4200-BTI-A参数分析仪 Clarius Software

全新Clarius Software 用户界面，您可以把对科研的理解提 升到全新水平。4200A-SCS 包括Clarius+ 软件包，可以执 行几乎任何类型的I-V、C-V 和脉冲式I-V 特性分析测试。 Clarius Software 用户界面提供了触滑或点击控制功能，为现 代半导体、材料和工艺特性分析提供高级测试定义、参数分析、 图表绘制和自动化功能。

主要特点

• 随时可以投入使用、可以修改的应用测试、项目和器件， 缩短测试开发时间
• 业内*台内置测量视频的仪器，测试视频由全球应用工 程师提供，分为4 种语言，缩短学习周期
• pin to pad 接触检查，确保测量可靠
• 多种测量功能
• 数据显示、分析和代数运算功能

专家视频，降低特性分析复杂度
观看吉时利全球应用工程师制作的内置视频，迅速掌握应用， 缩短学习周期。数小时的专家测量专业帮助，在发生意想不 到的结果或对怎样设置测试存在疑问时，将为您提供指引。 Clarius Software 短专家视频支持四种语言（英语、中文、日 语和韩语），可以迅速让你洞察先机。

大量随时可以使用的应用测试可供选择
通过Clarius 库中装备的450 多项应用测试，您可以选择或 修改预先定义的应用测试，加快特性分析速度，或从一开始 简便地创建自定义测试。只需三步，Clarius Software 就可以 引导新用户像专家一样完成参数分析。

实时结果和参数
自动数据显示、算法分析和实时参数提取功能，加快获得所 需信息的速度。您不必担心数据丢失，因为所有历史数据都 会保存下来。

无需示波器检验脉冲测量
脉冲定时预览模式可以简便地查看脉冲定时参数，确认脉冲 式I-V 测试按希望的方式执行。使用瞬态I-V 或波形捕获模式， 进行基于时间的电流或电压测量，而无需使用外部示波器。

4200-BTI-A参数分析仪典型应用

MOSFET, BJT 晶体管
材料特性分析
非易失性存储设备
电阻率系数和霍尔效应测量
NBTI/PBTI
III-V 族器件
失效分析
纳米器件
二极管和pn 联结
太阳能电池
传感器
MEMS 器件
电化学
LED 和OLED

第1 步 - 构建测试方案

在Clarius 库的450 多种预先定义的应用测试和项目中搜索、过滤 及选择所需测试项。

过滤测试、器件或项目库，快速进行选择

了解每项测试，获得更详细的信息，包括：● 全面的测试描述; ● 测试示意图; ● 所需设备。

第2 步 - 配置测试

使用Key Parameters View 或All Parameters View，迅速修改测 试参数。

第3 步 - 分析结果

查看图形结果或数据结果，过滤测试数据，标记数据，简便地进行标识。

2. 源测量单元(SMU)

精密直流电流VS. 电压(I-V) 测量是分析器件和材料特性的 基石。4200A-SCS 参数分析仪的核心采用世界一LIU的源测 量单元(SMU) 仪器。源测量单元可以提供电压或电流，可以 以非常高的分辨率和精度同时测量电压和电流。SMU 把电 压源、电流源、电流表和电压表集成到一张仪器卡上，实现 I-V 同步测量。
源测量单元拥有四象限功能，因此不仅可以提供电流，还可 以吸收电流，比如测试充电电容器或太阳能电池时。

I-V 扫描测量。

4200A-SCS 参数分析仪可以配置最多9 个SMU。有两种 SMU 型号：中等功率SMU，范围高达210 V/100 mA；高功 率SMU，范围高达210 V/1 A。每个4200-SMU 中等功率 SMU 或4210-SMU 高功率SMU 占用主机的一个插槽，在 4200A-SCS 系统中可以一起使用。
所有4200A-SCS SMUs 都有屏蔽三同轴连接，为低电流和 高阻抗测量及4 线(Kelvin) force 和sense 连接提供保护防漏 电功能。

