半导体测试器件与芯片测试.ppt

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1、第七章半导体器件测试一、半导体器件简介半导体器件（semiconductordevice）是利用半导体材料特殊电特性来完成特定功能的器件。为了与集成电路相区别，有时也称为分立器件。半导体分立器件是集成电路的功能基础。半导体器件主要有:二端器件和三端器件二端器件:基本结构是一个PN结可用来产生、控制、接收电信号；pn结二极管、肖特基二极管三端器件:各种晶体管可用来放大、控制电信号；双极晶体管、MOS场效应晶体管等（一）半导体二极管图半导体二极管的结构及符号（c）集成电路中的平面型结构;（d）图形符号一般二极管和稳压二极管一般二极管：主要利用二极管的正向导通、反向截止的

2、特性，实现整流、检波、开关等作用。符号标注：稳压二极管：利用PN结在一定的反向电压下,可引起雪崩击穿.这时二极管的反向电流急速增大，但反向电压基本不变.因此，可以作为稳压电源使用。反向击穿电压数值在40V以上的是二极管，低于40V的稳压管。符号图一普通二极管，第一个是国内标准的画法；图二双向瞬变抑制二极管；图三分别是光敏或光电二极管，发光二极管；图四为变容二极管；图五是肖特基二极管；图六是恒流二极管；图七是稳压二极管；双极型晶体管的几种常见外形（a）小功率管（b）小功率管（c）中功率管（d）大功率管双极型晶体管又称三极管。电路表示符号：BJT。根据功率的不

3、同具有不同的外形结构。（二）半导体三极管三极管的基本结构BECNNP基极发射极集电极NPN型PNP集电极基极发射极BCEPNP型由两个掺杂浓度不同且背靠背排列的PN结组成，根据排列方式的不同可分为NPN型和PNP型两种,每个PN结所对应区域分别称为发射区、基区和集电区。BECNNP基极发射极集电极基区：较薄，掺杂浓度低集电区：面积较大发射区：掺杂浓度较高BECIBIEICNPN型三极管BECIBIEICPNP型三极管制成晶体管的材料可以为Si或Ge。图1.16三极管电路的三种组态（a）共发射极接法;（b）共基极接法;和各极电流（c）共集电极接法2、三极管的工作模式图1

4、.15三极管放大需要的电源接法（a）NPN型;（b）PNP型工作的基本条件：EB结正偏；CB结反偏。VCC>VBB>VEE场效应晶体管（FieldEffectTransistor,简称FET）是与双极性晶体管工作原理不同。双极性晶体管是利用基极电流控制集电极电流，电流控制型的放大元件。带有正电荷的空穴及负电荷的电子，具有放大功能的意义，故称为双极性。MOSFET是利用栅极电压来控制漏极电流的电压控制型的放大元件。FET的特征是在低频带有极高的输出阻抗为1011～1012Ω（MOSFET更高）另外，FET比双极性晶体管噪音小，可作为功率放大器使用。（三）MOS晶体管结

5、构和电路符号PNNGSDP型基底两个N区MOS结构N沟道增强型GSDN沟道耗尽型PNNGSD预埋了导电沟道GSDNPPGSDGSDP沟道增强型P沟道耗尽型NPPGSDGSD予埋了导电沟道MOSFET的分类和符号NMOSPMOS增强型耗尽型增强型耗尽型衬底pnS/Dn+p+载流子电子空穴VDS+IDSDSSD载流子运动方向SDSDVT++符号GDBSGDBSGDBSGDBS二、半导体器件的性能测试二极管的测试双极晶体管测试MOS结构C-V特性测试1、二极管的主要测试参数（一）二极管的性能测试二极管I-V特性稳压二极管发光二极管硅管的正向管压降一般为0.6~

6、0.8V，锗管的正向管压降则一般为0.2~0.3V。图7.13图7.142、二极管的I-V测试测试电路测试设备—晶体管参数测试仪1、三极管的主要测试参数共射极增益（电流放大系数）交流工作时：直流工作时：穿透电流ICEO、ICBO反向击穿电压集电极最大允许电流ICM集电极最大允许功率损耗PCM（二）双极型晶体管I-V特性测试图7.2共射双极型晶体管的放大特性图共射双极型晶体管反向击穿特性2、双极晶体管的性能测试图7.16测试设备—晶体管参数测试仪三、MOS结构的C-V特性测试C-V特性测试简介MOS（金属－氧化物－半导体）结构的电容是外加压的函数，MOS电容随外加电压变

7、化的曲线称之为C-V曲线，简称C－V特性。C-V曲线与半导体的导电类型及其掺杂浓度、SiO2-Si系统中的电荷密度有密切的关系。利用实际测量到的MOS结构的C-V曲线与理想的MOS结构的C-V特性曲线比较，可求得氧化硅层厚度、衬底掺杂浓度、氧化层中可动电荷面密度和固定电荷面密度等参数。在集成电路特别是MOS电路的生产和开发研制中，MOS电容的C-V测试是极为重要的工艺过程监控测试手段，也是器件、电路参数分析和可靠性研究的有效工具。1、MOS结构的电容模型氧化层电容氧化层半导体表面感应的空间电荷区对应的电容MOS电容是Co和Cs串联而成，总电容C:——