Система измерения параметров полупроводников KEITHLEY 4200-SCS
Система KEITHLEY 4200-SCS - универсальная система для измерений I-V (вольт-амперных характеристик -ВАХ) и С-V (вольт-фарадных характеристик) на постоянном токе и в импульсном режиме для полупроводниковых приборов и тестовых структур на пластине в полупроводниковом производстве.
Система имеет модульную многоканальную архитектуру и настраиваемую конфигурацию, поддерживая до 9 измерительных и дополнительных модулей.
Обеспечивает:
- Измерение ВАХ в диапазоне токов 0,1 фА до 1 А и напряжения от 1 мкВ до 210 В
- Измерение C-V в диапазоне до 400 В с разрешением 5 мВ, в частотном диапазоне от 1 кГц до 10 МГц
- Ультрабыстрое и импульсное тестирование с временным разрешением 10 нс
Основные особенности KEITHLEY 4200-SCS:
- Встроенный системный контроллер с процессором 2 Duo-Pentium и поддержкой монитора высокого разрешения
- Шасси поддерживает до 9 измерительных модулей одновременно
- Опционально предусилитель малых токов для модулей средней и высокой мощности
- Измерение вольт-фарадных (C-V) характеристик с дифференциальным смещением ±60 В и в диапазоне частот от 1 кГц до 10 МГц, а также в квазистатическом режиме и ультраникочастотную CV-метрию
- Опциональное измерение высоковольтных Вольт-фарадных (С-V) характеристик в диапазоне дифференциального напряжения до 400 В
- Интерактивная интуитивно понятная пользовательская среда тестирования (КITE) позволяет быстро решать задачи по управлению процессом измерения и тестирования
- Библиотека до 450 стандартных тестов
Рабочая станция на базе Windows XP
- Процессор Pentium Core 2 Duo 6400
- Память - 2 Гб
- Жесткий диск -500 Гб SATA HDD
- DVD/CD-RW
- Встроенный 12-дюймовый дисплей с выходом на внешний SVGA Монитор
- Порты LAN, GPIB, USB, RS-232, Parallel Printer Port
Система измерения параметров полупроводников KEITHLEY 4200-SCS - это комплекс аппаратных и программных средств
Измерительные модули для KEITHLEY 4200-SCS
Измерительные модули предназначены для снятия ВАХ на постоянном токе. Они устанавливаются в слоты базового блока системы 4200-SCS. На одно шасси 4200- SCS возможно установить до 9 измерительных модулей 4210-SMU или 4200-SMU
Модули средней мощности 4200-SMU
- 7 токовых диапазонов для генерации и измерения :
от 100 нА (полная шкала) до 100 мA (полная шкала).
Разрешение:
от 100 фA до 100 нA – в режиме измерения
от 5 пA до 5 мкА - в режиме генерации
- 4 вольтовых диапазона для генерации и измерения
от 200 мВ до 200 В
Разрешение:
от 1 мкВ до 200 мкВ - в режиме измерения
от 5 мкВ до 5 мВ - в режиме генерации
Максимальное выходное напряжение
21 В при токе 100 мА
210 В при токе 10 мА
- Опциональный токовый предусилитель (4200-PA) расширяет токовые диапазоны дополнительно:
Диапазоны : 1 пА, 10 пА, 100 пА, 1 нА, 10 нА
Модули большой мощности 4210-SMU
- 9 токовых диапазонов для генерации и измерения :
от 100 нА (полная шкала) до 1 A (полная шкала).
