传感器件的受到热串扰的热阻。并且，由于待测器件的产热传输至传感器件已损失了很大部分，因此该方法测试获取的热阻与待测器件实际热阻存在较大误差。
综上所述，需要提供一种不依赖于待测器件与传感器件之间的空间位置距离、精度高、对设备要求低且测试方法简单的自热效应测试方法和电路。
发明内容
为解决以上问题，本申请提出了一种基于共享串联电阻的自热效应测试方法和电路。
一方面，本申请提出一种基于共享串联电阻的自热效应测试方法，包括：
S101，将测试设备与电路结构相连，设置所述测试设备的温度；
S102，使用所述测试设备的输出，控制电路结构中器件的工作状态；
S103，记录所述电路结构中待测器件在当前测试条件下的不同功率工作状态下输出的测试数据，确定当前温度下待测器件功率与串联电阻值数据集合；
S104，判断是否完成所有温度范围的测试，否则改变温度，返回S102，是则根据得到的不同温度下所有的待测器件功率与串联电阻值数据集合，确定待测器件的热阻。
优选地，所述S101包括：
将测试设备控制信号单元与电路结构中的传感器件以及待测器件对应端口连接；
将测试设备的探针台温度设置为T。
优选地，所述S102包括：
若共享电阻串联在漏端，则使用测试设备对待测器件与传感器件的共用漏端施加固定偏置电压；使用测试设备对待测器件的源端与栅端施加测试电压，使所述待测器件工作在饱和区；使用测试设备对所述传感器件的栅端施加超过传感器件阈值的固定栅端电压，使所述传感器件的沟道反型；使用测试设备设置所述传感器件的源端为恒流模式，且电流值设置为0；
若共享电阻串联在源端，则使用测试设备对待测器件与传感器件的共用源端施加固定偏置电压；使用测试设备对待测器件的漏端与栅端施加测试电压，使所述待测器件工作在饱和区；使用测试设备对所述传感器件的栅端施加超过传感器件阈值的固定栅端电压，使所述传感器件的沟道反型；使用测试设备设置所述传感器件的漏端为恒流模式，且电流值设置为0。
优选地，所述S103包括：
若共享电阻串联在漏端，则记录所述共用漏端的输出电流值和传感器件源端的电压值，得到所述待测器件在当前测试条件下的输出电流值和传感电压值；使用所述测试设备改变所述待测器件的源端与栅端测试电压的值，保持所述测试设备的其他设置不变，记录得到的所述待测器件在其他所述测试电压时的输出电流值和传感电压值，直至完成待测器件所有功率条件测试，得到当前温度下所有的输出电流值和传感电压值；根据测试设备的输出、所有的所述输出电流值和传感电压值，确定待测器件功率与传感电压数据集合；根据所述待测器件功率与传感电压数据集合，计算所述待测器件在各功率条件下对应的共享端串联电阻的阻值，得到当前温度下待测器件功率与串联电阻值数据集合；
若共享电阻串联在源端，则记录所述共用源端的输出电流值和传感器件漏端的电压值，得到所述待测器件在当前测试条件下的输出电流值和传感电压值；使用所述测试设备改变所述待测器件的漏端与栅端测试电压的值，保持所述测试设备的其他设置不变，记录得到的所述待测器件在其他所述测试电压时的输出电流值和传感电压值，直至完成待测器件所有功率条件测试，得到当前温度下所有的输出电流值和传感电压值；根据测试设备的输出、所有的所述输出电流值和传感电压值，确定待测器件功率与传感电压数据集合；根据所述待测器件功率与传感电压数据集合，计算所述待测器件在各功率条件下对应的共享端串联电阻的阻值，得到当前温度下待测器件功率与串联电阻值数据集合。
优选地，所述根据测试设备的输出、所有的所述输出电流值和传感电压值，确定待测器件功率与传感电压数据集合，包括：
根据各所述测试电压和与所述测试电压对应的所述传感电压和输出电流值，计算待测器件的各功率值；
使用待测器件的各功率值和与各功率值对应的传感电压，组成待测器件功率与传感电压数据集合。
优选地，所述根据所述待测器件功率与传感电压数据集合，计算所述待测器件在各功率条件下对应的共享端串联电阻的阻值，得到当前温度下待测器件功率与串联电阻值数据集合，包括：
根据所述待测器件功率与传感电压数据集合中的各传感电压值、与所述传感电压值对应的输出电流值和测试设备输出的共用端的所述固定偏置电压，计算串联电阻的所有阻值；
