本发明专利技术公开了一种脉冲I-V与脉冲C-V半导体参数自动测量装置，包括脉冲信号发生模块、电流转换模块、数据采集模块和计算机控制模块；还公开了脉冲I-V与脉冲C-V半导体参数自动测量方法，在计算机控制模块上设置各模块的参数，并初始化，计算机控制模块向脉冲信号发生模块发送测试指令，使其输出脉冲信号给待测器件，电流转换模块将待测器件的微电流放大，转换为电压信号后输出，数据采集模块将接收的信号转化成数字信号后传送给计算机控制模块；计算机控制模块保存、计算数据，在屏幕上显示波形曲线。本发明专利技术的装置造价便宜，测量方便快速，整个实验过程自动进行，数据自动处理并直接显示特性曲线，提高了测试效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体材料器件性能测试领域，涉及一种脉冲I-V与脉冲C-V半导体 参数测量系统和方法。
技术介绍
如今我们使用的MOS (金属_氧化物_半导体)器件，由于结构的不完美性会在其 氧化物即栅介质(3102或!1 )2等)层中引入电荷或能量状态，从而对器件的稳定性造成影 响，这些电荷与能量状态统称为缺陷。随着半导体器件尺寸的不断减小，半导体器件(主要 是MOS器件)的漏电流对其性能的影响越来越明显，而器件生产过程中产生的缺陷或外部 应力诱发的缺陷会产生一定的漏电流，当漏电流达到一定程度将会使器件失效。为了研究缺陷对器件参数漂移和性能退化的影响，一般通过I_V(电流-电压)与 C-V(电容-电压)测量来探测缺陷的充电与放电过程，从而评估器件中栅介质材料的缺陷 密度。普通的测量方法其测量速度一般为秒级，但半导体器件栅介质-半导体界面附近的 缺陷充放电时间远远小于1秒，由于测量速度过慢会无法探测到部分栅介质-半导体界面 缺陷的充放电过程，从而严重低估栅介质界面附近的缺陷密度。为了克服这个问题，研究者 专利技术了脉冲I-V与脉冲C-V测量技术，通过将普通的测量电压改为脉冲电压，使测试速度提 高到了微秒级，从而能够更好的探测整个栅介质层中缺陷的充放电过程。但是，目前脉冲I-V与脉冲C-V测量一般都采用自搭电路，通过将脉冲发生器与示 波器等器件连接起来进行手动测量。由于自搭电路的不稳定性，导致实验结果不可靠。并 且测量仪器都是手动进行参数的设置，导致测试效率低下并可能引入人为操作误差，使得 测量结果不精确。同时自搭电路对于实验数据的保存也比较困难。另外，现有的各种检测 仪器价格昂贵，使用于脉冲I-V与脉冲C-V测量的整套系统价格不菲。而现有的一些脉冲I-V与脉冲C-V测试仪器通常只具有部分测量功能。单通道的 测量仪器通常需要多个仪器组合来完成一次测量过程。还有的测量仪器只具有测量功能， 需要依靠外接示波器来完成波形的显示功能。这些都导致了测量成本的增加。还有的测量 系统由于其产生脉冲电压周期的限制，从而影响了系统的测量范围和使用范围。
技术实现思路
本专利技术目的是为了克服以上问题，提供一种脉冲I-V与脉冲C-V半导体参数自动 测量装置和方法，造价便宜，测量方便快速，并能快速保存测量数据。整个实验过程自动进 行，数据自动处理并直接在屏幕上实现I-V、C-V特性曲线的绘制，提高测试效率。本专利技术的技术方案是一种脉冲I-V与脉冲C-V半导体参数自动测量装置，包括脉 冲信号发生模块、电流转换模块、数据采集模块，还包括用GPIB接口分别和脉冲信号发生 模块、电流转换模块、数据采集模块相连接的计算机控制模块；所述脉冲信号发生模块产生 脉冲周期、电压峰值、边沿上升时间和脉冲数量由计算机控制模块设定的脉冲信号；所述电 流转换模块包括脉冲ι-ν测试电流转换模块与脉冲C-V测试电流转换模块，将待测器件产生的微电流放大，并转换为电压信号；所述数据采集模块包括模拟/数字转换装置，数据采 集模块的信号输入端分别连接脉冲信号发生模块与电流转换模块的信号输出端，其信号输 出端连接计算机控制模块，将信号传送回计算机控制模块；所述计算机控制模块包括接收、 保存数据的存储装置和用于显示I-V或C-V特性曲线的屏幕。进一步的，所述脉冲I-V与脉冲C-V半导体参数自动测量装置的计算机控制模块 上设置有保存来自数据采集模块信号的按键。进一步的，所述脉冲I-V与脉冲C-V半导体参数自动测量装置的计算机控制模块 上设置有自动在计算机屏幕上绘制I-V或C-V特性曲线的按键。进一步的，所述脉冲I-V与脉冲C-V半导体参数自动测量装置的计算机控制模块 上设置有改变所述脉冲信号发生模块发送的脉冲信号的周期、电压峰值、边沿上升时间和 脉冲数量的按键。进一步的，所述脉冲I-V与脉冲C-V半导体参数自动测量装置中，所述脉冲I-V测 试电流转换模块包括一直流电压源与一可变电阻，所述计算机控制模块上设置有改变直流 电压源电压的按键；所述脉冲C-V测试电流转换模块包括一电流/电压放大装置；所述计 算机控制模块上设置有改变电流/电压放大装置增益的按键。