半导体论证体系

半导体论证体系
1、设备名称、功能及主要技术规格指标
根据目前先进半导体纳米材料和器件研发平台的技术要求和实
现方案，需要配置一台半导体特性分析仪，应用于半导体纳米材料和器件的电学性能测试，完成材料和器件的电性能分析。

该设备的主要技术信息如下：
仪表名称：半导体特性分析系统
仪表型号：4200-SCS
生产厂家：美国泰克公司
1）直流电流测量最高分辨率：0.1fA；电流测量精度10fA；
2）最大电压源210V；电压源设定分辨率5μV；
3）电压测量分辨率 1μV，电压测量精度 100μV；
4） C-V 测试带宽 1KHz-10MHz；
5） C-V 测试偏置电压范围：±30V（差分模式下：±60V）；
6）系统具C-V参数分析能力，可提取氧化层厚度、栅面积、串联电阻、平带电压、开启电压、体掺杂、金属-半导体功函数、德拜长度、体电势等参数；
上述参数根据测量的C和V的值，通过机器自带软件计算得出，软件计算公式用户可以修改。

7）预留脉冲模块测试接口；
8）数据存储格式： Excel 表格，文本格式，位图等；
9）主机配置：CPU主频>2GHz，硬盘容量>120GB，带刻录DVD
光驱，内置 100/10MB以太网络接口，12 英寸液晶显示器，Win 7 操作系统，KITE9.0 版操作软件。

2、建设必要性说明
目前我们正在进行有关先进纳米材料和器件等研究。

这些材料和器件目前作为一个重要的研究领域，已经在电子器件、材料、以及其他诸多应用中展示出了重要的先进性能，对于测试和评价这些器件和材料的电学性能参数对于研究人员是一项非常重要的工作。

对于我们目前研究的材料和器件，引进的设备要具备以下的必要功能：（1）要求具有非常高的灵敏度和测量精度，要求设备提供的测试数据能够很好地了解新型材料、新型纳米器件的电学性能。

仪器的灵敏度必须是非常高，因为纳米材料和器件的电流是非常地低。

被测电流的量级会在亚fA量级，因此测量系统必须要最大程度地减少影响被测信号的噪声和其他误差因素。

（2）我们需要对器件和材料的C-V参数进行分析。

引进的设备扫频范围要足够宽（可到10MHz），除测试电容-电压参数外，还必须能够对不同材料的工艺参数进行分析和计算，比如掺杂浓度、平带电压、氧化层厚度、栅面积、开启电压等，这些参数是用来评价器件的工艺性能；
（3）设备后期可扩展，能够进行快速脉冲I-V的测试，快速脉冲I-V参数能够兼顾到既能够测试高K材料要求的纳秒量级的脉冲
I-V参数，也能够输出高20V的脉冲电压信号用于先进存储器的测试。

（4）引进的设备必须是在国际上具备较高的知名度，在业界有
相当数量的用户，具有测试纳米材料和器件的大量经验，能够让用户方易于和国外同行比对数据，引进的设备能够易于操作使用，具备良好的人机操作方式，具备大容量的数据存贮能力，使得研究人员可以将主要精力放在对器件和材料的研究上。

3、设备的主要构成
4200应用于先进半导体纳米材料和器件研发平台，这个平台中包含半导体特性分析系统和测试探针台。

半导体特性分析系统配置了多路电流-电压测量模块和电容-电压测量模块，通过对器件加电流源同时测量电压，或者加电压源同时测量电流，来获得器件的电压-电流参数，通过对器件施加一定的频率信号，来获取器件的电容参数。

图形化的操作软件，基于Windows 7的操作系统，可以完成对上述测量的参数设置，数据读取、保存和绘图等工作，半导体特性分析系统为我们对基础器件进行研究提供了必要的测量手段。

4、产品在国内、国际使用情况
现在国内厂家还不能提供性能先进，高精度和高可靠性的半导体特性分析系统。

根据对市场的调查和分析，目前市场主流品牌有：半导体特性分析系统目前市场上主要有两家供应商，
分别是美国泰克Keithley品牌、美国Keysight，主要技术比较如下：
结论：从产品的技术性能指标看，泰克公司keithley品牌的4200-SCS设备的性能指标更适合于纳米器件的测试研究，特别是电流分辨率和电流测量精度，以及电路的高阻抗设计，性能优越，对于微弱电流测量很有帮助。

C-V测试的频宽较宽，可到10MHz，而且从其技术规格方面看到，后期的脉冲I-V扩展的测试指标比Keysight 优越很多，这对于以后我们科研工作的延展也是一个很好的支持。

另外也调研了国内大部分单位，均有Keithley设备，且设备的稳定性很好。

综上所述，泰克Keithley品牌的4200-SCS产品更适合于我们目前当前的科研需要。