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TSP-2000-CV 分立器件 CV 特性测试(半导体解决方案)

半导体器件 C-V 特性测试方案


系统背景

交流 C-V 测试可以揭示材料的氧化层厚度,晶圆工艺的界面陷阱密度,掺杂浓度,掺杂分布以及载流子寿命等,通常使用交流C-V 测试方式来评估新工艺,材料, 器件以及电路的质量和可靠性等。比如在 MOS 结构中, C-V 测试可以方便的确定二氧化硅层厚度 dox、衬底掺杂浓度 N、氧化层中可动电荷面密度 Q1、和固定电荷面密度 Qfc 等参数。

C-V 测试要求测试设备满足宽频率范围的需求,同时连线简单,系统易于搭建,并具备系统补偿功能,以补偿系统寄生电容引入的误差。

进行 C-V 测量时,通常在电容两端施加直流偏压,同时利用一个交流信号进行测量。一般这类测量中使用的交流信号频率在 10KHz 到 10MHz 之间。所加载的直流偏压用作直流电压扫描,扫描过程中测试待测器件待测器件的交流电压和电流,从而计算出不同电压下的电容值。

    

在 CV 特性测试方案中,同时集成了美国吉时利公司源表(SMU)和合作伙伴针对 CV 测试设计的专用精密 LCR 分析仪。源表 SMU 可以输出正负电压,电压输出分辨率高达 500nV。同时配备的多款 LCR 表和CT8001 直流偏置夹具,可以覆盖 100Hz~ 1MHz 频率和正负 200V 电压范围内的测试范围

方案特点

●包含C-V(电容- 电压),C-T(电容- 时间),C-F(电容 - 频率)等多项测试测试功能,C-V 测试最多同时支持测试四条不同频率下的曲线

●测试和计算过程由软件自动执行,能够显示数据和曲线,节省时间

●提供外置直流偏压盒,最高偏压支持到正负 200V, 频率范围 100Hz - 1MHz。

●支持使用吉时利 24XX/26XX 系列源表提供偏压

测试功能

●电压 - 电容扫描测试

●频率 - 电容扫描测试

●电容 - 时间扫描测试

●MOS 器件二氧化硅层厚度、衬底掺杂浓度等参数的计算

●原始数据图形化显示和保存

MOS 电容的 C-V 特性测试方案

系统结构

系统主要由源表、LCR 表、探针台和上位机软件组成。LCR 表支持的测量频率范围在 0.1Hz~ 30MHz。源表(SMU) 负责提供可调直流电压偏置,通过偏置夹具盒CT8001 加载在待测件上。

LCR 表测试交流阻抗的方式是在 HCUR 端输出交流电流,在 LCUR 端测试电流,同时在 HPOT 和 LPOT 端测量电压值。电压和电流通过锁相环路同步测量,可以**地得到两者之间的幅度和相位信息,继而可以推算出交流阻抗参数。

    

                                  LCR 表与待测件连接图


    

                                     CV 特性曲线测试结果

典型方案配置


源表

吉时利 2450/2460/2461 源表及

2601/2602 源表

LCR 表

ECA/PCA/PIA 系列源表

偏置电压夹具

CT8001 和其他连接线缆

上位机软件

TSP-2000-CV 测试软件

其他附件

USB-RS232 转接线

RS232 串口交叉线

USB2.0 连接线


系统参数

下表中参数以 PCA1000 LCR 表和 2450 源表组成的C-V 测试系统为例:

AC 信号频率范围

10Hz - 1 MHz

AC 信号测试范围

10mV - 2Vrms (1mVrms 分辨率 )

DC 信号测试范围

0.01- 2V

输出阻抗

100Ω

频率输出精度

±0.01%,5 位

基本测量精度

±0.08%

测量速度

8ms (最快)

直流电压偏置范围

-200V - 200V

直流偏压调节分辨率

最高 500nV

直流偏压设置精度

最高 200uV

CT8001 直流偏置夹具

工作频率

100Hz - 1MHz




   







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