本专利技术还公开了一种脉冲I-V与脉冲C-V半导体参数自动测量方法，应用在包括 计算机控制模块、脉冲信号发生模块、电流转换模块、数据采集模块的半导体参数自动测量 装置上，包括如下步骤步骤1 将脉冲信号发生模块、电流转换模块、数据采集模块通过GPIB接口分别和 计算机控制模块相连；步骤2 在计算机控制模块上设置脉冲信号发生模块、电流转换模块和数据采集 模块的参数，并初始化各模块；步骤3 计算机控制模块向脉冲信号发生模块发送测试指令，脉冲信号发生模块 输出脉冲信号给待测器件；步骤4:电流转换模块将待测器件的微电流放大并转换为电压信号，然后输出给 数据采集模块；步骤5 数据采集模块接收脉冲信号发生模块和电流转换模块的信号，并将其转 化成数字信号，然后传送给计算机控制模块；步骤6 计算机控制模块保存接收的数据，并进行计算，在屏幕上显示半导体的 I-V或C-V波形曲线。进一步的，所述脉冲I-V与脉冲C-V半导体参数自动测量方法中，步骤2包括如下 子步骤步骤21 在计算机控制模块中设置各模块的GPIB地址为控制程序中分配的地 址；步骤22 设置信号发生模块的脉冲信号的周期、电压峰值与边沿上升时间；步骤23 在进行脉冲I-V测试时设置电流转换模块的脉冲I-V测试电流转换模块 的直流电压源的电压参数，在进行脉冲C-V测试时，设置电流转换模块的脉冲C-V测试电流 转换模块的增益。本专利技术的优点是1.和由脉冲发生器与示波器等仪器搭建的测试电路相比，本专利技术的测量装置用计 算机屏幕代替示波器来显示信号波形节省了测量成本；2.本专利技术通过数据采集模块将测量数据传送至计算机控制模块，可通过屏幕实时 显示测量结果与信号波形，方便使用者观察；3.通过将脉冲I-V与脉冲C-V测试集合到了一个装置中，可以简化人为搭建两套 测试系统的步骤，节约测试时间，提高测试效率；4.通过计算机控制模块可以同时设置整套装置里所有模块的测量参数，节省了大 量人力操作时间，提高了测试效率与测试精度；5.通过计算机控制模块可以自动处理实验数据并保存结果，加快测试速度。 附图说明下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述图1为本专利技术的自动测量装置的结构示意图；图2为本专利技术的脉冲信号发生模块原理图；图3为本专利技术的脉冲I-V测量的原理图；图4为本专利技术的脉冲C-V测量的原理图；图5为本专利技术的自动测量方法的流程图。其中1脉冲信号发生模块；2电流转换模块；3数据采集模块；31脉冲I_V测试电 流转换模块；32脉冲C-V测试电流转换模块；4计算机控制模块。具体实施例方式实施例如图1所示，一种脉冲I-V与脉冲C-V半导体参数自动测量装置，包括脉 冲信号发生模块2、电流转换模块3、数据采集模块4，以及分别和以上装置用GPIB接口相连 接的计算机控制模块1。脉冲信号发生模块2的输出端连接待测器件，待测器件的一极连接 电流转换模块3。所述脉冲信号发生模块2用于产生可变脉冲信号。计算机控制模块1上设置有改 变脉冲信号发生模块2发送的脉冲信号的周期、电压峰值、边沿上升时间和脉冲数量的按 键，可以对脉冲信号的参数进行设本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种脉冲Ｉ－Ｖ与脉冲Ｃ－Ｖ半导体参数自动测量装置，包括脉冲信号发生模块（２）、电流转换模块（３）、数据采集模块（４），其特征在于：还包括用ＧＰＩＢ接口分别和脉冲信号发生模块（２）、电流转换模块（３）、数据采集模块（４）相连接的计算机控制模块（１）；所述脉冲信号发生模块（２）产生脉冲周期、电压峰值、边沿上升时间和脉冲数量由计算机控制模块（１）设定的脉冲信号；所述电流转换模块（３）包括脉冲Ｉ－Ｖ测试电流转换模块（３１）与脉冲Ｃ－Ｖ测试电流转换模块（３２），将待测器件产生的微电流放大，并转换为电压信号；所述数据采集模块（４）包括模拟／数字转换装置，数据采集模块（４）的信号输入端分别连接脉冲信号发生模块（２）与电流转换模块（３）的信号输出端，其信号输出端连接计算机控制模块（１），将信号传送回计算机控制模块（１）；所述计算机控制模块（１）包括接收、保存数据的存储装置和用于显示Ｉ－Ｖ或Ｃ－Ｖ特性曲线的屏幕。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：魏小莽，赵策洲，周云龙，
申请(专利权)人：西交利物浦大学，西安交通大学，西安交通大学苏州研究院，
类型：发明
国别省市：32
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