使用串联电阻的所有阻值和与所述串联电阻的各阻值对应的所述待测器件功率值，组成当前温度下待测器件功率与串联电阻值数据集合。
优选地，所述S104包括：
若没有完成所有温度范围的测试，则根据步进温度，更改所述探针台的温度，返回S102，若完成所有温度范围的测试，则停止，得到各温度下的待测器件功率与串联电阻值数据集合；
根据所述各温度下的待测器件功率与串联电阻值数据集合，确定待测器件的热阻。
优选地，所述根据所述各温度下的待测器件功率与串联电阻值数据集合，确定待测器件的热阻，包括：
根据所述各温度下的待测器件功率与串联电阻值数据集合中的所述串联电阻的阻值和与串联电阻的阻值对应的待测器件功率，建立串联电阻值与待测器件功率曲线，计算所述串联电阻值与待测器件功率曲线的斜率，得到第一斜率；
根据所述各温度下的待测器件功率与串联电阻值数据集合中的所述串联电阻的阻值和与串联电阻的阻值对应的测试设备探针台温度，建立串联电阻值温度曲线，计算所述串联电阻值温度曲线的斜率，得到第二斜率；
使用所述第一斜率除以第二斜率，得到待测器件的热阻。
优选地，所述测试条件包括：测试设备探针台的温度、偏置电压、固定栅端电压和恒流模式电流值。
第二方面，本申请提出一种基于共享串联电阻的自热效应测试电路，用于实现上述方法，包括：两个共享其中一个端口的晶体管，共用所述端口串联电阻；
所述端口串联电阻为器件工艺制备引入的本征串联电阻。
本申请的优点在于：通过使用测试设备的输出控制所述电路结构中器件的工作状态；记录各温度条件下待测器件在不同功率工作状态下的输出数据，确定不同温度下待测器件功率与串联电阻值数据集合，确定待测器件热阻，对设备要求低且测试方法简单；且不依赖于待测器件与传感器件之间的空间位置距离、精度高。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选事实方案的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用同样的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本申请提供的一种基于共享串联电阻的自热效应测试方法的步骤示意图；
图2是本申请提供的一种基于共享串联电阻的自热效应测试电路的共享漏端电路结构的示意图；
图3是本申请提供的一种基于共享串联电阻的自热效应测试电路的共享源端电路结构的示意图；
图4是本申请提供的一种基于共享串联电阻的自热效应测试方法的电路结构剖面示意图；
图5是本申请提供的一种基于共享串联电阻的自热效应测试方法的版图结构示意图；
图6是本申请提供的一种基于共享串联电阻的自热效应测试方法的功率与电阻关系的测试结果示意图；
图7是本申请提供的一种基于共享串联电阻的自热效应测试方法的温度依赖性的测试结果示意图
附图标记说明
1衬底 2浅槽(STI)隔离
3埋氧层 4待测器件源端
5待测器件栅端 6共享漏端
7传感器件栅端 8传感器件源端
9背栅电极引出 10阱
11后端金属连线 12待测器件源端接触
13待测器件栅端接触 14传感器件栅端接触
15传感器件源端接触 16共享漏端接触
VSL待测器件源端电压 VGL待测器件栅端电压
VD共享漏端电压 VGR传感器件栅端电压
VSR传感器件源端电压 VB衬底电压
IDL待测器件漏端电流 IDR传感器件漏端电流
ISR传感器件源端电流 ISR传感器件源端电流
VDR传感器件漏端电压 VDL待测器件漏端电压
VS共享源端电压
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
第一方面，根据本申请的实施方式，提出一种基于共享串联电阻的自热效应测试方法，如图1所示，包括：
S101，将测试设备与电路结构相连，设置测试设备的温度；
S102，使用测试设备的输出，控制电路结构中器件的工作状态；
S103，记录电路结构中待测器件在当前测试条件下的不同功率工作状态下输出的测试数据(温度和一部分输出参数)，确定当前温度下待测器件功率与串联电阻值数据集合；