停止、扫描和脉冲测量
内置4200A-SCS SMU 特性提供了各种测量功能，如扫描测 量操作、线性和对数步进扫描、列表扫描、单点平均等。

把测量分辨率扩展到10 aA
许多关键应用需要能够测量超低电流，如确定FET 的栅极泄 漏电流，测试灵敏的纳米器件，测量绝缘装置和电容器的泄 漏电流。
当SMUs 配置选配的4200-PA 远程前端放大器时，它们能 够进行超低电流测量。可扩展任意SMU 型号的电流范围， 分辨率低至10 aA。对用户，SMU 只是表现为提供了额外的 测量分辨率。

选配4200-PA 前端放大器模块，fA 级测量。

前端放大器预装在4200A-SCS 主机背面。这种安装方式可 以使用标准线缆连接探针、测试夹具或开关矩阵。可以从后 面板中去掉前端放大器，放在较远的位置( 如不透光的夹具 盒或探针台内)，消除由于长电缆导致的测量问题。另外还提 供了上机架附件和三同轴安装附件。

超低频率C-V 技术及SMUs
4200A-SCS 提供了*WU二的功能，可以执行超低频率电 容电压测量，而不需LCR 仪表或电容模块。低频率C-V 测 量用来分析某些材料中的缓慢捕获和脱阱现象。

使用SMU 和前端放大器进行超低频率C-V 测量。

4200A-SCS 采用新的窄带技术，利用集成的SMU 仪器的低 电流测量功能，在10 mHz ~ 10 Hz 范围内的低频率上 执行C-V 测量。这种方法采用4200A-SCS 的SMU 及前端 放大器，而不要求额外的硬件或软件。

本地开关选项

为了适应I-V 测量和其他测量类型之间切换，4200A-SCS 提供了多个选项，可以在不同测量类型之间简便切换：

• 4200A-CVIV多通道开关模块 - 最多四个通道，在I-V测 量和C-V 测量之间简便切换。此外，可以在被测器件不 同端口间自动切换C-V 测量，而不需要抬起探针或改变 测试设置。
• 4225-RPM 远程前端放大器 / 开关模块作为多路复用器开 关，在精密DC SMUs、C-V 和超快速脉冲式I-V 仪器之 间自动切换。此外，RPM 扩展了4225-PMU 超快速脉冲 式I-V 仪器模块的低电流测量功能。

3. 电容- 电压单元(CVU)

电容- 电压(C-V) 测量通常用来分析MOSFET 的栅极氧化 层厚度、氧化层缺陷密度、掺杂分布等。在这一测量中，在 栅极电压变化时，栅极到漏极和源极的电容会变化。电容测 量一般采用AC 技术完成。通过在被测器件(DUT) 中提供AC 电压，然后测量得到的AC 电流和相位角，最终多频率C-V 仪器模块可以得到AC 阻抗。

1 kHz - 10 MHz AC 测量

4210-CVU 仪器模块在1 kHz ~ 10 MHz 测试频率上执行几 fF 到几μF 的多频率电容测量，同时提供高达±30 V 或60 V 差分的DC 偏置电压。

电容- 电压扫描。

由于多达 4096 个测量点，CVU 仪器可以用来测量电容相对
于电压关系 (C-V)、电容相对于频率关系 (C-f) 和电容相对于时间关系 (C-t)，提取许多重要参数，如：

• 掺杂曲线
• 氧化层厚度
• 载流子寿命测试
• 结电容、引脚到引脚和互连电容测量

另外还提供了 4200-CVU PWR 选项，支持：

• 高功率 C-V 测量，高达 400 V ( 每个器件端子 200 V)，用来测试高功率器件，如 MEMs 器件、LDMOS 器件和显示面板。
• 高达 300 mA 的 DC 电流，测量晶体管打开时的电容。

