一種半導體器件瞬態(tài)電容的測試系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及測試儀器的程序自動化控制領域，具體涉及一種半導體器件瞬態(tài) 電容的測試系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 瞬態(tài)電容譜是半導體類器件電學測試中的重要測試方法。該測試方法通過測量 半導體器件在不同的應力條件下的瞬態(tài)電容，得到電容-時間曲線、電容-電壓曲線、電 容-頻率曲線等等電容譜，通過該電容譜，可以進一步分析半導體器件的缺陷類型、缺陷密 度和缺陷能級等關鍵參數(shù)。
[0003] 對于可以達到其性能要求的現(xiàn)行系統(tǒng)，都需要昂貴的實驗儀器，苛刻的實驗條件 等等，十分不利于測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述技術問題，本實用新型目的是：提供一種半導體器件瞬態(tài)電容的測試系 統(tǒng)，通過實驗室普遍擁有的儀器實現(xiàn)半導體器件的高精度瞬態(tài)電容譜測量及繪制系統(tǒng)，并 通過程序自動控制的方法，控制測試系統(tǒng)自動得到測量數(shù)據(jù)，提高瞬態(tài)電容的測試極限。
[0005] 本實用新型的技術方案是：一種半導體器件瞬態(tài)電容的測試系統(tǒng)，包括信號發(fā)生 模塊、信號放大模塊、信號錄制模塊和計算機；
[0006] 所述信號發(fā)生模塊用于發(fā)出周期大于20us，幅值為100-300mv，電壓變化率小于 33333V/S的脈沖電壓信號；
[0007] 所述信號放大模塊用于將被測材料輸出的電流信號經(jīng)放大后轉(zhuǎn)化為電壓信號；
[0008] 所述信號錄制模塊用于錄制信號放大模塊輸出的電壓信號，繪制電壓曲線，通過 電壓曲線計算瞬態(tài)電容；
[0009] 所述計算機安裝有電子儀器控制環(huán)境，用于控制和處理數(shù)據(jù)。
[0010] 進一步的，所述瞬態(tài)電容的計算公式為：，其中，（dvg)/dt為脈沖信號電壓變化 率，Vtjut為經(jīng)過放大電路后得到的電壓值，A為電流放大器放大倍數(shù)。
[0011] 進一步的，所述脈沖電壓信號的波形可以是方波、梯形波或者三角波。
[0012] 進一步的，所述信號錄制模塊以Ims的間隔，每幀2ms的速度進行錄制。
[0013] 進一步的，所述信號錄制模塊將得到的波形文件轉(zhuǎn)化成含有連續(xù)電壓信息的原始 數(shù)據(jù)文件，通過預先設定的示波器刻度值轉(zhuǎn)化為具體電壓數(shù)據(jù)。
[0014] 本實用新型的優(yōu)點是：
[0015] 1、本實用新型的系統(tǒng)只需要使用基本的實驗室儀器，就能達到可以與現(xiàn)行系統(tǒng)比 肩的測試結(jié)果。對于傳統(tǒng)的電容電感電阻測試系統(tǒng)（Agilent 4284A和Agilent 4275A)其 測試系統(tǒng)無法在極端時間內(nèi)得到連續(xù)的時間-電容曲線。這些傳統(tǒng)的電容電感電阻測試儀 器設備，電容測試間隔時間為數(shù)十毫秒。而對于本系統(tǒng)，電容測試間隔時間為數(shù)十微秒。
[0016] 2、本實用新型的波形錄制，可以在快速測試電容的同時，實現(xiàn)與傳統(tǒng)測試系統(tǒng)一 樣的長時間數(shù)據(jù)錄制功能。
[0017] 3、本實用新型的波形錄制，可以在測試電容的同時，通過記錄波形，記錄下對應 于電容的電壓信息，從而避免了機器之間對每個測得電容數(shù)據(jù)的讀取、寫入的傳輸時間，大 幅度提高了瞬態(tài)電容的極限。
【附圖說明】
[0018] 下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述：
[0019] 圖1為本實用新型半導體器件瞬態(tài)電容的測試系統(tǒng)的連接框圖；
[0020] 圖2為本實用新型半導體器件瞬態(tài)電容的測試系統(tǒng)的測試流程圖；
[0021] 圖3為本實用新型半導體器件瞬態(tài)電容的測試系統(tǒng)在無偏壓下的電容-時間波形 曲線圖；
