CN111766499B - 一种半导体材料深能级瞬态谱测试系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种半导体材料深能级瞬态谱测试系统及方法，涉及测试技术领域，包括：向被测半导体施加触发信号；获取被测半导体的检测电压和检测电流；根据检测电压和检测电流确定检测电容量；根据检测电流确定瞬态电流量；对检测电容量和瞬态电流量进行数据分析和数据同步，确定同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱。本发明向被测半导体施加触发信号，在测试基于电容变化的深能级瞬态谱的同时，也测试基于电流变化的深能级瞬态谱，不仅提高了测试速度，还可通过同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱进行数据对比。除此之外，通过同时获取电压、电流多方面的信息，使测试结果更为可靠准确。

Description

一种半导体材料深能级瞬态谱测试系统及方法
技术领域
本发明涉及测试技术领域，具体而言，涉及一种半导体材料深能级瞬态谱测试系统及方法。
背景技术
深能级是指半导体中远离导带底或价带顶的杂质能级或缺陷能级，深能级的存在对半导体的电学、热学和光学性质有很大影响，大量半导体器件的性能直接与深能级的存在有关，因而如何测试深能级是研究半导体性能的关键问题。深能级有多种检测方法，而近年来，深能级瞬态谱(Deep Level Transient Spectroscopy，DLTS)受到了越来越广泛的关注。深能级瞬态谱是研究半导体的掺杂浓度、缺陷能级位、界面态(俘获界面)的一种有效手段，其原理是对被测半导体施加适当的反向偏置电压，并叠加一周期性的脉冲电压，在脉冲的作用下，电子在深能级上有一个填充、释放的过程，以此引起电容、电流等方面的电学特性变化。
在现有深能级瞬态谱的测试方法中，往往着重于获取基于电容变化的深能级瞬态谱，忽略了深能级瞬态谱中其他方面的电学特性变化。存在少量的深能级瞬态谱的测试采用切换测试激励源的方法，重新进行温度扫描，获取相应的深能级瞬态谱，以此反应其他电学特性变化。然而，该种方法不仅增加了系统复杂度、加大了测试时长，还存在无法对比多种电学特性变化的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题。为达上述目的，本发明提供了一种半导体材料深能级瞬态谱测试系统，其包括：施加信号电路、电压检测电路、电流检测电路、电容处理电路、电流处理电路以及数据处理电路，其中，
所述施加信号电路分别电连接至所述电容处理电路、所述电流处理电路和被测半导体，用于施加触发信号；
所述电压检测电路分别电连接至所述电容处理电路和所述被测半导体，用于获取并传输所述被测半导体的检测电压；
所述电流检测电路分别电连接至所述电容处理电路、所述电流处理电路和所述被测半导体，用于获取并传输所述被测半导体的检测电流；
所述电容处理电路用于根据所述检测电压和所述检测电流，确定检测电容量；
所述电流处理电路用于根据所述检测电流，确定瞬态电流量；
所述数据处理电路分别电连接至所述电容处理电路和所述电流处理电路，用于根据所述检测电容量和所述瞬态电流量确定同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱。
由此，本发明通过设置施加信号电路、电压检测电路、电流检测电路、电容处理电路、电流处理电路以及数据处理电路的相互连接，使施加信号电路向被测半导体注入信号，并通过电压检测电路、电流检测电路同时检测在此过程中被测半导体的电压、电流，与此同时，通过电容处理电路对检测的电压、电流数据进行处理，得到反映电容变化的相关数据，通过电流处理电路对电流数据进行处理，得到反映电流变化的相关数据。最后通过数据处理电路结合电容处理电路、电流处理电路传递的数据进行处理，得到同时结合电容和电压的深能级瞬态谱。本发明向被测半导体施加触发信号，通过增设电流检测电路和电流处理电路，在测试基于电容变化的深能级瞬态谱的同时，也测试基于电流变化的深能级瞬态谱，不仅提高了测试速度，还可通过同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱进行数据对比。除此之外，通过同时获取电压、电流多方面的信息，使测试结果更为可靠准确。综上，保证了高精度和高速度兼备的深能级瞬态谱测试方法。
