是德科技超低直流电流MOSFET晶圆级表征-Keysight.PDFVIP

是德科技 超低直流电流 MOSFET 晶圆级表征 Keysight B1500A 半导体器件分析仪 应用指南 引言 纳米器件正常运行需要较低的信号级和较低的功率级。要表征此类器件及其半导体制程，能否 采用精确的低电流测量至关重要。Keysight B1500A 半导体器件分析仪支持sub fA 范围内的电流 测量，因此能够满足上述要求。本应用指南将介绍如何使用B1500A 的超低电流测量能力精确评 估MOSFET 的亚阈值特性。 低电流测量面临的挑战 精确的低电流晶圆级测量面临许多可能会降低测量质量的挑战，包括: – 测量电缆及测量仪器和晶圆探针台之间的接口处产生的泄漏电流和电子噪声 – 由于防护不足造成探针台元件间连线和探测针处发生的泄漏电流和电子噪声 – 未能将晶圆片与环境光线屏蔽开而产生的光电效应 改进测量设备并不能解决上述所有问题，要解决这些问题，需要专门设计的测试结构。举例来 说，氧化层泄漏电流的正确测量可能需要设计大面积的测试元件，以最大程度地减少泄漏和噪声 的影响。 然而，使用 “比例增大”的测试元件会浪费宝贵的晶圆基板。而且，通过超大型测试元件获得的 数据与正常尺寸器件特性之间的关联性并不明确。幸好Keysight B1500A 拥有低电流测量能力， 它不需要特别设计的测试结构，能够帮助用户测量实际尺寸的MOSFET 器件。 3 | Keysight | 超低直流电流MOSFET 晶圆级表征－应用指南 Keysight B1500A 低电流测量的 连接工艺。也就是说，用户无需担心焊 N 沟道MOSFET 亚阈值测量 主要特性 接中助溶剂或印油会产生泄漏路径。注 测量方框图如图1所示。 意：由于较短的测量电缆产生的固有泄 B1500A 主机有10 个模块插槽，支持多个 B1500A 随机装有标准Easy EX PERT 软 漏和噪声也较小，因此为达到最佳低 源/监视单元(S MU) 模块类型，如高分辨 件，提供基于 G U I 的便捷仪器控制。 电流测量，Keysight 推荐使用1.5m 长 率SMU(HRSMU)、中功率SMU(MPSMU) 和 Easy EX PERT 通过其图形用户界面为测 的Kelv in 三轴电缆来连接B1500A 和晶 高功率S MU (HPS MU) 。用户可依据具体 量提供了两种测试模式。第一种是应用 圆探针台。 器件测量要求自定义B1500A 的配置。 测试模式，它向用户提供的应用测试 B1500A 低至sub fA 范围内的低电流测量主 – B1500A 还具有零偏移和自校准功能， 库中包含了230 多种客户可更改的预定 要依赖于其下列特征: 能减少测量电缆和探针的固有偏移电流 义测试，从而简化了测量过程。第二 和电压。这些功能还能够消除热效应和 – HRS MU 的电流测量分辨率为1fA ，测 种是经典测试模式，其用户界面类似 EMF效应产生的误差，因此大大改善了 量偏移为15 fA 。此外，HRS MU 兼容