IV（电流-电压）测试和CV（电容-电压）测试

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IV（电流-电压）测试和CV（电容-电压）测试是半导体参数表征中非常重要的两种测试方法。

一、IV测试（电流-电压测试）

1. 定义与目的

IV测试是测量半导体器件在不同电压下的电流响应，以评估其电学性能。这种测试对于理解器件的工作机制、确定其性能参数（如阈值电压、漏电流、跨导等）以及进行失效分析至关重要。

2. 测试方法

IV测试通常通过向半导体器件施加一系列电压，并测量对应电流来实现。测试过程中，可以记录电压-电流（V-I）曲线，以分析器件的电学特性。

3. 应用场景

IV测试广泛应用于各种半导体器件的测试，包括MOSFET、BJT、IGBT等晶体管，以及二极管、光电器件等。此外，它还被用于纳米材料、柔性电子等前沿领域的材料特性分析。

下图 显示了一个理想的精确、小电流 IV测试装置，这里用三轴电缆把 SMU 接到晶圆探头机械手的输入端。测量的中心导体和保护屏蔽通过屏蔽的探针接到被测器件。

图 4. 理想的（非开尔文）晶圆 IV测试测量装置图

二、CV测试（电容-电压测试）

1. 定义与目的

CV测试是测量半导体器件在不同电压下的电容变化，以评估其界面特性、掺杂浓度分布等参数。这种测试对于理解器件的电容行为、分析界面质量以及优化器件设计具有重要意义。

2. 测试方法

CV测试通常通过向半导体器件施加一个交流电压信号，并测量其电容响应来实现。测试过程中，可以记录电压-电容（V-C）曲线，以分析器件的电容特性。

3. 应用场景

CV测试同样广泛应用于各种半导体器件的测试，特别是在MOSFET等场效应晶体管的界面特性分析中尤为重要。此外，它还被用于太阳能电池、非易失性存储设备等领域的性能评估。

下图 是在晶圆上进行 CV 测量的基本电缆配置图。首先把四端对（4TP）延长测试电缆连接到 B1500A 中的 MFCMU 的测量端子上。4TP 配置类似于 IV 测试测量中的开尔文连接，这种连接方式可以尽量减少测量电缆寄生现象造成的误差，同时还可以在延长测试电缆时获得最好的测量精度。

图 1. 机械手连接的基本电缆配置

为了获得最高精度，4TP 应尽可能延伸到接近被测器件（DUT）。然后将屏蔽的两端（2T）电缆或三端（3T）电缆连接到探测机械手。到探针的路径通常为 3T 配置。

三、IV与CV测试的关系

IV测试和CV测试在半导体参数表征中相辅相成，共同提供了器件电学性能的全面信息。IV测试主要关注器件的电流-电压特性，而CV测试则侧重于电容-电压特性。通过结合这两种测试方法，可以更深入地理解器件的工作机制、性能参数以及潜在问题。

四、测试设备与技术

现代半导体测试设备如Keysight B1500A半导体器件分析仪等，能够支持高精度的IV和CV测试，并在两者之间实现快速切换。这些设备通常具有宽量程、高精度、多通道等特点，能够满足不同半导体器件的测试需求。

五、结论

IV测试和CV测试是半导体参数表征中不可或缺的两种测试方法。通过这两种测试方法，可以全面评估半导体器件的电学性能，为器件设计、工艺优化以及失效分析提供有力支持。随着半导体技术的不断发展，IV和CV测试技术也将不断进步和完善。