CN115877164B - 可动离子电荷面密度的测试方法及装置、电子设备和介质 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种可动离子电荷面密度的测试方法及装置、电子设备和介质，该方法包括：将场效应晶体管加热至预设温度；预设温度大于或者等于温度阈值；在预设温度下，检测场效应晶体管的平衡栅压；平衡栅压用于表征栅氧化层中的可动离子电荷在靠近栅极侧聚集，且不向衬底侧漂移的最大栅压；将平衡栅压作为频率信号的中心值，对场效应晶体管的栅极施加幅值为预设幅值的频率信号，检测多个频率下场效应晶体管的阻抗，得到频率阻抗对应关系；预设幅值小于幅值阈值；根据频率阻抗对应关系，确定可动离子电荷的面密度。
Description
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种可动离子电荷面密度的测试方法及装置、电子设备和介质。
背景技术
目前，场效应晶体管在制备过程中可能引入杂质，进而引入过剩电荷，尤其是场效应晶体管中的可动离子电荷，导致场效应晶体管的阈值电压受到影响。因此，在场效应晶体管的制备过程中可以通过测试可动离子电荷的面密度对场效应晶体管的性能进行评估。相关技术中可动离子电荷的面密度测试方法，通常需要反复升降温，或者进行电压扫描，导致可动离子电荷的面密度的测试时间长，效率低。
发明内容
本申请实施例提供一种可动离子电荷面密度的测试方法及装置、电子设备和介质，提高了可动离子电荷面密度的测试效率。
本申请的技术方案是这样实现的：
本申请实施例提供了一种可动离子电荷面密度的测试方法，包括：
将场效应晶体管加热至预设温度；所述预设温度大于或者等于温度阈值；在所述预设温度下，检测所述场效应晶体管的平衡栅压；所述平衡栅压用于表征栅氧化层中的可动离子电荷在靠近所述栅极侧聚集，且不向衬底侧漂移的最大栅压；将所述平衡栅压作为频率信号的中心值，对所述场效应晶体管的栅极施加幅值为预设幅值的频率信号，检测多个频率下所述场效应晶体管的阻抗，得到频率阻抗对应关系；所述预设幅值小于幅值阈值；根据所述频率阻抗对应关系，确定所述可动离子电荷的面密度。
本申请实施例提供了一种可动离子电荷面密度的测试装置，包括：
升温模块，用于将场效应晶体管加热至预设温度；所述预设温度大于或者等于温度阈值；
检测模块，用于在所述预设温度下，检测所述场效应晶体管的平衡栅压；所述平衡栅压用于表征栅氧化层中的可动离子电荷在靠近栅极侧聚集，且不向衬底侧漂移的最大栅压；将所述平衡栅压作为频率信号的中心值，对所述场效应晶体管的栅极施加幅值为预设幅值的频率信号，检测多个频率下所述场效应晶体管的阻抗，得到频率阻抗对应关系；所述预设幅值小于幅值阈值；
确定模块，用于根据所述频率阻抗对应关系，确定所述可动离子电荷的面密度。
本申请实施例提供了一种电子设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于在所述计算机程序运行时，执行上述可动离子电荷面密度的测试方法。
本申请实施例提供了一种计算机存储介质，其上存储有可执行指令，用于被处理器执行时，实现上述可动离子电荷面密度的测试方法。
本申请实施例所提供的一种可动离子电荷面密度的测试方法及装置、电子设备和存储介质，由于电子设备可以对场效应晶体管进行一次升温，检测高温下的平衡栅压；再以平衡栅压为中心电压，向栅极施加预设幅度的频率信号，得到频率-阻抗对应关系，通过频率阻抗对应关系确定出可动离子电荷密度；如此，能够减少升温过程和电压扫描过程，提高可动离子电荷面密度的测试效率。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种可选的可动离子电荷面密度的测试方法流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种可选的电荷分布示意图；
图3为本申请实施例提供的另一种可选的电荷分布示意图；
图4为本申请实施例提供的一种可选的场效应晶体管的等效电路结构组成示意图；
图5为本申请实施例提供的一种可选的可动离子电荷面密度的测试方法流程示意图；
图6为本申请实施例提供的另一种可选的可动离子电荷面密度的测试方法流程示意图；
图7为本申请实施例提供的再一种可选的可动离子电荷面密度的测试方法流程示意图；
图8为本申请实施例提供的又一种可选的可动离子电荷面密度的测试方法流程示意图；
图9为本申请实施例提供的一种可选的可动离子电荷面密度的测试装置的结构组成示意图；
