电容-电压(C-V)的连接与校正

    电容-电压(C-V)测试长期以来被用于判断多种不同器件和结构的各种半导体参数，适用范围包括MOSCAP、MOSFET、双极结型晶体管和JFET、III-V族化合物器件、光伏(太阳能)电池、MEMS器件、有机薄膜晶体管(TFT)显示器、光电二极管和碳纳米管等等。研发实验室广泛利用C-V测量技术测新材料、工艺、器件和电路。负责产品和良率增强的工程技术人员利用它们优化工艺和器件性能。可靠性工程师利用这类测量技术对供货商的材料进行资格检验，监测工艺参数，分析失效机理。毋庸置疑，它们是半导体特征分析与测试的基础。

    尽管很多C-V测量技术本身相对简单，但是以一种能够确保测量质量的方式实现C-V测试仪与探针台的连接却不是那么简单。目前探针台使用的机械手和探针卡多种多样，当试图在一个探针台上同时支持I-V、C-V和脉冲式或超快I-V测量时，它们就会带来一些实际的问题。当进行I-V、C-V或超快I-V测量时，测量结果的质量与线缆的品质和所采用的探针台配置直接相关。

    直流I-V测量最好采用低噪声同轴线缆和远程探测线。C-V测量需要使用具有远程探测线的同轴线缆，而且线缆长度要控制的非常精确。超快I-V测试需要50欧姆的同轴线缆，但是远程探测线却给超快I-V测试带来了阻抗失配的问题。射频C-V测量需要使用特殊的射频线缆和“地-信号-地”结构的探针以及校准基座。但不幸的是，这些接线方法与其它方法都不兼容。

    通过吉时利实验室中的实验，我们选择了American Probe & Technologies公司提供的探头配置(73系列或74系列)。它的优势在于大多数探针台供货商都有供货。这种特制的探头是同轴的，带有一个开氏连接，其主体和屏蔽层都是浮空的，因此可用作I-V测量的驱动保护，或者通过跳接实现C-V和超快I-V测量的短接地路径。这类探针上的接头称为SSMC。

    有三类线缆可用于实现与这类探针的高品质连接：SSMC到三轴线缆连接适用于直流I-V测量和一般性应用(直接或间接连接)；SSMC到同轴线缆连接可用于C-V或超快I-V测试(间接连接)；而更特殊的SSMC到SMA线缆连接能够实现最佳的C-V测量性能，尤其是在较高频率下(直接连接)。每个探针连接了一对同轴线缆，实现远程开氏检测连接。请注意两个探头体之间的跳线很短，这种跳线确保了探针之间具有良好的接地连接，这对高频测量很重要。

    好的C-V测量取决于接地跳线的质量。随着频率的提高，好的接地跳线变得愈发重要。探头体必须跳接在一起，因为同轴线缆的屏蔽层实际上是C-V测试系统测量通路的一部分。如果屏蔽层没有靠近连接在一起，就会形成一个很大的回路，从而在测量通路中直接产生较大的电感，给电容测量带来很大的误差。

    当有人想要采用与C-V测量系统相同的探针和线缆系统配置进行直流I-V测量时，按这种方式跳接探针体的缺点就显而易见了。对于好的直流I-V测量，探针体必须浮动在保护电位上，这意味着当从C-V转换为I-V测试时，必须去掉这个跳线。如果探针台频繁在I-V和C-V测试之间转换，那么你很快就会发现去掉和重新放置这个跳线是一个非常费力费时的过程。