[发明专利]表面态陷阱对器件输出特性影响的测量方法

摘要

本发明公开了一种表面态陷阱对器件输出特性影响的测量方法，主要解决目前无法单独测量表面态陷阱对器件输出特性影响的问题；其实现方案是：首先在被测器件的源极和漏极之间再新制作一个栅极，形成双栅结构；再测量器件的输出电流；接着对被测器件施加脉冲电压填充器件表面态陷阱；填充完毕后，停止施加脉冲电压，测量器件的输出电流，最后计算得到器件表面态陷阱对器件输出特性的影响。本发明具有测试电路简单，测试结果可靠的优点，可用于研究器件的电流崩塌效应，进一步提高器件的工艺优化和可靠性分析。

主权项

1.一种表面态陷阱对器件输出特性影响的测量方法，步骤如下：(1)制作测试器件并连接测试电路：(1a)在被测器件的源极和漏极之间再新制作一个栅极，形成双栅结构，两个栅极分别记为G1和G2；(1b)将第一电流表A1一端连接第一栅极G1，另一端接地；第二栅极G2依次连接第二电流表A2、脉冲电压源E1、第一开关S1，第一开关S1的另一端接地；源极接地，漏极依次连接第二开关S2、第三电流表A3、直流电源E2，直流电源E2的另一端接地；脉冲电压源E1提供高电平为VH、低电平为VL、频率为f、占空比为D的脉冲电压；(2)填充器件表面态陷阱：(2a)在0‑t0时间内，闭合第二开关S2，打开第一开关S1，监测第三电流表A3的示数，记为I0；(2b)在t0时刻，闭合第一开关S1，同时打开第二开关S2，对被测器件施加P个周期的脉冲电压，并监测通过第一电流表A1示数IG1(t)和第二电流表A2的示数IG2(t)，对器件施加脉冲电压过程中，通过栅极电子对器件的表面态陷阱进行填充；(2c)根据(2b)的结果，分别计算脉冲电压为高电平时器件表面态陷阱俘获电子形成的电流I1(t)和脉冲电压为低电平时器件表面态陷阱释放电子形成电流I2(t)，即：I1(t)＝IG1(t)‑|IG2(t)|，规定I1(t)的电流方向为正；I2(t)＝IG1(t)+IG2(t)，规定I2(t)的电流方向为负；(2d)根据电荷量和电流的关系，计算第1个和第P个脉冲周期内，被测器件表面态陷阱实际俘获的电子数量分别为：其中P为正整数，P的取值范围大于等于2，e为电子电量，e＝1×10‑19库伦；(2e)根据(2d)的计算结果，判定表面态陷阱俘获\释放电子是否达到动态平衡：若则判定表面态陷阱俘获\释放电子达到动态平衡，表面态陷阱填充完毕，停止施加脉冲电压，记录此时的时刻为t₁；反之，未达到动态平衡，则重复步骤(2b)到(2f)，再对被测器件施加一个周期的脉冲电压,直至符合表面态陷阱俘获\释放电子达到动态平衡条件；(3)计算表面态陷阱对器件输出特性影响：在t1时刻，即器件表面态陷阱填充完毕时，打开开关S1的同时，闭合开关S2，并监测第三电流表A3示数I(t)，根据相对变化量的计算方式，得到器件表面态陷阱引起器件输出电流的相对变化量为：其中，ΔI(t)＝I0‑I(t)，表示器件表面态陷阱引起器件输出电流的变化量。