图10为本申请实施例提供的一种可选的电子设备的结构组成示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本申请的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。
为便于理解本方案，在对本申请实施例进行说明之前，对本申请实施例中的应用背景进行说明。
相关技术中，可动离子电荷密度的测试方法包括：加偏压和温度（BiasTemperature）的电容（Capacitance）电压（Voltage）法，即BT C-V法，还有快速C-V回滞法和三角波电压扫描（Triangular Voltage Sweep，TVS）法。其中，BT C-V法是通过正向偏置和反向偏置的平带电压差确定可动电荷密度，在测试过程中，需要进行电压的正扫和回扫，并且，BT C-V包含两次升温至200°C再降温的过程，导致可动离子电荷密度测试效率低下。快速C-V回滞法将BT C-V法中的两次升降温过程改为一次升降温，在升温后进行电压扫描，得到平带电压差，进而确定可动电荷密度；由于电压持续时间短，可能不足以支持可动离子电荷完全漂移，导致测试准确性低。TVS法可以在高温下进行电压扫描，得到电压电流关系，根据电压电流关系，通过积分计算确定可动离子电荷密度，导致计算量大；并且，TVS法需要在可动离子分布达到稳态的情况进行采样，电压扫描速度较慢，测试效率低。
本申请实施例提供了一种可动离子电荷面密度的测试方法及装置、电子设备和介质，提高了可动离子电荷面密度的测试效率。
参见图1，图1是本申请实施例提供的可动离子电荷面密度的测试方法的流程示意图，将结合图1示出的步骤进行说明。
S101、将场效应晶体管加热至预设温度；预设温度大于或者等于温度阈值。
在本申请实施例中，电子设备对场效应晶体管加热至预设温度的情况下，可动离子电荷可以在电场作用下以较大的迁移率发生漂移运动，从而引起栅氧化层中电荷分布的变化，进而引起MOS结构C-V特性曲线沿电压轴平移。这里，预设温度是大于或者等于温度阈值的温度，温度阈值是可以使可动离子电荷在氧化层中漂移的温度。
需要说明的是，钠离子是对MOS结构稳定性影响最大的可动离子，将场效应晶体管加热到100°C可以使钠离子发生漂移，因此，温度阈值可以为大于或者等于100°C的温度。在一些实施例中，温度阈值可以为100°C。如此，可以减少加热时间，提高测试效率。
S102、在预设温度下，检测场效应晶体管的平衡栅压；平衡栅压用于表征栅氧化层中的可动离子电荷在靠近栅极侧聚集，且不向衬底侧漂移的最大栅压。
在本申请实施例中，电子设备向栅极施加的栅压为负偏置栅压的情况下，可以使可动离子电荷在栅氧化层中，向靠近栅极一侧漂移，甚至完全聚集在靠近栅极一侧；而在栅压达到平衡栅压的情况下，可动离子电荷开始向衬底侧漂移，产生对应的离子电流。
在本申请实施例中，电子设备可以通过检测离子电流来确定平衡栅压。这里，电子设备可以先通过负偏置栅压使可动离子电荷充分的靠近栅极一侧，再逐步向正偏置方向提高栅压，直到离子电流出现，将此时的栅压作为平衡栅压。
需要说明的是，平衡栅压与可动离子电荷数量无关，只与栅极和栅氧材料有关，在场效应晶体管结构的工艺方式确定的情况下，平衡栅压测试完成后，对相同工艺方式制作的场效应晶体管可以通用。
S103、将平衡栅压作为频率信号的中心值，对栅极施加幅值为预设幅值的频率信号，检测多个频率下场效应晶体管的阻抗，得到频率阻抗对应关系；预设幅值小于幅值阈值。
在本申请实施例中，电子设备在确定平衡栅压后，可以以平衡栅压为中心电压，对栅极施加预设幅值的频率信号，如此，栅压可以以平衡栅压为中心电压，以为幅值波动。电子设备可以检测多个频率下场效应晶体管的阻抗，得到频率阻抗对应关系。其中，预设幅值极小，幅值阈值可以根据需要设置。
在本申请实施例中，场效应晶体管的阻抗由引起电容充电电流的充放电电容和引起离子电流的离子阻抗组成。其中，离子阻抗用于表征可动离子电荷向栅极侧靠近，或者，离开栅极侧向衬底侧靠近的过程。
示例性的，图2示出了一种可选的场效应晶体管电荷分布示意图，如图2所示，在负偏置栅压下，可动离子电荷可以聚集在靠近栅极一侧。电子设备对栅极施加预设幅值的频率信号之后，在预设幅值为正值的情况下，频率信号在正周期波动，部分可动离子电荷将远离栅极，向衬底一侧靠近。由于离子阻抗随频率信号的频率的变化而变化，离子阻抗可以表示为离子电阻和离子电容组成的电阻-电容串联组合；如图4所示，离子电阻可以表征可动离子电荷挣脱栅极电子的静电力；离子电容可以表征可动离子挣脱静电力后在栅氧化层中的运动。基于图2，图3示出了一种可选的电荷分布的效果示意图，如图3所示，图2中5个可动离子电荷中的2个离开栅极侧，向栅氧化层内部运动；这里，预设幅值只能使2个可动离子电荷向氧化层内部移动一小段距离。靠近栅氧化层的栅极侧感应出5个空穴，2个空穴与2个电子中和，相当于2个可动离子电荷向栅氧化层内部运动；其余3个空穴留在栅极侧，相当于对充放电电容充电，产生电容充电电流。
