半導體C-V測量基礎(chǔ)

　　克服這些挑戰(zhàn)需要仔細注意所用的技術(shù)以及合適的硬件和軟件。

　　低電容測量。 如果C較小，那么DUT的交流響應(yīng)電流就較低，難以測量。但是，在較高的頻率下，DUT阻抗將減小，從而電流會增大，比較容易測量。半導體電容通常非常低(低于1pF)，低于很多LCR表的測量范圍。即使那些聲稱能夠測量這些小電容值的測試儀可能也會由于說明書晦澀難懂而很難判斷最終的測量精度。如果無法明確給出測試儀整個量程的精度，那么用戶需要因此而咨詢制造商。

　　高D(漏)電容。半導體電容除了C值較低之外，還具有泄漏的特點。當與電容并聯(lián)的等價電阻太低時就會出現(xiàn)這種情況。這會導致電阻性阻抗超過電容性阻抗，C值被噪聲所淹沒。對于具有超薄柵氧層的器件，D的值可能大于5。一般而言，隨著D的增大，電容測量的精度迅速下降，因此高D是實際使用電容計的一個限制因素。同樣，較高的頻率有助于解決這一問題。在較高的頻率下，電容性阻抗較低，使得電容電流較高，更容易進行測量。

　　C-V測量的互連。大多數(shù)測試環(huán)境下，DUT都是圓片上的一個測試結(jié)構(gòu)：它通過探測器、探針卡適配器和開關(guān)矩陣連接C-V測試儀。即使沒有開關(guān)，仍然也會使用探測器和大量的連線。在較高的頻率下，必須采用特殊的校正和補償技術(shù)。通常情況下，這是通過組合使用開路、短路或者校準器件來實現(xiàn)的。由于硬件、布線和補償技術(shù)非常復雜，因此經(jīng)常與C-V測試應(yīng)用工程師進行交流是一個好的辦法。他們擅長使用各種探測系統(tǒng)，克服各種互連問題。

　　獲取有用的數(shù)據(jù)。除了上述的精度問題，C-V數(shù)據(jù)采集中實際需要考慮的因素包括測試變量的儀器量程，參數(shù)提取軟件的多功能性和硬件的易用性。一般而言，C-V測試已僅限于約30V和10mA直流偏壓。但是，很多應(yīng)用，例如LD MOS結(jié)構(gòu)的特征分析、低k夾層電介質(zhì)、MEMS器件、有機TFT顯示器和光電二極管，需要在較高的電壓或電流下進行測試。對于這些應(yīng)用，需要單獨的高壓直流電源和電容計;高達400V的差分直流偏壓(0到±400V)和高達300mA的電流輸出是非常有用的。在C-V測試儀的HI和LO端加載差分直流偏壓能夠更靈活地控制DUT內(nèi)的電場，這對于新型器件的研究和建模是非常有用的，例如納米級元件。

　　儀用軟件應(yīng)該包括無需用戶編程可直接使用的測試例程。這些應(yīng)該適用于大多數(shù)廣泛使用的器件工藝和測試技術(shù)，即本文前三段中提及的有關(guān)內(nèi)容。有些研究者可能會對一些不常見的測試感興趣，例如對MIM(金屬-絕緣體-金屬)型電容進行C-V和C-f掃描，測量圓片上的互連小電容，或者對雙端納米器件進行C-V掃描。利用自動繪圖功能能夠方便的實現(xiàn)參數(shù)提取(例如，如圖5所示)。