确保结果的有效性>
与市场上其他C-V 模块不同，4210-CVU 设计了*的已获专LI的电路，支持各种特性和诊断工具，确保结果的有效性。

• 在软件中切换 AC 电流表测试端。这种简单功能确保您在噪声最低的端子上测量 AC 信号，提供更实用的测量功能。您不必手动改变电缆、抬升探针或改变测试设置，可以轻松消除潜在错误。

只需点击一下鼠标，就可以把AC 和DC 源切换到噪声最低的端子。

• 把 DC 偏置移到选择的端子上。在 Clarius Software中，您 只需点击一下鼠标，就可以将DC 偏置源输出至高端或低端， 确保正确的控制所施加电场。
• 实时C-V仪表。实时C-V仪表显示快速准确的电容测量， 而不需运行预先编程的测试。可以在开路补偿和短路补偿 执行前确保电路确实为开路或短路状态。此外，您可以使 用实时C-V 仪表调试测试设置和被测器件。

实时电容测量。

• 置信度检查。这种诊断工具允许用户检查开路和短路连接 及到DUT 连接的完整性。在执行开路或短路测试时，阻抗 和噪声测量在测试电路的高端和低端进行。这特别适合确 认已经接触晶圆上的连接盘，或确认正确连接开关矩阵。 如果置信度检查诊断测试失败，那么会给出进一步的调试 指引。

本地开关选项

由于很难在C-V 和其他测量类型之间切换，4200A-SCS 提 供了多个可以在不同测量类型之间简便切换的选项：

• 4200A-CVIV 多通道开关模块 - 最多 4 个通道，在 I-V 测 量和C-V 测量之间轻松切换。此外，可以在DUT 不同端 口间自动切换C-V 测量，而不需抬升探针或改变测试设置。
• 4225-RPM 远程前端放大器 / 开关模块 - 这作为多路复用 器开关，在精密DC SMU、C-V 和超快速脉冲式I-V 仪器 之间自动切换。此外，RPM 扩展了4225-PMU 超快速脉 冲式I-V 仪器模块的低电流测量功能。

4. 超快速脉冲测量单元(PMU)

超快速I-V 源和测量已经成为许多技术日益重要的功能，包 括复合半导体、中等功率器件、非易失性存储器、MEMS 器 件等等。
4225-PMU 模块可以在生成超快脉冲电压波形的同时测试脉 冲信号，最终将其无缝集成到4200A-SCS 测试环境中，提 供了*的I-V 测试性能，大大扩展了系统的材料、器 件和工艺特性分析能力。它代替了传统的脉冲/ 测量硬件配置， 传统配置一般包括一个外部脉冲发生器、一台多通道示波器、 专门设计的互连硬件及集成软件。

使用超快速脉冲式I-V 限度地减少自热效应。

4225-PMU 操作模式

每个模块有两个独立通道。每个通道使用并行14 位模数转换 器及深存储器，可以同步测量电压和电流，支持高达1M 采 样点、每个样点5 ns (200 MSa/sec)。

三种操作模式，全面分析特性

4225-PMU 可以用来执行三种超快速I-V 测试：脉冲式 I-V、瞬态I-V 和脉冲源。

脉冲式I-V
指输出脉冲式源的同时，在脉冲高电平区间进行 高速测试，提供类似DC 测试的测量结果。使用脉冲式I-V 信号分析器件特性，而不是使用DC 信号，可以研究或降低 自热( 焦耳加热) 效应，或限度地减少由于捕获的电荷 变化而导致的电流漂移或退化。

瞬态I-V
或波形捕获是一种基于时间的电流和/ 或电压测量， 一般捕获脉冲式波形。瞬态测试一般是单个脉冲波形，用来 研究时变参数，如由于电荷捕获或自热导致的漏极电流随时 间的变化过程。可以进行瞬态I-V 测量，测试动态测试电路； 也可以用来作为诊断工具，在脉冲式I-V 模式下选择相应的 脉冲设置。