在本申请实施例中，电子设备可以对预设的频率范围内的频率点进行扫描，得到一系列频率-阻抗（）数据点，作为频率阻抗对应关系；其中，表示场效应晶体管的阻抗的实部，表示场效应晶体管的阻抗的虚部，这里，预设的频率范围可以根据需要设置，本申请实施例不作限制。
S104、根据频率阻抗对应关系，确定可动离子电荷的面密度。
在本申请实施例中，电子设备可以根据频率阻抗对应关系，确定离子电流；再根据离子电流确定可动离子电荷面密度。
在本申请实施例中，电子设备可以根据频率阻抗对应关系，确定场效应晶体管的等效电路结构；再根据场效应晶体管的等效电路结构中各个阻抗和源漏电流确定离子电流。
需要说明的是，基于电荷守恒定律，在高温下对栅极施加平衡栅压时，检测场效应晶体管的外部电流，也即场效应晶体管的源漏电流可以通过公式（1）表示。
公式（1）；
其中，法拉第转导电流和法拉第极化位移电流为化学反应相关的电流，可以忽略；氧化层体电阻引起的电子电流很小，由于栅氧化层为理想绝缘体，电子无法通过氧化层，公式（1）可以通过公式（2）表示。
公式（2）；
在本申请实施例中，电子设备可以检测场效应晶体管的源漏电流，根据公式（2）、场效应晶体管的等效电路结构和确定出离子电流，再根据公式（3）中的法拉第定律和公式（4）中的化学反应速率方程式确定可动离子电荷面密度。
公式（3）；
公式（4）；
其中，为可动离子电荷的电量，场效应晶体管中的可动离子电荷通常包括钠离子和钾离子，取1；为法拉第常数，可动离子电荷的迁移速率，为可动离子电荷的速率系数，为可动离子电荷面密度。在栅压为平衡栅压的情况下，可动离子电荷的速率系数为速率常数，参见公式（5）。这里，速率常数可以预先测试得到；对于速率常数的测试方法可以根据需要设置，本申请实施例不作限制。
公式（5）；
其中，为平衡栅压下的界面电势；热平衡时，可动离子可以通过界面电势克服势垒。在平衡栅压的基础上，向栅极施加预设幅度的频率信号，可动离子电荷的速率系数可以通过公式（6）表示。
公式（6）；
需要说明的是，可动离子电荷的数量相比充放电电容电荷的数量少，且受到预设幅度的频率信号的作用的可动离子电荷，占可动离子电荷总量的比例也较小；如此，可以视为完全用于可动离子电荷挣脱栅极一侧电子的静电力，也即通过电势能克服势垒。
在本申请实施例中，电子设备可以根据公式（3）、公式（4）和公式（6），得到公式（7），再根据离子电流和公式（7）确定可动离子电荷面密度。
公式（7）；
可以理解的是，电子设备可以对场效应晶体管进行一次升温，检测高温下的平衡栅压；再以平衡栅压为中心电压，向栅极施加预设幅度的频率信号，得到频率-阻抗对应关系，通过频率阻抗对应关系确定出可动离子电荷密度；如此，能够减少升温过程和积分计算量，提高可动离子电荷面密度的测试效率。
在本申请的一些实施例中，S102中在预设温度下，检测场效应晶体管的平衡栅压的实现，如图5所示，可以包括：S201-S202。
S201、将栅极电压设置为预设负偏置电压，持续预设时长。
在本申请实施例中，预设负偏置电压为可以使可动离子电荷向栅极一侧靠近，电子设备向栅极施加预设负偏置电压并持续预设时长后，可以使可动离子完全聚集在栅极一侧。
这里，预设负偏置电压和预设时长可以根据需要设置，本申请实施例不作限制。
在一些实施例中，预设时长大于或者等于10分钟。
S202、将栅极电压向正偏置方向调整，直到检测到离子电流时，将栅极电压作为平衡栅压；离子电流为可动离子电荷在栅氧化层中运动引起的电流。
在本申请实施例中，电子设备向栅极施加预设负偏置电压并持续预设时长之后，可以将栅极电压向正偏置方向调整，并检测离子电流，在检测到离子电流时，将栅极电压作为平衡栅压。
可以理解的是，电子设备可以将栅极电压设置为预设负偏置电压，并持续预设时长之后，通过向正偏置方向扫描电压，将出现离子电流时的栅压确定为平衡栅压，如此，提高了检测平衡栅压的准确性。
在本申请的一些实施例中，电子设备可以按照预设电压调整速率，将栅极电压向正偏置方向调整，直到检测到栅极的离子电流时，将栅极电压作为平衡栅压。
在本申请实施例中，预设电压调整速率越小，电压扫描精度越高，得到的平衡栅压的准确性越高；同时，扫描速度越慢。对于预设电压调整速率，可以根据需要设置，本申请实施例不作限制。
