C-V測量技術(shù)、技巧與陷阱——常見(jiàn)C-V測量誤差I(lǐng)I
加入技術(shù)交流群
隨著(zhù)測試頻率的增大，C-V測量對相位誤差越來(lái)越敏感，尤其是當頻率高于1MHz時(shí)。不同的開(kāi)關(guān)矩陣[1]、探針臺線(xiàn)纜和探針都具有不同的路徑長(cháng)度，我們必須考慮這一因素并進(jìn)行校正。不同的線(xiàn)纜還具有不同的傳輸延遲，因此有不同的相位誤差。隨便選擇現有的同軸線(xiàn)纜不是明智之舉，因為它可能與廠(chǎng)商電容計預定的傳輸延遲不匹配。幸運的是，某些新型的C-V表，例如吉時(shí)利的4210-CVU[2]，能夠測量并調節相位誤差，針對不同的線(xiàn)纜系統和不同的路徑長(cháng)度進(jìn)行補償。
某些探針臺的卡盤(pán)本身帶有很長(cháng)的連接探針臺的線(xiàn)纜，它們可能與連接機械手的線(xiàn)纜類(lèi)型不匹配。這會(huì )給基于卡盤(pán)的測量帶來(lái)問(wèn)題。如果可能，解決辦法是采用雙頂面接觸。如果不可行，就要盡量使得連接卡盤(pán)的線(xiàn)纜與連接機械手的線(xiàn)纜相互匹配。大多數交流阻抗表最好采用帶一組開(kāi)氏線(xiàn)纜的，一條用于加力一條用于檢測，但有時(shí)候在系統中同時(shí)采用兩種線(xiàn)纜是不切實(shí)際的。這時(shí)，可以用T型連接方式把開(kāi)氏引線(xiàn)連接在一起，只用一條線(xiàn)連接器件。這種方式會(huì )帶來(lái)增益誤差，尤其是對大電容。
卡盤(pán)本身就是一個(gè)非常沉重、復雜的負載，會(huì )影響測量精度。將交流阻抗表的交流激勵端（通常稱(chēng)為高電流端）與卡盤(pán)相連，將電流探測端（通常稱(chēng)為低電流端）與機械手相連，可以得到最好的結果。
不同的線(xiàn)纜類(lèi)型和線(xiàn)纜阻抗[3]也會(huì )帶來(lái)問(wèn)題。例如，某些C-V表是100歐姆的系統，某些是50歐姆的系統。通常我們最好選用交流電表廠(chǎng)商推薦的線(xiàn)纜。開(kāi)關(guān)矩陣會(huì )產(chǎn)生很長(cháng)的，有時(shí)候甚至是無(wú)法控制的阻抗路徑。降低測試頻率一般可以改善基于開(kāi)關(guān)矩陣的測量效果。探針會(huì )增大與測量串聯(lián)的接觸電阻，可以采用短路校正的方法對其進(jìn)行補償。
表1匯總了典型的C-V測量誤差源，并給出了相應的校正處理建議。
表1.
| 誤差源 | 結果 | 校正處理 |
| 線(xiàn)纜長(cháng)度 | ·高頻下產(chǎn)生增益誤差 | ·采用合適的線(xiàn)纜長(cháng)度 ·對線(xiàn)纜長(cháng)度進(jìn)行軟件校正 ·降低測試頻率 |
| 探測臂、機械手長(cháng)度 | ·高頻下產(chǎn)生增益誤差 | ·對線(xiàn)纜長(cháng)度進(jìn)行軟件校正 ·降低測試頻率 |
| 卡盤(pán)線(xiàn)纜與探測線(xiàn)纜不匹配 | ·高頻下產(chǎn)生增益誤差 ·偏移電容 | ·采用雙頂面接觸 ·對線(xiàn)纜長(cháng)度進(jìn)行軟件校正 ·降低測試頻率 |
| 開(kāi)氏點(diǎn)之后的線(xiàn)纜長(cháng)度 | ·阻抗增益/偏移誤差 | ·采用較短的線(xiàn)纜 ·采用開(kāi)路/短路校正 |
| 卡盤(pán)是一個(gè)沉重而復雜的負載 | ·高頻下產(chǎn)生增益誤差 ·測得的C太低 ·測量噪聲大 | ·采用雙頂面接觸 ·將高電流端與卡盤(pán)相連 ·提高交流激勵電平 ·降低測試頻率 ·將卡盤(pán)地線(xiàn)與線(xiàn)纜地線(xiàn)跳接在一起 |
| 線(xiàn)纜類(lèi)型和阻抗 | ·線(xiàn)纜長(cháng)度校正無(wú)法修復的阻抗增益/偏移誤差 | ·采用廠(chǎng)商推薦的線(xiàn)纜 ·注意線(xiàn)纜阻抗（50歐姆、75歐姆、100歐姆） |
| 開(kāi)關(guān)矩陣 | ·阻抗增益/偏移誤差、測量噪聲大 | ·縮短線(xiàn)纜長(cháng)度 ·降低測試頻率 |
| 探針接觸電阻[4] | ·測量可重復性差 | ·更換探針 ·采用開(kāi)路/短路校正 |
結語(yǔ)
半導體C-V測量的精確性取決于高精度的測試儀器、精心設計的布線(xiàn)結構以及對這些底層測量原理的準確理解。在掌握這些方面之后，您就可以設計出能夠滿(mǎn)足測試應用需求的硬件和布線(xiàn)結構。
評論