半导体C-V测量基础

　　克服这些挑战需要仔细注意所用的技术以及合适的硬件和软件。

　　低电容测量。 如果C较小，那么DUT的交流响应电流就较低，难以测量。但是，在较高的频率下，DUT阻抗将减小，从而电流会增大，比较容易测量。半导体电容通常非常低(低于1pF)，低于很多LCR表的测量范围。即使那些声称能够测量这些小电容值的测试仪可能也会由于说明书晦涩难懂而很难判断最终的测量精度。如果无法明确给出测试仪整个量程的精度，那么用户需要因此而咨询制造商。

　　高D(漏)电容。半导体电容除了C值较低之外，还具有泄漏的特点。当与电容并联的等价电阻太低时就会出现这种情况。这会导致电阻性阻抗超过电容性阻抗，C值被噪声所淹没。对于具有超薄栅氧层的器件，D的值可能大于5。一般而言，随着D的增大，电容测量的精度迅速下降，因此高D是实际使用电容计的一个限制因素。同样，较高的频率有助于解决这一问题。在较高的频率下，电容性阻抗较低，使得电容电流较高，更容易进行测量。

　　C-V测量的互连。大多数测试环境下，DUT都是圆片上的一个测试结构：它通过探测器、探针卡适配器和开关矩阵连接C-V测试仪。即使没有开关，仍然也会使用探测器和大量的连线。在较高的频率下，必须采用特殊的校正和补偿技术。通常情况下，这是通过组合使用开路、短路或者校准器件来实现的。由于硬件、布线和补偿技术非常复杂，因此经常与C-V测试应用工程师进行交流是一个好的办法。他们擅长使用各种探测系统，克服各种互连问题。

　　获取有用的数据。除了上述的精度问题，C-V数据采集中实际需要考虑的因素包括测试变量的仪器量程，参数提取软件的多功能性和硬件的易用性。一般而言，C-V测试已仅限于约30V和10mA直流偏压。但是，很多应用，例如LD MOS结构的特征分析、低k夹层电介质、MEMS器件、有机TFT显示器和光电二极管，需要在较高的电压或电流下进行测试。对于这些应用，需要单独的高压直流电源和电容计;高达400V的差分直流偏压(0到±400V)和高达300mA的电流输出是非常有用的。在C-V测试仪的HI和LO端加载差分直流偏压能够更灵活地控制DUT内的电场，这对于新型器件的研究和建模是非常有用的，例如纳米级元件。

　　仪用软件应该包括无需用户编程可直接使用的测试例程。这些应该适用于大多数广泛使用的器件工艺和测试技术，即本文前三段中提及的有关内容。有些研究者可能会对一些不常见的测试感兴趣，例如对MIM(金属-绝缘体-金属)型电容进行C-V和C-f扫描，测量圆片上的互连小电容，或者对双端纳米器件进行C-V扫描。利用自动绘图功能能够方便的实现参数提取(例如，如图5所示)。