實(shí)驗(yàn)室研究的所有半導(dǎo)體器件Z常見(jiàn)的電特性分析方法

更新時(shí)間：2014-12-23 閱讀：2950

實(shí)驗(yàn)室研究的所有半導(dǎo)體器件zui常見(jiàn)的電特性分析方法

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。它允許大學(xué)生應(yīng)用他們?cè)谄骷锢韺W(xué)和 VLSI 課程學(xué)到的內(nèi)容。在半導(dǎo)體器件實(shí)驗(yàn)課程中，學(xué)生通過(guò)“自己動(dòng)手"學(xué)習(xí)半導(dǎo)體微米 / 納米制造技術(shù)、工藝和電特性分析。教育經(jīng)驗(yàn)包括熟悉工藝設(shè)計(jì)、仿真和集成。當(dāng)理解了這些概念后，學(xué)生將制造、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。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)室研究的所有半導(dǎo)體器件，zui常見(jiàn)的電特性分析方法是：

MOSFET 的典型 I-V 圖

典型 C-V 測(cè)線圖

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。

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

半導(dǎo)體器件 / 微電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)室典型的主題包括制造和分析各種器件：

	1. MOS 電容器
	主題

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(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 Ψ_s 與施加電壓的關(guān)系 – Si (100) 的表面態(tài)密度 D_it = f (Ψ_s) 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
	主題

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
	主題

輸出特性：IDS = f(V_DS,V_GS):
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 (V_DS<–3V) 有效溝道長(zhǎng)度與 V_DS 的關(guān)系。

傳輸特性：
I_DS = f(V_GS) and Transconductance g_m = f(V_GS) in the linear region (V_DS = –0.1V): Determination of the threshold voltage V_T and of the transconductance factor k. Derivation of the effective channel mobility μ_eff as function of V_GS.

襯底偏壓特性：
I_DS = f(V_GS,V_BS>0), determination of the γ factor in the linear region (V_DS = –0.1V). Doping concentration substrate.

亞閾值特性：
log (I_DS) = f(V_GS) for several high V_DS values: Drain Induced Barrier Lowering (V_T shift) effect.

襯底電流特性：
log (I_bs) = f(V_GS) for several high V_DS 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。

版

ACS 基礎(chǔ)版能讓工程專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)電子器件過(guò)程中獲得的學(xué)習(xí)效果并且?guī)椭芯可涌煜乱淮雽?dǎo)體或納米級(jí)器件的特性分析研究。當(dāng)配合一臺(tái)或多臺(tái) 2600A 系列數(shù)字源表使用時(shí)，ACS 基礎(chǔ)版成為一款強(qiáng)大但簡(jiǎn)單易用的元件特性分析和曲線追蹤工具。它具有全面的參數(shù)分析套件，因此能快捷地提供理解基本電子器件如何工作或者理解新型器件或材料氣的電特性所需的測(cè)試結(jié)果。


當(dāng)您需要快速獲取電子器件或封裝產(chǎn)品的某些數(shù)據(jù)時(shí)，為 ACS 基礎(chǔ)版開(kāi)發(fā)并基于向?qū)У挠脩艚涌谀芟癯Ｒ?jiàn)的 FET 曲線跟蹤測(cè)試那樣容易地查找和運(yùn)行您需要的測(cè)試。	與傳統(tǒng)模擬曲線跟蹤軟件非常類似，ACS 基礎(chǔ)版能快速產(chǎn)生電子器件或封裝產(chǎn)品的一系列曲線，而且能靈活、容易地對(duì)結(jié)果進(jìn)行保存、比較和關(guān)聯(lián)。

主要特性和優(yōu)點(diǎn)：

測(cè)量時(shí)間短 – 安裝簡(jiǎn)單、直觀的測(cè)試選擇向?qū)Р⑶覂?nèi)建測(cè)試；
無(wú)需編寫(xiě)代碼 - ACS 具有直觀的 GUI 能快速簡(jiǎn)化 I-V 測(cè)試、分析和結(jié)果；
優(yōu)化器件測(cè)試、驗(yàn)證和分析應(yīng)用；
硬件靈活性 – 動(dòng)態(tài)地加入或移除設(shè)備以滿足獨(dú)立測(cè)試的需要；
預(yù)裝應(yīng)用庫(kù) – 一組極豐富的超快、易于訪問(wèn)的測(cè)試庫(kù)；
模塊化的靈活軟件架構(gòu)便于擴(kuò)展系統(tǒng)并使系統(tǒng)應(yīng)用能滿足的測(cè)試需要；
免費(fèi)可選后臺(tái)軟件許可，能容易地在另一臺(tái)PC上開(kāi)發(fā)新的測(cè)試序列，無(wú)需掛起正在執(zhí)行工作的系統(tǒng)。

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