可以理解的是，按照预设电压调整速率调整栅压，可以提高扫描稳定性，进而检测离子电流的准确性，从而提高平衡栅压的准确性。
在本申请的一些实施例中，预设电压调整速率小于或者等于0.5V/s。
在本申请的一些实施例中，S104中根据频率阻抗对应关系，确定可动离子电荷的面密度的实现，如图6所示，可以包括：S301-S302。
S301、根据频率阻抗对应关系，确定离子电流。
在本申请实施例中，电子设备在确定频率阻抗对应关系之后，可以根据频率阻抗关系，确定离子电流。
在本申请实施例中，电子设备可以根据频率阻抗对应关系确定场效应晶体管等效电路；根据等效电路和场效应晶体管的源漏电流确定等效电路中离子阻抗对应的离子电流。
在本申请的一些实施例中，S301中根据频率阻抗对应关系，确定离子电流的实现，如图7所示，可以包括：S401-S403。
S401、根据频率阻抗对应关系进行数据拟合，得到场效应晶体管的等效电路；等效电路包括：离子阻抗电路和充放电电容并联的电路；离子阻抗电路为离子电阻和离子电容串联的电路。
在本申请实施例中，电子设备可以通过曲线拟合算法对频率阻抗对应关系进行数据拟合，得到场效应晶体管的等效电路。其中，曲线拟合算法可以为：最小二乘法、LM（Levenberg-Marquardt）算法和狗腿（dog leg）算法等，对此，可以根据需要设置，本申请实施例不作限制。
在本申请实施例中，电子设备得到了场效应晶体管等效电路，就得到了离子阻抗、离子电阻和充放电电容的大小和连接关系。场效应晶体管等效电路的结构如图4所示，充放电电容和离子阻抗电路并联，离子阻抗电路为离子电阻和离子电容的串联电路，为外部电路电阻。
S402、检测场效应晶体管的源漏电流。
S403、根据充放电电容、离子阻抗电路的离子阻抗和源漏电流，确定离子电流。
在本申请实施例中，电子设备可以检测源漏电流，得到源漏电流的幅值；根据源漏电流的幅值、充放电电容和离子阻抗，确定离子电流的幅值。
在本申请实施例中，充放电电容和离子阻抗电路并联，源漏电流包括：充放电电容引起的充放电电流和离子阻抗引起的离子电流。电子设备检测出源漏电流之后，在确定了充放电电流的情况下，可以确定出离子电流，或者，电子设备可以根据等效电路中充放电电容的容抗和离子阻抗的比值，确定充放电电流和离子阻抗引起的离子电流。
在本申请的一些实施例中，若栅压为负偏置电压的情况下，界面态饱和，在场效应晶体管的氧化层材料和厚度确定的情况下，充放电电容为定值，此时，电子设备也可以根据源漏电流和充放电电容直接确定出离子电流的大小，参见公式（8）。
公式（8）；
在本申请的一些实施例中，S403中根据充放电电容、离子阻抗电路的离子阻抗和源漏电流，确定离子电流的实现，如图8所示，可以包括：S501-S502。
S501、将充放电电容的容抗，与充放电电容的容抗和离子阻抗的和的比值，作为电流比值。
S502、利用源漏电流乘以电流比值，得到离子电流。
在本申请实施例中，由于充放电电容和离子阻抗电路并联，根据并联电路电压相等这一规律和公式（2），电子设备可以确定出电流比值B，参见公式（9）。电流比值用于表征离子电流与源漏电流的比值。
公式（9）；
在本申请实施例中，电子设备在确定电流比值之后，可以用源漏电流乘以电流比值，得到离子电流。
S302、根据离子电流、可动离子电荷在栅氧化层中运动的速率常数和预设幅值，确定可动离子电荷的面密度。
在本申请实施例中，电子设备在确定离子电流的幅值之后，可以根据离子电流的幅值、可动离子电荷在栅氧化层中运动的速率常数和预设幅值，通过公式（7）确定可动离子电荷的面密度。
需要说明的是，可动离子电荷在栅氧化层中运动的速率常数可以为预先测试得到的。由于速率常数与可动离子电荷数量无关，只与栅极和栅氧化层材料有关，在场效应晶体管结构的工艺方式固定的情况下，速率常数可以是固定的；也就是说，通过相同的工艺方式制作的场效应晶体管，速率常数可以是通用的。
在本申请的一些实施例中，电子设备可以根据预设幅值和可动离子电荷的测试面密度，确定速率常数。
在本申请实施例中，测试面密度可以为相关技术测试出的可动离子电荷的面密度。这里，相关技术可以为TVS法，也可以为快速CV回滞法等，对此，本申请实施例不作限制。
在本申请实施例中，在平衡栅压下，可动离子向栅极侧靠近的速率和可动离子远离栅极的速率相等，均为速率常数；靠近栅-氧界面的可动离子的浓度和栅氧化层中的可动离子浓度也相等。以平衡栅压为中心值，向栅极施加预设幅值的频率信号的情况下，源漏电流可以表示为公式（10）。
公式（10）；
其中，为靠近栅极的可动离子电荷的面密度，为远离栅极的可动离子电荷的面密度。由于预设幅度极小，根据拉格朗日中值定理，公式（10）可以表示为公式（11）和公式（12）。