脉冲源
涉及使用内置Segment ARB® 功能输出用户自定义 的2 电平或多电平脉冲，或输出任意波形。在使用仪器的 Segment ARB 模式时，各个电压段最短可以达到20 ns，每 个通道最多2048 个波形段，为构建波形、分析闪存设备和 其他非易失性存储技术提供了必要的灵活性。

5. 开关解决方案

将吉时利高速度、高完整性开关解决方案与测试测量结合在 一起。

4200A-CVIV 多通道开关

把各种测量集成到器件特性分析中最困难的问题之一，是每 种测量类型基本上都要求不同的线缆。

4200A-CVIV 多通道开关

选择与测量类型配套的线缆增强了测量完整性。但是，改变 每种测量类型的电缆耗时很长，许多用户只能接受次优结果。

4200A-CVIV 多通道开关连接示意图。

此外，在重新连接电缆时，用户会面临电缆重连不正确的风险，
进而导致错误，需要额外的调试时间。更糟糕的是，这些错误在很长时间内都可能注意不到。
另一种方式是使用能够切换 I-V 和 C-V 信号的远程开关，如吉时利 4200A-CVIV 多通道开关。
新型 4200A-CVIV 多通道开关在 I-V 测量和 C-V 测量之间自动切换。此外，C-V 测量可以移动到任何输出通道上，而不需重新布线。这种 4 通道开关允许用户在 I-V 和 C-V 测试期间保持相同的阻抗，可以把探针保留在晶圆测试站上。另外，用户不需要改变测试设置和电缆连接，从而增强测量的准确性。
内置显示器在近器件端提供了清晰的测试信息。

• 查看实时测试状态
• 通过 Clarius 软件自定义输出通道名称规范
• 橡胶外圈支持在探针台上双向摆放
• 能够旋转文字，用户可以按需放置开关位置

4225-RPM 远程预放/ 开关模块

对某些器件，要求进行多种类型的电测量，如脉冲式I-V、 DC I-V 和C-V 测试。这通常要求外部开关矩阵，能够把各 类信号切换到被测器件。选配的4225-RPM 远程前端放大器 / 开关模块可以在DC I-V、C-V 和脉冲式I-V 测量之间自动 切换，大大简化与器件的连接。

4225-RPM 远程前端放大器/ 开关模块。

用户可以在器件上执行所有电测量，而不必在每次测试时 断开和重连线缆，从而节省宝贵的测试时间，减少麻烦。

在使用4225-RPM 远程前端放大器/ 开关模块的连接图

4225-RPM 还作为前端放大器使用，扩大了PMU 上较低的 电流范围。这对某些器件特别重要，如二极管，这类器件比 普通器件电流要低几个数量级。下面显示了通过4225-RPM 远程前端放大器/ 开关进行的二极管脉冲式I-V 测量。其独 特的自动量程功能可以在进行脉冲式I-V 扫描期间自动选择 量程，用户不需要选择固定的量程，因此不会降低测量分辨率。

4225-RPM 为脉冲应用提供了更低的电流范围。

选配的多种测量性能电缆套件(4210-MMPC) 把4200A-SCS 参数分析仪连接到探针臂上。除不需要重新布线外，这个套 件还消除了由于连线错误或选用错误的电缆导致的测量错误， 有助于限度地提高信号保真度。

开关矩阵

4200A-SCS 有多种可选的开关矩阵配置。
6 插槽707B 和单插槽708B 半导体开关矩阵主机大大缩短了 指令的响应时间，其测试序列和整体系统吞吐量明显要快于 之前的主机设计。

708B 和707B 开关矩阵主机。

它们是专为半导体实验室和生产测试环境设计的，采用标准 三同轴连接器和电缆，提供了超低电流开关性能。

6. NBTI/PBTI 套件

在开发大规模的硅CMOS 晶体管时，建立正/ 负偏压温度不 稳定性(NBTI/PBTI) 模型是一个挑战。随着时间推移，NBTI 效应导致晶体管的阈值电压(VT) 发生漂移，亚阈值漏极电流 明显提高，严重影响晶体管的使用寿命和电路性能。

