Keithley Instruments Inc. - Semiconductor Device Labs

Laboratori di strumenti a semiconduttori

·Panoramica	·Esempio di misurazione	·Introduzione ad ACS - Edizione Base	·Soluzioni di test
·Prodotti di uso comune	·Materiali correlati	·Altri tipi di clienti

Panoramica

Il laboratorio di dispositivi a semiconduttori/microelettronica è parte integrante del piano di studi della moderna ingegneria elettrica. Consente agli studenti di applicare ciò che hanno appreso nei corsi di fisica degli strumenti e VLSI. Nel corso di laboratorio di dispositivi a semiconduttori gli studenti apprendono le tecnologie di micro/nano-fabbricazione a semiconduttori, la lavorazione e la caratterizzazione elettrica tramite esperienza pratica. L'esperienza didattica include l'acquisizione di familiarità con la progettazione, la simulazione e l'integrazione dei processi. Una volta compresi questi processi, lo studente è in grado di fabbricare, caratterizzare e valutare una varietà di dispositivi a semiconduttori, quali diodi, transistor bipolari e a effetto campo, componenti passivi e perfino dispositivi a circuiti integrati.

Per tutti i dispositivi a semiconduttori studiati in laboratorio, le metodologie di caratterizzazione elettrica più comuni sono:

Rappresentazione grafica I-V tipica su MOSFET

Rappresentazione grafica di profilo C-V tipico

1. Test di corrente rispetto alla tensione (I-V) per dimostrare il rapporto tra la corrente continua attraverso un dispositivo elettronico e la tensione in corrente continua attraverso i suoi morsetti.

2. Test di capacitanza rispetto alla tensione (C-V) per la caratterizzazione di parametri di materiali e strutture a semiconduttori, quali densità di intrappolamento di interfaccia, carico fisso e carico ossido.

Esempio di misurazione

Gli argomenti in genere affrontati nel laboratorio didattico di microelettronica/dispositivi a semiconduttori includono la fabbricazione e la caratterizzazione di una varietà di dispositivi:

	1. Il condensatore MOS
	Argomenti

Curve C-V (alta frequenza: 100 kHz):
Tipo di drogaggio – Spessore dell'ossido – Tensione a banda piatta – Tensione di soglia – Drogaggio bulk – Larghezza massima di esaurimento – Sensibilità dello strato di inversione all'equilibrio: velocità e direzione di spazzolamento di tensione – effetti della luce e della temperatura.

Curva I-V:
Accumulo di carica (misura della rappresentazione del tempo V con generazione I bassa). Determinazione della capacitanza di ossido. Confronto con curve C-V.

Curva C-V (Quasistatica) combinata a curve C-V:
Potenziale superficiale Ψ_s in funzione della tensione applicata – Densità degli stati di interfaccia D_it = f(Ψ_s) di Si (100) rispetto a Si(111): influenza dell'orientamento e ricottura post-lavorazione.

Curve C-V (alta frequenza: 100 kHz):
Densità di carica di ossido mobile (sollecitazione temperatura di errore sistematico: 200°C, 10 min, ±10V)

	2. Transistor a giunzione bipolare
	Argomenti

Caratteristiche dell'uscita diretta dell'emittente comune:
Ic = f (Vce>0,Ib), misura Iceo (f).

Caratteristiche dell'ingresso CE diretto:
Ib = f (Vbe) per più valori positivi Vce.

Gummel plot diretto: log Ic, log Ib = f(Vbe >0).

Guadagni βf = Ic/Ib e determinazione af.

βf in funzione di log(Ic): effetti di iniezione bassi e alti.

Caratteristiche non ideali: Tensione anticipata.

Caratteristiche dell'uscita CE inversa: Ic=f(Vce<0,Ib), Iceo(r).

Caratteristiche del trasferimento CE inverso:Ib=f(Vbe) per più valori negativi Vce.

Gummel plot inverso: logIe, logIb=f(Vbc>0).

Guadagni βr = Ie/Ib e determinazione ar.

βr come funzione di log(Ie): effetti di iniezione bassi e alti.

Vce(sat) = Vbe(on) – Vbc(on) determinazione per una determinata corrente Ib.

