原创 KZ100探测仪中的“科普彗星”--吉时利4200半导体特性分析系统

吉时利4200半导体特性分析系统用于偏置探针以及采集集成电路器件漏电流和漏源电压 (IDVDS) 数据。该系统配备4个4200-SMU[1] (源-测量单元)以及三轴线缆。在扫描模式下，将速度设置为快速，可以获得IDVDS曲线。源电流[2]（IS）和漏电流（ID）的电流上限都被设置为500 µA，并在0.0 V～1.5 V（步长5 mV）对漏极电压[3]（V_DS）进行扫描。通过在1.5 V和100 nA上限内对栅极电压[4]（V_GS）进行步进，可以测得一系列IDVDS曲线。为了把电荷感应带来的干扰降到最小，在数据采集之前和数据采集期间，显微镜不发出扫描光束

对于指定的V_GS，在I_D几乎恒定的大部分工作范围内，MOSFET的行为与跨导器件类似。这个工作范围通常称作饱和区。当漏源电压（V_DS）较小时，在源电流（I_D）与V_DS呈线性比例的范围内，MOSFET器件的行为则与电阻相似 ，这个区域通常称作线性区。

如图1所示，利用KZ100系统从90nm节点n-沟道MOSFET器件采集的IDVDS数据具有典型MOSFET的线性区和饱和区。图1a给出集成电路在正向偏置时的漏电流，图1b给出同一个集成电路在反向偏置的漏电流。这个比较是确定器件功能是否正常的一种方法。图1a和1b的IDVDS曲线非常相似，这说明被调查的电流器件功能如同预期一样。

图1a：利用KZ100纳米操纵器系统测得的n –沟道MOSFET的IDVDS曲线

图1b：在反向偏置情况下，对图4a 中器件进行测试。

对于p-沟道MOSFET，当栅极电压（V_GS）相对于源电压（V_DS）为负时，I_D电流流动。通常，p-沟道 MOSFET具有较高的栅极阈值电压和较低的饱和电流。图2给出90 nm节点p-沟道MOSFET器件IDVDS系列曲线。这些p-沟道曲线是通过KZ100系统采集的，曲线表明：同n-沟道MOSFET相比，p-沟道MOSFET性能较差，这和预期一样。

图2：利用KZ100系统测得的p-型MOSFET的ISVSD曲线

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