超快速BTI 套件支持单点测试、平滑扫描、三角形和步进扫描测量类型。

在器件开发期间，必须准确地建立这些效应模型，在工艺集 成和生产过程中必须监测这些效应。在BTI 特性分析期间， 晶体管会每隔一段时间施加压力并测试。但是，BTI 机制容 易发生松驰效应，也就说是在去掉压力的时点上，晶体管开 始恢复，退化会衰减。在松驰前分析退化效应需要使用超快 速I-V 技术。

4200-BTI-A 超快速BTI 套件是业内最XIAN进的NBTI/PBTI 测 试平台，提供了所需的一切，可以在*硅CMOS 技术上进 行完善的NBTI 和PBTI 测量，包括一个4225-PMU 超快速 I-V 模块、两个4225-RPM 远程前端放大器/ 开关、自动化 特性分析套件(ACS) 软件、超快速BTI 测试项目模块和线缆。 测试软件模块可以简便地定义压力定时、压力条件和各种测 量序列，包括单点Id 测试、On-The-Fly(OTF) 或ID-VG 扫描。 它可以测量恢复效应及退化效应，提供压力前和压力后测量 选项，其中包括4200A-SCS 的DC SMUs，执行准确的小信 号测量。

超快速BTI 测试软件模块支持单点测试、步进扫描、平滑扫 描和采样测量等类型。每种类型的定时由测试采样率和各个 测量设置确定。软件模块还可以控制测试序列中每个单元之 间的电压条件，即使在定义复杂的测试序列时，也能实现最 大的灵活性和易用性。

技术指标

除另行标注外，所有技术指标均为保障值。除另行标注外，所有技术指标均适用于所有型号。

1. 源测量单元

基本信息

四象限源/ 阱操作
每个SMU 上都有一个模数转换器
支持4 线连接（开尔文连接）
对数和线性测量扫描
4200A-SCS 主机可以支持最多9 个中等功率或高功率SMU 模块

输出接口

每个SMU 上三个迷你三同轴三同轴( 母头) 接口，用于Force、Sense 和Sense Lo 一个定制15 针D-Sub ( 母头) 接口，用于连接4200-PA

选配附件

4200-PA 远程预放模块

SMU 电流测量4

注

1. 所有量程扩展到满量程的 105%。
2. 这些量程的技术指标在有或没有 4200-PA 时均适用。
3. 显示分辨率受到基础噪声极限限制。测得分辨率在每个量程上为 6 位半。源分辨率在每个量程上为 4 位半。
4. 测量精度和源精度是在下述条件下使用标配电缆时给出的。

• 23℃ ±5℃，校准后一年内，相对湿度 5%~60%，预热 30 分钟后。
• 速度设置为 NORMAL。

SMU 电压测量3

注

1. 所有量程扩展到满量程的105%。
2. 这些技术指标在有或没有4200-PA 时均适用。
3. 测量精度和源精度是在下述条件下使用标配电缆时给出的。

• 23℃±5℃，校准后一年内，相对湿度 5%~60%，预热30分钟后。
• 速度设置为 NORMAL。
• 有保护的 Kelvin连接。所有量程扩展到满量程的 105%。

电压监测模式

高阻抗电压表模式的设置为0 A 电流源输出。

精度和分辨率

输入阻抗

1013W

输入泄漏电流

30 pA

测量噪声

0.02%* 测量量程(rms)。

差分电压监测

使用VMU 模式的两个SMUs，或使用每个SMU 提供的低传感端子。

SMU 补充信息

补充信息没有保证，但提供了与4200-SMU、4210-SMU 仪器有关的实用信息。

限制值精度

限压值精度与电压源技术指标*
限流值精度与电流源技术指标*

过冲

0.1% 典型值

电压

满刻度步进, 阻性负载和10mA 范围

电流

1 mA 步进, RL = 10 kW, 20 V 范围

量程瞬态变化

电压量程

200 mV

电流量程

200 mV

温度和湿度对精度的影响

精度指标乘以下面其中一个系数，具体视环境温度和湿度而定。

4 线连接端(Remote Sense)