进一步地，所述施加信号电路包括偏置电压电路、激发脉冲电路和同步电路，其中，所述偏置电压电路电连接至所述被测半导体，用于施加偏置电压；所述激发脉冲电路电连接至所述被测半导体，用于施加激发脉冲信号；所述同步电路分别电连接至所述激发脉冲电路、所述电容处理电路和所述电流处理电路，用于施加同步脉冲信号。
由此，通过偏置电压电路、激发脉冲电路和同步电路的相互配合，给被测半导体在周期性的脉冲下形成电子的填充和释放，达到有效形成瞬态电容的目的。
进一步地，所述电压检测电路包括电压检测器和第一高通滤波器，其中，所述电压检测器分别电连接至所述被测半导体和所述第一高通滤波器，所述第一高通滤波器电连接至所述电容处理电路。
由此，通过设置电压检测器和第一高通滤波器，保证准确检测被测半导体在周期性的脉冲下两端形成的电压变化，并且获取其中有效的高频信息传输至电容处理电路。
进一步地，所述电流检测电路包括电流检测器、第二高通滤波器和低通滤波器，其中，所述电流检测器分别电连接至所述被测半导体、所述第二高通滤波器和所述低通滤波器，所述第二高通滤波器电连接至所述电容处理电路，所述低通滤波器电连接至所述电流处理电路。
由此，通过设置电流检测器、第二高通滤波器和低通滤波器，保证准确检测被测半导体在周期性的脉冲下两端形成的电流变化，并且获取其中有效的高频信息、低频信息，传输至对应的电容处理电路和电流处理电路，以此确定电容变化和电流变化。
进一步地，所述数据处理电路包括数据分析器和数据同步处理器，其中，所述数据分析器分别电连接至所述电容处理电路、所述电流处理电路，用于利用多种算法分析所述电容处理电路和所述电流处理电路输出的数据，所述数据同步处理器分别电连接至所述电容处理电路、所述电流处理电路，用于同步处理所述电容处理电路和所述电流处理电路输出的数据。
由此，通过设置数据分析器和数据同步处理器，利用多种算法分析电容处理电路和电流处理电路输出的数据，并对此进行同步处理，保证有效获取同时基于电容变化和电流变化的深能级瞬态谱。
为达到上述目的，本发明第二目的是提供了一种半导体材料深能级瞬态谱测试方法，基于上述的半导体材料深能级瞬态谱测试系统，其包括：
向被测半导体施加触发信号；
获取所述被测半导体在所述触发信号下的检测电压和检测电流；
根据所述检测电压和所述检测电流，确定检测电容量和瞬态电流量；
对所述检测电容量和所述瞬态电流量进行数据分析和数据同步，确定同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱。
本发明基于上述的半导体材料深能级瞬态谱测试系统，提出一种半导体材料深能级瞬态谱测试方法，在该方法中，向被测半导体施加触发信号，在测试基于电容变化的深能级瞬态谱的同时，也测试基于电流变化的深能级瞬态谱，不仅提高了测试速度，还可通过同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱进行数据对比。除此之外，通过同时获取电压、电流多方面的信息，使测试结果更为可靠准确。综上，保证了高精度和高速度兼备的深能级瞬态谱测试方法。
进一步地，所述触发信号包括偏置电压、激发脉冲信号和同步脉冲信号，其中，所述偏置电压用于使所述被测半导体材料处于反偏状态，产生内建电场，所述激发脉冲信号用于使所述被测半导体材料产生高频耦合信号，所述同步脉冲信号用于使所述内建电场发生交替变换。
由此，通过偏置电压、激发脉冲信号和同步脉冲信号的作用，给被测半导体在周期性的脉冲下形成电子的填充和释放，达到有效形成瞬态电容的目的。
进一步地，所述获取所述被测半导体的检测电压和检测电流包括：
获取所述被测半导体在所述触发信号的激励下产生的初始电压；
对所述初始电压进行高通滤波，确定所述检测电压。
由此，利用高通滤波获取有效的检测电压，过滤掉多余的信号，保证后续的电容变化的有效确定。
进一步地，所述检测电流包括高频电流信号和瞬态电流信号，所述获取所述被测半导体的检测电压和检测电流包括：
获取在所述触发信号的激励下，所述被测半导体的正极产生的初始电流；
对所述初始电流进行高通滤波，确定所述高频电流信号；
对所述初始电流进行低通滤波，确定所述瞬态电流信号。
由此，利用高通滤波、低通滤波获取有效的检测电压，过滤掉多余的信号，保证后续的电容变化和电流变化的有效确定。
进一步地，所述检测电流包括高频电流信号和瞬态电流信号，所述根据所述检测电压和所述检测电流，确定检测电容量和瞬态电流量包括：
根据所述检测电压和所述高频电流信号，确定所述检测电容量；
根据所述瞬态电流信号，确定所述瞬态电流量。
由此，根据检测电压和高频电流信号，有效确定检测电容量，反应电容变化。同时，根据检测电流中的瞬态电流信号，有效确定瞬态电流量，反应电流变化。
