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

日期：2013-08-09瀏覽：2450次

美國(guó)吉時(shí)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(gè)主要部分。分析和評(píng)估各種半導(dǎo)體器件，例如二極管、雙極晶體管和場(chǎng)效應(yīng)晶體管、無(wú)源元件乃至集成電路器件，zui常見(jiàn)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(cè)試顯示了流過(guò)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(cè)線圖
2.電容與電壓 （C-V） 測(cè)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(cè)量范例
 
1. MOS 電容器
C-V 曲線 （高頻：100kHz）：
摻雜類(lèi)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(cè)量電壓 - 時(shí)間圖，用低電流源）； 氧化層電容測(cè)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(dòng)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(cè)量。
   正向 CE 輸入特性：Ib = f （Vbe） 對(duì)于幾個(gè) 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(duì)于幾個(gè)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(duì)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(zhǎng)度調(diào)制參數(shù)（λ） 在飽和區(qū)域 （VDS<–3V） 有效溝道長(zhǎng)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(zhǎng)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(guó)吉時(shí)利KEITHLEY4200-SCS 結(jié)合了 美國(guó)吉時(shí)利KEITHLEY4200-CVU 的集成選件，能讓半導(dǎo)體測(cè)試用戶(hù)靈活地創(chuàng)建集成了 DC、脈沖和 C-V 測(cè)試功能的方案。美國(guó)吉時(shí)利KEITHLEY4200-SCS半導(dǎo)體特性分析系統(tǒng)能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室級(jí)的直流和脈沖器件特性分析、實(shí)時(shí)繪制以及高精密和亞飛安分辨率的分析。

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