CN218331828U - 一种超快脉冲测试系统 - Google Patents
一种超快脉冲测试系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN218331828U CN218331828U CN202221785327.0U CN202221785327U CN218331828U CN 218331828 U CN218331828 U CN 218331828U CN 202221785327 U CN202221785327 U CN 202221785327U CN 218331828 U CN218331828 U CN 218331828U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- relay
- coaxial cable
- test
- tested
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 111
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 14
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 9
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
本实用新型涉及半导体器件测量的技术领域，尤其涉及一种超快脉冲测试系统，包括：控制模块，包括继电器组，继电器组包括第一继电器和第二继电器；测试模块，包括脉冲测试单元，脉冲测试单元包括：波形发生器；波形发生器包括：输出端；示波器，包括第一输入端；输出端通过第一继电器连接待测器件的一端，第一输入端通过第二继电器连接待测器件的另一端，该控制模块通过继电器组控制将测试模块与待测器件连接，以通过脉冲测试单元对待测器件进行脉冲测试，进而采用该超快脉冲测试系统能够测量自加热效应对待测器件的电学特性的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体器件测量的技术领域，尤其涉及一种超快脉冲测试系统。
背景技术
半导体器件在施加电信号时，器件的物理效应会极短的时间内产生响应从而影响电学特性的正确测量。比如自加热效应，该自加热效应是指沟道电流产生的热量引起器件内部温度升高而导致器件特性漂移的现象。自加热效应是限制器件和电路性能的关键因素之一。
自加热效应在极短时间内发生，使用直流静态测试无法准确表征器件的瞬态特性，器件在测量时已发生较明显的自加热现象。为克服直流测试所带来的自加热效应，目前常用的是脉冲I-V测试方法，通过给被测器件施加短脉宽的脉冲电压，在极短时间内完成I-V测试，获取器件在未发生自加热效应时的输出特性。但是实现上述方法需要特殊的射频测试结构和装置，且无法获取同一测试条件下的瞬态特性和直流特性。
因此，如何运用一种更实用、更准确的技术对器件在引起电学特性退化的物理效应响应前进行快速测量，正确提取器件的电学参数，定量表征物理效应的影响是目前亟待解决的问题。
实用新型内容
鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的超快脉冲测试系统。
本实用新型提供了一种超快脉冲测试系统，包括：
控制模块，包括继电器组，所述继电器组包括第一继电器和第二继电器；
测试模块，包括脉冲测试单元，所述脉冲测试单元包括：波形发生器；所述波形发生器包括：输出端；示波器，包括第一输入端；
所述输出端通过所述第一继电器连接待测器件的一端，所述第一输入端通过所述第二继电器连接所述待测器件的另一端。
进一步地，所述控制模块还包括：
上位机、电压源；
所述电压源分别与所述上位机、所述第一继电器以及所述第二继电器连接。
进一步地，所述脉冲测试单元还包括：第一同轴线缆、第二同轴线缆以及第三同轴线缆；
所述波形发生器还包括：触发端；
所述示波器包括：第二输入端；
所述触发端通过第一同轴线缆与所述第二输入端连接；
所述输出端通过第二同轴线缆与第一继电器连接；
所述第一输入端通过第三同轴线缆与第二继电器连接。
进一步地，所述第二同轴线缆的外壳与所述波形发生器的接地端连接；
所述第三同轴线缆的外壳与所述示波器的接地端连接。
进一步地，所述测试模块还包括：
直流测试单元，所述直流测试单元包括：半导体参数测试仪；
所述半导体参数测试仪一端通过第四同轴线缆连接所述第一继电器，另一端通过第五同轴线缆连接所述第二继电器；
进一步地，所述第四同轴线缆的外壳、所述第五同轴线缆的外壳均与所述半导体参数测试仪的接地端连接。
进一步地，所述待测器件具体为：三电极MOS器件或者四电极MOS器件。