公式（11）；
其中， 公式（12）；
从公式（11）和公式（12）中可以看出，在源漏电流和可动离子测试面密度已知的情况下，速率常数可以计算得到。
在本申请的一些实施例中，电子设备测试速率常数的方法可以包括：S601-S602。
S601、根据场效应晶体管的源漏电流和预设幅值，确定测试面密度和速率常数之间的数学关系。
在本申请实施例中，电子设备以平衡栅压为中心值，向栅极施加预设幅值的频率信号之后，可以检测源漏电流；根据源漏电流和预设幅值，通过公式（11），可以得到，将代入公式（12）可以得到测试面密度和速率常数之间的数学关系。
S602、根据数学关系和测试面密度，确定速率常数。
在本申请实施例中，由于测试面密度和已知，电子设备可以根据公式（12），确定出速率常数。
在本申请的一些实施例中，频率信号的多个频率中的最小值小于可动离子电荷的特征频率，且频率信号的多个频率中的最大值大于或者等于最大阈值；频率信号的频率为最大阈值的情况下，源漏电流和频率信号的电压的相位相同。
在本申请实施例中，电子设备向栅极施加频率信号之后，可以扫全谱，得到全谱中多个频率下的场效应晶体管的阻抗；这里，全谱包括可动离子电荷的特征频率以及最大阈值；也就是说，多个频率中的最小值小于或者等于可动离子电荷的特征频率，最小值大于或者等于最大阈值。
需要说明的是，在频率信号的频率为最大阈值的情况下，源漏电流和频率信号的电压的相位相同，此时，电子设备可以确定等效电路中外部电路的外部电阻。
可以理解的是，全谱范围包括可动离子的特征频率以及最大阈值，可以提高电子设备拟合等效电路的准确性，进而提高可动离子电荷面密度的准确性。
在本申请实施例中，特征频率与可动离子电荷的数量无关，只与栅极和栅氧化层材料有关，在场效应晶体管工艺确定的情况下，可动离子电荷的特征频率可视为常量。这里，可动离子电荷的特征频率可以为预先检测得到的。
在本申请的一些实施例中，S102中在预设温度下，检测场效应晶体管的平衡栅压之后的实现，可以包括：S701-S702。
S701、以第一正偏置栅压为中心值，对场效应晶体管的栅极施加幅值为第一幅值的频率信号，检测第一频率范围内多个频率下的离子阻抗，得到第一频率阻抗对应关系；以及，以第一负偏置栅压为中心值，对场效应晶体管的栅极施加幅值为第一幅值的频率信号，检测第二频率范围内多个频率下的离子阻抗，得到第二频率阻抗对应关系。
在本申请实施例中，电子设备在高温下，可以以预设正偏置栅压为中心值，对场效应晶体管的栅极施加幅值为第一幅值的频率信号，在第一频率范围扫描，得到第一频率阻抗对应关系；这里，第一频率范围的上限和下限均只反映场效应晶体管的欧姆阻抗。
在本申请实施例中，电子设备在高温下，可以以第一负偏置栅压为中心值，对场效应晶体管的栅极施加幅值为第一幅值的频率信号，在第二频率范围扫描，得到第二频率阻抗对应关系；这里，第二频率范围的下限可以反映场效应晶体管的容抗。
需要说明的是，电子设备以预设正偏置栅压为中心值，基于第一幅值的频率信号进行频率扫描之前，可以在预设正偏置栅压下保持预设时长，使得可动离子电荷远离栅氧化层界面；电子设备以预设负偏置栅压为中心值，基于第一幅值的频率信号进行频率扫描之前，可以在预设负偏置栅压下保持预设时长，使得可动离子电荷靠近栅氧化层界面，此时，可动离子电荷对源漏电流有贡献。
在本申请实施例中，预设正偏置栅压和预设负偏置栅压可以根据需要设置，本申请实施例不作限制。
在本申请的一些实施例中，第一幅值和预设幅值相同；第一负偏置电压和预设负偏置电压相同；如此，可以减少简化测试过程，提高测试效率。
S702、根据第一频率阻抗对应关系和第二频率阻抗对应关系，确定可动离子电荷的特征频率。
在本申请实施例中，第一频率阻抗对应关系包括多个）数据点，第二频率阻抗对应关系也包括多个）数据点；每个数据点在复数空间有对应的辐角。电子设备可以从第一频率阻抗对应关系下的正偏置辐角中，去除与第二频率阻抗对应关系下的负偏置辐角相同的辅角，得到多余辐角；再将多余辐角的极值点确定为可动离子电荷的特征频率。
可以理解的是，电子设备可以通过检测预设正偏置栅压和预设负偏置栅压下的频率阻抗对应关系，进而确定场效应晶体管中可动离子电荷的特征频率，提高平衡栅压下频率阻抗对应关系的准确性，进而提高可动离子电荷面密度的准确性。
基于上述实施例提供的可动离子电荷面密度的测试方法，本申请实施例提供一种可动离子电荷面密度的测试装置，如图9所示，该测试装置130包括：
升温模块1301，用于将场效应晶体管加热至预设温度；所述预设温度大于或者等于温度阈值；