Разрешение:
от 100 фA до 1 мкA – в режиме измерения
от 5 пA до 50 мкА - в режиме генерации
- 4 вольтовых диапазона для генерации и измерения
от 200 мВ до 200 В
Разрешение:
от 1 мкВ до 200 мкВ - в режиме измерения
от 5 мкВ до 5 мВ - в режиме генерации
Максимальное выходное напряжение
21 В при токе 1 А
210 В при токе 10 мА
- Опциональный токовый предусилитель (4200-PA) расширяет токовые диапазоны дополнительно:
Диапазоны : 1 пА, 10 пА, 100 пА, 1 нА, 10 нА
Токовый предусилитель 4200-PA
Расширяет токовые диапазоны дополнительно:
1 пА, 10 пА, 100 пА, 1 нА, 10 нА
|
Диапазон тока
|
Макс.напряжение
|
Разрешение
(измерение)
|
Точность
измерения
±(% от шкалы + А)
|
Разрешение
(генерация)
|
Точность
генерации
±(% от шкалы + А)
|
|
4210-SMU
|
1 А
|
21 В
|
1 мкА
|
0,100% + 200 мкА
|
50 мкА
|
0,100% + 300 мкА
|
|
100 мА
|
210 В
|
100 нА
|
0,045% + 3 мкА
|
5 мкА
|
0,050% + 15 мкА
|
|
4200-SMU и 4210-SMU
|
100 мА
|
21 В
|
100 нА
|
0,045% + 3 мкА
|
5 мкА
|
0,050% + 15 мкА
|
|
10 мА
|
210 В
|
10 нА
|
0,037% + 300 нА
|
500 нА
|
0,042% + 1,5 мкА
|
|
1 мА
|
210 В
|
1 нА
|
0,035% + 30 нА
|
50 нА
|
0,040% + 150 нА
|
|
100 мкА
|
210 В
|
100 пА
|
0,033% + 3 нА
|
5 нА
|
0,038% + 15 нА
|
|
10 мкА
|
210 В
|
10 пА
|
0,050% + 600 пА
|
500 пА
|
0,060% + 1,5 нА
|
|
1 мкА
|
210 В
|
1 пА
|
0,050% + 100 пА
|
50 пА
|
0,060% + 200 пА
|
|
100 нА
|
210 В
|
100 фА
|
0,050% + 30 пА
|
5 пА
|
0,050% + 30 пА
|
|
4200-SMU и 4210-SMU
с опцией 4200-PA
|
10 нА
|
210 В
|
10 фА
|
0,050% + 1 пА
|
500 фА
|
0,060% + 3 пА
|
|
1 нА
|
210 В
|
3 фА
|
0,050% + 100 фА
|
50 фА
|
0,060% + 300 фА
|
|
100 пА
|
210 В
|
1 фА
|
0,100% + 30 фА
|
15 фА
|
0,100% + 80 фА
|
|
10 пА
|
210 В
|
0,3 фА
|
0,050% + 15 фА
|
5 фА
|
0,500% + 50 фА
|
|
1 пА
|
210 В
|
100 нА
|
1,000% + 30 фА
|
1,5 фА
|
1,000% + 40 фА
|
|
Диапазон
напряжения
|
Максимальный
ток
|
Разрешение
измерения
|
Точность
измерения
±(% от шкалы + А)
|
Разрешение
(генерация)
|
Точность
генерации
±(% от шкалы + А)
|
|
4200-SMU
|
4210-SMU
|
|
200 В
|
10,5 мА
|
105 мА
|
200 мкВ
|
0,015% + 3 мВ
|
5 мВ
|
0,02% + 15 мВ
|
|
20 В
|
105 мА
|
1,05 мА
|
20 мкВ
|
0,01% + 1 мВ
|
500 мкВ
|
0,02% + 1,5 мВ
|
|
2 В
|
105 мА
|
1,05 мА
|
2 мкВ
|
0,012% + 150 мкВ
|
50 мкВ
|
0,02% + 300 мкВ
|
|
200 мВ
|
105 мА
|
1,05 мА
|
1 мкВ
|
0,012% + 100 мкВ
|
5 мкВ
|
0,02% + 150 мкВ
|
Интегрированный модуль заземления:
- Выходной разъем: двойной триаксиальный, тройной клемник
- Максимальный ток 2,6 А при двойном триаксиальном подключении или 4,4 А через тройной клемник
- Нагрузочная емкость – не ограничена
- Сопротивление кабеля: силового – менее 1 Ом
- Сенсорного - менее 10 Ом.
Измерение CV (вольт-фарадных) характеристик С-V измерения в системе 4200- SCS осуществляются с помощью:
- встраиваемой опции CV-метрии 4210-CVU
- опции расширения для проведения мощной CV-метрии 4200-CVU-POWER
- квазистатическим методом CV-метрии при помощи модулей 4200-SMU или 4210-SMU
с опцией 4200-PA
- новым патентованным методом ультранизкочастотной CV-метрии (10 мГц...10 Гц) при помощи модулей 4200-SMU или 4210-SMU с опцией 4200-PA
Опция CV-метрии 4210-CVU может быть установлена в систему которая уже эксплуатируется или заказана при первоначальной комплектации системы.
Встроенный C-V модуль обеспечивает C-V измерения с параметрами:
- частотный диапазон от 1 кГц до 10 МГц
наилучшее разрешение тестового сигнала 1 кГц
выходной уровень 10 мВ...100 мВ
- диапазоны измерения: 1пФ/10 пФ/100 пФ/1 нФ/10 нФ/100 нФ/1 мкФ (зависит от частоты тестового сигнала)
- внутренний источник постоянного смещения в диапазоне ±30 В (60 В диф.)
