吉時利KEITHLEY在半導體器件/微電子實驗室中應用

美國吉時利KEITHLEY在半導體器件/微電子實驗室中應用。半導體器件/微電子實驗室是現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體器件，例如二極管、雙極晶體管和場效應晶體管、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系。
   
典型 C-V 測線圖
2.電容與電壓 （C-V） 測試用于分析半導體材料和結構參數，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 – 光效應和溫度效應。

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 （準靜態） 結合 C-V 曲線： 
表面電位 Ψs 與施加電壓的關系 – Si （100） 的表面態密度 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 （偏壓溫度應力：200°C，10 分鐘，±10V）
 
2. 雙極結型晶體管
   正向共發射極輸出特性：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 模型構建并且與實驗做比較。
   BE 和 CE 結的 C-V 特性分析。基區摻雜濃縮。
 
3. 亞微米集成 MOSFET
輸出特性：IDS = f（VDS,VGS）:
p型 MOSFET （增強或耗盡），溝道長度調制參數（λ） 在飽和區域 （VDS<–3V） 有效溝道長度與 VDS 的關系。
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：比較實驗結果。

半導體器件實驗室的核心是參數分析儀。美國吉時利KEITHLEY4200-SCS 結合了 美國吉時利KEITHLEY4200-CVU 的集成選件，能讓半導體測試用戶靈活地創建集成了 DC、脈沖和 C-V 測試功能的方案。美國吉時利KEITHLEY4200-SCS半導體特性分析系統能進行實驗室級的直流和脈沖器件特性分析、實時繪制以及高精密和亞飛安分辨率的分析。

美國吉時利KEITHLEY2600系列或美國吉時利KEITHLEY2400系列源表，可免費下載的 LabTracer® 2.0 軟件允許用戶快速、簡單地配置和控制多達8條的通道用于曲線追蹤或器件特性分析，具有簡單的圖形用戶接口用于設置、控制、數據采集和繪制數字源表的 DUT 數據。

美國吉時利KEITHLEY6220直流電流恒流源 或 美國吉時利KEITHLEY6221交流電流直流電流恒流源的低電流 DC 源能力以及美國吉時利KEITHLEY2182A納伏表的低壓測量精度，吉時利的 delta 模式 （電流反轉極性） 電阻測量功能非常適合于低阻測量 （低至 10 nΩ） 適于分析導通電阻參數、互連和低功率半導體。因為當設計和試驗低電阻、低功耗半導體器時，管理電源對于防止器件損壞而言至關重要。分析現代材料、半導體和納米電子元件的電阻需要輸出極低電流和測量極低電壓的能力。

納米電子研究人員、半導體器件研究人員、射頻器件設計工程師和教育工作者等用戶適合使用美國吉時利KEITHLEY3400 系列脈沖/碼型發生器具有碼型發生和全面控制脈沖幅度、上升時間、下降時間、寬度和占空比等各種脈沖參數。

美國吉時利KEITHLEY2400數字源表 SourceMeter®儀器和 美國吉時利KEITHLEY2600數字源表在一臺儀器中集成了精密電源、真電流源和 DMM 等多種測試功能，美國吉時利KEITHLEY2600 系列還包含任意波形發生器、帶測量功能的電壓或電流脈沖發生器、電子負載和觸發控制器。能夠簡單、快速地測量二極管、晶體管、運放等有源器件和的半導體器件結構。