与FORCE 端子并联<10Ω，FORCE 端子和SENSE 端子之间的压差不超过5 V COMMON 和SENSE LO 之间±30 V。

负载电容

10 nF

Guard 偏置电压

FORCE 与Gurad 不超过 3 mV

Guard 输出阻抗

100 kΩ

Guard 电容

1500 pF

屏蔽电容

3300 pF

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

>1012Ω (100 nA-1 µA 范围)

屏蔽电容

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

噪声特性( 典型值)

电压源 (rms)

0.01% 的输出量程

电流源 (rms)

0.1% 的输出量程

电压测量(p-p)

0.02% 的测量量程

电流测量 (p-p)

0.2% 的测量量程

上升速率

0.2 V/µs

DC 浮地电压

Common 端相对机箱地电压±32V

2. SMU 前端放大器模块

通过增加选配的4200-PA 前端放大器，可以扩展任何SMU 的低电流测量功能。通过在任一SMU 型号中有效增加五个电流范围， 前端放大器提供了0.1fA 分辨率。前端放大器模块与系统无缝集成；对用户来说，SMU 看上去只是提供了额外的低电流测试量程。

4200-PA 基本信息

安装

本地

前端放大器预装在4200A-SCS 后面板上，用于本地操作。

远程

用户可以从背面拆下前端放大器，放在远程位置( 如在不透光的夹具盒或在探针台内)，以消除由于长电缆导致的测量问题。

输入接口

一个定制接口，15 针，D-Sub ( 公头)

输出接口

两个三同轴接口( 母头)

外观尺寸

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

重量

4.8 盎司(136 克)

使用4200-PA 前端放大器进行SMU 电流测量4

注

1. 所有量程扩展到满量程的 105%。
2. 这些量程的技术指标在有或没有 4200-PA 时均适用。
3. 显示分辨率受到基础噪声极限限制。测得分辨率在每个量程上为 6 位半。源分辨率在每个量程上为 4 位半。
4. 测量精度和源精度是在下述条件下使用标配电缆时给出的。

• 23℃ ±5℃，校准后一年内，相对湿度 5%~60%，预热 30 分钟后。
• 速度设置为 NORMAL。

3. 多频率电容- 电压单元

4210-CVU 基本信息

测量配置

四端子对，High POT，High CUR，Low POT，Low CUR

输出接口

四个SMA 接口( 母头)

标配电缆

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

选配电缆

100Ω, SMA ( 公头) 到SMA ( 公头), 3 m

测量功能

测量参数

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

量程

自动和固定

测试速度

Fast, Normal, Quiet, 和自定义

测试信号

频率范围

1 kHz ~ 10 MHz

最小分辨率

1 kHz, 10 kHz, 100 kHz, 1 MHz, 视频率量程而定

源频率精度

±0.1%

信号输出电平范围

10 mV rms ~ 100 mV rms

分辨率

1 mV rms

精度

±(10.0% + 1 mV rms) 无负载时( 在后面板)

输出阻抗

100Ω, 典型值

DC 偏置功能

DC 电压偏置范围

±30 V (60 V 差分)

DC 电压偏置分辨率

1.0 mV

DC 电压偏置精度

±(0.5% + 5.0 mV) 无负载时

DC 电流

10 mA

扫描特性

提供的扫描参数

DC 偏置电压, 频率, AC 电压

扫描类型

线性, 自定义

扫描方向

向上扫描, 向下扫描

测量点数

4096

测量精度4

C/G 测量精度实例

注

1. 电容和电导测量精度是在下述条件下给出的：DX < 0.1。
2. 电导精度为参考的电容上测量的电导。
3. 这些指标是典型值，非保证值，适用于23℃，仅供参考。
4. 积分时间：10 kHz 以下时为1 s 或10 s。测试信号电平: 30 mV rms。在4210-CVU 的后面板上。
所有技术数据适用于23℃ ±5℃、校准后一年以内、相对湿度5%~60%、预热30 分钟后。