进一步地，在所述待测器件为四电极MOS器件时，所述待测器件的栅电极与漏电极短接并通过第六同轴线缆连接第一继电器，所述待测器件的源电极与体电极短接并通过第七同轴线缆连接第二继电器；
所述第六同轴线缆的外壳、第七同轴线缆的外壳分别与待测器件的接地端连接。
进一步地，在所述待测器件为三电极MOS器件时，所述待测器件的栅电极与漏电极短接并通过第六同轴线缆连接第一继电器，所述待测器件的源电极通过所述第七同轴线缆连接第二继电器；
所述第六同轴线缆的外壳、第七同轴线缆的外壳分别与待测器件的接地端连接。
进一步地，所述短接为如下任意一种：
封装打线连接、集成电路制造时设计金属连接和探针连接。
本实用新型实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本实用新型提供的一种超快脉冲测试系统，包括：控制模块，包括继电器组，该继电器组包括第一继电器和第二继电器；测试模块，包括脉冲测试单元，脉冲测试单元包括：波形发生器、包括输出端；示波器，包括第一输入端；输出端通过第一继电器连接待测器件的一端，第一输入端通过第二继电器连接待测器件的另一端，该控制模块通过继电器组控制将测试模块与待测器件连接，以通过脉冲测试单元对待测器件进行脉冲测试，进而采用该超快脉冲测试系统能够测量自加热效应对待测器件的电学特性的影响。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本实用新型实施例中超快脉冲测试系统的结构示意图；
图2示出了本实用新型实施例中超快脉冲测试系统的详细结构示意图；
图3a、图3b示出了本实用新型实施例中四电极MOS器件的结构示意图；
图4a、图4b示出了本实用新型实施例中三电极MOS器件的结构示意图。
附图标记说明：
11-控制模块，12-测试模块；
101-待测器件，102-输入电极，103-输出电极，104-接地端，105-第六同轴线缆，106-第七同轴线缆，107-第二同轴线缆，108-第三同轴线缆，109-第一同轴线缆，110-波形发生器，111-示波器，112-第一继电器，113-第二继电器，114-电压源，115-上位机，116-第四同轴线缆，117-第五同轴线缆，118-半导体参数测试仪。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本实用新型实施例提供了一种超快脉冲测试系统，如图1所示，包括：
控制模块11，包括继电器组，该继电器组包括第一继电器112和第二继电器113；
测试模块12，包括脉冲测试单元，脉冲测试单元包括：波形发生器110，该波形发生器110包括：输出端；示波器111，包括第一输入端；
输出端通过第一继电器112连接待测器件101的一端，第一输入端通过第二继电器113连接待测器件101的另一端。
该控制模块11通过继电器组控制将测试模块12与待测器件101连接，以通过脉冲测试单元对待测器件101进行脉冲测试。
在具体的实施方式中，如图2所示，该控制模块11还包括：上位机115和电压源114，其中，由于继电器组包括第一继电器112和第二继电器113，该电压源114分别与上位机115、第一继电器112以及第二继电器113连接，以用于为上位机115、第一继电器112以及第二继电器113提供电源。
该测试模块12除了包括脉冲测试单元，还包括直流测试单元。
该控制模块11用于通过控制继电器组，实现脉冲测试模块12与待测器件101的连接，或者直流测试单元与待测器件101的连接。
下面对脉冲测试单元与控制模块11的连接关系进行详细描述：
该波形发生器110还包括：触发端；该示波器111包括第二输入端。
波形发生器110触发端通过第一同轴线缆109与示波器111的第一输入端连接；波形发生器110的输出端通过第二同轴线缆107与第一继电器112连接；示波器111的第二输入端通过第三同轴线缆108与第二继电器113连接。
其中，该第三同轴线缆108的外壳与示波器111的接地端连接；第二同轴线缆107的外壳与波形发生器110的接地端连接。
下面对直流测试单元与控制模块11的连接关系进行详细描述：
该直流测试单元，包括：顺次连接的第四同轴线缆116、半导体参数测试仪118以及第五同轴线缆117；该第四同轴线缆116连接第一继电器112，第五同轴线缆117连接第二继电器113。
该第四同轴线缆116的外壳、第五同轴线缆117的外壳均与半导体参数测试仪118的接地端连接。
通过该控制模块11控制第一继电器112和第二继电器113的通断，实现脉冲测试或者直流测试。
待测器件101具体是连接在第一继电器112和第二继电器113之间。
其中，待测器件101一端通过第六同轴线缆105连接第一继电器112，另一端通过第七同轴线缆106连接第二继电器113。