进一步地，所述对所述检测电容量和所述瞬态电流量进行数据分析和数据同步，确定同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱包括：
对所述检测电容量进行数据分析，确定基于电容的深能级瞬态谱；
对所述瞬态电流量进行数据分析，确定基于电流的深能级瞬态谱；
对所述基于电容的深能级瞬态谱和所述基于电流的深能级瞬态谱进行数据同步处理，确定所述同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱。
由此，根据检测电容量确定基于电容的深能级瞬态谱，同时根据瞬态电流量，确定基于电流的深能级瞬态谱，根据数据同步结果，有效确定同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱，结合了电容变化和电流变化，准确地进行了数据对比。
进一步地，所述对所述基于电容的深能级瞬态谱和所述基于电流的深能级瞬态谱进行数据同步处理包括：
分别对所述基于电容的深能级瞬态谱和所述基于电流的深能级瞬态谱进行多次微分运算，根据多次微分运算的结果，确定数据奇异点，并确定相邻的所述数据奇异点之间的数据间隔；
根据所述数据间隔判断多个所述数据奇异点是否满足预设条件；
若满足，则根据满足所述预设条件的所述数据奇异点确定数据同步周期；
根据所述数据同步周期进行数据同步处理。
由此，通过对基于电容的深能级瞬态谱和基于电流的深能级瞬态谱进行数据同步，准确搜索奇异点，以此确定相应的周期，进行数据同步处理后，有效进行数据对比。
进一步地，所述预设条件包括：在三个所述数据奇异点中，第一个所述数据奇异点和第二个所述数据奇异点之间的所述数据间隔等于第二个所述数据奇异点和第三个所述数据奇异点之间的所述数据间隔。
由此，当两个数据间隔相同时，说明第一个数据奇异点和第二个数据奇异点处于同一个周期，以便数据进行同步处理。
本发明的第三目的在于提供一种结合电容和电压的深能级瞬态谱测试装置，向被测半导体施加触发信号，在测试基于电容变化的深能级瞬态谱的同时，也测试基于电流变化的深能级瞬态谱，不仅提高了测试速度，还可通过同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱进行数据对比。除此之外，通过同时获取电压、电流多方面的信息，使测试结果更为可靠准确。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种半导体材料深能级瞬态谱测试装置，包括：
脉冲控制单元，用于向被测半导体施加触发信号；
获取单元，用于获取所述被测半导体在所述触发信号下的检测电压和检测电流；
处理单元，用于根据所述检测电压和所述检测电流，确定检测电容量和瞬态电流量；用于针对所述检测电容量和所述瞬态电流量进行数据分析和数据同步，确定同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱。
所述半导体材料深能级瞬态谱测试装置与上述半导体材料深能级瞬态谱测试方法相对于现有技术所具有的有益效果相同，在此不再赘述。
本发明的第四目的在于提供一种计算机可读存储介质，向被测半导体施加触发信号，在测试基于电容变化的深能级瞬态谱的同时，也测试基于电流变化的深能级瞬态谱，不仅提高了测试速度，还可通过同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱进行数据对比。除此之外，通过同时获取电压、电流多方面的信息，使测试结果更为可靠准确。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现上述的半导体材料深能级瞬态谱测试方法。
所述计算机可读存储介质与上述的半导体材料深能级瞬态谱测试方法相对于现有技术所具有的有益效果相同，在此不再赘述。
附图说明
图1所示为本发明实施例的半导体材料深能级瞬态谱测试系统的结构示意图；
图2所示为本发明实施例的半导体材料深能级瞬态谱测试系统的具体结构示意图；
图3所示为本发明实施例的半导体材料深能级瞬态谱测试方法的流程示意图；
图4所示为本发明实施例的获取检测电压的流程示意图；
图5所示为本发明实施例的获取检测电流的流程示意图；
图6所示为本发明实施例的数据分析和数据同步的流程示意图；
图7所示为本发明实施例的数据同步的流程示意图；
图8所示为本发明实施例的波形示意图；
图9所示为本发明实施例的数据奇异点的示意图；
图10所示为本发明实施例的半导体材料深能级瞬态谱测试装置的结构示意图。
