微電子製造工藝科普（8）? 量測

來自專欄微電子製造工藝科普

[2017.11]

hello，大家好。

好久不見。

懷疑是因為前段時間運動太多，減重太顯著了，這一段時間以來，我最低心率有點低，只有30-35 bpm。美國這邊的醫療效率，你懂的。我嚴重懷疑還沒等到確診，病就自己好了……

[2018.1]

以上這段話寫於兩個月之前。。。。

實際上是，前面用力過猛，寫了這麼多文章，覺得有點累了，想歇歇，做點別的事。所以偷懶了。難得還有這麼多童鞋關注，蟹蟹~~~

[2018.6]

這篇文章的草稿就一直存在草稿箱里，半年多過去了，卻一直沒有完稿。思前想後，原因很多，也都是借口。時間到了2018年6月，我的第一篇一作的文章實驗部分基本做完了，paper也開始寫了，順便就把這篇知乎專欄也完結掉把。

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前文說了，這篇可能有點短。事實上，確實有點短……

十一、器件特性

書接上文。上文說道，晶體管就是一個開關器件。開關的左右兩端分別是源極和漏極，而開關的控制信號由柵極控制。當柵極電壓大於開啟電壓時，晶體管源極漏極之間導通；當柵極電壓小於開啟電壓時，晶體管源極漏極之間斷開。我們希望開啟電壓越接近0V越好，因為這樣可以省電。另外，開啟時，我們希望源極漏極間的電阻越小越好（也就是電流越大越好）；斷開時，我們希望源極漏極間的電阻越大越好（也就是電流越小越好）。除此之外，我們希望開關兩個狀態間的變換速度越快越好。這也就是評價一個開關器件最基本的三項指標。

• 開啟電壓（越小越好）
• 開啟電流 & 關斷電流 （開啟電流越大越好，關斷電流越小越好）
• 開啟速度（越快越好）

下圖是一根典型的器件電學性能曲線。

上圖的橫坐標為柵極電壓，縱坐標為從源極流到漏極的電流。圖中，我們可以得知：

• 其開啟電壓：~(-1V)
• 其開啟電流：0.1mA （可別嫌電流太小，這個器件的面積不到一個平方毫米）
• 其關斷電流：1 pA （開啟電流與關斷電流比有8個數量級的區別！！！）
• 開啟速度：從柵極電壓從-1V到+5V，完成開啟

十二、測量設備

負責測量的設備分成兩部分：1）半導體參數分析儀（Semiconductor Parameter Analyzer）；2）探針 （Probe Station）。因為半導體器件體積都很小，所以必須用很細的探針來接觸其電極完成測量。打個比方，分析儀好比是一個巨人，巨人手臂太粗，接觸不到小小的半導體器件，所以需要連上一根針來延長他的手臂。

在測量時，分析儀可以給指定的探針以指定的電壓，然後讀取通過探針的電流值完成測量。

十三、數據測量

在測量時，我們需要把源極接地，漏極接一個小電壓，來驅動半導體溝道的電子從源極到漏極的流動。然後把柵極的電壓從負到正進行掃面，就可以繪製出如Fig. 29當中的曲線了。

Fig. 29中，漏極電壓為0.1V，柵極從-15V掃面到+20V。

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到這裡，這個《微電子製造工藝科普》專欄就算完結了，謝謝知乎上所有讀者的圍觀。這期間還有網站的編輯找到我，要轉載的我文章。我授權他們免費轉載第一篇文章，收費轉載後續文章。可第一篇文章轉載了以後，就再也沒有然後了。好吧，看來我的知識水平還不足以賣錢。

Anyway，感謝大家，有緣再見啦！