半导体分析仪微小电流校准方法研究

半导体分析仪作为目前半导体器件I-V特性曲线的最重要测量仪器,其微小电流低至pA量级,准确度至1%,采用常规直接测量方法无法实现,论文在研究校准方案的基础上,利用"加压测流法"对GΩ量级高值电阻器进行标定,设计与其配套的无源低电流适配器,巧妙利用Guard技术实现对pA、nA量级微小电流的校准。采用"传递比较法"与上级机构对1pA~10nA的微小电流进行验证,试验数据验证了论文校准方案的正确性。论文技术成果已经应用于半导体工艺线源表类测试系统的校准中,值得借鉴推广。     

微电子器件温度分布测试技术研究

为改善微电子器件性能,提高可靠性,确定筛选、考核条件等都必须对器件的结温、表面温度分布以及热斑等热特性进行精确测量,红外热像法是当前测量微电子器件热特性最有效的方法之一。文章针对InfrascopeⅡ型显微红外热像仪在实际应用中如何提高其测温准确度和一致性等问题进行了研究,重点分析了样品发射率、背景环境和大气衰减等因素的影响,并给出验证解决方案,取得了满意的结果。     

热反射测温中基于随机共振的微小信号测量

提出了利用随机共振技术提高基于CCD探测器的热反射测温装置温度分辨力的方法。设定了CCD探测器量化效应的规则,分析了随机共振在非线性的CCD探测器测量过程中的作用机理,从理论上计算出了应用随机共振后CCD探测器测量微小信号的结果。利用LabVIEW编写仿真程序,对不同噪声强度对微小信号的测量效果进行了仿真,仿真结果与计算结果一致。仿真结果还显示:噪声强度越低误差越大,噪声强度大于1时,仿真结果与真实值基本一致。搭建了一套理论分辨力1.035℃的可见光热反射测温实验装置,测量0.5℃的微小温度变化,测得结果在0.455~0.673℃的范围内,结果证明了随机共振能够提高CCD探测器小信号测量能力。     

不同脉冲工作条件对GaN HEMT器件结温的影响

研究了不同脉冲工作条件对GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)结温的影响,通过改变脉冲信号发生器的输出频率和占空比来改变器件的工作条件,利用具备高空间分辨率的显微红外热像仪进行瞬态结温测试。结果表明:器件工作在给定的平均功率下,可以通过提高脉冲信号占空比和频率来改善器件的寿命和性能可靠性;工作在给定的峰值功率下,可以通过降低脉冲占空比和提高脉冲频率来改善器件的寿命和性能可靠性。沟道温度影响着半导体器件的寿命,因此,可以在器件能够承受的范围内通过改变脉冲占空比和脉冲频率来改善器件的寿命和性能可靠性。     

片上皮法级电容测试系统专用标准件的研制

研制了一套用于片上皮法级电容测试系统的电容标准件,量值低至1 pF,频率达到1 MHz。该电容标准件采用GaAs衬底,金属-绝缘层-金属(MIM)结构的电容器阵列实现,其标称值分别为1,10和100 pF。为了消除由探针系统和外界环境引入的分布电容的影响,在芯片同一单元内设计了在片开路器,电容测量准确度达到±1%。建立了在片皮法级电容测量模型,利用组建的可溯源在片定标装置对电容样片定标后,进行重复性和稳定性考核,最终研制出年稳定性小于0.4%的电容标准件一套。测量结果及标准件应用表明,研制的标准件可为片上皮法级电容测试系统进行现场整体校准。     

基于红外测温的GaN HEMT器件结构函数法热阻测量

为了准确的测量GaN HEMT的热阻参数,在两种不同的管壳接触热阻条件下,利用经过改进的显微红外热像仪测量了GaN HEMT的降温曲线。采用结构函数算法对两种降温曲线进行分析,得到了反映器件各层材料热阻的积分结构函数曲线。当管壳接触层由空气变化为导热硅脂时,积分结构函数曲线发生了变化。通过结构函数曲线能够明确区分被测件不同层的热阻。可以将被测件的分成6层结构,与器件真实结构基本一致。     

基于 MCM 噪声参数测量不确定度评定的方法研究磁

开展了基于蒙特卡洛法（MCM ）的噪声参数测量不确定度评定工作,以等效噪声参数方程作为不确定度评定的测量模型,利用从测量系统获得的物理量求解函数方程,得到反映等效噪声参数分布情况的数据,并从等效噪声参数导出噪声参数及其概率分布,最后得到噪声参数测量的不确定度。该方法有效地结合了数学随机仿真、物理测量边界判据,实现了噪声参数测量结果的不确定度评定,该方法符合国际标准,可应用的测量系统种类多,普适性高。最后通过实验数据验证,证明了评定方法的有效性,不确定度评定数据的真实性和可靠性。     

皮安纳安级直流电流高精度的校准方法

针对目前市场上采用无源适配器校准皮安纳安级直流电流存在精度不高、适用范围有限的问题,论文提出了一种精度高、适用范围广的校准方法,该方法通过研制皮安纳安级有源直流电流适配器和建立高值电阻电压精确提取模型,利用欧姆定律计算得到电流标准值。实验结果表明,该方法使用方便、简单,适用于绝大多数皮安纳安级直流输出,可满足市场上准确度较高的皮纳安级直流电流校准要求。     

微安级电流数字源表的自动校准系统

目前,实验室注1校准数字源表的主要标准器为5700A多功能校准源以及8508A数字多用表,由于其电流功能的最小量程为200μA,导致微安级电流的自动校准还无法实现。针对这个难题,通过Met/Cal软件开发平台,利用现有硬件基础,采用＂间接测量法＂攻克了这一难关。文章以校准Keithley2400数字源表为例,详细介绍了解决方案的实现。最后通过评定测试数据的不确定度证明了方案的可行性。     

微电子器件红外测温中的发射率测量方法研究

为了使红外热像仪能够准确测量微电子器件中微米级发热结构的温度, 并克服由热胀冷缩引起的器件形变问题,提出了一种单温度发射率测量方法。分析了在用传 统的双温度发射率测量方法对微电子器件进行红外检测时热胀冷缩对检测结果的影响。在温度变换过程 中,器件的形变效应会严重影响温度测量结果。提出了一种针对微电子器件显微红外测试 的单温度发射率测量方法。该方法只需将被测件保持在一个固定温度下即可对发射率进行测 量。理论分析结果表明,该方法与双温度法在最终的测量结果上是等效的。单温度发射率测量 方法可以有效避免微电子器件的形变影响,因而可保证温度测量结果的准确性和可靠性。