C-V測量技術、技巧與陷阱——常見C-V測量誤差II
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隨著測試頻率的增大，C-V測量對相位誤差越來越敏感，尤其是當頻率高于1MHz時。不同的開關矩陣[1]、探針臺線纜和探針都具有不同的路徑長度，我們必須考慮這一因素并進行校正。不同的線纜還具有不同的傳輸延遲，因此有不同的相位誤差。隨便選擇現有的同軸線纜不是明智之舉，因為它可能與廠商電容計預定的傳輸延遲不匹配。幸運的是，某些新型的C-V表，例如吉時利的4210-CVU[2]，能夠測量并調節相位誤差，針對不同的線纜系統和不同的路徑長度進行補償。
某些探針臺的卡盤本身帶有很長的連接探針臺的線纜，它們可能與連接機械手的線纜類型不匹配。這會給基于卡盤的測量帶來問題。如果可能，解決辦法是采用雙頂面接觸。如果不可行，就要盡量使得連接卡盤的線纜與連接機械手的線纜相互匹配。大多數交流阻抗表最好采用帶一組開氏線纜的，一條用于加力一條用于檢測，但有時候在系統中同時采用兩種線纜是不切實際的。這時，可以用T型連接方式把開氏引線連接在一起，只用一條線連接器件。這種方式會帶來增益誤差，尤其是對大電容。
卡盤本身就是一個非常沉重、復雜的負載，會影響測量精度。將交流阻抗表的交流激勵端（通常稱為高電流端）與卡盤相連，將電流探測端（通常稱為低電流端）與機械手相連，可以得到最好的結果。
不同的線纜類型和線纜阻抗[3]也會帶來問題。例如，某些C-V表是100歐姆的系統，某些是50歐姆的系統。通常我們最好選用交流電表廠商推薦的線纜。開關矩陣會產生很長的，有時候甚至是無法控制的阻抗路徑。降低測試頻率一般可以改善基于開關矩陣的測量效果。探針會增大與測量串聯的接觸電阻，可以采用短路校正的方法對其進行補償。
表1匯總了典型的C-V測量誤差源，并給出了相應的校正處理建議。
表1.
| 誤差源 | 結果 | 校正處理 |
| 線纜長度 | ·高頻下產生增益誤差 | ·采用合適的線纜長度 ·對線纜長度進行軟件校正 ·降低測試頻率 |
| 探測臂、機械手長度 | ·高頻下產生增益誤差 | ·對線纜長度進行軟件校正 ·降低測試頻率 |
| 卡盤線纜與探測線纜不匹配 | ·高頻下產生增益誤差 ·偏移電容 | ·采用雙頂面接觸 ·對線纜長度進行軟件校正 ·降低測試頻率 |
| 開氏點之后的線纜長度 | ·阻抗增益/偏移誤差 | ·采用較短的線纜 ·采用開路/短路校正 |
| 卡盤是一個沉重而復雜的負載 | ·高頻下產生增益誤差 ·測得的C太低 ·測量噪聲大 | ·采用雙頂面接觸 ·將高電流端與卡盤相連 ·提高交流激勵電平 ·降低測試頻率 ·將卡盤地線與線纜地線跳接在一起 |
| 線纜類型和阻抗 | ·線纜長度校正無法修復的阻抗增益/偏移誤差 | ·采用廠商推薦的線纜 ·注意線纜阻抗（50歐姆、75歐姆、100歐姆） |
| 開關矩陣 | ·阻抗增益/偏移誤差、測量噪聲大 | ·縮短線纜長度 ·降低測試頻率 |
| 探針接觸電阻[4] | ·測量可重復性差 | ·更換探針 ·采用開路/短路校正 |
結語
半導體C-V測量的精確性取決于高精度的測試儀器、精心設計的布線結構以及對這些底層測量原理的準確理解。在掌握這些方面之后，您就可以設計出能夠滿足測試應用需求的硬件和布線結構。
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