吉时利 4200-SCS 半导体参数分析仪

吉时利4200-SCS：

显示交互：10.4 英寸触控液晶屏幕，实体操作按键，嵌入式 Windows 系统，内置操作指引与曲线绘图工具

1. 屏蔽测量端口：全三同轴 Triax 屏蔽接口，配套 Guard 保护环回路，抑制线缆寄生漏电，实现极微弱电流稳定采集

2. 内置 GNDU 低噪声接地单元，消除探针台、工装地环路工频干扰

3. 通信接口：LAN、USB、可选 GPIB，配套外部触发 IO，可同步联动探针台、高低温箱等外围设备

4. 存储：本地硬盘存储测试工程、曲线数据、校准文件，支持 U 盘导出数据离线分析

主流可插拔功能模块规格

1. 4200-SMU 标准源测量单元（直流 I-V 核心）

• 电压区间：±210V，最小电压分辨率 0.2μV

• 电流量程：100aA ~ 100mA，基础微弱电流分辨率 100fA

• 搭配 4200-PA 远程前置放大器，电流下限延伸至 0.1fA，适配栅极微小漏电流、薄膜漏电测试

2. 4210-SMU 大功率源测量单元

• 输出规格：±210V， 1A 输出，单通道 20W 功率输出

• 适用：功率 MOS、IGBT、SiC/GaN 器件导通电流、击穿耐压检测

3. 4200-PA 远端低噪声前置放大器

4. 4210-CVU 电容电压测量模块（C-V 专用）

• 交流测试频率：1kHz ~ 10MHz

• 内置直流偏置 ±30V，可搭配 SMU 拓展至 ±210V 高压叠加偏置

• 可自动测算氧化层厚度、平带电压、衬底掺杂浓度、界面陷阱密度 Dit 等工艺参数

5. 4225-PMU 超快脉冲测量单元（瞬态动态测试）

• 脉冲输出：单通道峰峰值 80V（±40V），输出电流 ±800mA

• 采样速率 200MSa/s，5ns 时间分辨率，捕捉纳秒级瞬态电流变化

• 支持分段任意波形 ARB 自定义，可编辑多电平擦写、应力循环波形

6. 辅助拓展模块

• 4200-MUX 多路开关矩阵：拓展多器件并行切换测试，提升整片晶圆多点扫描效率

• 4200-FLASH 存储专用软件包：内置 NOR/NAND 闪存标准测试模板，自动完成擦写循环、阈值漂移、电荷保持测试

• 8101-PIV 标准台式夹具：分立封装 MOS、二极管、三极管通用测试治具

三、五大核心测量功能详细说明

（一）直流 I-V 静态特性测试（全系标配基础功能）

1. 二极管 / PN 结：正向导通曲线、反向击穿电压、反向漏电流、串联电阻、理想因子自动提取

2. BJT 三极管：输出特性 Ic-Vce、转移特性 Ic-Vbe、击穿电压 Vceo/Vcbo、电流放大倍数 β

3. MOSFET 功率器件

• 转移曲线 Id-Vg：自动读取阈值电压 Vth、亚阈值摆幅 SS、关态漏电 Ioff、饱和导通电流 Ion

• 输出曲线 Id-Vd：饱和电流、导通电阻 Ron、饱和压降

• 栅极漏电 Ig-Vg：超薄氧化层隧穿漏电流、介质耐压击穿测试

4. 光伏 / 光电器件：太阳能电池 IV 曲线、暗态漏电流、光电转换效率统计

5. 材料电学测试：四点探针方块电阻、范德堡法电阻率、霍尔迁移率、薄膜绝缘漏电流

6. 长时间偏置监测：恒定电压 / 电流持续加载，记录器件漏电、参数随时间缓慢漂移

（二）C-V 电容电压特性测试（选配 CVU 模块）

1. 基础曲线采集：C-V、C-f 频率扫描、C-t 时序电容曲线

2. 工艺参数自动计算：氧化层厚度 Tox、平带电压 Vfb、衬底掺杂浓度、界面陷阱密度 Dit

3. 高压拓展方案：CVU 交流信号叠加 SMU 高压直流偏置，实现 ±210V 高压 C-V，适配功率器件栅介质可靠性检测

4. 应用场景：CMOS 工艺 PCM 监控、高 K 栅介质材料、储能薄膜电容频域损耗表征

（三）脉冲 I-V 超快瞬态测试（选配 PMU 模块）

1. 纳秒级瞬态电流捕捉，规避晶体管 NBTI/PBTI 阈值漂移测量误差