разрешение 1 мВ
максимальный ток 10 мА
- режим свипирования
параметры свипирования: постоянное смещение, частота, переменное напряжение
закон: линейный,пользовательский
количество точек: 4096
- Измеряемые параметры: Cp-G, Cp-D, Cs-Rs, Cs-D, R-jX, Z-Theta
Высокоскоростная цифровая архитектура позволяет строить графики С-V в режиме реального времени.
4210-CVU содержит широкий набор образцов программ, библиотек тестов и примеров экстракции параметров:
- Стандартная C-V метрия: для обычных МОП-транзитовов, диодов и конденсаторов
- MOScap: Измерение C-V на МОП-конденсаторах
- MOSFET: Измерение C-V на МОП-транзисторах
- Время жизни: Определение скорости генерации и время жизни носителей, (график Зебрста) для МОП-конденсаторов
- Мобильные ионы: Определение подвижного заряда с помощью измерений на разных темепературах
- Емкость: Снятие характеристик как C-V так и C-f (от частоты) на МИМ (металл –изолятор –металл) конденсаторах
- PNjunction: Измерение емкости p n перехода или диода Шоттки как функции приложенного постоянного смещения
- Photo Voltaic cell: Измерение как прямой так и обратной характеристики ячеек солнечных батарей cell
- BJT: Измерение емкости (при нулевом смещении) между выводами биполярного транзистора (База-эммитер, База-коллектор, Эммитер-коллектор)
- I-V/C-V с переподключением: Демонстрация с использованием измерительных модулей SMUs, опции CVU, и переключательных матриц and 707A/708A в одном проекте
- Емкость межсоединений: Измерение C-V малой межконтактной емкости на подложке
- Нанопроволоки: Проведение C-V измерений на двухвыводном приборе на базе нанопроволоки
- Flash: Проведение C-V измерений на типичном приборе памяти на базе плавающего затвора
Опция расширения для проведения мощной CV-метрии 4200-CVU-Power
- Диапазоны измерения от 1 пФ до 1 нФ
- Тестовый сигнал от 100 кГц до 10 МГц (10 мВ...100 мВ)
- Источник постоянного смещения ±200 В (400 В диф.) с разрешением 5 мВ
- Максимальный ток 100 мА (для 4200-SMU) или 300мА (для 4210-SMU)
- Измеряемые параметры: Cp-Gp, DCV, временные метки
4200-CVU-Power применяется для тестирования:
- мощные устройства
- дисплеи
- LDMOS
- устройства памяти
Квазистатический способ CV-метрии
- Два модуля 4200-SMU или 4210-SMU с опцией 4200-PA
- Низкий уровень шумов благодаря уникальному методу Ramp Rate
- Поддержка постоянного смещения ±200 В
- Библиотеки тестов с KTEI
Применяется для тестирования:
- CMOS малой мощности
- некоторые типы дисплеев (индикаторов)
- различные устройства с низким током утечки
Ультранизкочастотная CV-метрия
- Два модуля 4200-SMU или 4210-SMU с опцией 4200-PA (частота 10 мГц...10 Гц)
- Сверхнизкий уровень шумов
- Диапазон измерения от 1 пФ до 10 нФ
- Экстракция:Cp-Gp, Cp-D, Cs-Rs, Cs-D, R-jX, Z-Theta, DCV, частота, временные метки
Применяется для тестирования:
- CMOS
- органическая электроника (OLED, OFET, OPVC)
- устройства памяти
- тонкопленочные транзисторы (TFT)
Ультрабыстрое тестирование
В системе 4200-SCS доступно два вида генераторов импульсов:
- Генератор импульсов типа 4220-PGU
- Модуль ультрабыстрого тестирования 4225-PMU
Обе модели поддерживают:
- Два выходных канала
- Стандартный (2-уровневый) импульс
- Segment Arb
- Формирование сигнала произвольной формы
- Каждый выходной сигнал имеет два диапазона выхода:
10 В (высокий импеданс; 5 В с 50 Ω)
40 В (высокий импеданс; 20 В с 50 Ω)
Модель 4220-PGU является только двуканальным генератором импульсов напряжения.