S104，判断是否完成所有温度范围的测试，否则改变温度，返回S102，是则根据得到的不同温度下所有的待测器件功率与串联电阻值数据集合，确定待测器件的热阻。
S101包括：
将测试设备控制信号单元与电路结构中的传感器件以及待测器件对应端口连接；
将测试设备的探针台温度设置为T。
如图2和图3所示，S102包括：
如图2所示，若共享电阻串联在漏端，则使用测试设备对待测器件与传感器件的共用漏端施加固定偏置电压(VD)；
使用测试设备对待测器件的源端(VSL)与栅端(VGL)施加测试电压，使待测器件工作在饱和区；
使用测试设备对传感器件的栅端(VGR)施加超过传感器件阈值的固定栅端电压，使传感器件的沟道反型；
使用测试设备设置传感器件的源端为恒流模式，且电流值设置为0；
如图3所示，若共享电阻串联在源端，则使用测试设备对待测器件与传感器件的共用源端施加固定偏置电压(VS)；
使用测试设备对待测器件的漏端(VDL)与栅端(VGL)施加测试电压，使待测器件工作在饱和区；
使用测试设备对传感器件的栅端(VGR)施加超过传感器件阈值的固定栅端电压，使传感器件的沟道反型；
使用测试设备设置传感器件的漏端为恒流模式，且电流值设置为0。
S103包括：
如图2所示，若共享电阻串联在漏端，则记录共用漏端的输出电流值(ID)和传感器件源端的电压值(VSR)，得到待测器件在当前测试条件(电压和温度)下的输出电流值和传感电压值；
使用测试设备改变待测器件的源端与栅端测试电压的值，保持测试设备的其他设置不变，记录得到的待测器件在其他测试电压时的输出电流值和传感电压值，直至完成待测器件所有功率条件测试，得到当前温度下所有的输出电流值和传感电压值；
根据测试设备的输出、所有的输出电流值和传感电压值，确定待测器件功率与传感电压数据集合；
根据待测器件功率与传感电压数据集合，计算待测器件在各功率条件下对应的共享端(共漏端)串联电阻的阻值，得到当前温度下待测器件功率与串联电阻值数据集合；
如图3所示，若共享电阻串联在源端，则记录共用源端的输出电流值(IS)和传感器件漏端的电压值(VDR)，得到待测器件在当前测试条件下的输出电流值和传感电压值；
使用测试设备改变待测器件的漏端与栅端测试电压的值，保持测试设备的其他设置不变，记录得到的待测器件在其他测试电压时的输出电流值和传感电压值，直至完成待测器件所有功率条件测试，得到当前温度下所有的输出电流值和传感电压值；
根据测试设备的输出、所有的输出电流值和传感电压值，确定待测器件功率与传感电压数据集合；
根据待测器件功率与传感电压数据集合，计算待测器件在各功率条件下对应的共享端(共源端)串联电阻的阻值，得到当前温度下待测器件功率与串联电阻值数据集合。
对应共享电阻串联在漏端的电路结构，漏端的输出电流值(ID)＝IDR+IDL。由于测试时设置IDR＝ISR＝0，因此测试的ID电流(共漏端电流)可以认为是IDL。
对应共享电阻串联在源端的电路结构，源端的输出电流值(IS)＝ISR+ISL。由于测试时设置ISR＝IDR＝0，因此测试的IS电流(共源端电流)可以认为是ISL。
不同的待测器件功率条件对应不同的待测器件测试电压，根据所需待测器件功率条件，改变待测器件测试电压，记录输出电流值和传感电压值。
根据测试设备的输出、所有的输出电流值和传感电压值，确定待测器件功率与传感电压数据集合，包括：
根据各测试电压和与测试电压对应的传感电压和输出电流值，计算待测器件的各功率值；
使用待测器件的各功率值和与各功率值对应的传感电压，组成待测器件功率与传感电压数据集合。
根据待测器件功率与传感电压数据集合，计算待测器件在各功率条件下对应的共享端串联电阻的阻值，得到当前温度下待测器件功率与串联电阻值数据集合，包括：
根据待测器件功率与传感电压数据集合中的各传感电压值、与传感电压值对应的输出电流值和测试设备输出的共用端的固定偏置电压，计算串联电阻的所有阻值；
使用串联电阻的所有阻值和与述串联电阻的各阻值对应的待测器件功率值，组成当前温度下待测器件功率与串联电阻值数据集合。
S104包括：
