半导体Ｃ—ｖ测量基础ＬｅｅＳｔａｕｆｆｅｒ（吉时利仪器公司） 通用测试
电容一电压（Ｃ—Ｖ）测试广泛用于测量半导体参数，尤其是ＭＯＳＣＡＰ和ＭＯＳＦＥＴ结构。此外，利用Ｃ—Ｖ测量还可以对其他 类型的半导体器件和工艺进行特征分析，包括双极结型品体 管（ＢＪＴ）、ＪＦＥＴ、ＩＩＩ—Ｖ族化合物器件、光伏电池、ＭＥＭＳ器件、有
机Ｔ盯显示器、光电二极管、碳纳米管（ＣＮＴ）和多种其他半导
镀铬工艺体器件。
这类测量的基本特征非常适用于各种应用和培训。大学的研究实验事和半导体厂商利用这类测量评测新材料、新工
艺、新器件和新电路。Ｃ—Ｖ测虽埘于产品和良率增强。Ｔ：程师也
是极其重要的，他们负责提高工艺和器件的性能。可靠性Ｔ程
师利用这类测量评估材料供货，监测工艺参数，分析失效机
制。
电流变换器采用一定的方法、仪器和软件，ｈＴ以得到多种半导体器件和材料的参数。从评测外延生长的多晶开始，这些信息在整个
生产链中都会用到，包括诸如平均掺杂浓度、掺杂分布和载流
子寿命等参数。在圆片Ｔ艺中，Ｃ—Ｖ测量ｎＴ用于分析栅氧厚
度、栅氧电荷、游离子（杂质）和界面阱密度。在后续的工艺步
骤中也会用到这类测量，例如光刻、刻蚀、清洗、电介质和多晶
硅沉积、金属化等。当在圆片上完全制造出器件之后，在ｎｒ靠
性和基本器件测试过程中可以利用Ｃ—Ｖ测量对阂值电压和其
他一些参数进行特征分析，对器件性能进行建模。
半导体电容的物理特性
风能路灯ＭＯＳＣＡＰ结构足在半导体制造过程中形成的一种基本器件结构（如图ｌ所示）。尽管这类器件町以用于真实电路中，但
是人们通常将其作为一种测试结构集成在制造工艺中。由于
这种结构比较简单而且制造过程容易控制，因此它们足评测
底层工艺的一种方便的方法。
图１Ｐ型衬底上形成的ＭＯＳＣＡＰ结构的Ｃ—Ｖ测量电路图１中的金属／多晶层是电容的一极，二氧化硅是绝缘囵鼋哥詹｛层。由于绝缘层下面的衬底是一种半导体材料，因此它本身并不是电容的另一极。实际上，其中的多数载流子是电容的另一极。物理Ｉ：而言，电容ｃ町以通过下列公式中的变量计算出来：
铜管对流散热器Ｃ＝Ａ（Ｋ，ｄ），其中
Ａ是电容的面积；
Ｋ是绝缘体的介电常数；
ｄ是两极的Ｉ’日Ｊ距。
因此，Ａ和Ｋ越大，绝缘体厚度越薄，电容值就越高。通常而言，半导体电容的大小范围从几纳法到几皮法，甚至更小。
进行Ｃ—Ｖ测量时要在电容的两极加载直流偏压同时利用一个交流信号进行测量（如图ｌ所示）。通常情况下，这类测量使用的交流频率范丽从１０ｋＨｚ到１０ＭＨｚ。所加载的偏压作为直流电压扫描驱动ＭＯＳＣＡＰ结构从累积区进入耗尽区，然后进入反型区（如图２所示）。
图２Ｃ—Ｖ测试中获得的ＭｏＳＣＡＰ结构的直流偏压扫描
强大的直流偏压导致衬底中的多数载流子在绝缘层界面附近累积。南于它们尤法穿透绝缘层。因此当电荷积累在界面附近（即ｄ为最小值）时电容在累积区达到最大值。如图１所示。从ｃ—ｖ累积测苗可以得到的一个基本参数就是二氧化硅的厚度／ｏｘ。
当偏压降低时，多数载流子从氧化层界面被排斥开，耗尽区形成。当偏压反相时，电荷载流子远离氧化层达到最大距离，电容达到最小值（即ｄ为最大值）。根据这时的反犁区电容，可以推算出多数载流子的数量。这一基本原理同样适用于ＭＯＳＦＥＴ晶体管，只是它们的物理结构和掺杂更加复杂。过店客流统计分析
在偏压扫过这ｉ个区的过程中还町以得到多种其他参数，如ｌ冬Ｉ２所示。利用不同的交流信号频率可以得到其他细节
信息。低频町以揭示所谓的准静态特征，而高频测试则町以表 万方数据
万方数据
万方数据
半导体C-V测量基础
作者：Lee Staufer， Lee Stauffer
作者单位：吉时利仪器公司
刊名：
电子质量
英文刊名：ELECTRONICS QUALITY
调盘
年，卷(期)：2009，(9)
被引用次数：0次
本文链接：d.wanfangdata/Periodical_dzzl200909009.aspx
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下载时间：2011年4月18日
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