该待测器件101具体可以是三电极MOS器件或者四电极MOS器件。这两种MOS器件均为金属氧化物半导体。
具体，如图3a、图3b所示，待测器件101为四电极MOS器件时，待测器件101的栅电极119与漏电极120短接形成信号输入电极102，并通过第六同轴线缆105连接第一继电器112，待测器件的源电极121与体电极122短接形成信号输出电极103，并通过第七同轴线缆106连接第二继电器113，第六同轴线缆105的外壳与第七同轴线缆106的外壳分别与待测器件101的接地端104连接。其中，待测器件101的栅电极119与漏电极120短接，原电极121与体电极122短接之后，则Vg＝Vd，Vs＝Vb，Vg为栅电极电压，Vd为漏电极电压，Vs为源电极电压，Vb为体电极电压。
如图4a、图4b所示，待测器件101为三电极MOS器件时，待测器件101的栅电极125与漏电极126短接形成信号输入电极102，并通过第六同轴线缆105连接第一继电器112，待测器件的源电极127为信号输出电极103，并通过第七同轴线缆106连接第二继电器113，第六同轴线缆105的外壳与第七同轴线缆106的外壳分别与待测器件101的接地端104连接。
该短接为如下任意一种：
封装打线连接、集成电路制造是设计金属连接和探针连接。
这里采用的第六同轴线缆105以及第七同轴线缆106，一端连接BNC连接器，用于连接测试仪器，另一端连接SMA连接器，用于连接待测器件101.
为了保证测试的准确性，上述的同轴线缆全部为同轴连接，且特征阻抗与波形发生器110、示波器111内阻匹配。
该同轴线缆中的连接器具体为如下任意一种：
N连接器、SMA连接器、SMB连接器、SMP连接器、SSMC连接器、MMCX连接器、BNC连接器、TNC连接器、2.92射频接头以及2.4射频接头。
该待测模块101和测试模块均接地。
上述在将该测试系统与待测器件101连接之后，开始测试，上位机115控制电压源114实现第一继电器112和第二继电器113的通道选择，在选择直流测试单元时，上位机115接收采集半导体参数测试仪118对待测器件101进行的直流测试结果，并显示及保存，该直流测试结果为直流电压特性曲线，即电流、电压曲线。
然后，切换至脉冲测试单元，上位机115中设置信号参数上升沿为纳秒级、脉宽为微秒以上、幅值与待测器件101工作电压匹配。设置示波器111的存储深度在1M以上，采样时间间隔在纳秒以下，触发方式为边沿触发、触发电平为幅值1/2处。
该控制模块中的上位机115用于下发测试信号，并接收采样信号，以对采样信号进行处理、显示和存储，该采样信号包括示波器的第二输入端检测到的第一电压，波形发生器输出端的第二电压；其中，对采样信号进行处理，包括：按照如下公式，获得待测器件的漏源电流Id和漏源电压Vd；
Vd＝2Vsource-(R1+R2)·Id
其中，Vscope为第一电压，Vsource为第二电压，R1为示波器内阻，R2为波形发生器内阻。
通过上位机115下发信号参数至波形发生器110，使得波形发生器110输出相应脉冲电压，从而到达待测器件101的信号输入电极102，同时，该波形发生器110输出Sync同步固定脉冲信号作为测试系统触发脉冲直连示波器111，以驱动脉冲探测和采集。上位机115接收采集脉冲测试结果，通过所显示的电压波形，记录得到脉冲测试电压幅值。
对于采用脉冲测试单元进行的脉冲测试，在器件尚未发生明显自加热效应时，采集脉冲的前20纳秒，得到待测器件的瞬态漏源电流-漏源电压曲线。
在器件发生自加热效应，采集脉冲电压达到稳态阶段的数据，得到待测器件的静态漏源电流-漏源电压曲线。
首先，将直流特性曲线与静态漏源电流-漏源电压曲线进行校准，在确定直流特性曲线与该静态漏源电流-漏源电压曲线一致时，再对瞬态漏源电流-漏源电压曲线与静态漏源电流-漏源电压曲线进行比较，若瞬态漏源电流-漏源电压曲线与静态漏源电流-漏源电压曲线差异较大，则确定待测器件的自加热效应对其电学特性影响较大；若瞬态漏源电流-漏源电压曲线与静态漏源电流-漏源电压曲线差异较小，则确定待测器件的自加热效应对其电学特性影响较小。
其中，在确定待测器件的瞬态漏源电流-漏源电压曲线以及静态漏源电流-漏源电压曲线的过程中，是基于示波器111以及波形发生器110的值来确定的。
具体地，根据欧姆定律和基尔霍夫定律，得到待测器件的漏源电流Id和漏源电压Vd之间满足如下公式：
Vd＝2Vsource-(R1+R2)·Id
其中，Vscope为示波器111的第二输入端检测到的电压，Vsource为波形发生器110输出端设定的电压，R1、R2分别为示波器111内阻和波形发生器110内阻。
由此，将上位机115中得到的待测器件的瞬态漏源电流-漏源电压曲线以及待测器件的静态漏源电流-漏源电压曲线进行比较，得到自加热效应对器件电学特性的影响。