若没有完成所有温度范围的测试，则根据步进温度，更改探针台的温度，返回S102，若完成所有温度范围的测试，则停止，得到各温度下的待测器件功率与串联电阻值数据集合；
根据各温度下的待测器件功率与串联电阻值数据集合，确定待测器件的热阻。
根据各温度下的待测器件功率与串联电阻值数据集合，确定待测器件的热阻，包括：
根据各温度下的待测器件功率与串联电阻值数据集合中的串联电阻的阻值和串联电阻的阻值对应的待测器件功率，建立串联电阻值与待测器件功率曲线，计算串联电阻值与待测器件功率曲线的斜率，得到第一斜率；
根据各温度下的待测器件功率与串联电阻值数据集合中的串联电阻的阻值和串联电阻的阻值对应的测试设备的探针台温度，建立阻值温度曲线，计算阻值温度曲线的斜率，得到第二斜率；
使用第一斜率除以第二斜率，得到待测器件的热阻。
测试条件包括：测试设备的温度、偏置电压、固定栅端电压和恒流模式电流值。
自热效应：器件工作时，高能载流子与晶格能量交换不平衡导致的光学声子积累进而导致器件内部温度升高，使得载流子散射加剧，迁移率退化。
电路结构为共享串联电阻的电路结构，包括：传感器件以及待测器件。
功率条件为待测器件需要进行测试的工作状态对应的功率。
本申请的实施方式采用一对共享晶体管源端或漏端配置的器件结构测量器件本征串联电阻，通过测量温度依赖的共享串联电阻提取器件自热信息，支持不同工艺下多种晶体管结构自热效应检测，如FinFET、SOI MOSFET。
下面，对本申请实施例进行进一步说明。
以共享电阻串联在漏端为例，为准确表征自热，本申请的实施方式主要依赖三个方面，一是电学上对该结构采用共漏端配置，测试提取的共享串联电阻是如图4和图5所示的由6至16引出到电极接触的本征串联电阻，因此可以使得提取的共享串联电阻感应的温度是器件漏端的接触温度；二是利用邻近晶体管源端恒定电流模式测量共享串联电阻；三是测量共享串联电阻的温度系数。该结构表征自热的工作原理是利用器件本征串联电阻具有良好的温度依赖性且器件产热通过漏端接触散热占主要部分，因此可以通过共漏端配置下提取的器件本征串联电阻作为温度传感器，从而获取更准确的器件热阻。
如图2所示为本申请的实施方式的一种等效电路图，其中，共享串联电阻RSS上的电压降可以表示为：
ΔVR＝(IDL+DR)×RSS
通过上式可以看出提取RSS需要获取VR以及相应的电流IDL和IDR。设置传感器件的栅端电压使其沟道反型，且让传感器件的源端工作在恒定电流模式，且电流设置ISR＝0，由于器件IGR电流几乎可以忽略，因此可认为ISR＝IDR＝0，则此时测得传感器件的源端电压VSR即可用于计算共享串联电阻上的电压降ΔVR，从而共享漏端的串联电阻RSS可通过测得的传感器件的源端电压VSR以及待测器件的漏端电流IDL利用下式得到：
RSS＝(VD-VSR)/IDL
对于电阻RSS的计算，已知VSR和IDL以及VD，可以通过上述公式(VD-VSR)/IDL得到。
传感电压VSR以及共漏端电流IS通过记录得到。由于测试时漏端电压和源端电压是测试设备施加的，因此VD和VSL是已知的，且测试时设置IDR＝ISR＝0，因此测试的ID电流可以认为是IDL，可以用VD和VSR的差值获得ΔVR，待测器件功率可以通过下式计算得到：
IDL×(VD-ΔVR-VSL)
对应于测试数据为：
IDL×(VSR-VSL)
更换待测器件的栅端以及源端偏置电压，重复上述RSS提取过程可以获取不同待测器件功率P条件下RSS值；调节探针台温度，重复以上过程，可以获得RSS在不同温度下的变化即RSS温度的依赖关系，表示为RT。
待测器件的热阻可以通过以下公式获取：
Figure BDA0002334384650000111
其中，dRSS/dP如图6所示，表示共享串联电阻值与待测器件功率曲线的斜率(第一斜率)；RT如图7所示，表示共享串联电阻值与探针台温度曲线(阻值温度曲线)的斜率(第二斜率)。
由于本申请的实施方式提取RSS时，传感器件沟道电流IDR＝0，因此该提取过程只涉及待测器件的自热效应，意味着该方法可以更为准确的提取待测器件热阻不含邻近器件对其的热串扰影响。另外该方法不受限于器件结构与工艺条件，支持不同工艺下多种晶体管结构自热效应检测，如FinFET、SOI MOSFET等。