附图标记说明：
1-施加信号电路，11-偏置电压电路，12-激发脉冲电路，13-同步电路，2-电压检测电路，21-电压检测器，22-第一高通滤波器，3-电流检测电路，31-电流检测器，32-第二高通滤波器，33-低通滤波器，4-电容处理电路，5-电流处理电路，6-数据处理电路，61-数据分析器，62-数据同步处理器。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述根据本发明的实施例，描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同附图标记表示相同或相似的要素。要说明的是，以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表本发明的所有实施方式。它们仅是与如权利要求书中所详述的、本发明公开的一些方面相一致的装置和方法的例子，本发明的范围并不局限于此。在不矛盾的前提下，本发明各个实施例中的特征可以相互组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
现有技术中，在现有深能级瞬态谱的测试方法中，往往着重于获取基于电容变化的深能级瞬态谱，忽略了深能级瞬态谱中其他方面的电学特性变化。存在少量的深能级瞬态谱的测试采用切换测试激励源的方法，重新进行温度扫描，获取相应的深能级瞬态谱，以此反应其他电学特性变化，但存在多种不足。一方面，测试时间长、系统复杂度大，导致测试过程繁琐，另一方面，多次温度扫描中温度控制有误差，因此，标称为同一温度的多种电学变化数据曲线由于实际温度存在误差而失去对照意义，存在无法准确对比多种电学特性变化的问题。针对如何进行高速度且能有效进行数据对比的深能级瞬态谱测试的问题，本发明提出一种半导体材料深能级瞬态谱测试系统和方法。
本发明第一方面的实施例提供了一种半导体材料深能级瞬态谱测试系统。图1所示为本发明实施例的半导体材料深能级瞬态谱测试系统的结构示意图，包括施加信号电路1、电压检测电路2、电流检测电路3、电容处理电路4、电流处理电路5以及数据处理电路6，其中，
施加信号电路1分别电连接至电容处理电路4、电流处理电路5和被测半导体7，用于施加触发信号；
电压检测电路2分别电连接至电容处理电路4和被测半导体7，用于获取并传输被测半导体7的检测电压；
电流检测电路3分别电连接至电容处理电路4、电流处理电路5和被测半导体7，用于获取并传输被测半导体7的检测电流；
电容处理电路4用于根据检测电压和检测电流，确定检测电容量；
电流处理电路5用于根据检测电流，确定瞬态电流量；
数据处理电路6分别电连接至电容处理电路4和电流处理电路5，用于根据检测电容量和瞬态电流量确定同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱。
由此，本发明通过设置施加信号电路1、电压检测电路2、电流检测电路3、电容处理电路4、电流处理电路5以及数据处理电路6的相互连接，使施加信号电路1向被测半导体7注入信号，并通过电压检测电路2、电流检测电路3同时检测在此过程中被测半导体7的电压、电流，与此同时，通过电容处理电路4对检测的电压、电流数据进行处理，得到反映电容变化的相关数据，通过电流处理电路5对电流数据进行处理，得到反映电流变化的相关数据。最后通过数据处理电路6结合电容处理电路4、电流处理电路5传递的数据进行处理，得到同时结合电容和电压的深能级瞬态谱。本发明向被测半导体7施加触发信号，在测试基于电容变化的深能级瞬态谱的同时，也测试基于电流变化的深能级瞬态谱，不仅提高了测试速度，还可通过同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱进行数据对比。除此之外，通过同时获取电压、电流多方面的信息，使测试结果更为可靠准确。综上，保证了高精度和高速度兼备的深能级瞬态谱测试方法。
可选地，结合图2来看，图2所示为本发明实施例的半导体材料深能级瞬态谱测试系统的具体结构示意图，其中，施加信号电路1包括偏置电压电路11、激发脉冲电路12和同步电路13，其中，偏置电压电路11电连接至被测半导体7，用于施加偏置电压；激发脉冲电路12电连接至被测半导体7，用于施加激发脉冲信号；同步电路13分别电连接至激发脉冲电路12、电容处理电路4和电流处理电路5，用于施加同步脉冲信号。由此，通过偏置电压电路11、激发脉冲电路12和同步电路13的相互配合，给被测半导体7在周期性的脉冲下形成电子的填充和释放，达到有效形成瞬态电容的目的。