Costruzione di modelli Ebers Moll e confronto sperimentale.

Caratteristiche C-V delle giunzioni BE e CE. Concentrazione di drogaggio di base.

	3. MOSFET integrato in sub-micron
	Argomenti

Caratteristiche di uscita: IDS = f(V_DS,V_GS):
Tipo di p-MOSFET (potenziamento o esaurimento), parametro di Modulazione della lunghezza del canale (λ)lunghezza effettiva del canale come funzione di V_DS nella regione di saturazione (V_DS<–3V)

Caratteristiche di trasferimento:
I_DS = f(V_GS) e Transconduttanza g_m = f(V_GS) nella regione lineare (V_DS = –0.1V): Determinazione della tensione di soglia V_T e del fattore di transconduttanza k. Derivazione della mobilità effettiva del canale μ_eff funzione al V_GS.

Caratteristiche di polarizzazione del substrato:
I_DS = f(V_GS,V_BS>0), determinazione del fattore γ nella regione lineare (V_DS = –0.1V). Substrato di concentrazione di drogaggio.

Caratteristiche della sottosoglia:
log (I_DS) = f(V_GS) per più valori V_DS elevati: Effetto di abbassamento delle barriere indotto da drenaggio (V_T shift) effect.

Caratteristiche di corrente del substrato:
log (I_bs) = f(V_GS) per più valori V_DS elevati: Effetti di iniezione a portante calda. Incidenza sulle caratteristiche di uscita a livelli di drenaggio elevati.

Modello di caratteristiche di uscita mediante equazioni a canale lungo e a canale corto:
confronto sperimentale.

Introduzione ad ACS - Edizione Base

ACS Edizione Base massimizza il processo di apprendimento per studenti di ingegneria che esaminano i dispositivi elettronici di base e accelera le ricerche dei laureandi nella caratterizzazione di dispositivi a semiconduttori o nanoscala della prossima generazione. In abbinamento a uno o più strumenti SourceMeter® di sistema della Serie 2600A di Keithley, l'ACS Edizione Base è uno strumento per la caratterizzazione di componenti e la tracciatura di curve potente ma facile utilizzo. Viene consegnato completo di una suite di caratterizzazioni parametriche, per cui può fornire rapidamente e semplicemente i risultati necessari per comprendere il funzionamento dei dispositivi elettronici di base o comprendere le proprietà elettriche di dispositivi e materiali di nuova concezione.


Quando è necessario acquisire rapidamente alcuni dati su un dispositivo elettronico o componente imballato, l'interfaccia utente basata su procedure guidate messa a punto per ACS Edizione Base consente di individuare ed eseguire facilmente il test desiderato, come questo comune test di traccia della curva FET.	Come un tradizionale tracciatore di curve analogiche, l'ACS Edizione Base è in grado di generare rapidamente una famiglia di curve su un dispositivo elettronico o componente confezionato, ma offre anche la flessibilità necessaria per salvare, confrontare e correlare facilmente i risultati.

Caratteristiche e vantaggi principali:

Tempi rapidi di prima misurazione - Semplicità di installazione, procedura guidata intuitiva per la selezione dei test e test integrati
Nessuna necessità di codifica - l'interfaccia grafica utente intuitiva di ACS consente di semplificare e velocizzare test, analisi e risultati I-V
Ottimizzata per applicazioni di test, verifica e analisi dei componenti
Flessibilità hardware - Aggiungi o rimuovi strumenti in modo dinamico per soddisfare specifiche esigenze di test
Librerie di applicazioni preesistenti - Una serie incredibilmente ricca di librerie di test facilmente e rapidamente consultabili
L'architettura software modulare flessibile semplifica l'aggiornamento dei propri sistemi e l'adattamento delle proprie applicazioni in vista di nuove esigenze di test
La licenza software off-line opzionale GRATUITA semplifica lo sviluppo di nuove sequenze di test su un altro PC, senza richiedere alcun collegamento a un sistema necessario per lavori in corso