以共享电阻串联在源端为例，如图3所示为本申请的实施方式的一种等效电路图，其中，共享串联电阻RSS上的电压降可以表示为：
ΔVR＝(ISL+ISR)×RSS
通过上式可以看出提取RSS需要获取VR以及相应的电流ISL和ISR。设置传感器件的栅端电压使其沟道反型，且让传感器件的漏端工作在恒定电流模式，且电流设置IDR＝0，由于器件IGR电流几乎可以忽略，因此可认为IDR＝ISR＝0，则此时测得传感器件的漏端电压VDR即可用于计算共享串联电阻上的电压降ΔVR，从而共享源端的串联电阻RSS可通过测得的传感器件的漏端电压VDR以及待测器件的源端电流ISL利用下式得到：
RSS＝(VDR-VS)/ISL
对于电阻RSS的计算，已知VDR和ISL以及VS，可以通过上述公式(VDR-VS)/ISL得到。
传感电压VDR以及共源端电流IS通过记录得到。由于测试时源端电压和漏端电压是测试设备施加的，因此VS和VDL是已知的，且测试时设置ISR＝IDR＝0，因此测试的IS电流可以认为是ISL，可以用VS和VDR的差值获得ΔVR，待测器件功率可以通过下式计算得到：
ISL×(VDL-ΔVR-VS)
对应于测试数据为：
ISL×(VDL-VDR)
更换待测器件的栅端以及漏端偏置电压，重复上述RSS提取过程可以获取不同待测器件功率P条件下RSS值；调节探针台温度，重复以上过程，可以获得RSS在不同温度下的变化即RSS温度的依赖关系，表示为RT。
待测器件的热阻可以通过以下公式获取：
Figure BDA0002334384650000121
其中，dRSS/dP如图6所示，表示共享串联电阻值与待测器件功率曲线的斜率(第一斜率)；RT如图7所示，表示共享串联电阻值与探针台温度曲线(阻值温度曲线)的斜率(第二斜率)。
下面，以共享电阻串联在漏端，左边器件为待测器件，右边为传感器件，对热阻提取进行进一步说明，详细流程，分为四个步骤：
步骤一：
连接测试设备信号至电路结构的相应端口，使两器件(传感器件和待测器件)采用共用漏端配置。
步骤二：
将探针台温度设置为T。
电学激励设置：待测器件与传感器件共用漏端电压为固定值VD。
待测器件:源端与栅端电压VSL，VGL选取值使该器件工作在饱和区。
传感器件:栅端电压VGR为固定值使沟道反型，源端设置为恒流模式且ISR电流为0。
记录共用漏端输出电流ID以及传感器件源端电压值VSR。
更改待测器件源端VSL与栅端电压值VGL，其他设置保持不变，记录并保存数据，直至完成所需待测器件功率条件下测试。
步骤三：
设置探针台温度T＝T+ΔT，其中ΔT为步进温度，对步骤二操作重复，记录并保存数据，直至完成所需温度范围测试。
步骤四：
数据分析：基于前述原理，获取RSS与待测器件功率之间的关系以及RSS的温度依赖关系RT，通过公式得到待测器件热阻值Rth。
下面，以共享电阻串联在源端，左边器件为待测器件，右边为传感器件，对热阻提取进行进一步说明，详细流程，分为四个步骤：
步骤一：
连接测试设备信号至电路结构的相应端口，使两器件(传感器件和待测器件)采用共用源端配置。
步骤二：
将探针台温度设置为T。
电学激励设置：待测器件与传感器件共用源端电压为固定值VS。
待测器件:漏端与栅端电压VDL，VGL选取值使该器件工作在饱和区。
传感器件:栅端电压VGR为固定值使沟道反型，漏端设置为恒流模式且IDR电流为0。
记录共用源端输出电流IS以及传感器件漏端电压值VDR。
更改待测器件漏端VDL与栅端电压值VGL，其他设置保持不变，记录并保存数据，直至完成所需待测器件功率条件下测试。
步骤三：
设置探针台温度T＝T+ΔT，其中ΔT为步进温度，对步骤二操作重复，记录并保存数据，直至完成所需温度范围测试。
步骤四：
数据分析：基于前述原理，获取RSS与待测器件功率之间的关系以及RSS的温度依赖关系RT，通过公式得到待测器件热阻值Rth。
第二方面，根据本申请的实施方式，还提出一种基于共享串联电阻的自热效应测试电路，如图2和图3所示，用于实现上述方法，包括：两个共享其中一个端口的晶体管，共用端口串联电阻；