2. 非易失存储器件（RRAM/FeRAM/Flash/PCRAM）循环擦写、耐久循环、电荷保持特性完整测试

3. 器件瞬时导通电阻、开关切换速度、脉冲峰值电流采集

4. 多通道同步脉冲输出，同时控制栅极、漏极多电平，还原芯片实际工作波形

（四）器件可靠性应力与老化测试

1. BTS 恒定偏置应力、NBTI/PBTI 栅压老化：长时间固定电压加载，定时自动扫描 IV/C-V，记录阈值漂移、漏电增长，推算器件使用寿命

2. 阶梯升压击穿耐久测试：逐步提升电压直至介质击穿，统计击穿电压分布与失效模式

3. 温偏协同测试：搭配高低温箱，同步完成温度 + 电压复合应力老化

（五）低频 1/f 噪声测量（选配噪声功能）

1. 评估半导体界面缺陷、工艺均匀性

2. 适用于低噪声射频晶体管、传感芯片噪声性能表征

四、KITE 配套操作软件核心功能

1. 预制器件测试模板库：MOS、BJT、二极管、存储单元、光伏、C-V 工艺全套标准程序，一键调用

2. 工程流程串联功能：可编排多步骤连续测试序列，例如「C-V 工艺检测→直流 IV 特性→NBTI 应力老化」全自动循环执行

3. 多曲线可视化绘图：线性 / 对数坐标自由切换，多条样品曲线叠加对比，自动标记峰值、谷值、击穿点

4. 自动参数提取与统计：软件内置算法批量输出 Vth、SS、Tox、迁移率、击穿电压等关键指标，生成数值表格

5. 自动化联动能力

• 探针台联动：控制探针位移，整片晶圆多点映射自动测试

• 内置类 BASIC 脚本编辑器，自定义复杂时序、判定逻辑

• 数据导出：CSV 表格、曲线截图、原始测量数据，支持 MATLAB、Python 离线建模分析

6. 批量良限判定：设置参数上下限阈值，自动区分合格 / 超差样品，输出批次统计报表

五、系统校准与低噪声保障功能

1. 三同轴 Guard 屏蔽测量体系：抵消测试线缆表面漏电流、寄生电容，保障 fA 级微弱电流稳定测量

2. 四线开尔文测量模式：消除探针、导线接触电阻，低阻薄膜、功率器件高精度测量

3. 整机自动校准：开机零点校准、开路补偿、长线缆寄生参数补偿，降低系统测量偏差

4. 独立低噪声接地单元 GNDU：隔离机箱、探针台地环路，抑制 50/60Hz 工频噪声干扰

5. 多组校准配置存储，更换测试夹具可一键调取补偿参数

六、适配行业与被测样品

1.  CMOS 集成电路研发：深亚微米 MOS 管、高 K 超薄栅介质、工艺监控 PCM 测试结构

2. 宽禁带功率半导体：SiC、GaN 功率 MOS、IGBT 导通特性、栅介质耐压、漏电老化测试

3. 新型非易失存储器：Flash、阻变 RRAM、铁电 FeRAM、相变 PCRAM 擦写耐久与电荷保持检测

4. 光电子与光伏器件：LED、OLED、光电探测器、太阳能电池 IV 曲线、暗态漏电流测试

5. 纳米与有机新材料：二维薄膜、有机半导体、导电薄膜电阻率、载流子迁移率表征

6. 分立半导体失效分析：二极管、MOS、三极管漏电、击穿、热退化失效定位

7. 高校实验室、第三方工艺检测：新材料电学基础特性、半导体教学实验表征

七、产品核心使用优势

1. 一体化集成设计：单台设备整合直流 IV、交流 C-V、脉冲瞬态、噪声、可靠性老化五大测试，无需多台仪器组合，节省实验室空间

2. 超宽动态测量区间：电流覆盖 100aA~1A，兼顾纳米器件微弱漏电与大功率器件导通电流，覆盖多类样品测试需求

3. 模块化灵活升级：9 卡槽可按需增减 SMU、CVU、PMU 模块，后期拓展测试能力，设备复用周期长

4. 极低微弱电流测量能力：搭配远端前置放大器实现亚飞安级分辨率，同类型设备测量下限表现突出

5. 成熟自动化方案：适配各类半自动、全自动探针台，支持整片晶圆批量映射自动检测

6. 操作门槛低：大量预制标准化测试模板，无需深度编程即可完成常规器件完整表征，同时支持自定义复杂老化测试流程

7. 全屏蔽低噪声架构：长线缆、真空腔体、远距离探针台测试场景，依旧维持低漏电、低噪声稳定采集