吉時利KEITHLEY在半導(dǎo)體器件/微電子實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用

美國吉時利KEITHLEY在半導(dǎo)體器件/微電子實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用。半導(dǎo)體器件/微電子實(shí)驗(yàn)室是現(xiàn)代電子工程教育課程的一個主要部分。分析和評估各種半導(dǎo)體器件，例如二極管、雙極晶體管和場效應(yīng)晶體管、無源元件乃至集成電路器件，zui常見的電特性分析方法是：

MOSFET 的典型 I-V 圖
1.電流與電壓 （I-V） 測試顯示了流過的直流電流和電子器件以及器件兩端直流電壓之間的關(guān)系。
   
典型 C-V 測線圖
2.電容與電壓 （C-V） 測試用于分析半導(dǎo)體材料和結(jié)構(gòu)參數(shù)，例如表面俘獲電荷密度、固定電荷和氧化層電荷。

測量范例
 
1. MOS 電容器
C-V 曲線 （高頻：100kHz）： 
摻雜類型 – 氧化層厚度 – 平帶電壓 – 閾值電壓 – 襯底摻雜 – zui大耗盡層寬度 – 反型層到平衡的靈敏度：電壓掃描率和方向 – 光效應(yīng)和溫度效應(yīng)。

I-V 曲線分析：
電荷建立 （測量電壓 - 時間圖，用低電流源）； 氧化層電容測定； 與 C-V 曲線比較。

C-V 曲線 （準(zhǔn)靜態(tài)） 結(jié)合 C-V 曲線： 
表面電位 Ψs 與施加電壓的關(guān)系 – Si （100） 的表面態(tài)密度 Dit = f （Ψs） 與 Si （111） 的相比：方向和后處理退火的影響。

C-V 曲線 （高頻：100kHz）：
移動氧化層電荷密度 （偏壓溫度應(yīng)力：200°C，10 分鐘，±10V）
 
2. 雙極結(jié)型晶體管
   正向共發(fā)射極輸出特性：Ic = f （Vce>0,Ib）, Iceo （f） 測量。
   正向 CE 輸入特性：Ib = f （Vbe） 對于幾個 Vce 正值。
   正向 Gummel 曲線： log Ic, log Ib = f（Vbe >0）.
   確定增益 βf = Ic/Ib 和 af。
   Βf 與 log（Ic） 的關(guān)系： 低注入和高注入的效果。
   非理想特性：爾利電壓。
   反向 CE 輸出特性： Ic=f（Vce<0,Ib）, Iceo（r）.
   反向 CE 傳輸特性：Ib=f（Vbe） 對于幾個Vce負(fù)值。
   反向 Gummel 曲線： logIe, logIb=f（Vbc>0）.
   確定增益 βr = Ie/Ib 和 ar。
   Βr 與 log（Ie） 的關(guān)系： 低注入和高注入的效果。
   Vce（sat） = Vbe（on） – Vbc（on） 確定，對于給定的 Ib 電流。
   Ebers Moll 模型構(gòu)建并且與實(shí)驗(yàn)做比較。
   BE 和 CE 結(jié)的 C-V 特性分析。基區(qū)摻雜濃縮。
 
3. 亞微米集成 MOSFET
輸出特性：IDS = f（VDS,VGS）:
p型 MOSFET （增強(qiáng)或耗盡），溝道長度調(diào)制參數(shù)（λ） 在飽和區(qū)域 （VDS<–3V） 有效溝道長度與 VDS 的關(guān)系。
傳輸特性： 
IDS = f（VGS） and Transconductance gm = f（VGS） in the linear region （VDS = –0.1V）: Determination of the threshold voltage VT and of the transconductance factor k. Derivation of the effective channel mobility μeff as function of VGS.
襯底偏壓特性： 
IDS = f（VGS,VBS>0）, determination of the γ factor in the linear region （VDS = –0.1V）. Doping concentration substrate.
亞閾值特性：
log （IDS） = f（VGS） for several high VDS values: Drain Induced Barrier Lowering （VT shift） effect.
襯底電流特性：
log （Ibs） = f（VGS） for several high VDS values: Hot carrier injection effects. Incidence on output characteristics at high drain levels.
使用長溝道和短溝道公式的輸出特性模型：比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

半導(dǎo)體器件實(shí)驗(yàn)室的核心是參數(shù)分析儀。美國吉時利KEITHLEY4200-SCS 結(jié)合了 美國吉時利KEITHLEY4200-CVU 的集成選件，能讓半導(dǎo)體測試用戶靈活地創(chuàng)建集成了 DC、脈沖和 C-V 測試功能的方案。美國吉時利KEITHLEY4200-SCS半導(dǎo)體特性分析系統(tǒng)能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室級的直流和脈沖器件特性分析、實(shí)時繪制以及高精密和亞飛安分辨率的分析。

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