其中，端口串联电阻为器件工艺制备引入的本征串联电阻。优选地，两个晶体管共享漏端。
本申请的实施方式中，两个晶体管，共享其中一个端口，此共享端口共用同一个串联电阻。
本申请的实施方式基于一对共享晶体管其中一个端口的器件结构，该结构支持共享源端或漏端配置，如图4所示，以使用SOI MOSFETs为例，一对器件共享漏端配置时各端口的定义，图示中左边器件为待测器件，右边器件为传感器件，此时提取的是左边器件热阻，若更换电学激励使得右边为待测器件，左边为传感器件，则表征的为右边器件热阻。结构中的传感器件的作用并不是作为温度传感而是监控共享电阻上的电压降。本申请的实施方式的温度传感器为共享的串联电阻。
本申请的方法中，通过使用测试设备的输出控制电路结构中器件的工作状态；记录各温度条件下待测器件所需功率条件测试(在不同功率工作状态下)的输出数据，确定不同温度下待测器件功率与串联电阻值数据集合，确定待测器件热阻，对设备要求低且测试方法简单；且不依赖于待测器件与传感器件之间的空间位置距离、精度高。与现有测试方法相比，本申请的实施方式利用一对独立工作的晶体管共用漏端或共用源端的结构且基于其温度依赖的串联电阻作为热传感器表征器件自热。该方法特点是利用器件本征的串联电阻，无需提供额外结构，因此本申请的实施方式为准确测量器件本身热阻提供快速简便的实现方案，能够不依赖于待测器件与传感器件之间的空间位置距离且可以直接准确地获取待测器件本身热阻。该测试方法可以适用于不同工艺条件下以及多种类型的器件结构的自热效应检测，如FinFET,绝缘体上硅(SOI)超薄体及埋氧(UTBB)器件，围栅纳米线或纳米片晶体管，适用范围广，实用性强，检测效率高，能够解决目前纳米尺度下器件自热表征方法对测试设备要求高，方法繁琐以及表征自热精度强烈依赖于热源与传感器件的空间位置等问题。相较于前述其他技术，本申请实施方式为提取器件本征串联电阻提供一种新的方案，可以用于反应工艺制备情况。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于共享串联电阻的自热效应测试方法，其特征在于，包括：
S101，将测试设备与电路结构相连，设置所述测试设备的温度；
S102，使用所述测试设备的输出，控制电路结构中器件的工作状态；
S103，记录所述电路结构中待测器件在当前测试条件下的不同功率工作状态下输出的测试数据，确定当前温度下待测器件功率与串联电阻值数据集合；
S104，判断是否完成所有温度范围的测试，否则改变温度，返回S102，是则根据得到的不同温度下所有的待测器件功率与串联电阻值数据集合，确定待测器件的热阻。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S101包括：
将测试设备控制信号单元与电路结构中的传感器件以及待测器件对应端口连接；
将测试设备的探针台温度设置为T。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S102包括：
若共享电阻串联在漏端，则使用测试设备对待测器件与传感器件的共用漏端施加固定偏置电压；使用测试设备对待测器件的源端与栅端施加测试电压，使所述待测器件工作在饱和区；使用测试设备对所述传感器件的栅端施加超过传感器件阈值的固定栅端电压，使所述传感器件的沟道反型；使用测试设备设置所述传感器件的源端为恒流模式，且电流值设置为0；
若共享电阻串联在源端，则使用测试设备对待测器件与传感器件的共用源端施加固定偏置电压；使用测试设备对待测器件的漏端与栅端施加测试电压，使所述待测器件工作在饱和区；使用测试设备对所述传感器件的栅端施加超过传感器件阈值的固定栅端电压，使所述传感器件的沟道反型；使用测试设备设置所述传感器件的漏端为恒流模式，且电流值设置为0。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S103包括：
