半导体测试 器件与芯片测试ppt课件.ppt

第7章半导体器件测试，第1，1，半导体器件简介，半导体器件是利用半导体材料的特殊电气特性执行特定功能的器件。为了区别于集成电路，也称为单个设备。半导体离散器件是集成电路的功能基础。半导体器件主要有：端子装置和三端子装置：基本结构，本机种是可用于产生、控制和接收电信号的PN接头。Pn结二极管、肖特基二极管三端设备：使用多种晶体管放大和控制电信号。双极晶体管、MOS场效应晶体管等，2，(a)半导体二极管，3，示图半导体二极管结构和符号电极；(c)集成电路的平面结构；(d)图形符号、4、一般二极管和调节器二极管、一般二极管：主要使用二极管的正向传导、反向阻断功能，以实现整流、检测、开关等作用。符号注释：5，电压调节二极管：PN接头可以在特定反向电压下引起雪崩破坏。此时二极管的反向电流迅速增加，但反向电压基本不变。因此，可以用作电压调节器电源。反向击穿电压值是高于40V的二极管和低于40V的稳定器管。符号，6，图一般二极管，第一是国内标准的图；图2双向瞬态抑制二极管；图3是光敏或光电二极管、发光二极管。图4是变容二极管。图5是肖特基二极管。图6是恒流二极管。图7是调节器二极管。7，双极晶体管的几种常见形式(a)低功率管(b)低功率管(c)的功率管(d)高功率管，双极晶体管也称为晶体管。电路表现法符号：BJT。不同功率的外形结构不同。(b)半导体晶体管，8，晶体管基本结构由两个具有不同掺杂浓度和不同背面的PN连接组成，每个PN连接对应的区域可以分为发射区域、主区域和集电区域等NPN类型和PNP类型。9，base:薄，低掺杂浓度，集电极区：大面积，发射区：高掺杂浓度，10，制作晶体管的材料可以是Si或Ge。11，图1.16晶体管电路的三个配置(a)公用发射极连接方法；(b)共同基础连接方法；并且，每个极电流(c)腔集电极连接，2，晶体管操作模式，12，图1.15晶体管放大所需的电源连接方法反转；(b)PNP类型，作业的基本条件：EB完工正偏差；CB节点相反。VCCVBBVEE、13、场效应晶体管(FieldEffectTransistor，FET)的工作方式不同于双极晶体管。双极晶体管是利用基极电流调节集电极电流的电流控制型放大元件。带正电荷的孔和带负电荷的电子具有放大功能的意义。这叫双极。MOSFET是电压控制类型的放大元件，使用栅极电压控制泄漏电流。FET的特点是频率上输出阻抗很高的1011 1012(比mosFET高)。fet比双极晶体管噪声小，可以用作功率放大器。(c) MOS晶体管，14，结构和电路符号，P型基板，2个N区，MOS结构，N通道加强，15，N通道耗尽，预埋导电通道，16，P通道加强，17，P通道耗尽，25，图7.13，图7.14，2，二极管I-V测试，26，测试电路，测试设备-晶体管参数测试器，27，1，晶体管主要测试参数，施工极增益(电流放大系数)交流操作测试设备-晶体管参数测试器，33，3，测试MOS结构的C-V特性，34，C-V特性测试简介金属-氧化物-半导体(MOS)结构的电容是外部加压函数，MOS电容是根据电压变化曲线进行的通过将实际测量的MOS结构的C-V曲线与理想MOS结构的C-V特性曲线进行比较，可以获得硅层厚度、基板掺杂浓度、氧化物层的移动电荷表面密度和固定电荷表面密度等参数。在集成电路特别是MOS电路的生产开发开发中，MOS电容的C-V测试是非常重要的过程监控测试手段，是设备、电路参数分析和可靠性研究的有效工具。35，1，MOS结构的电容模型，氧化层电容，氧化层，与半导体表面感应空间电荷区域相对应的电容，MOS电容连接Co和Cs，总电容器c :与氧化层的厚度成反比，与外压VG无关。空间电荷区域单位面积的电量Qs取决于表面电位与变化率的大小，36，2，mos结构的C-V特性，37，P型基板的MOS，b .小正栅格压力，负栅格压力，正栅格压力，a .负栅格压力，正栅格压力栅压VG越大，耗尽层宽度越大，Cs越大，总电容越小。38，P型基板的mos，c .较大的栅极压力、正栅极压力、相反，耗尽区域宽度基本上没有增加，最大、总电容c达到了最小Cmin。39，P型基板的MOSC-V特性，40，半导体和二氧化硅接口之间的电荷充电和放电时间常数通常大于10-6s，因此接口状态电容仅在低频或准静态情况下有助于MOS电容。对于1MHz的高频C-V测量，通常不考虑接口状态电容的影响。高频C-V测试和低频C-V测试之间的差异，41，N型基板MOS的高频和低频C-V特性，42，P型基板mos: i。在添加负栅极压力时，半导体和氧化层接口中积累了包封，相应的最大容量ii。添加正浇口压力时，半导体和氧化层接口中的空孔耗尽，其最小容量为n型基板mos: i .添加正浇口压力时，半导体和氧化层接口中的气穴累积，其最大容量为ii。负栅极压力时，半导体和氧化层接口耗尽了气穴，最小容量，p型和n型半导体基板莫氏结构的C-V特性差异，43，3，一些概念和计算公式，44，(1)平板电压VFB和电容器CFB，45，qsc=O .这种状态称为张紧皮带状态，总MOS电容称为张紧皮带电容。在MOS结构C-V测试中，这是一个非常有用的参数，可用于设置实际C-V曲线的平坦带点。46，(2)平坦波段容量CFB的计算公式：47，在实际MOS结构中，SiO2始终有电荷(通常是正电荷)，金属的功能函数和半导体的功能函数通常不相同，因此平坦波段电压VFB通常不为零。金属通过交换电荷，可以对莫尔斯结构的C-V特性产生相当大的影响。如果不考虑界面状态的影响，(3)氧化层固定电荷对平面电压VFB的影响，48，氧化层正固定电荷越大，则平面电压负值越大，整个C-V曲线向负电压移动。，49，50，(4)由测试的最大容量Cmax确定的氧化层厚度tox，(51，(5)半导体掺杂浓度：在Cmin/Cox或CFB/Cox的电容比中图画书说明。2，简述了Si晶体管共用极操作模