二極管泄漏電流及MOSFET亞閾區(qū)電流的測量

中心議題：

• 二極管的泄漏電流的測量
• MOSFET的亞閾區(qū)電流的測量

解決方案：

• 采用源-測量單元測量二極管的泄漏電流
• 采用兩臺SMU來測量MOSFET的亞閥區(qū)電流

測試半導體器件和晶圓片（Wafer）常常要涉及到測量小電流。其中有些測試工作包括各種泄漏電流的測量。另一些對于晶圓片級半導體的弱電流測量則通常與介電材料（氧化物或化合物）的質量有關。這些弱電流測量工作常常使用靜電計或源-測量單元。本文將介紹使用源-測量單元測量二極管的泄漏電流以及MOSFET的亞閾區(qū)電流（sub-thresh old current）。

二極管的泄漏電流

在理想的情況下，二極管的反向電流應當為零。然而，實際上確實存在著反向電流。衡量二極管質量的一個方面就是在規(guī)定的反向偏置電壓下的泄漏電流。

圖1 示出如何使用236型或6430型SMU來測量二極管的泄漏電流。236型SMU能夠以10fA的分辨率測量電流，并且輸出需要的偏置電壓。6430型SMU的分辨率為10aA。源-測量單元還可以測量其它的二極管參數(shù)，包括正向電壓降和擊穿電壓。

圖1 源-測量單元與二極管的連接

為了避免靜電干擾引起的誤差，應當將二極管放在屏蔽的測試夾具（test fixture）內。該裝置還能提供對光的遮蔽。由于二極管的結對光敏感，這一點也是很重要的。

各種MOSFET測試都要求進行弱電流的測量。這些測試包括柵極漏電、泄漏電流與溫度的關系、襯底對漏極的漏電和亞閾區(qū)電流等。

亞閾區(qū)電流測試常常在晶圓片級進行。它是表示器件打開和關閉的快慢程度的參數(shù)。圖2示出測量亞閾區(qū)電流的典型測試設置情況。在此配置中，4200型半導體特性分析系統(tǒng)配備了2個SMU和前置放大器。使用一個SMU來提供恒定的漏-源電壓(VDS)，并測量產(chǎn)生的漏極電流（IDS）。另一個SMU用來掃描柵-源電壓（VGS）。對這個SMU來說，應當將鉗位電流或測量電流值設置為固定測量量程上的最高期望的柵極電流。

圖2 使用二臺SMU來測量亞閥區(qū)電流

圖3是一個增強型MOSFET的IDS對VGS曲線。該曲線是在4200- SCS型半導體特性測試系統(tǒng)上得到的。

圖3 增強型MOSFET的IDS-VGS曲線