可选地，结合图2来看，电压检测电路2包括电压检测器21和第一高通滤波器22，其中，电压检测器21分别电连接至被测半导体7和第一高通滤波器22，第一高通滤波器22电连接至电容处理电路4。由此，通过设置电压检测器21和第一高通滤波器22，保证准确检测被测半导体7在周期性的脉冲下两端形成的电压变化，并且获取其中有效的高频信息传输至电容处理电路4。
可选地，结合图2来看，电流检测电路3包括电流检测器31、第二高通滤波器32和低通滤波器33，其中，电流检测器31分别电连接至被测半导体7、第二高通滤波器32和低通滤波器33，第二高通滤波器32电连接至电容处理电路4，低通滤波器33电连接至电流处理电路5。由此，通过设置电流检测器31、第二高通滤波器32和低通滤波器33，保证准确检测被测半导体7在周期性的脉冲下两端形成的电流变化，并且获取其中有效的高频信息、低频信息，传输至对应的电容处理电路4和电流处理电路5，以此确定电容变化和电流变化。
可选地，数据处理电路6包括数据分析器61和数据同步处理器62，其中，数据分析器61分别电连接至电容处理电路4、电流处理电路5，用于利用多种算法分析电容处理电路4和电流处理电路5输出的数据，数据同步处理器62分别电连接至电容处理电路4、电流处理电路5，用于同步处理电容处理电路4和电流处理电路5输出的数据。由此，通过设置数据分析器61和数据同步处理器62，利用多种算法分析电容处理电路4和电流处理电路5输出的数据，并对此进行同步处理，保证有效获取同时基于电容变化和电流变化的深能级瞬态谱。
本发明提供的半导体材料深能级瞬态谱测试系统，通过设置施加信号电路1、电压检测电路2、电流检测电路3、电容处理电路4、电流处理电路5以及数据处理电路6的相互连接，向被测半导体7施加触发信号，在测试基于电容变化的深能级瞬态谱的同时，也测试基于电流变化的深能级瞬态谱，不仅提高了测试速度，还可通过同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱进行数据对比。除此之外，通过同时获取电压、电流多方面的信息，使测试结果更为可靠准确。综上，该系统保证了高精度和高速度兼备的深能级瞬态谱测试方法。
本发明第二方面的实施例提供了一种半导体材料深能级瞬态谱测试方法，基于上述的半导体材料深能级瞬态谱测试系统，结合图3来看，图3所示为本发明实施例的半导体材料深能级瞬态谱测试方法的流程示意图，包括步骤S1至S4。
在步骤S1中，向被测半导体7施加触发信号。通过向被测半导体7注入触发信号，使被测半导体7两端产生电学特性变化，方便后续的调制。
在步骤S2中，获取被测半导体7在触发信号下的检测电压和检测电流。由此，同时获取电压、电流多方面的信息，使测试结果更为可靠准确。
在步骤S3中，根据检测电压和检测电流确定检测电容量和瞬态电流量。由此，综合检测电压和检测电流有效确定检测电容量，反应电容变化。同时，根据检测电流，有效确定瞬态电流量，反应电流变化。
在步骤S4中，对检测电容量和瞬态电流量进行数据分析和数据同步，确定同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱。由此，向被测半导体7施加触发信号，在测试基于电容变化的深能级瞬态谱的同时，也测试基于电流变化的深能级瞬态谱，不仅提高了测试速度，还可通过同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱进行数据对比。除此之外，通过同时获取电压、电流多方面的信息，使测试结果更为可靠准确。综上，保证了高精度和高速度兼备的深能级瞬态谱测试方法。
图4所示为本发明实施例的获取检测电压的流程示意图，包括步骤S21至S22。
在步骤S21中，获取被测半导体7在触发信号的激励下产生的初始电压。由此，有效获取在触发信号下，被测半导体7的电压变化信息。
在步骤S22中，对初始电压进行高通滤波，确定检测电压。由此，利用高通滤波获取有效的检测电压，过滤掉多余的信号，保证后续的电容变化的有效确定。
图5所示为本发明实施例的获取检测电流的流程示意图，包括步骤S23至S25。
在步骤S23中，获取在触发信号的激励下，被测半导体7的正极产生的初始电流。由此，首先有效获取初始电流，反应电流变化，以便后续的判断。
在步骤S24中，对初始电流进行高通滤波，确定高频电流信号。通过高通滤波，保留有效频段内的电流信号。
在步骤S25中，对初始电流进行低通滤波，确定瞬态电流信号。由此，利用高通滤波、低通滤波获取有效的检测电压，过滤掉多余的信号，保证后续的电容变化和电流变化的有效确定。