[0022] 圖4為本實用新型半導體器件瞬態(tài)電容的測試系統(tǒng)在特定偏壓下的電容-時間波 形曲線圖。
【具體實施方式】
[0023] 為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明了，下面結(jié)合【具體實施方式】 并參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。應該理解，這些描述只是示例性的，而并非要 限制本實用新型的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結(jié)構和技術的描述，以避免不 必要地混淆本實用新型的概念。
[0024] 本實用新型的測量電路由一個信號發(fā)生模塊，一個信號放大模塊和一個信號錄制 模塊組成，如圖1所示。
[0025] 信號發(fā)生模塊可發(fā)出一個周期可調(diào)（20微秒或更長)，幅值較?。?00-300毫伏)， 具有特定斜率(低于33333V/S)的小脈沖電壓信號。
【主權項】
1. 一種半導體器件瞬態(tài)電容的測試系統(tǒng)，其特征在于，包括信號發(fā)生模塊、信號放大 模塊、信號錄制模塊和計算機； 所述信號發(fā)生模塊用于發(fā)出周期大于20US，幅值為100-300mv，電壓變化率小于 33333V/S的脈沖電壓信號； 所述信號放大模塊用于將被測材料輸出的電流信號經(jīng)放大后轉(zhuǎn)化為電壓信號； 所述信號錄制模塊用于錄制信號放大模塊輸出的電壓信號，繪制電壓曲線，通過電壓 曲線計算瞬態(tài)電容； 所述計算機安裝有電子儀器控制環(huán)境，用于控制和處理數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的半導體器件瞬態(tài)電容的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述瞬態(tài)電 容的計算公式為
，其中，（dVg)/dt為脈沖信號電壓變化率，V tjut為經(jīng)過放大電 路后得到的電壓值，A為電流放大器放大倍數(shù)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的半導體器件瞬態(tài)電容的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述脈沖電 壓信號的波形可以是方波、梯形波或者三角波。
4. 根據(jù)權利要求1所述的半導體器件瞬態(tài)電容的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述信號錄 制模塊以Ims的間隔，每幀2ms的速度進行錄制。
5. 根據(jù)權利要求1所述的半導體器件瞬態(tài)電容的測試系統(tǒng)，其特征在于，所述信號錄 制模塊將得到的波形文件轉(zhuǎn)化成含有連續(xù)電壓信息的原始數(shù)據(jù)文件，通過預先設定的示波 器刻度值轉(zhuǎn)化為具體電壓數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種半導體器件瞬態(tài)電容的測試系統(tǒng)，包括信號發(fā)生模塊、信號放大模塊、信號錄制模塊和計算機；所述信號發(fā)生模塊用于發(fā)出周期大于20us，幅值為100-300mv，電壓變化率小于33333V/S的脈沖電壓信號；所述信號放大模塊用于將被測材料輸出的電流信號經(jīng)放大后轉(zhuǎn)化為電壓信號；所述信號錄制模塊用于錄制信號放大模塊輸出的電壓信號，繪制電壓曲線，通過電壓曲線計算瞬態(tài)電容；所述計算機安裝有電子儀器控制環(huán)境，用于控制和處理數(shù)據(jù)。通過實驗室普遍擁有的儀器實現(xiàn)半導體器件的高精度瞬態(tài)電容譜測量及繪制系統(tǒng)，并通過程序自動控制的方法，控制測試系統(tǒng)自動得到測量數(shù)據(jù)，提高瞬態(tài)電容的測試極限。
【IPC分類】G01R27-26
【公開號】CN204575748
【申請?zhí)枴緾N201520179612
【發(fā)明人】吳京錦, 趙策洲, 劉晨光
【申請人】西交利物浦大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年3月27日