本实用新型实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本实用新型提供的一种超快脉冲测试系统，包括：控制模块，包括继电器组，该继电器组包括第一继电器和第二继电器；测试模块，包括脉冲测试单元，脉冲测试单元包括：波形发生器、包括输出端；示波器，包括第一输入端；输出端通过第一继电器连接待测器件的一端，第一输入端通过第二继电器连接待测器件的另一端，该控制模块通过继电器组控制将测试模块与待测器件连接，以通过脉冲测试单元对待测器件进行脉冲测试，进而采用该超快脉冲测试系统能够测量自加热效应对待测器件的电学特性的影响。
尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种超快脉冲测试系统，其特征在于，包括：
控制模块，包括继电器组，所述继电器组包括第一继电器和第二继电器；
测试模块，包括脉冲测试单元，所述脉冲测试单元包括：波形发生器；所述波形发生器包括：输出端；示波器，包括第一输入端；
所述输出端通过所述第一继电器连接待测器件的一端，所述第一输入端通过所述第二继电器连接所述待测器件的另一端。
2.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述控制模块还包括：
上位机、电压源；
所述电压源分别与所述上位机、所述第一继电器以及所述第二继电器连接。
3.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述脉冲测试单元还包括：第一同轴线缆、第二同轴线缆以及第三同轴线缆；
所述波形发生器还包括：触发端；
所述示波器包括：第二输入端；
所述触发端通过第一同轴线缆与所述第二输入端连接；
所述输出端通过第二同轴线缆与第一继电器连接；
所述第一输入端通过第三同轴线缆与第二继电器连接。
4.如权利要求3所述的测试系统，其特征在于，所述第二同轴线缆的外壳与所述波形发生器的接地端连接；
所述第三同轴线缆的外壳与所述示波器的接地端连接。
5.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述测试模块还包括：
直流测试单元，所述直流测试单元包括：半导体参数测试仪；
所述半导体参数测试仪一端通过第四同轴线缆连接所述第一继电器，另一端通过第五同轴线缆连接所述第二继电器。
6.如权利要求5所述的测试系统，其特征在于，所述第四同轴线缆的外壳、所述第五同轴线缆的外壳均与所述半导体参数测试仪的接地端连接。
7.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述待测器件具体为：三电极MOS器件或者四电极MOS器件。
8.如权利要求7所述的测试系统，其特征在于，在所述待测器件为四电极MOS器件时，所述待测器件的栅电极与漏电极短接并通过第六同轴线缆连接第一继电器，所述待测器件的源电极与体电极短接并通过第七同轴线缆连接第二继电器；
所述第六同轴线缆的外壳、第七同轴线缆的外壳分别与待测器件的接地端连接。
9.如权利要求8所述的测试系统，其特征在于，在所述待测器件为三电极MOS器件时，所述待测器件的栅电极与漏电极短接并通过第六同轴线缆连接第一继电器，所述待测器件的源电极通过所述第七同轴线缆连接第二继电器；
所述第六同轴线缆的外壳、第七同轴线缆的外壳分别与待测器件的接地端连接。
10.如权利要求8或9所述的测试系统，其特征在于，所述短接为如下任意一种：
封装打线连接、集成电路制造时设计金属连接和探针连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221785327.0U CN218331828U (zh) | 2022-07-08 | 2022-07-08 | 一种超快脉冲测试系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221785327.0U CN218331828U (zh) | 2022-07-08 | 2022-07-08 | 一种超快脉冲测试系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN218331828U true CN218331828U (zh) | 2023-01-17 |
Family
ID=84869936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202221785327.0U Active CN218331828U (zh) | 2022-07-08 | 2022-07-08 | 一种超快脉冲测试系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN218331828U (zh) |
