SiC器件准静态C-V测量新思路：恒流激励法提升测试稳定性并解析界面电荷

电容电压（C-V）测量是半导体材料与器件工艺表征的重要手段，广泛应用于 MOS 器件分析。借助 C-V 测试数据，可提取氧化物可动电荷、氧化层电容、界面陷阱、掺杂分布、平带电压、掺杂浓度、少数载流子寿命以及输入输出电容等多项关键器件参数。

传统准静态 C-V 测试大多依靠源测量单元（SMU）输出步进电压、采集响应电流完成测试，该方案在硅基 MOS 器件测试中表现良好。但针对碳化硅（SiC）MOS 器件，器件本身电容偏大，基于测电流的传统准静态方案容易出现测试结果失稳的问题。

为解决传统准静态测试中步进电压、电流采集带来的各类弊端，吉时利 4200ASCS 参数分析仪推出恒流激励准静态 C-V（ForceIQSCV）测试技术：对被测器件施加恒定电流，采集电压与时间信息，换算得到电容值。该技术用于 SiC 功率 MOS 器件测试具备多项优势：仅需单台配置前置放大器的 SMU 模块、测试速度更快、易于建立器件稳态条件、解决低输出阻抗模式下电容计算不稳定问题；支持开路补偿与漏电校准，测试数据与吉时利 595 准静态 C-V 表具备良好一致性，可开展基于正、反向扫描曲线提取界面陷阱密度 DIT 的相关研究，适合 20pF 以上大容量器件测试。

自 Clarius V1.14 版本起，ForceIQSCV 测试程序已集成至吉时利 4200ASCS 配套软件测试库，运行该测试功能需使用带前置放大器的 SMU，是整套测试库中众多测试组件之一。

三步完成正向和反向准静态C-V扫描

进行SiC功率MOSFET测试时，SMU的ForceHI端连接器件栅极，ForceLO端连接短接在一起的漏极和源极。完整测试由三个步骤构成。

预充电阶段：SMU 输出恒定正向电流，将器件电压从初始状态充电至用户设定最大电压 VMax，本阶段采集数据不参与电容计算。 反向扫描：电压达到 VMax 后切换为负向恒定电流，持续采集器件电压直至电压降至 VMin，计算生成反向 CV 曲线 Cr。 正向扫描：再次切换为正向恒定电流，器件电压由 VMin 回升至 VMax，得到正向 CV 曲线 Cf。

通过施加正负恒定电流，可以在一次测试流程中获得器件的正向和反向准静态C-V数据。正反向曲线之间出现的电压偏移、迟滞或局部峰值，还可以进一步反映器件内部电荷变化。

 

图1：Force-IQS...