可选地，检测电流包括高频电流信号，步骤S3包括：根据检测电压和高频电流信号，确定检测电容量。由此，根据检测电压和高频电流信号，有效确定检测电容量，反应电容变化。
可选地，检测电流包括瞬态电流信号，步骤S3包括：根据瞬态电流信号，确定瞬态电流量。由此，根据检测电流中的瞬态电流信号，有效确定瞬态电流量，反应电流变化。
图6所示为本发明实施例的数据分析和数据同步的流程示意图，包括步骤S41至S43。
在步骤S41中，对检测电容量进行数据分析，确定基于电容的深能级瞬态谱。由此，有效反应电容变化特性。
在步骤S42中，对瞬态电流量进行数据分析，确定基于电流的深能级瞬态谱。由此，有效反应电流变化特性。
在步骤S43中，对基于电容的深能级瞬态谱和基于电流的深能级瞬态谱进行数据同步处理，确定同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱。由此，根据检测电容量确定基于电容的深能级瞬态谱，同时根据瞬态电流量，确定基于电流的深能级瞬态谱，根据数据同步结果，有效确定同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱，结合了电容变化和电流变化，准确地进行了数据对比。
图7所示为本发明实施例的数据同步的流程示意图，包括步骤S431至S434。
在步骤S431中，分别对基于电容的深能级瞬态谱和基于电流的深能级瞬态谱进行多次微分运算，根据多次微分运算的结果，确定数据奇异点，并确定相邻的数据奇异点之间的数据间隔。由此，有效确定数据奇异点，准确确认数据周期，保证进行有效的数据同步。
在步骤S432中，根据数据间隔判断多个数据奇异点是否满足预设条件。由此，设置数据间隔，判断数据奇异点是否处于同一周期。
在步骤S433中，若满足，则根据满足预设条件的数据奇异点确定数据同步周期。由此，当满足预设条件时，说明搜寻到处于同一周期的数据奇异点，因而准确确定数据同步周期。
在步骤S434中，根据数据同步周期进行数据同步处理。由此，通过对基于电容的深能级瞬态谱和基于电流的深能级瞬态谱进行数据同步，准确搜索奇异点，以此确定相应的周期，进行数据同步处理后，有效进行数据对比。
可选地，预设条件包括：在三个数据奇异点中，第一个数据奇异点和第二个数据奇异点之间的数据间隔等于第二个数据奇异点和第三个数据奇异点之间的数据间隔。由此，当两个数据间隔相同时，说明第一个数据奇异点和第二个数据奇异点处于同一个周期，以便数据进行同步处理。
在本发明一个具体的实施例中，结合图8、图9来看，其中，图8所示为本发明实施例的波形示意图，图9所示为本发明实施例的数据奇异点的示意图。在图8中，V1为偏置电压的波形，偏置电压为直流信号，它使被测半导体7材料反偏；V2为激发脉冲信号的电压波形，激发脉冲信号为周期信号，电压幅度为V2；V3为激励信号的电压波形，激励信号为在电容测试时加在被测半导体7两端的信号，V4为同步信号的电压波形。在偏置电压V1、激发脉冲信号V2、激励信号V3以及同步信号V4的共同作用下，半导体材料内建电场的变化，半导体材料内部载流子移动，会表现为被测半导体7材料两端的电容值发生瞬间变化，用C表示，同时流经半导体的反向漏电流也会发生变化，用I表示。通过对不同温度条件下，电容变化值形成的谱线称为C-DLTS，即基于电容的深能级瞬态谱，电流变化值形成的谱线称为I-DLTS，即基于电流的深能级瞬态谱。从图中可以看出，通过对被测半导体7材料两端的高频电压进行采样，对流经半导体材料的高频电流进行采样，可以计算出被测半导体7两端的电容值以及电容变化量。对流经半导体材料的低频电流进行采样可以得到电流变化量。
结合图9来看，在获取了基于电容的深能级瞬态谱C-DLTS和基于电流的深能级瞬态谱I-DLTS之后，将其进行结合起来，才能观察到同一时刻的电容特性变化和电流特性变化，因而有效的数据同步是必要的。数据同步是采用多次微分运算结果，查找数据奇异点，并计算奇异点间隔，等间隔的三个奇异点认为数据是同步的。在图9中，有检测到的奇异点1、奇异点2、奇异点3、奇异点4和奇异点5。T1为奇异点1和奇异点3的数据间隔，T2为奇异点3和奇异点4的数据间隔，T3为奇异点4和奇异点5的数据间隔，如果T1、T2相等时，认为奇异点1和奇异点3为一个周期，再根据该数据周期进行同步处理；如果T2、T3相等时，则认为奇异点3和奇异点4为一个周期，再根据该数据周期进行同步处理。