Per saperne di più

Soluzioni di test

Il cuore del laboratorio di dispositivi a semiconduttori è costituito dall'analizzatore di parametri. Il sistema di caratterizzazione di semiconduttori Modello 4200-SCS di facile utilizzo esegue caratterizzazioni di dispositivi a corrente continua e a impulsi a livello di laboratorio, rappresentazione grafica in tempo reale e analisi ad alta precisione e con risoluzione sub-femtoamp. In abbinamento alla opzione integrata 4200-CVU , For simple and quick measurements on active components such as diodes, transistors, op-amps, and the latest in semiconductor device architectures.

gli strumenti SourceMeter® della Serie 2400

SourceMeter di Sistema della Serie 2600 di Keithley

Per misurazioni semplici e rapide su componenti attivi, quali diodi, transistor, amplificatori operazionali e le più recenti architetture di dispositivi a semiconduttori, gli strumenti SourceMeter® della Serie 2400 e SourceMeter di Sistema della Serie 2600 di Keithley combinano funzioni di test multiple, inclusi alimentazione elettrica di precisione, sorgente di corrente reale e un DMM. Gli strumenti della Serie 2600 includono anche un generatore di forme d'onda arbitrarie, un generatore di impulsi V o I con misurazione, un carico elettronico e un controller di scatto.

Nella progettazione e sperimentazione di dispositivi a semiconduttori a bassa resistenza e bassa potenza, è fondamentale gestire la potenza per evitare di distruggere tali dispositivi. La caratterizzazione della resistenza dei materiali moderni e dei componenti a semiconduttori e nanoelettronici richiede la capacità di generare correnti molto basse e di misurare tensioni molto basse. La capacità di misura della resistenza (inversione di corrente) in modalità delta di Keithley combina capacità di generazione di corrente diretta bassa del Modello 6220 o 6221 con la precisione di misurazione in bassa tensione del Modello 2182A.rendendosi ideale per l'esecuzione di misurazioni di bassa resistenza (fino a 10nΩ) per la caratterizzazione di parametri di resistenza, interconnessioni e semiconduttori a bassa potenza.

Il software LabTracer® 2.0 scaricabile gratuitamente consente agli utenti di configurare e controllare in modo rapido e semplice fino a otto canali SourceMeter della Serie 2600 o 2400 per la tracciatura di curve o la caratterizzazione di dispositivi. Offre un'interfaccia grafica utente semplice per l'installazione, il comando, l'acquisizione di dati e la rappresentazione grafica di dati DUT da strumenti SourceMeter. Se utilizzati insieme, gli strumenti LabTracer e SourceMeter offrono agli utenti di laboratorio un'alternativa potente, economica e di facile utilizzo alle soluzioni basate su telaio.

Generatori di impulsi/pattern della Serie 3400 con generazione di pattern e comando esteso su una vasta gamma di parametri di impulso, tra cui ampiezza dell'impulso, tempo di salita, tempo di discesa, larghezza e capacità di ciclo di lavoro, è particolarmente adatto alle esigenze di una vasta gamma di utenti, tra cui ricercatori di nanoelettronica, ricercatori di dispositivi a semiconduttori, progettisti di dispositivi a radiofrequenza e docenti.

Prodotti di uso comune

Cliccando su uno dei seguenti link si accede direttamente alla pagina web di ogni prodotto, in cui sono riportati i collegamenti a manuali, software e driver di tale prodotto.

Sistema di caratterizzazione di semiconduttori 4200

Strumenti SourceMeter

Generatore di impulsi

Sorgenti di corrente/Nanovoltmetri

Materiali correlati

Per saperne di più

Opuscoli

Sistemi di caratterizzazione di semiconduttori

Strumenti SourceMeter
Product Intro

Generazione di impulsi/pattern

Generatori di impulsi e pattern della Serie 3400

Schede dati tecnici dei prodotti

Biblioteca universitaria

Manuali

Libri bianchi

4200-SCS

Strumenti SourceMeter

Sorgenti di corrente/Nanovoltmetri

Note relative alle applicazioni

4200-SCS

Strumenti SourceMeter

Generatore di impulsi

n. 2851 Esecuzione di misure di pompaggio-caricamento con il sistema di caratterizzazione di semiconduttori Modello 4200-SCS e il generatore di impulsi/pattern della Serie 3400

Sorgenti di corrente/Nanovoltmetri

Altri tipi di clienti

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