检测模块1302，用于在所述预设温度下，检测所述场效应晶体管的平衡栅压；所述平衡栅压用于表征栅氧化层中的可动离子电荷在靠近栅极侧聚集，且不向衬底侧漂移的最大栅压；将所述平衡栅压作为频率信号的中心值，对所述场效应晶体管的栅极施加幅值为预设幅值的频率信号，检测多个频率下所述场效应晶体管的阻抗，得到频率阻抗对应关系；所述预设幅值小于幅值阈值；
确定模块1303，用于根据所述频率阻抗对应关系，确定所述可动离子电荷的面密度。
在一些实施例中，所述检测模块1302，还用于将栅极电压设置为预设负偏置电压，持续预设时长；将所述栅极电压向正偏置方向调整，直到检测到离子电流时，将所述栅极电压作为所述平衡栅压；所述离子电流为可动离子电荷在所述栅氧化层中运动引起的电流。
在一些实施例中，所述检测模块1302，还用于按照预设电压调整速率，将所述栅极电压向正偏置方向调整，直到检测到离子电流时，将所述栅极电压作为平衡栅压。
在一些实施例中，所述预设电压调整速率小于或者等于0.5伏每秒。
在一些实施例中，所述确定模块1303，还用于根据所述频率阻抗对应关系，确定所述离子电流；根据所述离子电流、所述可动离子电荷在栅氧化层中运动的速率常数和所述预设幅值，确定所述可动离子电荷的面密度。
在一些实施例中，所述确定模块1303，还用于根据所述频率阻抗对应关系进行数据拟合，得到所述场效应晶体管的等效电路；所述等效电路包括：离子阻抗电路和充放电电容并联的电路；所述离子阻抗电路为离子电阻和离子电容串联的电路；检测所述场效应晶体管的源漏电流；根据所述充放电电容、所述离子阻抗电路的离子阻抗和所述源漏电流，确定所述离子电流。
在一些实施例中，所述确定模块1303，还用于将所述充放电电容的容抗，与所述充放电电容的容抗和所述离子阻抗的和的比值，作为电流比值；利用所述源漏电流乘以所述电流比值，得到所述离子电流。
在一些实施例中，所述确定模块1303，还用于根据所述预设幅值和所述可动离子电荷的测试面密度，确定所述速率常数。
在一些实施例中，所述确定模块1303，还用于根据所述场效应晶体管的源漏电流和所述预设幅值，确定所述测试面密度和所述速率常数之间的数学关系；根据所述数学关系和所述测试面密度，确定所述速率常数。
在一些实施例中，所述温度阈值大于或者等于100度。
在一些实施例中，所述频率信号的多个频率中的最小值小于或者等于所述可动离子电荷的特征频率，且所述频率信号的多个频率中的最大值大于或者等于最大阈值；所述频率信号的频率为所述最大阈值的情况下，所述源漏电流和所述频率信号的电压的相位相同。
在一些实施例中，所述检测模块1302，还用于以第一正偏置栅压为中心值，对所述场效应晶体管的栅极施加幅值为第一幅值的频率信号，检测第一频率范围内多个频率下的所述离子阻抗，得到第一频率阻抗对应关系；以及，以第一负偏置栅压为中心值，对所述场效应晶体管的栅极施加幅值为所述第一幅值的频率信号，检测第二频率范围内多个频率下的所述离子阻抗，得到第二频率阻抗对应关系；所述确定模块1303，还用于根据所述第一频率阻抗对应关系和所述第二频率阻抗对应关系，确定所述可动离子电荷的特征频率。
图10为本申请实施例提供的一种可选电子设备的结构组成示意图，如图10所示，电子设备110包括存储器1107、处理器1108及存储在存储器1107上并可在处理器1108上运行的计算机程序；其中，处理器1108用于运行所述计算机程序时，执行如前述实施例中可动离子电荷面密度的测试方法。
可以理解，电子设备110还包括总线***1109；电子设备110中的各个组件通过总线***1109耦合在一起。可理解，总线***1109用于实现这些组件之间的连接通信。总线***1109除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。
可以理解，本申请实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，也可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器（ReadOnly Memory，ROM）、可编程只读存储器（Programmable Read-Only Memory，PROM）、可擦除可编程只读存储器（Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM）、电可擦除可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM）、磁性随机存取存储器（Ferromagnetic Random Access Memory，FRAM）、快闪存储器（FlashMemory）、磁表面存储器、光盘、或只读光盘（Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM）；磁表面存储器可以是磁盘存储器或磁带存储器。