若共享电阻串联在漏端，则记录所述共用漏端的输出电流值和传感器件源端的电压值，得到所述待测器件在当前测试条件下的输出电流值和传感电压值；使用所述测试设备改变所述待测器件的源端与栅端测试电压的值，保持所述测试设备的其他设置不变，记录得到的所述待测器件在其他所述测试电压时的输出电流值和传感电压值，直至完成待测器件所有功率条件测试，得到当前温度下所有的输出电流值和传感电压值；根据测试设备的输出、所有的所述输出电流值和传感电压值，确定待测器件功率与传感电压数据集合；根据所述待测器件功率与传感电压数据集合，计算所述待测器件在各功率条件下对应的共享端串联电阻的阻值，得到当前温度下待测器件功率与串联电阻值数据集合；
若共享电阻串联在源端，则记录所述共用源端的输出电流值和传感器件漏端的电压值，得到所述待测器件在当前测试条件下的输出电流值和传感电压值；使用所述测试设备改变所述待测器件的漏端与栅端测试电压的值，保持所述测试设备的其他设置不变，记录得到的所述待测器件在其他所述测试电压时的输出电流值和传感电压值，直至完成待测器件所有功率条件测试，得到当前温度下所有的输出电流值和传感电压值；根据测试设备的输出、所有的所述输出电流值和传感电压值，确定待测器件功率与传感电压数据集合；根据所述待测器件功率与传感电压数据集合，计算所述待测器件在各功率条件下对应的共享端串联电阻的阻值，得到当前温度下待测器件功率与串联电阻值数据集合。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据测试设备的输出、所有的所述输出电流值和传感电压值，确定待测器件功率与传感电压数据集合，包括：
根据各所述测试电压和与所述测试电压对应的所述传感电压和输出电流值，计算待测器件的各功率值；
使用待测器件的各功率值和与各功率值对应的传感电压，组成待测器件功率与传感电压数据集合。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据待测器件功率与传感电压数据集合，计算所述待测器件在各功率条件下对应的共享端串联电阻的阻值，得到当前温度下待测器件功率与串联电阻值数据集合，包括：
根据所述待测器件功率与传感电压数据集合中的各传感电压值、与所述传感电压值对应的输出电流值和测试设备输出的共用端的所述固定偏置电压，计算串联电阻的所有阻值；
使用串联电阻的所有阻值和与所述串联电阻的各阻值对应的所述待测器件功率值，组成当前温度下待测器件功率与串联电阻值数据集合。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S104包括：
若没有完成所有温度范围的测试，则根据步进温度，更改所述探针台的温度，返回S102，若完成所有温度范围的测试，则停止，得到各温度下的待测器件功率与串联电阻值数据集合；
根据所述各温度下的待测器件功率与串联电阻值数据集合，确定待测器件的热阻。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述各温度下的待测器件功率与串联电阻值数据集合，确定待测器件的热阻，包括：
根据所述各温度下的待测器件功率与串联电阻值数据集合中的所述串联电阻的阻值和与串联电阻的阻值对应的待测器件功率，建立串联电阻值与待测器件功率曲线，计算所述串联电阻值与待测器件功率曲线的斜率，得到第一斜率；
根据所述各温度下的待测器件功率与串联电阻值数据集合中的所述串联电阻的阻值和与串联电阻的阻值对应的测试设备探针台温度，建立串联电阻值温度曲线，计算所述串联电阻值温度曲线的斜率，得到第二斜率；
使用所述第一斜率除以第二斜率，得到待测器件的热阻。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试条件包括：测试设备探针台的温度、偏置电压、固定栅端电压和恒流模式电流值。
10.一种基于共享串联电阻的自热效应测试电路，用于实现权利要求1-9任一项的方法，其特征在于，包括：两个共享其中一个端口的晶体管，共用所述端口串联电阻；
所述端口串联电阻为器件工艺制备引入的本征串联电阻。
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