-
2022
- 2022-07-08 CN CN202221785327.0U patent/CN218331828U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4942940B2 (ja) | 校正方法及び測定機器 | |
| US7408363B2 (en) | Signal analysis system and calibration method for processing acquires signal samples with an arbitrary load | |
| JP5575467B2 (ja) | 伝送線路パルス試験システムの較正方法 | |
| US7595649B2 (en) | Method to accurately estimate the source and drain resistance of a MOSFET | |
| CN104020365A (zh) | 一种非晶硅薄膜的低频噪声测试方法 | |
| KR20070026121A (ko) | 장치 특성 측정 시스템 | |
| CN101140305A (zh) | 可去除测试结构上寄生效应的射频片上电感测量方法 | |
| EP2905625B1 (en) | Method for probe equalization | |
| CN218331828U (zh) | 一种超快脉冲测试系统 | |
| CN113985244B (zh) | 一种基于传输线件和开路件的去嵌方法及系统 | |
| CN107390051A (zh) | 一种基于感性耦合原理的元器件在线特性测量方法及测量装置 | |
| CN105093087A (zh) | Esd特性测试系统 | |
| CN111487452B (zh) | 一种超快电流探测装置及脉冲测试系统 | |
| US20180136268A1 (en) | Measurement device and method for measuring the impedance of a device under test | |
| US20070273389A1 (en) | Apparatus and method for processing a signal under test using a trigger signal synchronous with the signal under test for arbitrary impedance loads | |
| CN104777360A (zh) | 去嵌入的测试方法 | |
| CN115166464A (zh) | 一种超快脉冲测试系统、测试方法及装置 | |
| Smutzer et al. | Enhancements to the non-invasive current estimation technique through ground isolation | |
| Stauffer | Cv measurement tips, tricks, and traps | |
| Ashton | Extraction of time dependent data from time domain reflection transmission line pulse measurements [ESD protection design] | |
| Kim et al. | Rapid and accurate $ C $–$ V $ measurements | |
| US6795787B2 (en) | Method and apparatus for calibrating a sampling circuit | |
| US7397253B2 (en) | Transmission line pulse (TLP) system calibration technique | |
| Havunen et al. | Characterization of cable effects on a reference lightning impulse voltage divider | |
| US20130257453A1 (en) | RF ESD Device Level Differential Voltage Measurement |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |