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4200-BTI-A參數分析儀 Clarius Software

全新Clarius Software 用戶界面，您可以把對科研的理解提 升到全新水平。4200A-SCS 包括Clarius+ 軟件包，可以執 行幾乎任何類型的I-V、C-V 和脈沖式I-V 特性分析測試。 Clarius Software 用戶界面提供了觸滑或點擊控制功能，為現 代半導體、材料和工藝特性分析提供高級測試定義、參數分析、 圖表繪制和自動化功能。

主要特點

• 隨時可以投入使用、可以修改的應用測試、項目和器件， 縮短測試開發時間
• 業內*臺內置測量視頻的儀器，測試視頻由全球應用工 程師提供，分為4 種語言，縮短學習周期
• pin to pad 接觸檢查，確保測量可靠
• 多種測量功能
• 數據顯示、分析和代數運算功能

專家視頻，降低特性分析復雜度
觀看吉時利全球應用工程師制作的內置視頻，迅速掌握應用， 縮短學習周期。數小時的專家測量專業幫助，在發生意想不 到的結果或對怎樣設置測試存在疑問時，將為您提供指引。 Clarius Software 短專家視頻支持四種語言（英語、中文、日 語和韓語），可以迅速讓你洞察先機。

大量隨時可以使用的應用測試可供選擇
通過Clarius 庫中裝備的450 多項應用測試，您可以選擇或 修改預先定義的應用測試，加快特性分析速度，或從一開始 簡便地創建自定義測試。只需三步，Clarius Software 就可以 引導新用戶像專家一樣完成參數分析。

實時結果和參數
自動數據顯示、算法分析和實時參數提取功能，加快獲得所 需信息的速度。您不必擔心數據丟失，因為所有歷史數據都 會保存下來。

無需示波器檢驗脈沖測量
脈沖定時預覽模式可以簡便地查看脈沖定時參數，確認脈沖 式I-V 測試按希望的方式執行。使用瞬態I-V 或波形捕獲模式， 進行基于時間的電流或電壓測量，而無需使用外部示波器。

4200-BTI-A參數分析儀典型應用

MOSFET, BJT 晶體管
材料特性分析
非易失性存儲設備
電阻率系數和霍爾效應測量
NBTI/PBTI
III-V 族器件
失效分析
納米器件
二極管和pn 聯結
太陽能電池
傳感器
MEMS 器件
電化學
LED 和OLED

第1 步 - 構建測試方案

在Clarius 庫的450 多種預先定義的應用測試和項目中搜索、過濾 及選擇所需測試項。

過濾測試、器件或項目庫，快速進行選擇

了解每項測試，獲得更詳細的信息，包括：● 全面的測試描述; ● 測試示意圖; ● 所需設備。

第2 步 - 配置測試

使用Key Parameters View 或All Parameters View，迅速修改測 試參數。

第3 步 - 分析結果

查看圖形結果或數據結果，過濾測試數據，標記數據，簡便地進行標識。

2. 源測量單元(SMU)

精密直流電流VS. 電壓(I-V) 測量是分析器件和材料特性的 基石。4200A-SCS 參數分析儀的核心采用世界一LIU的源測 量單元(SMU) 儀器。源測量單元可以提供電壓或電流，可以 以非常高的分辨率和精度同時測量電壓和電流。SMU 把電 壓源、電流源、電流表和電壓表集成到一張儀器卡上，實現 I-V 同步測量。
源測量單元擁有四象限功能，因此不僅可以提供電流，還可 以吸收電流，比如測試充電電容器或太陽能電池時。

I-V 掃描測量。

4200A-SCS 參數分析儀可以配置最多9 個SMU。有兩種 SMU 型號：中等功率SMU，范圍高達210 V/100 mA；高功 率SMU，范圍高達210 V/1 A。每個4200-SMU 中等功率 SMU 或4210-SMU 高功率SMU 占用主機的一個插槽，在 4200A-SCS 系統中可以一起使用。
所有4200A-SCS SMUs 都有屏蔽三同軸連接，為低電流和 高阻抗測量及4 線(Kelvin) force 和sense 連接提供保護防漏 電功能。

停止、掃描和脈沖測量
內置4200A-SCS SMU 特性提供了各種測量功能，如掃描測 量操作、線性和對數步進掃描、列表掃描、單點平均等。

把測量分辨率擴展到10 aA
許多關鍵應用需要能夠測量超低電流，如確定FET 的柵極泄 漏電流，測試靈敏的納米器件，測量絕緣裝置和電容器的泄 漏電流。
當SMUs 配置選配的4200-PA 遠程前端放大器時，它們能 夠進行超低電流測量。可擴展任意SMU 型號的電流范圍， 分辨率低至10 aA。對用戶，SMU 只是表現為提供了額外的 測量分辨率。

選配4200-PA 前端放大器模塊，fA 級測量。

前端放大器預裝在4200A-SCS 主機背面。這種安裝方式可 以使用標準線纜連接探針、測試夾具或開關矩陣。可以從后 面板中去掉前端放大器，放在較遠的位置( 如不透光的夾具 盒或探針臺內)，消除由于長電纜導致的測量問題。另外還提 供了上機架附件和三同軸安裝附件。

超低頻率C-V 技術及SMUs
4200A-SCS 提供了*WU二的功能，可以執行超低頻率電 容電壓測量，而不需LCR 儀表或電容模塊。低頻率C-V 測 量用來分析某些材料中的緩慢捕獲和脫阱現象。

使用SMU 和前端放大器進行超低頻率C-V 測量。

4200A-SCS 采用新的窄帶技術，利用集成的SMU 儀器的低 電流測量功能，在10 mHz ~ 10 Hz 范圍內的低頻率上 執行C-V 測量。這種方法采用4200A-SCS 的SMU 及前端 放大器，而不要求額外的硬件或軟件。

本地開關選項

為了適應I-V 測量和其他測量類型之間切換，4200A-SCS 提供了多個選項，可以在不同測量類型之間簡便切換：

• 4200A-CVIV多通道開關模塊 - 最多四個通道，在I-V測 量和C-V 測量之間簡便切換。此外，可以在被測器件不 同端口間自動切換C-V 測量，而不需要抬起探針或改變 測試設置。
• 4225-RPM 遠程前端放大器 / 開關模塊作為多路復用器開 關，在精密DC SMUs、C-V 和超快速脈沖式I-V 儀器之 間自動切換。此外，RPM 擴展了4225-PMU 超快速脈沖 式I-V 儀器模塊的低電流測量功能。

3. 電容- 電壓單元(CVU)

電容- 電壓(C-V) 測量通常用來分析MOSFET 的柵極氧化 層厚度、氧化層缺陷密度、摻雜分布等。在這一測量中，在 柵極電壓變化時，柵極到漏極和源極的電容會變化。電容測 量一般采用AC 技術完成。通過在被測器件(DUT) 中提供AC 電壓，然后測量得到的AC 電流和相位角，最終多頻率C-V 儀器模塊可以得到AC 阻抗。

1 kHz - 10 MHz AC 測量

4210-CVU 儀器模塊在1 kHz ~ 10 MHz 測試頻率上執行幾 fF 到幾μF 的多頻率電容測量，同時提供高達±30 V 或60 V 差分的DC 偏置電壓。

電容- 電壓掃描。

由于多達 4096 個測量點，CVU 儀器可以用來測量電容相對
于電壓關系 (C-V)、電容相對于頻率關系 (C-f) 和電容相對于時間關系 (C-t)，提取許多重要參數，如：

• 摻雜曲線
• 氧化層厚度
• 載流子壽命測試
• 結電容、引腳到引腳和互連電容測量

另外還提供了 4200-CVU PWR 選項，支持：

• 高功率 C-V 測量，高達 400 V ( 每個器件端子 200 V)，用來測試高功率器件，如 MEMs 器件、LDMOS 器件和顯示面板。
• 高達 300 mA 的 DC 電流，測量晶體管打開時的電容。

確保結果的有效性>
與市場上其他C-V 模塊不同，4210-CVU 設計了*的已獲專LI的電路，支持各種特性和診斷工具，確保結果的有效性。

• 在軟件中切換 AC 電流表測試端。這種簡單功能確保您在噪聲最低的端子上測量 AC 信號，提供更實用的測量功能。您不必手動改變電纜、抬升探針或改變測試設置，可以輕松消除潛在錯誤。

只需點擊一下鼠標，就可以把AC 和DC 源切換到噪聲最低的端子。

• 把 DC 偏置移到選擇的端子上。在 Clarius Software中，您 只需點擊一下鼠標，就可以將DC 偏置源輸出至高端或低端， 確保正確的控制所施加電場。
• 實時C-V儀表。實時C-V儀表顯示快速準確的電容測量， 而不需運行預先編程的測試。可以在開路補償和短路補償 執行前確保電路確實為開路或短路狀態。此外，您可以使 用實時C-V 儀表調試測試設置和被測器件。

實時電容測量。

• 置信度檢查。這種診斷工具允許用戶檢查開路和短路連接 及到DUT 連接的完整性。在執行開路或短路測試時，阻抗 和噪聲測量在測試電路的高端和低端進行。這特別適合確 認已經接觸晶圓上的連接盤，或確認正確連接開關矩陣。 如果置信度檢查診斷測試失敗，那么會給出進一步的調試 指引。

本地開關選項

由于很難在C-V 和其他測量類型之間切換，4200A-SCS 提 供了多個可以在不同測量類型之間簡便切換的選項：

• 4200A-CVIV 多通道開關模塊 - 最多 4 個通道，在 I-V 測 量和C-V 測量之間輕松切換。此外，可以在DUT 不同端 口間自動切換C-V 測量，而不需抬升探針或改變測試設置。
• 4225-RPM 遠程前端放大器 / 開關模塊 - 這作為多路復用 器開關，在精密DC SMU、C-V 和超快速脈沖式I-V 儀器 之間自動切換。此外，RPM 擴展了4225-PMU 超快速脈 沖式I-V 儀器模塊的低電流測量功能。

4. 超快速脈沖測量單元(PMU)

超快速I-V 源和測量已經成為許多技術日益重要的功能，包 括復合半導體、中等功率器件、非易失性存儲器、MEMS 器 件等等。
4225-PMU 模塊可以在生成超快脈沖電壓波形的同時測試脈 沖信號，最終將其無縫集成到4200A-SCS 測試環境中，提 供了*的I-V 測試性能，大大擴展了系統的材料、器 件和工藝特性分析能力。它代替了傳統的脈沖/ 測量硬件配置， 傳統配置一般包括一個外部脈沖發生器、一臺多通道示波器、 專門設計的互連硬件及集成軟件。

使用超快速脈沖式I-V 限度地減少自熱效應。

4225-PMU 操作模式

每個模塊有兩個獨立通道。每個通道使用并行14 位模數轉換 器及深存儲器，可以同步測量電壓和電流，支持高達1M 采 樣點、每個樣點5 ns (200 MSa/sec)。

三種操作模式，全面分析特性

4225-PMU 可以用來執行三種超快速I-V 測試：脈沖式 I-V、瞬態I-V 和脈沖源。

脈沖式I-V
指輸出脈沖式源的同時，在脈沖高電平區間進行 高速測試，提供類似DC 測試的測量結果。使用脈沖式I-V 信號分析器件特性，而不是使用DC 信號，可以研究或降低 自熱( 焦耳加熱) 效應，或限度地減少由于捕獲的電荷 變化而導致的電流漂移或退化。

瞬態I-V
或波形捕獲是一種基于時間的電流和/ 或電壓測量， 一般捕獲脈沖式波形。瞬態測試一般是單個脈沖波形，用來 研究時變參數，如由于電荷捕獲或自熱導致的漏極電流隨時 間的變化過程。可以進行瞬態I-V 測量，測試動態測試電路； 也可以用來作為診斷工具，在脈沖式I-V 模式下選擇相應的 脈沖設置。

脈沖源
涉及使用內置Segment ARB® 功能輸出用戶自定義 的2 電平或多電平脈沖，或輸出任意波形。在使用儀器的 Segment ARB 模式時，各個電壓段最短可以達到20 ns，每 個通道最多2048 個波形段，為構建波形、分析閃存設備和 其他非易失性存儲技術提供了必要的靈活性。

5. 開關解決方案

將吉時利高速度、高完整性開關解決方案與測試測量結合在 一起。

4200A-CVIV 多通道開關

把各種測量集成到器件特性分析中最困難的問題之一，是每 種測量類型基本上都要求不同的線纜。

4200A-CVIV 多通道開關

選擇與測量類型配套的線纜增強了測量完整性。但是，改變 每種測量類型的電纜耗時很長，許多用戶只能接受次優結果。

4200A-CVIV 多通道開關連接示意圖。

此外，在重新連接電纜時，用戶會面臨電纜重連不正確的風險，
進而導致錯誤，需要額外的調試時間。更糟糕的是，這些錯誤在很長時間內都可能注意不到。
另一種方式是使用能夠切換 I-V 和 C-V 信號的遠程開關，如吉時利 4200A-CVIV 多通道開關。
新型 4200A-CVIV 多通道開關在 I-V 測量和 C-V 測量之間自動切換。此外，C-V 測量可以移動到任何輸出通道上，而不需重新布線。這種 4 通道開關允許用戶在 I-V 和 C-V 測試期間保持相同的阻抗，可以把探針保留在晶圓測試站上。另外，用戶不需要改變測試設置和電纜連接，從而增強測量的準確性。
內置顯示器在近器件端提供了清晰的測試信息。

• 查看實時測試狀態
• 通過 Clarius 軟件自定義輸出通道名稱規范
• 橡膠外圈支持在探針臺上雙向擺放
• 能夠旋轉文字，用戶可以按需放置開關位置

4225-RPM 遠程預放/ 開關模塊

對某些器件，要求進行多種類型的電測量，如脈沖式I-V、 DC I-V 和C-V 測試。這通常要求外部開關矩陣，能夠把各 類信號切換到被測器件。選配的4225-RPM 遠程前端放大器 / 開關模塊可以在DC I-V、C-V 和脈沖式I-V 測量之間自動 切換，大大簡化與器件的連接。

4225-RPM 遠程前端放大器/ 開關模塊。

用戶可以在器件上執行所有電測量，而不必在每次測試時 斷開和重連線纜，從而節省寶貴的測試時間，減少麻煩。

在使用4225-RPM 遠程前端放大器/ 開關模塊的連接圖

4225-RPM 還作為前端放大器使用，擴大了PMU 上較低的 電流范圍。這對某些器件特別重要，如二極管，這類器件比 普通器件電流要低幾個數量級。下面顯示了通過4225-RPM 遠程前端放大器/ 開關進行的二極管脈沖式I-V 測量。其獨 特的自動量程功能可以在進行脈沖式I-V 掃描期間自動選擇 量程，用戶不需要選擇固定的量程，因此不會降低測量分辨率。

4225-RPM 為脈沖應用提供了更低的電流范圍。

選配的多種測量性能電纜套件(4210-MMPC) 把4200A-SCS 參數分析儀連接到探針臂上。除不需要重新布線外，這個套 件還消除了由于連線錯誤或選用錯誤的電纜導致的測量錯誤， 有助于限度地提高信號保真度。

開關矩陣

4200A-SCS 有多種可選的開關矩陣配置。
6 插槽707B 和單插槽708B 半導體開關矩陣主機大大縮短了 指令的響應時間，其測試序列和整體系統吞吐量明顯要快于 之前的主機設計。

708B 和707B 開關矩陣主機。

它們是專為半導體實驗室和生產測試環境設計的，采用標準 三同軸連接器和電纜，提供了超低電流開關性能。

6. NBTI/PBTI 套件

在開發大規模的硅CMOS 晶體管時，建立正/ 負偏壓溫度不 穩定性(NBTI/PBTI) 模型是一個挑戰。隨著時間推移，NBTI 效應導致晶體管的閾值電壓(VT) 發生漂移，亞閾值漏極電流 明顯提高，嚴重影響晶體管的使用壽命和電路性能。

超快速BTI 套件支持單點測試、平滑掃描、三角形和步進掃描測量類型。

在器件開發期間，必須準確地建立這些效應模型，在工藝集 成和生產過程中必須監測這些效應。在BTI 特性分析期間， 晶體管會每隔一段時間施加壓力并測試。但是，BTI 機制容 易發生松馳效應，也就說是在去掉壓力的時點上，晶體管開 始恢復，退化會衰減。在松馳前分析退化效應需要使用超快 速I-V 技術。

4200-BTI-A 超快速BTI 套件是業內最XIAN進的NBTI/PBTI 測 試平臺，提供了所需的一切，可以在*硅CMOS 技術上進 行完善的NBTI 和PBTI 測量，包括一個4225-PMU 超快速 I-V 模塊、兩個4225-RPM 遠程前端放大器/ 開關、自動化 特性分析套件(ACS) 軟件、超快速BTI 測試項目模塊和線纜。 測試軟件模塊可以簡便地定義壓力定時、壓力條件和各種測 量序列，包括單點Id 測試、On-The-Fly(OTF) 或ID-VG 掃描。 它可以測量恢復效應及退化效應，提供壓力前和壓力后測量 選項，其中包括4200A-SCS 的DC SMUs，執行準確的小信 號測量。

超快速BTI 測試軟件模塊支持單點測試、步進掃描、平滑掃 描和采樣測量等類型。每種類型的定時由測試采樣率和各個 測量設置確定。軟件模塊還可以控制測試序列中每個單元之 間的電壓條件，即使在定義復雜的測試序列時，也能實現最 大的靈活性和易用性。

技術指標

除另行標注外，所有技術指標均為保障值。除另行標注外，所有技術指標均適用于所有型號。

1. 源測量單元

基本信息

四象限源/ 阱操作
每個SMU 上都有一個模數轉換器
支持4 線連接（開爾文連接）
對數和線性測量掃描
4200A-SCS 主機可以支持最多9 個中等功率或高功率SMU 模塊

輸出接口

每個SMU 上三個迷你三同軸三同軸( 母頭) 接口，用于Force、Sense 和Sense Lo 一個定制15 針D-Sub ( 母頭) 接口，用于連接4200-PA

選配附件

4200-PA 遠程預放模塊

SMU 電流測量4

注

1. 所有量程擴展到滿量程的 105%。
2. 這些量程的技術指標在有或沒有 4200-PA 時均適用。
3. 顯示分辨率受到基礎噪聲極限限制。測得分辨率在每個量程上為 6 位半。源分辨率在每個量程上為 4 位半。
4. 測量精度和源精度是在下述條件下使用標配電纜時給出的。

• 23℃ ±5℃，校準后一年內，相對濕度 5%~60%，預熱 30 分鐘后。
• 速度設置為 NORMAL。

SMU 電壓測量3

注

1. 所有量程擴展到滿量程的105%。
2. 這些技術指標在有或沒有4200-PA 時均適用。
3. 測量精度和源精度是在下述條件下使用標配電纜時給出的。

• 23℃±5℃，校準后一年內，相對濕度 5%~60%，預熱30分鐘后。
• 速度設置為 NORMAL。
• 有保護的 Kelvin連接。所有量程擴展到滿量程的 105%。

電壓監測模式

高阻抗電壓表模式的設置為0 A 電流源輸出。

精度和分辨率

輸入阻抗

1013W

輸入泄漏電流

30 pA

測量噪聲

0.02%* 測量量程(rms)。

差分電壓監測

使用VMU 模式的兩個SMUs，或使用每個SMU 提供的低傳感端子。

SMU 補充信息

補充信息沒有保證，但提供了與4200-SMU、4210-SMU 儀器有關的實用信息。

限制值精度

限壓值精度與電壓源技術指標*
限流值精度與電流源技術指標*

過沖

0.1% 典型值

電壓

滿刻度步進, 阻性負載和10mA 范圍

電流

1 mA 步進, RL = 10 kW, 20 V 范圍

量程瞬態變化

電壓量程

200 mV

電流量程

200 mV

溫度和濕度對精度的影響

精度指標乘以下面其中一個系數，具體視環境溫度和濕度而定。

4 線連接端(Remote Sense)

與FORCE 端子并聯<10Ω，FORCE 端子和SENSE 端子之間的壓差不超過5 V COMMON 和SENSE LO 之間±30 V。

負載電容

10 nF

Guard 偏置電壓

FORCE 與Gurad 不超過 3 mV

Guard 輸出阻抗

100 kΩ

Guard 電容

1500 pF

屏蔽電容

3300 pF

4200-SMU 和4210-SMU 輸入阻抗(Force 到Common)

>1012Ω (100 nA-1 µA 范圍)

屏蔽電容

>1016Ω (1 pA 和10 pA 范圍), >1013Ω (100 pA-100 nA 范圍)

噪聲特性( 典型值)

電壓源 (rms)

0.01% 的輸出量程

電流源 (rms)

0.1% 的輸出量程

電壓測量(p-p)

0.02% 的測量量程

電流測量 (p-p)

0.2% 的測量量程

上升速率

0.2 V/µs

DC 浮地電壓

Common 端相對機箱地電壓±32V

2. SMU 前端放大器模塊

通過增加選配的4200-PA 前端放大器，可以擴展任何SMU 的低電流測量功能。通過在任一SMU 型號中有效增加五個電流范圍， 前端放大器提供了0.1fA 分辨率。前端放大器模塊與系統無縫集成；對用戶來說，SMU 看上去只是提供了額外的低電流測試量程。

4200-PA 基本信息

安裝

本地

前端放大器預裝在4200A-SCS 后面板上，用于本地操作。

遠程

用戶可以從背面拆下前端放大器，放在遠程位置( 如在不透光的夾具盒或在探針臺內)，以消除由于長電纜導致的測量問題。

輸入接口

一個定制接口，15 針，D-Sub ( 公頭)

輸出接口

兩個三同軸接口( 母頭)

外觀尺寸

.079 英寸寬 x 4.4 英寸深 x 2.2 英寸高(2 cm 寬 x 11.3 cm 深 x 5.6 cm 高)

重量

4.8 盎司(136 克)

使用4200-PA 前端放大器進行SMU 電流測量4

注

1. 所有量程擴展到滿量程的 105%。
2. 這些量程的技術指標在有或沒有 4200-PA 時均適用。
3. 顯示分辨率受到基礎噪聲極限限制。測得分辨率在每個量程上為 6 位半。源分辨率在每個量程上為 4 位半。
4. 測量精度和源精度是在下述條件下使用標配電纜時給出的。

• 23℃ ±5℃，校準后一年內，相對濕度 5%~60%，預熱 30 分鐘后。
• 速度設置為 NORMAL。

3. 多頻率電容- 電壓單元

4210-CVU 基本信息

測量配置

四端子對，High POT，High CUR，Low POT，Low CUR

輸出接口

四個SMA 接口( 母頭)

標配電纜

100Ω, SMA ( 公頭) 到SMA ( 公頭), 1.5 m, 4 根

選配電纜

100Ω, SMA ( 公頭) 到SMA ( 公頭), 3 m

測量功能

測量參數

CP-G, CP-D, CS-RS, CS-D, R-jX, Z-theta

量程

自動和固定

測試速度

Fast, Normal, Quiet, 和自定義

測試信號

頻率范圍

1 kHz ~ 10 MHz

最小分辨率

1 kHz, 10 kHz, 100 kHz, 1 MHz, 視頻率量程而定

源頻率精度

±0.1%

信號輸出電平范圍

10 mV rms ~ 100 mV rms

分辨率

1 mV rms

精度

±(10.0% + 1 mV rms) 無負載時( 在后面板)

輸出阻抗

100Ω, 典型值

DC 偏置功能

DC 電壓偏置范圍

±30 V (60 V 差分)

DC 電壓偏置分辨率

1.0 mV

DC 電壓偏置精度

±(0.5% + 5.0 mV) 無負載時

DC 電流

10 mA

掃描特性

提供的掃描參數

DC 偏置電壓, 頻率, AC 電壓

掃描類型

線性, 自定義

掃描方向

向上掃描, 向下掃描

測量點數

4096

測量精度4

C/G 測量精度實例

注

1. 電容和電導測量精度是在下述條件下給出的：DX < 0.1。
2. 電導精度為參考的電容上測量的電導。
3. 這些指標是典型值，非保證值，適用于23℃，僅供參考。
4. 積分時間：10 kHz 以下時為1 s 或10 s。測試信號電平: 30 mV rms。在4210-CVU 的后面板上。
所有技術數據適用于23℃ ±5℃、校準后一年以內、相對濕度5%~60%、預熱30 分鐘后。

CVU 電纜補充技術指標3

這些指標是典型值，非保證值，適用于23℃，僅供參考。

4210-CVU 典型電容精度，1.5m 電纜( 補充)

4210-CVU 典型電容精度，3m 電纜( 補充)

注

1. 電容和電導測量精度是在下述條件下的：DX < 0.1。
2. 電導精度為參考的電容上測量的電導。
3. 這些指標是典型值，非保證值，適用于23℃，僅供參考。
4. 積分時間：10 kHz 以下時為1 s 或10 s。測試信號電平: 30 mV rms。在4210-CVU 的后面板上。所有技術數據適用于23℃
±5℃、校準后一年以內、相對濕度5%~60%、預熱30 分鐘后。

4. CV-IV 多通道開關模塊

I-V/C-V 多通道開關自動在I-V 測量和C-V 測量之間切換。此外，C-V 測量可以 在不同端口間自動切換，而不需重新布線。用戶可以配置每個通道，使用4200- PA 前端放大器或標準電流分辨率時，選擇SMU 直傳模塊4200A-CVIV-SPT 保證 低電流測量精度。

4200A-CVIV 基本信息

輸入接口

4200-PA 前端放大器：自定義, 15 針, D-Sub ( 公頭)
4200-CVIV-SPT SMU 直傳模塊：每個模塊兩個三同軸接口( 母頭)
CVU：四個SMA 接口( 母頭)

輸出接口

8 個三同軸接口( 母頭)

外觀尺寸

19.8 cm 寬 x 14.2 cm 高 x 11.1 cm 深
(7.8 英寸寬 x 5.6 英寸高 x 4.4 英寸深)

重量

1.5 公斤(3.3 磅)

供電

通過USB 電纜連接至4200A-SCS 主機

輸出通道

可以配置最多4 個通道

電壓

210 V

電流

1A

SMU 通道

SMU 通道

AC 輸出阻抗

100Ω, 典型值( 中間芯線到外部屏蔽層)

精度, 典型值

參閱下表

CVU DC 偏置功能

范圍

±30V @ 10 mA 值(60V 差分)

分辨率

1 mV

其他誤差( 對CVU 偏置功能)

<50µV

DC 輸出電阻(4 線)

<100 mΩ

4210-CVU 連接到4200A-CVIV 多通道開關的典型精度，除另外標注外均為2 線模式1,3

注

1. CVU 補償時間不超過一個月內有效。
2. 4 線模式下；低阻抗器件推薦使用4 線測試。
3. 上述技術數據是典型值，非保證值，適用于25℃，僅供參考。

5. 超快速脈沖測量單元

2 通道4225-PMU 同時提供了超快速電壓波形發生器及電壓電流同步快速測試功能。

4225-PMU 基本信息

輸出接口

四個SMA 接口( 母頭) 和兩個HDMI 接口

提供的電纜

SMA( 公頭) 到SMA ( 公頭), 2m, 每臺4 根(CA-404B)
SMA 到SSMC Y 型電纜, 6 英寸(15 cm), 每臺2 根(4200-PRB-C)

選配附件

4225-RPM 單通道, 遠程前端放大器/ 開關模塊

PMU 電流測量

定時參數，有和沒有4225-RPM 遠程前端放大器/ 開關模塊時的典型值

注

1. 所有典型值都使用開路測得。
2. 使用75%~90% 的脈沖頂部默認測量窗口。推薦最小脈沖寬度 = ( 穩定時間) / 75%。
3. 推薦上升/ 下降時間，使過沖達到最小。
4. 電壓或電流量程一定時推薦最小測量窗口上測得的RMS 噪聲，典型值。
5. 信號穩定到DC 精度電平所需的時間。( 例：10mA 電流量程在PMU 10V 量程下的穩定時間定義為信號穩定到最終值的1.25%范圍內所需時間。計算公式：精度 = 0.25% + 100mA = 0.25% + (100mA/10 mA) = 0.25% + 1% = 1.25%)。

定時參數，使用4225-RPM 遠程前端放大器/ 開關模塊時的典型值1

注

1. 所有典型值都使用開路測得。
2. 使用75%~90% 的脈沖頂部默認測量窗口。推薦最小脈沖寬度 = ( 穩定時間) / 75%。
3. 推薦上升/ 下降時間，使過沖達到最小。
4. 電壓或電流量程一定時推薦最小測量窗口上測得的RMS 噪聲，典型值。
5. 信號穩定到DC 精度電平所需的時間。( 例：10mA 電流量程在PMU 10V 量程下的穩定時間定義為信號穩定到最終值的1.25% 范圍內所需時間。計算公式：精度 = 0.25% + 100mA = 0.25% + (100mA/10 mA) = 0.25% + 1% = 1.25%)。

PMU 電流測量精度

僅4225-PMU

4225-PMU 和RPM 組合

PMU 電壓測量

定時參數, 典型值1

注

1. 所有典型值都使用開路測得。
2. 使用75%~90% 的脈沖頂部默認測量窗口。推薦最小脈沖寬度 = ( 穩定時間) / 75%。
3. 推薦上升/ 下降時間，使過沖達到最小。
4. 電壓或電流量程一定時推薦最小測量窗口上測得的RMS 噪聲，典型值。
5. 信號穩定到DC 精度電平所需的時間。( 例：10mA 電流量程在PMU 10V 量程下的穩定時間定義為信號穩定到最終值的1.25%范圍內所需時間。計算公式：精度 = 0.25% + 100mA = 0.25% + (100mA/10 mA) = 0.25% + 1% = 1.25%)。

PMU 電壓精度

電壓和電流, 值1

注

1. 計算任何負載電阻上得到的電流和電壓：
IMAX = 電壓量程/(50W + 電阻)
VMAX = IMAX - 電阻
其中：電阻是連接到PMU 或PGU 通道的總電阻，電壓量程為10 或40。例：采用10 V 量程 R= 10W (DUT 阻值 + 互連阻值)
VMAX = IMAX - R = 0.167 - 10 = 1.67 V
2. 脈沖輸出接口上典型的值。電阻是連接到脈沖輸出接口的總電阻，包括器件和互連電阻。

PMU 脈沖/ 幅值1,2

注

1. 除另外指明外，所有技術數據均假設采用50W 端接。
2. 幅值指標適用于10 V 源量程50 ns 的典型穩定時間后( 在轉換后)，40 V 源量程500 ns 的典型穩定時間后( 轉換后)，負載均為50W。
3. 對10 V 源范圍，跳變時間為20 ns (0%-100%)；對40 V 源范圍，跳變時間為100 ns (0%-100%)。

PMU 脈沖定時

注

1. 在電壓<10 V 時，40V 范圍最小可編程跳變時間( 僅源) 為30ns；在電壓>10 V 時，為100 ns。

電壓源, 最HAO性能

在采用4225-PMU 作為純電壓源時( 不測量電壓或電流)，定時性能會得到改進。下面更清楚地闡述了作為電壓源使用時的最 HAO性能，這是在最YOU條件下實現的。這些數據不應理解為保障值。

觸發

觸發輸出阻抗

50Ω

觸發輸出電平

TTL

觸發輸入阻抗

10 k

觸發輸入電平

TTL

觸發輸入跳變定時，值

<100 ns

觸發輸入到脈沖輸出延遲

400 ns

觸發同步/ 抖動1

<2 ns

Segment ARB® 和定時

Segment ARB 功能適用于4225-PMU 和4220-PGU，適用于有或沒有4225-RPM 遠程前端放大器/ 開關模塊的情況。

段數2

2048

序列數2

512

序列循環數

1012

每段時間

20 ns ~ 40 s

段定時分辨率

10 ns

每段的控制參數

開始電壓
停止電壓
持續時間
測量窗口( 僅PMU 或PMU+RPM)
測量類型( 僅PMU 或PMU+RPM)

RMS 抖動( 段)

0.01% + 200 ps 典型值

注

1. 對一臺4200A-SCS 機箱中有多張4225-PMU 或4220-PGU 卡。
2. 每個通道。

6. 脈沖發生器單元

在不需要脈沖測量時，2 通道純電壓脈沖發生器為4225-PMU 超快速脈沖測量單元提供了經濟的替代方案。

4220-PGU 基本信息

輸出接口

四個SMA 接口( 母頭)

標配電纜

SMA ( 公頭) 到SMA( 公頭), 2 m, 每臺4 根(CA-404B)
SMA ( 公頭) 到SSMC Y 型電纜, 15 cm (6 英寸), 每臺2 根(4200-PRB-C)

脈沖/ 電平1,2

注

1. 除另行指明外，所有技術數據均假設50W 端接。
2. 電平指標適用于10 V 源量程50 ns 的典型穩定時間后( 在轉換后)，40 V 源量程500 ns 的典型穩定時間后( 轉換后)，負載均為50W。
3. 對10 V 源范圍，跳變時間為20 ns (0%-100%)；對40 V 源范圍，跳變時間為100 ns (0%-100%)。

脈沖定時

注

1. 對10 V 源范圍，跳變時間為30 ns；對>10 V 源范圍，跳變時間為100 ns。

電壓源, 最HAO性能

在采用4225-PMU 作為純電壓源時( 不測量電壓或電流)，定時性能會得到改進。下面更清楚地闡述了作為電壓源使用時的最HAO性能，這是在最YOU條件下實現的。這些數據不應理解為保障值。

觸發輸出阻抗

50Ω

觸發輸出電平

TTL

觸發輸入阻抗

10 k

觸發輸入電平

TTL

觸發輸入跳變定時，值

<100 ns

觸發輸入到脈沖輸出延遲

400 ns

觸發同步/ 抖動1

<2 ns

Segment ARB® 和定時

Segment ARB 功能適用于4225-PMU 和4220-PGU，適用于有或沒有4225-RPM 遠程前端放大器/ 開關模塊的情況。

段數2

2048

序列數2

512

序列循環數

1012

每段時間

20 ns ~ 40 s

段定時分辨率

10 ns

每段的控制參數

開始電壓
停止電壓
持續時間
測量窗口( 僅PMU 或PMU+RPM)
測量類型( 僅PMU 或PMU+RPM)

RMS 抖動( 段)

0.01% + 200 ps 典型值

1. 適用于一個4200A-SCS 機箱中的多張4225-PMU 或4220-PGU 卡。

7. 遠程前端放大器/ 開關模塊

4225-RPM 可以在I-V 測量、C-V 測量和脈沖式I-V 測量之間自動切換，允許選 擇相應的測量，而不需對測試設置重新布線。此外，RPM 擴展了4225-PMU 脈沖 測量模塊的電流量程。

4225-RPM 基本信息

輸入

三個輸入。SMU Force, SMU Sense, CVU Pot, CVU Cur, RPM Control

輸出

一個通道

輸入接口

三同軸接口( 母頭), 兩個SMA 接口( 母頭), 兩個HDMI

輸出接口

三同軸接口( 母頭), 兩個

外觀尺寸

1.34 英寸寬 x 4.9 英寸深 x 3.0 英寸高(3.4 cm 寬 x 12.5 cm 深 x 7.6 cm 高)

帶底座時外觀尺寸

1.34 英寸寬 x 4.9 英寸深 x 3.8 英寸高(3.4 cm 寬 x 12.5 cm 深 x 9.6 cm 高)

重量

8.6 盎司(245 克) ( 帶底座時: 13.4 盎司(381 克))

選配附件

磁性底座
真空底座

RPM 電流測量

定時參數, 帶有4225-PMU 和4225-RPM 遠程前端放大器/ 開關模塊的典型值

注

1. 所有典型值都使用開路測得。
2. 使用75%~90% 的脈沖頂部默認測量窗口。推薦最小脈沖寬度 = ( 穩定時間) / 75%。
3. 推薦上升/ 下降時間，使過沖達到最小。
4. 電壓或電流量程一定時推薦最小測量窗口上測得的RMS 噪聲，典型值。
5. 信號穩定到DC 精度電平所需的時間。( 例：10mA 電流量程在PMU 10V 量程下的穩定時間定義為信號穩定到最終值的1.25%范圍內所需時間。計算公式：精度 = 0.25% + 100 μA = 0.25% + (100 μA/10 mA) = 0.25% + 1% = 1.25%)。

電流測量精度

4225-PMU 和RPM 組合

脈沖/ 電平1

注

1. 在4225-PMU 和4225-RPM 遠程前端放大器/ 開關模塊之間使用2m RPM 互加電纜時4225-RPM 三同軸輸出接口處的性能。
2. 100mV ~ 10V。
3. 典型值, 跳變時間100ns (0% - 100%)。

使用4225-PMU 進行RPM 電壓測量

定時參數, 典型值1

注

1. 所有典型值都使用開路測得。
2. 使用75%~90% 的脈沖頂部默認測量窗口。推薦最小脈沖寬度 = ( 穩定時間) / 75%。
3. 推薦上升/ 下降時間，使過沖達到最小。
4. 電壓或電流量程一定時推薦最小測量窗口上測得的RMS 噪聲，典型值。
5. 信號穩定到DC 精度電平所需的時間。( 例：10mA 電流量程在PMU 10V 量程下的穩定時間定義為信號穩定到最終值的1.25%范圍內所需時間。計算公式：精度 = 0.25% + 100mA = 0.25% + (100 mA/10 mA) = 0.25% + 1% = 1.25%)。

8. 開關矩陣配置

超低電流/ 本地傳感配置（4200-UL-LS-XX）

超低電流/ 本地傳感開關配置采用吉時利7174A 低電流矩陣卡（帶有707B 或708B 開關矩陣）構建，是為要求高質量、高性 能I-V 和C-V 信號開關的半導體研究、開發和生產應用設計的。這種配置提供了8 個儀器輸入，支持最多72 個輸出引腳， 典型偏置電流僅10 fA。

整體信息 (4200-UL-LS-XX)

接口類型

3 槽三同軸

信號電平

200 V, 1 A

偏置電流

<1 pA ( 行A-B)

泄漏電流

0.01 pA/V

3 dB 帶寬

30MHz 典型值

4200-LC-LS-12/B 或-12/707B

1 臺708B ( 或707B) 開關主機
1 個7072 矩陣開關卡
12 根4200-TRX-3 電纜
1 根7007-1 IEEE-488 電纜
2 個7078-TRX-BNC 轉接頭

4200-LC-LS-24/B 或-36B, -48B, -60B, -72B

1 臺707B 開關主機
每12 針1 個7072 矩陣開關卡
每12 針12 根4200-TRX-3 電纜
1 根7007-1 IEEE-488 電纜
2 個7078-TRX-BNC 轉接頭

707B 6 插槽半導體開關矩陣主機

708B 單插槽半導體開關矩陣主機

低電流/ 本地傳感配置(4200-LC-LS-XX)

低電流/ 本地傳感開關配置采用吉時利7072 半導體矩陣卡構建，是為要求優異質量的I-V 和C-V 信號的半導體應用專門設計 的。這種配置提供了8 個儀器輸入，支持最多72 個輸出引腳，偏置電流不到1 pA。

整體信息(4200-LC-LS-XX)

連接器類型

3 蝶閥三軸電纜連接器

信號電平

200 V, 1 A

偏置電流

<1 pA ( 第A-B 行)

泄漏電流

0.1 pA/V

3 dB 帶寬

5 MHz 典型值( 第G-H 行)

4200-UL-LS-12/B 或-12/707B

1 臺708B ( 或707B) 開關主機
1 個7174A 開關卡
每12 針12 根4200-TRX-3 電纜
1 根7007-1 IEEE-488 電纜
2 個7078-TRX-BNC 轉接頭

4200-LC-LS-24/B, -36/B, -48/B, -60/B, -72/B

1 臺707B 開關主機
每12 針1 張7072 矩陣開關卡
每12 針12 條4200-TRX-3 電纜
1 條7007-1 IEEE-488 電纜
2 個7078-TRX-BNC 轉接頭

9. NBTI/PBTI 套件

4200-BTI-A 套件同時提供了吉時利高級DC I-V 和超快速I-V 測量功能及自動測試執行軟件，提供了半導體測試行業內最XIAN進的NBTI/PBTI 測試平臺。

4200-BTI-A 超快速NBTI/PBTI

4200-BTI-A 套件包括在*硅CMOS 技術上進行最完善的NBTI 和PBTI 測量所需的全部儀器、互連和軟件。

Model 4200-BTI-A

提供了單機集成解決方案中最JIA

把DC I-V 和超快速I-V 測量簡便集成到加壓前和加壓后測量序列中。
使用AC 或DC 壓力分析退化和恢復特性。
在較長的壓力測量序列中包括單脈沖電荷阱陷(SPCT) 測量。

4200-BTI-A 超快速NBTI/PBTI 包括：

1 個4225-PMU 超快速I-V 模塊
2 個4225-RPM 遠程前端放大器/ 開關模塊
自動化特性分析套件(ACS) 軟件
超快速BTI 測試項目模塊
線纜

使用8 個SMU 對20 個器件進行并行HCI 和NBTI 測試的實例。公共端子使用單獨的接地單元(GNDU)。

10. Clarius+ 軟件

Clarius+ 軟件為運行和維護4200A-SCS 參數分析儀提供了各種工具。

自帶的軟件模塊

Clarius

用來測試和分析器件、材料和工藝特點的圖形用戶界面。Clarius 軟件提供了統一測量界面，引導您完成復雜的特性分析測試，您可以把重點放在研發項目上。

吉時利用戶庫工具(KULT)

協助測試工程師創建自定義測試程序，使用現有的吉時利和第三方C 語言子例程庫。用戶可以編輯和匯編子例程，然后把子例程庫與KITE 集成在一起，允許4200A-SCS 從一個用戶界面控制整個測試機架。要求選配4200-Compiler。

吉時利外部控制接口(KXCI)

通過GPIB 總線從外部計算機控制4200A-SCS。

吉時利配置工具(KCon)

允許測試工程師配置連接到4200A-SCS 的GPIB 儀器、開關矩陣和探針臺。同時還提 供了一些診斷工具。

KPulase

一個圖形用戶界面，無需編程，用來配置和控制安裝的4225-PMU 或4220-PGU 脈沖 發生器模塊。它用于快速測試，與其他4200A-SCS 測試資源的交互要求達到最小。

Clarius 用戶界面軟件

Clarius 4200A-SCS 上運行的標配用戶界面軟件。Clarius 在嵌入式Windows 7 操作系 統上運行。它為現代半導體器件、材料和工藝特性分析提供了測試方案選擇和開發、高 級測試配置、參數分析和圖示及自動化功能。

數據分析

提供了兩種參數提取方式。Formulator 為執行自動線擬合和參數提取執行數據變換。電 子表格提供了標準電子表格分析工具。許多樣例庫都包括參數提取實例。

Formulator

Formulator 支持數學運算功能、轉換功能、搜索功能、常用行業常數和線擬合/ 參數提 取功能。Formulator 支持下述功能：

數學函數

加(+), 減(-), 除(/), 乘(*), 指數(^), 值(ABS), 索引位置值(AT), 平均數(AVG), 移動 平均(MAVG), 條件計算(COND), 導數(DELTA), 差分系數(DIFF), 指數(EXP), 平方根 (SQRT), 自然對數(LN), 對數(LOG), 積分(INTEG), 標準方差(STDEV), 移動求和 (SUMMV), 反余弦(ACOS), 反正弦(ASIN), 反正切(ATAN), 余弦(COS), 正弦(SIN), 正切(TAN)