本发明第三方面的实施例提供的一种半导体材料深能级瞬态谱测试装置，向被测半导体7施加触发信号，在测试基于电容变化的深能级瞬态谱的同时，也测试基于电流变化的深能级瞬态谱，不仅提高了测试速度，还可通过同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱进行数据对比。除此之外，通过同时获取电压、电流多方面的信息，使测试结果更为可靠准确。结合图10来看，图10所示为本发明实施例的结合电容和电压的深能级瞬态谱测试装置1000的结构示意图，包括：
脉冲控制单元1001，用于向被测半导体7施加触发信号；
获取单元1002，用于获取被测半导体7的检测电压和检测电流；
处理单元1003，用于根据检测电压和检测电流，确定检测电容量和瞬态电流量；用于针对检测电容量和瞬态电流量进行数据分析和数据同步，确定同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱。
本发明实施例提供的半导体材料深能级瞬态谱测试装置与上述半导体材料深能级瞬态谱测试方法相对于现有技术所具有的有益效果相同，在此不再赘述。
本发明第四方面的实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器读取并运行时，实现上述的半导体材料深能级瞬态谱测试方法。计算机可读存储介质与上述的半导体材料深能级瞬态谱测试方法相对于现有技术所具有的有益效果相同，在此不再赘述。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种半导体材料深能级瞬态谱测试系统，其特征在于，包括施加信号电路(1)、电压检测电路(2)、电流检测电路(3)、电容处理电路(4)、电流处理电路(5)以及数据处理电路(6)，其中，
所述施加信号电路(1)分别电连接至所述电容处理电路(4)、所述电流处理电路(5)和被测半导体(7)，用于施加触发信号；
所述电压检测电路(2)分别电连接至所述电容处理电路(4)和所述被测半导体(7)，用于获取并传输所述被测半导体(7)的检测电压；
所述电流检测电路(3)分别电连接至所述电容处理电路(4)、所述电流处理电路(5)和所述被测半导体(7)，用于获取并传输所述被测半导体(7)的检测电流；
所述电容处理电路(4)用于根据所述检测电压和所述检测电流，确定检测电容量；
所述电流处理电路(5)用于根据所述检测电流，确定瞬态电流量；
所述数据处理电路(6)分别电连接至所述电容处理电路(4)和所述电流处理电路(5)，用于根据所述检测电容量和所述瞬态电流量确定同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱。
2.如权利要求1所述的半导体材料深能级瞬态谱测试系统，其特征在于，所述施加信号电路(1)包括偏置电压电路(11)、激发脉冲电路(12)和同步电路(13)，其中，所述偏置电压电路(11)电连接至所述被测半导体(7)，用于施加偏置电压；所述激发脉冲电路(12)电连接至所述被测半导体(7)，用于施加激发脉冲信号；所述同步电路(13)分别电连接至所述激发脉冲电路(12)、所述电容处理电路(4)和所述电流处理电路(5)，用于施加同步脉冲信号。
3.如权利要求1所述的半导体材料深能级瞬态谱测试系统，其特征在于，所述电压检测电路(2)包括电压检测器(21)和第一高通滤波器(22)，其中，所述电压检测器(21)分别电连接至所述被测半导体(7)和所述第一高通滤波器(22)，所述第一高通滤波器(22)电连接至所述电容处理电路(4)。
4.如权利要求1所述的半导体材料深能级瞬态谱测试系统，其特征在于，所述电流检测电路(3)包括电流检测器(31)、第二高通滤波器(32)和低通滤波器(33)，其中，所述电流检测器(31)分别电连接至所述被测半导体(7)、所述第二高通滤波器(32)和所述低通滤波器(33)，所述第二高通滤波器(32)电连接至所述电容处理电路(4)，所述低通滤波器(33)电连接至所述电流处理电路(5)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的半导体材料深能级瞬态谱测试系统，其特征在于，所述数据处理电路(6)包括数据分析器(61)和数据同步处理器(62)，其中，所述数据分析器(61)分别电连接至所述电容处理电路(4)、所述电流处理电路(5)，用于利用多种算法分析所述电容处理电路(4)和所述电流处理电路(5)输出的数据，所述数据同步处理器(62)分别电连接至所述电容处理电路(4)、所述电流处理电路(5)，用于同步处理所述电容处理电路(4)和所述电流处理电路(5)输出的数据。