易失性存储器可以是随机存取存储器（Random Access Memory，RAM），其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）、同步静态随机存取存储器（Synchronous Static Random Access Memory，SSRAM）、动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory，DRAM）、同步动态随机存取存储器（SynchronousDynamic Random Access Memory，SDRAM）、双倍数据速率同步动态随机存取存储器（DoubleData Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory，DDRSDRAM）、增强型同步动态随机存取存储器（Enhanced Synchronous Dynamic Random Access Memory，ESDRAM）、同步连接动态随机存取存储器（SyncLink Dynamic Random Access Memory，SLDRAM）、直接内存总线随机存取存储器（Direct Rambus Random Access Memory，DRRAM）。本申请实施例描述的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
上述本申请实施例揭示的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器、DSP，或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。处理器可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤，可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于存储介质中，该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成前述方法的步骤。
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述可动离子电荷面密度的测试方法中的步骤。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个模块或组件可以结合，或可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
以上所述，仅为本申请的实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和范围之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本申请的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种可动离子电荷面密度的测试方法，其特征在于，包括：
将场效应晶体管加热至预设温度；所述预设温度大于或者等于温度阈值；
在所述预设温度下，检测所述场效应晶体管的平衡栅压；所述平衡栅压用于表征栅氧化层中的可动离子电荷在靠近栅极侧聚集，且不向衬底侧漂移的最大栅压；
将所述平衡栅压作为频率信号的中心值，对所述场效应晶体管的栅极施加幅值为预设幅值的频率信号，检测多个频率下所述场效应晶体管的阻抗，得到频率阻抗对应关系；所述预设幅值小于幅值阈值；
根据所述频率阻抗对应关系进行数据拟合，得到所述场效应晶体管的等效电路；根据所述等效电路，确定离子电流；所述离子电流为可动离子电荷在所述栅氧化层中运动引起的电流；根据所述离子电流确定所述可动离子电荷的面密度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述预设温度下，检测所述场效应晶体管的平衡栅压，包括：
将栅极电压设置为预设负偏置电压，持续预设时长；
将所述栅极电压向正偏置方向调整，直到检测到离子电流时，将所述栅极电压作为所述平衡栅压。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述栅极电压向正偏置方向调整，直到检测到离子电流时，将所述栅极电压作为所述平衡栅压，包括：