轉換功能

弧度到度(DEG), 度到弧度(RAD)

直線擬合和參數提取功能

指數直線擬合(EXPFIT), 系數a (EXPFITA), 系數b (EXPFITB)，線性擬合(LINFIT), 線性 斜率(LINFITSLP), x 截距(LINFITXINT), y 截距(LINFITYINT) 對數線擬合(LOGFIT), 系數 a (LOGFITA), 系數b (LOGFITB) 線性回歸線擬合(REGFIT), 斜率(REGFITSLP), x 截距 (REGFITXINT), y 截距(REGFITYINT) 切線擬合(TANFIT), 斜率(TANFITSLP), x 截距 (TANFITXINT), y 截距(TANFITYINT) 多項式線擬合包括POLYFIT2、POLY2COEFF 和 POLYNFIT。值(MAX), 最小值(MIN), 中值(MEDIAN)

搜索功能

向下查找(FINDD), 向上查找(FINDU), 使用線性插補查找(FINDLIN), 值位置(MAXPOS), 最小值位置(MINPOS)，*個位置(FIRSTPOS), 最后一個位置(LASTPOS) 子陣列 (SUBARRAY), 返回數量的點(INDEX)

Formulator 常數

Formulator 支持用戶提供的常數，用于參數提取。以下常數在出廠時軟件自帶常數：
PI = 3.14159 rad (π)
K = 1.38065 × 10-23 J/K ( 玻爾茲曼常數)
Q = 1.60218 × 10-19 C ( 電子的電荷)
M0 = 9.10938 × 10-31 kg ( 電子質量)
EV = 1.60218 × 10-19 J ( 電子電壓)
U0 = 1.25664 × 10-6 -2 ( 磁導率)
E0 = 8.85419 × 10-12 F/m ( 真空的磁導率)
H = 6.62607 × 10-34 J-s ( 普朗克常數)
C = 2.99792 × 10+8 m/s ( 光速)
KT/Q = 0.02568 V ( 熱電壓)

自動化

測試序列

Clarius 在一個器件、一組器件( 子站、模塊或測試單元組) 或晶圓上用戶可編程數量的 探針臺上提供了“指向點擊”測試定序功能。

探針臺控制

吉時利集成了很多探針臺驅動可以在測試過程中自動控制探針臺。與工廠聯系來確認支 持的探針臺廠家及型號。“手動”探針臺模式允許操作人員在測試序列過程中對探針臺 進行操作。

支持的探針臺

手動探針臺
使用手動探針臺驅動進行測試，而不需使用自動探針臺功能。手動探針臺由操作人員控 制來代替電腦控制。在每條命令下，會出現一個對話提示框，指導操作人員要求哪些操作。

虛擬探針臺
在不希望探針臺操作時可以使用虛擬探針臺，如在調試時，而沒有必要從測試序列中刪 除探針臺命令。

支持的半自動( 分析) 探頭
Cascade Microtech Summit™ 12K 系列- Verified with Nucleus UI Karl Suss Model PA-200-Verified with Wafermap for ProberBench NT, ProberBench NT NI-GPIB 驅動程序, ProberBench NT PBRS232 接口, Navigator for ProberBench NT, Remote Communicator for ProberBench NT MicroManipulator 8860 Prober-Verified with pcBridge, pcLaunch, pcIndie, pcWfr, pc-Nav, pcRouter Signatone CM500 驅動器還適用于帶有互鎖控制器的其他Signatone 探頭, 如WL250 和 S460SE Wentworth Laboratories Pegasus™ FA 系列
其他支持但沒有列出的探頭

吉時利用戶庫工具(KULT)

(要求選配4200-COMPILER)

吉時利用戶庫工具支持創建及把C 語言子例程庫與測試環境集成起來。用戶庫模塊在Clarius 中通過用戶測試模塊訪問。出 廠時提供的庫為支持的儀器提供啟動和運行功能。用戶可以編輯和編譯子例程，然后把子例程庫與Clarius 集成在一起，允許 4200A-SCS 從一個用戶界面控制整個測試機架。

系統配置和診斷(KCON)

吉時利配置工具(KCON) 簡化了編程和維護全面集成的測試站的工作。KCON 為配置外部儀器、開關矩陣和探針臺及執行系 統診斷提供了統一的界面。

外部儀器配置

KCON 允許實驗室管理員把外部儀器與4200A-SCS 及支持的開關矩陣集成起來。在用 戶為支持的儀器配置GPIB 地址后， 吉時利提供的庫將起效， 測試模塊可以在 4200A-SCS 系統之間轉移，用戶不需要做任何修改。除支持的標準儀器外，通用儀器允 許用戶為通用的2 端子或4 端子儀器開發子例程和控制開關。為實現的系統擴展能力， 用戶可以為通用儀器開發自己的測試庫。

開關矩陣配置

用戶通過支持的開關矩陣配置定義4200A-SCS 儀器和外部儀器到被測器件(DUT) 引腳的連接。( 參見開關矩陣支持和配置) 一旦定義了連接，用戶只需輸入儀器端子 名稱和引腳編號，就可以建立連接。4200A-SCS 應用和標準用戶庫管理在儀器端子 與DUT 引腳之間輸送測試信號。用戶不需要記住和編程行和列閉合。測試模塊可以在 4200A-SCS 系統之間轉移，而不需要重新輸入連接信息。

4200A-SCS 儀器診斷

通過運行系統自檢，用戶可以確認SMU、C-V 測量單元、脈沖發生器、示波器和遠程前 端放大器的系統完整性。對比較復雜的問題，系統的配置分析工具可以生成報告，幫助 吉時利技術支持人員診斷問題。

吉時利外部控制接口(KXCI)

通過KXCI，您可以使用外部計算機直接控制4200A-SCS 中的SMU 和CVU 模塊。KXCI 還可以使用UTM 通過內置GPIB 或 以太網間接控制超快速I-V 脈沖測量單元。對SMU，KXCI 命令集包括HP 4145 兼容模式，HP4145 的許多已寫好程序盡可以 在4200A-SCS 上使用。