半導(dǎo)體與納米電子器件表征

在晶體管的關(guān)態(tài)電流測(cè)量、高阻材料電阻率測(cè)量、納米器件的電學(xué)特性、掃描探針顯微鏡等實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)器件尺寸縮小到納米級(jí)別或材料非常薄時(shí)，漏電流和待測(cè)電流本身就極其微小。在這個(gè)級(jí)別，實(shí)驗(yàn)者需要與各種噪聲和干擾作斗爭(zhēng)，包括熱噪聲、振動(dòng)噪聲，甚至空氣中分子電離產(chǎn)生的電荷。

如此微小電流的實(shí)驗(yàn)需要電流小于100飛安（fA，即 10^{-13} 安培），要進(jìn)行100fA以下的電流測(cè)量，常規(guī)的萬(wàn)用表是沒有用的。必須使用專門的設(shè)備和技術(shù)。

1、靜電計(jì)/源測(cè)量單元：這是核心設(shè)備。高精度的靜電計(jì)或SMU可以測(cè)量低至0.1fA甚至更低的電流。它們采用特殊的“虛地"技術(shù)和超高反饋電阻（例如 > 10^{14} Ω）。

2、三同軸電纜：使用雙層屏蔽的三同軸電纜連接被測(cè)器件和靜電計(jì)。外層屏蔽接地，內(nèi)層屏蔽被驅(qū)動(dòng)至與中心導(dǎo)體相同的電位（保護(hù)技術(shù)），以最1大限度地減少電纜的泄漏電流和寄生電容。

3、屏蔽與接地：整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)（包括探針臺(tái)）必須置于一個(gè)良好的法拉第籠（金屬屏蔽箱）中，以屏蔽外部電磁干擾。

4、環(huán)境控制：控制濕度非常重要，因?yàn)槌睗窨諝鈺?huì)在絕緣表面形成導(dǎo)電通路，引入巨大的泄漏電流。通常在干燥的氮?dú)猸h(huán)境或真空中進(jìn)行測(cè)量。

5、振動(dòng)隔離：機(jī)械振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致電纜和連接器的微小位移，產(chǎn)生摩擦電噪聲，這在高阻抗測(cè)量中是顯著的噪聲源。

為解決電流殿宇100fA的問題，可以采用真空探針臺(tái)KT-Z1604T，該探針臺(tái)的承載臺(tái)為60x60不銹鋼臺(tái)面，臺(tái)面最1高可升溫到最1高350℃。真空腔體設(shè)計(jì)有進(jìn)氣口和抽真空接口。探針臂為X/Y/Z三軸移動(dòng)，三個(gè)方向均可在真空環(huán)境下精密移位調(diào)節(jié)，其中X方向調(diào)節(jié)范圍：0－30mm；y方向調(diào)節(jié)范圍：0－20mm；z方向調(diào)節(jié)范圍：0－20mm；用戶可根據(jù)需要自行調(diào)節(jié)。使用時(shí)將需檢測(cè)的器件固定在加熱臺(tái)上，再微調(diào)探針支架X/Y/Z 方向行程，通過顯微鏡觀察，使探針對(duì)準(zhǔn)檢測(cè)點(diǎn)后，即可進(jìn)行檢測(cè)。