C-V測(cè)量技術(shù)、技巧與陷阱——常見C-V測(cè)量誤差I(lǐng)I
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隨著測(cè)試頻率的增大，C-V測(cè)量對(duì)相位誤差越來越敏感，尤其是當(dāng)頻率高于1MHz時(shí)。不同的開關(guān)矩陣[1]、探針臺(tái)線纜和探針都具有不同的路徑長度，我們必須考慮這一因素并進(jìn)行校正。不同的線纜還具有不同的傳輸延遲，因此有不同的相位誤差。隨便選擇現(xiàn)有的同軸線纜不是明智之舉，因?yàn)樗赡芘c廠商電容計(jì)預(yù)定的傳輸延遲不匹配。幸運(yùn)的是，某些新型的C-V表，例如吉時(shí)利的4210-CVU[2]，能夠測(cè)量并調(diào)節(jié)相位誤差，針對(duì)不同的線纜系統(tǒng)和不同的路徑長度進(jìn)行補(bǔ)償。
某些探針臺(tái)的卡盤本身帶有很長的連接探針臺(tái)的線纜，它們可能與連接機(jī)械手的線纜類型不匹配。這會(huì)給基于卡盤的測(cè)量帶來問題。如果可能，解決辦法是采用雙頂面接觸。如果不可行，就要盡量使得連接卡盤的線纜與連接機(jī)械手的線纜相互匹配。大多數(shù)交流阻抗表最好采用帶一組開氏線纜的，一條用于加力一條用于檢測(cè)，但有時(shí)候在系統(tǒng)中同時(shí)采用兩種線纜是不切實(shí)際的。這時(shí)，可以用T型連接方式把開氏引線連接在一起，只用一條線連接器件。這種方式會(huì)帶來增益誤差，尤其是對(duì)大電容。
卡盤本身就是一個(gè)非常沉重、復(fù)雜的負(fù)載，會(huì)影響測(cè)量精度。將交流阻抗表的交流激勵(lì)端（通常稱為高電流端）與卡盤相連，將電流探測(cè)端（通常稱為低電流端）與機(jī)械手相連，可以得到最好的結(jié)果。
不同的線纜類型和線纜阻抗[3]也會(huì)帶來問題。例如，某些C-V表是100歐姆的系統(tǒng)，某些是50歐姆的系統(tǒng)。通常我們最好選用交流電表廠商推薦的線纜。開關(guān)矩陣會(huì)產(chǎn)生很長的，有時(shí)候甚至是無法控制的阻抗路徑。降低測(cè)試頻率一般可以改善基于開關(guān)矩陣的測(cè)量效果。探針會(huì)增大與測(cè)量串聯(lián)的接觸電阻，可以采用短路校正的方法對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。
表1匯總了典型的C-V測(cè)量誤差源，并給出了相應(yīng)的校正處理建議。
表1.
| 誤差源 | 結(jié)果 | 校正處理 |
| 線纜長度 | ·高頻下產(chǎn)生增益誤差 | ·采用合適的線纜長度 ·對(duì)線纜長度進(jìn)行軟件校正 ·降低測(cè)試頻率 |
| 探測(cè)臂、機(jī)械手長度 | ·高頻下產(chǎn)生增益誤差 | ·對(duì)線纜長度進(jìn)行軟件校正 ·降低測(cè)試頻率 |
| 卡盤線纜與探測(cè)線纜不匹配 | ·高頻下產(chǎn)生增益誤差 ·偏移電容 | ·采用雙頂面接觸 ·對(duì)線纜長度進(jìn)行軟件校正 ·降低測(cè)試頻率 |
| 開氏點(diǎn)之后的線纜長度 | ·阻抗增益/偏移誤差 | ·采用較短的線纜 ·采用開路/短路校正 |
| 卡盤是一個(gè)沉重而復(fù)雜的負(fù)載 | ·高頻下產(chǎn)生增益誤差 ·測(cè)得的C太低 ·測(cè)量噪聲大 | ·采用雙頂面接觸 ·將高電流端與卡盤相連 ·提高交流激勵(lì)電平 ·降低測(cè)試頻率 ·將卡盤地線與線纜地線跳接在一起 |
| 線纜類型和阻抗 | ·線纜長度校正無法修復(fù)的阻抗增益/偏移誤差 | ·采用廠商推薦的線纜 ·注意線纜阻抗（50歐姆、75歐姆、100歐姆） |
| 開關(guān)矩陣 | ·阻抗增益/偏移誤差、測(cè)量噪聲大 | ·縮短線纜長度 ·降低測(cè)試頻率 |
| 探針接觸電阻[4] | ·測(cè)量可重復(fù)性差 | ·更換探針 ·采用開路/短路校正 |
結(jié)語
半導(dǎo)體C-V測(cè)量的精確性取決于高精度的測(cè)試儀器、精心設(shè)計(jì)的布線結(jié)構(gòu)以及對(duì)這些底層測(cè)量原理的準(zhǔn)確理解。在掌握這些方面之后，您就可以設(shè)計(jì)出能夠滿足測(cè)試應(yīng)用需求的硬件和布線結(jié)構(gòu)。
評(píng)論