Модуль ультрабыстрого тестирования 4225-PMU выполняет:
импульсное тестирование: генерация импульса/измерение (аналогично работе измерительных модулей)
переходная ВАХ: захват формы; интегрированные измерения тока и напряжения во времени
импульсный генератор :двух и мультиуровневый импульс; генерация сигналов произвольной формы; генерация пользовательской формы сигнала из сегментов Segment ARB
Для работы с малыми токами используются модули предусилителей/коммутаторов 4225-RPM
Амплитудные хараткеристики генератора 4225-PMU и 4220-PGU
|
Параметр
|
Импеданс
|
Диапазон 10 В
|
Диапазон 40 В
|
|
Амплитуда на выходе
|
50 Ом - 1 МОм
|
-10 В...+ 10 В
|
-40 В...+40 В
|
|
50 Ом - 50 Ом
|
-5 В...+ 5 В
|
-20 В...+ 20 В
|
|
Точность
|
±(0,5% + 10 мВ)
|
±(0,2% + 20 мВ)
|
|
Разрешение
|
50 Ом - 1 МОм
|
< 250 мкВ
|
< 750 мкВ
|
|
50 Ом - 50 Ом
|
< 0,5 мВ
|
< 1,5 мВ
|
|
Уровень шума, скз (типичное)
|
±(0,3% + 1 мВ)
|
±(0,1% + 5 мВ)
|
|
Выходной импеданс
|
50 Ом
|
50 Ом
|
Временные и частотные хараткеристики генератора 4225-PMU и 4220-PGU
|
Параметр
|
Диапазон 10 В
(только генерация)
|
Диапазон 10 В
(с измерением)
|
Диапазон 40 В
(только генерация)
|
Диапазон 40 В
(с измерением)
|
|
Частотный диапазон
|
1 Гц...50 МГц
|
1 Гц...8,3 МГц
|
1 Гц...10 МГц
|
1 Гц...3,5 МГц
|
|
Временное разрешение
|
10 нс
|
10 нс
|
10 нс
|
10 нс
|
|
Джиттер, скз (типичное)
|
0,01% + 200 пс
|
0,01% + 200 пс
|
0,01% + 200 пс
|
0,01% + 200 пс
|
|
Период
|
20 нс...1с
|
120 нс...1с
|
100 нс...1с
|
280 нс...1с
|
|
Длительность импульса
|
10 нс...(период - 10 нс)
|
60 нс...(период - 10 нс)
|
50 нс...(период - 10 нс)
|
140 нс...(период - 10 нс)
|
|
Программируемое
время перехода
|
10 нс...33 мс
|
20 нс...33 мс
|
30 нс...33 мс
|
100 нс...33 мс
|
Измерение тока (4225-PMU)
|
Параметр
|
Диапазон 10 В
|
Диапазон 40 В
|
|
Диапазон измерения тока
|
10 мА
|
200 мА
|
100 мкА
|
10 мА
|
800 мА
|
|
Точность
|
±(0,25% + 100 мкА)
|
±(0,25% + 250 мкА)
|
±(0,25% + 1 мкА)
|
±(0,5% + 100 мкА)
|
±(0,25% + 3 мА)
|
|
Шум
|
15 мкА
|
50 мкА
|
75 нА
|
5 мкА
|
200 мкА
|
Измерение тока (4225-RPM)
|
Параметр
|
Диапазон 10 В
|
|
Диапазон измерения тока
|
100 нА
|
1 мкА
|
10 мкА
|
100 мкА
|
1 мА
|
10 мА
|
|
Точность
|
±(0,5% + 1 нА)
|
±(0,5% + 1 нА)
|
±(0,5% + 30 нА)
|
±(0,5% + 100 нА)
|
±(0,5% + 1 мкА)
|
±(0,5% + 10 мкА)
|
|
Шум
|
200 нА
|
2 нА
|
5 нА
|
50 нА
|
300 нА
|
1,5 мкА
|
Измерение напряжения (4225-PMU и 4225-RPM)
|
±10 В
4225-PMU
|
±40 В
4225-PMU
|
±10 В
4225-RPM
|
|
Точность
|
±(0,25% + 10 мВ)
|
±(0,25% + 40 мВ)
|
±(0,25% + 10 мВ)
|
Для ультрабыстрого тестирования NBTI/PBTI полупроводников рекомендуется опция 4200-BTI-A. Это идеальное средство автоматического тестирования не только на уровне подложки, но и при использовании кассет.
Опция 4200-BTI-A включает в себя:
- один модуль ультрабыстрого тестирования 4225-PMU
- два модуля предусилителей/коммутаторов 4225-RPM
- програмное обеспечение для автоматического тестирования (ASC)
- тесты для ультрабыстрого BTI тестирования
- комплект кабелей
