[发明专利]一种半导体器件瞬态电容的测试方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及测试仪器的程序自动化控制领域，具体涉及一种半导体器件瞬态电容的测试方法和系统。

背景技术

瞬态电容谱是半导体类器件电学测试中的重要测试方法。该测试方法通过测量半导体器件在不同的应力条件下的瞬态电容，得到电容-时间曲线、电容-电压曲线、电容-频率曲线等等电容谱，通过该电容谱，可以进一步分析半导体器件的缺陷类型、缺陷密度和缺陷能级等关键参数。

对于可以达到其性能要求的现行系统，都需要昂贵的实验仪器，苛刻的实验条件等等，十分不利于测量。

发明内容

针对上述技术问题，本发明目的是：提供一种半导体器件瞬态电容的测试方法和系统，通过实验室普遍拥有的仪器实现半导体器件的高精度瞬态电容谱测量及绘制系统，并通过程序自动控制的方法，控制测试系统自动得到测量数据，提高瞬态电容的测试极限。

本发明的技术方案是：一种半导体器件瞬态电容的测试系统，包括信号发生模块、信号放大模块、信号录制模块和计算机；

所述信号发生模块用于发出周期大于20us，幅值为100-300mv，电压变化率小于33333V/S的脉冲电压信号；

所述信号放大模块用于将被测材料输出的电流信号经放大后转化为电压信号；

所述信号录制模块用于录制信号放大模块输出的电压信号，绘制电压曲线，通过电压曲线计算瞬态电容；

所述计算机安装有电子仪器控制环境，用于控制和处理数据。

进一步的，所述瞬态电容的计算公式为：，其中，(dV_g)/dt 为脉冲信号电压变化率，V_out为经过放大电路后得到的电压值，A为电流放大器放大倍数。

进一步的，所述脉冲电压信号的波形可以是方波、梯形波或者三角波。

进一步的，所述信号录制模块以1ms的间隔，每帧2ms的速度进行录制。

进一步的，所述信号录制模块将得到的波形文件转化成含有连续电压信息的原始数据文件，通过预先设定的示波器刻度值转化为具体电压数据。

本发明还公开了一种半导体器件瞬态电容的测试方法，包括以下步骤：

（1）将信号发生模块、信号放大模块和信号录制模块通过GPIB接口分别与计算机相连；将信号发生模块、信号放大模块分别与信号录制模块相连；

（2）初始化设备，包括选择电容测量量程和示波器量程，控制电流放大器的放大倍数，；设定录制时间，准备测试；

（3）控制脉冲发生器输出脉冲信号，在计算机中存入示波器测得的数据，算出具体电容值，绘制电容变化曲线，计算瞬态电容。

进一步的，所述瞬态电容的计算公式为：，其中，(dV_g)/dt 为脉冲信号电压变化率，V_out为经过放大电路后得到的电压值，A为电流放大器放大倍数。

进一步的，所述信号录制模块将得到的波形文件转化成含有连续电压信息的原始数据文件，通过预先设定的示波器刻度值转化为具体电压数据。

本发明的优点是：

1、本发明的系统只需要使用基本的实验室仪器，就能达到可以与现行系统比肩的测试结果。对于传统的电容电感电阻测试系统（Agilent 4284A 和 Agilent 4275A）其测试系统无法在极端时间内得到连续的时间-电容曲线。这些传统的电容电感电阻测试仪器设备，电容测试间隔时间为数十毫秒。而对于本系统，电容测试间隔时间为数十微秒。

、本发明的波形录制，可以在快速测试电容的同时，实现与传统测试系统一样的长时间数据录制功能。

、本发明的波形录制，可以在测试电容的同时，通过记录波形，记录下对应于电容的电压信息，从而避免了机器之间对每个测得电容数据的读取、写入的传输时间，大幅度提高了瞬态电容的极限。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明半导体器件瞬态电容的测试系统的连接框图；