6.一种半导体材料深能级瞬态谱测试方法，其特征在于，基于如权利要求1至5任一项所述的半导体材料深能级瞬态谱测试系统，包括：
向被测半导体(7)施加触发信号；
获取所述被测半导体(7)在所述触发信号下的检测电压和检测电流；
根据所述检测电压和所述检测电流，确定检测电容量和瞬态电流量；
对所述检测电容量和所述瞬态电流量进行数据分析和数据同步，确定同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱；
其中，所述根据所述检测电压和所述检测电流，确定检测电容量和瞬态电流量包括:
根据所述检测电压和所述检测电流，确定检测电容量；根据所述检测电流，确定瞬态电流量。
7.如权利要求6所述的半导体材料深能级瞬态谱测试方法，其特征在于，所述触发信号包括偏置电压、激发脉冲信号和同步脉冲信号，其中，所述偏置电压用于使所述被测半导体(7)处于反偏状态，产生内建电场，所述激发脉冲信号用于使所述被测半导体(7)产生高频耦合信号，所述同步脉冲信号用于使所述内建电场发生交替变换。
8.如权利要求6所述的半导体材料深能级瞬态谱测试方法，其特征在于，所述获取所述被测半导体(7)在所述触发信号下的检测电压和检测电流包括：
获取所述被测半导体(7)在所述触发信号的激励下产生的初始电压；
对所述初始电压进行高通滤波，确定所述检测电压。
9.如权利要求6所述的半导体材料深能级瞬态谱测试方法，其特征在于，所述检测电流包括高频电流信号和瞬态电流信号，所述获取所述被测半导体(7)的检测电压和检测电流包括：
获取在所述触发信号的激励下，所述被测半导体(7)的正极产生的初始电流；
对所述初始电流进行高通滤波，确定所述高频电流信号；
对所述初始电流进行低通滤波，确定所述瞬态电流信号。
10.如权利要求9所述的半导体材料深能级瞬态谱测试方法，其特征在于，所述根据所述检测电压和所述检测电流，确定检测电容量和瞬态电流量包括：
根据所述检测电压和所述高频电流信号，确定所述检测电容量；
根据所述瞬态电流信号，确定所述瞬态电流量。
11.如权利要求6-10中任一项所述的半导体材料深能级瞬态谱测试方法，其特征在于，所述对所述检测电容量和所述瞬态电流量进行数据分析和数据同步，确定同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱包括：
对所述检测电容量进行数据分析，确定基于电容的深能级瞬态谱；
对所述瞬态电流量进行数据分析，确定基于电流的深能级瞬态谱；
对所述基于电容的深能级瞬态谱和所述基于电流的深能级瞬态谱进行数据同步处理，确定所述同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱。
12.如权利要求11所述的半导体材料深能级瞬态谱测试方法，其特征在于，所述对所述基于电容的深能级瞬态谱和所述基于电流的深能级瞬态谱进行数据同步处理包括：
分别对所述基于电容的深能级瞬态谱和所述基于电流的深能级瞬态谱进行多次微分运算，根据多次微分运算的结果，确定数据奇异点，并确定所述数据奇异点之间的数据间隔；
根据所述数据间隔判断多个所述数据奇异点是否满足预设条件；
若满足，则根据满足所述预设条件的多个所述数据奇异点确定数据同步周期；
根据所述数据同步周期进行数据同步处理。
13.如权利要求12所述的半导体材料深能级瞬态谱测试方法，其特征在于，所述预设条件包括：在三个所述数据奇异点中，第一个所述数据奇异点和第二个所述数据奇异点之间的所述数据间隔等于第二个所述数据奇异点和第三个所述数据奇异点之间的所述数据间隔。
14.一种半导体材料深能级瞬态谱测试装置，其特征在于，包括：
脉冲控制单元，用于向被测半导体(7)施加触发信号；
获取单元，用于获取所述被测半导体(7)在所述触发信号下的检测电压和检测电流；
处理单元，用于根据所述检测电压和所述检测电流，确定检测电容量和瞬态电流量；用于针对所述检测电容量和所述瞬态电流量进行数据分析和数据同步，确定同时结合电容变化和电流变化的深能级瞬态谱；
其中，所述根据所述检测电压和所述检测电流，确定检测电容量和瞬态电流量包括:
根据所述检测电压和所述检测电流，确定检测电容量；根据所述检测电流，确定瞬态电流量。
15.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现根据权利要求6-13中任一项所述的半导体材料深能级瞬态谱测试方法。
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