按照预设电压调整速率，将所述栅极电压向正偏置方向调整，直到检测到离子电流时，将所述栅极电压作为平衡栅压。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设电压调整速率小于或者等于0.5伏每秒。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述离子电流确定所述可动离子电荷的面密度，包括：
根据所述离子电流、所述可动离子电荷在栅氧化层中运动的速率常数和所述预设幅值，确定所述可动离子电荷的面密度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等效电路包括：离子阻抗电路和充放电电容并联的电路；所述离子阻抗电路为离子电阻和离子电容串联的电路；所述根据所述等效电路，确定离子电流，包括：
检测所述场效应晶体管的源漏电流；
根据所述充放电电容、所述离子阻抗电路的离子阻抗和所述源漏电流，确定所述离子电流。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述充放电电容、所述离子阻抗电路的离子阻抗和所述源漏电流，确定所述离子电流，包括：
将所述充放电电容的容抗，与所述充放电电容的容抗和所述离子阻抗的和的比值，作为电流比值；
利用所述源漏电流乘以所述电流比值，得到所述离子电流。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述预设幅值和所述可动离子电荷的测试面密度，确定所述速率常数。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述预设幅值和所述可动离子电荷的测试面密度，确定所述速率常数，包括：
根据所述场效应晶体管的源漏电流和所述预设幅值，确定所述测试面密度和所述速率常数之间的数学关系；
根据所述数学关系和所述测试面密度，确定所述速率常数。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述温度阈值大于或者等于100度。
11.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，
所述频率信号的多个频率中的最小值小于或者等于所述可动离子电荷的特征频率，且所述频率信号的多个频率中的最大值大于或者等于最大阈值；所述频率信号的频率为所述最大阈值的情况下，所述场效应晶体管的源漏电流和所述频率信号的电压的相位相同。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述在所述预设温度下，检测所述场效应晶体管的平衡栅压之后，所述方法还包括：
以第一正偏置栅压为中心值，对所述场效应晶体管的栅极施加幅值为第一幅值的频率信号，检测第一频率范围内多个频率下的所述离子阻抗，得到第一频率阻抗对应关系；以及，以第一负偏置栅压为中心值，对所述场效应晶体管的栅极施加幅值为所述第一幅值的频率信号，检测第二频率范围内多个频率下的所述离子阻抗，得到第二频率阻抗对应关系；
根据所述第一频率阻抗对应关系和所述第二频率阻抗对应关系，确定所述可动离子电荷的特征频率。
13.一种可动离子电荷面密度的测试装置，其特征在于，包括：
升温模块，用于将场效应晶体管加热至预设温度；所述预设温度大于或者等于温度阈值；
检测模块，用于在所述预设温度下，检测所述场效应晶体管的平衡栅压；所述平衡栅压用于表征栅氧化层中的可动离子电荷在靠近栅极侧聚集，且不向衬底侧漂移的最大栅压；将所述平衡栅压作为频率信号的中心值，对所述场效应晶体管的栅极施加幅值为预设幅值的频率信号，检测多个频率下所述场效应晶体管的阻抗，得到频率阻抗对应关系；所述预设幅值小于幅值阈值；
确定模块，用于根据所述频率阻抗对应关系进行数据拟合，得到所述场效应晶体管的等效电路；根据所述等效电路，确定离子电流；所述离子电流为可动离子电荷在所述栅氧化层中运动引起的电流；根据所述离子电流确定所述可动离子电荷的面密度。
14.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述存储器中存储的计算机程序时，实现权利要求1-12任一项所述的方法。
15.一种计算机存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，用于被处理器执行时，实现权利要求1-12任一项所述的方法。
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