CVU 电缆补充技术指标3

这些指标是典型值，非保证值，适用于23℃，仅供参考。

4210-CVU 典型电容精度，1.5m 电缆( 补充)

4210-CVU 典型电容精度，3m 电缆( 补充)

注

1. 电容和电导测量精度是在下述条件下的：DX < 0.1。
2. 电导精度为参考的电容上测量的电导。
3. 这些指标是典型值，非保证值，适用于23℃，仅供参考。
4. 积分时间：10 kHz 以下时为1 s 或10 s。测试信号电平: 30 mV rms。在4210-CVU 的后面板上。所有技术数据适用于23℃
±5℃、校准后一年以内、相对湿度5%~60%、预热30 分钟后。

4. CV-IV 多通道开关模块

I-V/C-V 多通道开关自动在I-V 测量和C-V 测量之间切换。此外，C-V 测量可以 在不同端口间自动切换，而不需重新布线。用户可以配置每个通道，使用4200- PA 前端放大器或标准电流分辨率时，选择SMU 直传模块4200A-CVIV-SPT 保证 低电流测量精度。

4200A-CVIV 基本信息

输入接口

4200-PA 前端放大器：自定义, 15 针, D-Sub ( 公头)
4200-CVIV-SPT SMU 直传模块：每个模块两个三同轴接口( 母头)
CVU：四个SMA 接口( 母头)

输出接口

8 个三同轴接口( 母头)

外观尺寸

19.8 cm 宽 x 14.2 cm 高 x 11.1 cm 深
(7.8 英寸宽 x 5.6 英寸高 x 4.4 英寸深)

重量

1.5 公斤(3.3 磅)

供电

通过USB 电缆连接至4200A-SCS 主机

输出通道

可以配置最多4 个通道

电压

210 V

电流

1A

SMU 通道

SMU 通道

AC 输出阻抗

100Ω, 典型值( 中间芯线到外部屏蔽层)

精度, 典型值

参阅下表

CVU DC 偏置功能

范围

±30V @ 10 mA 值(60V 差分)

分辨率

1 mV

其他误差( 对CVU 偏置功能)

<50µV

DC 输出电阻(4 线)

<100 mΩ

4210-CVU 连接到4200A-CVIV 多通道开关的典型精度，除另外标注外均为2 线模式1,3

注

1. CVU 补偿时间不超过一个月内有效。
2. 4 线模式下；低阻抗器件推荐使用4 线测试。
3. 上述技术数据是典型值，非保证值，适用于25℃，仅供参考。

5. 超快速脉冲测量单元

2 通道4225-PMU 同时提供了超快速电压波形发生器及电压电流同步快速测试功能。

4225-PMU 基本信息

输出接口

四个SMA 接口( 母头) 和两个HDMI 接口

提供的电缆

SMA( 公头) 到SMA ( 公头), 2m, 每台4 根(CA-404B)
SMA 到SSMC Y 型电缆, 6 英寸(15 cm), 每台2 根(4200-PRB-C)

选配附件

4225-RPM 单通道, 远程前端放大器/ 开关模块

PMU 电流测量

定时参数，有和没有4225-RPM 远程前端放大器/ 开关模块时的典型值

注

1. 所有典型值都使用开路测得。
2. 使用75%~90% 的脉冲顶部默认测量窗口。推荐最小脉冲宽度 = ( 稳定时间) / 75%。
3. 推荐上升/ 下降时间，使过冲达到最小。
4. 电压或电流量程一定时推荐最小测量窗口上测得的RMS 噪声，典型值。
5. 信号稳定到DC 精度电平所需的时间。( 例：10mA 电流量程在PMU 10V 量程下的稳定时间定义为信号稳定到最终值的1.25%范围内所需时间。计算公式：精度 = 0.25% + 100mA = 0.25% + (100mA/10 mA) = 0.25% + 1% = 1.25%)。

定时参数，使用4225-RPM 远程前端放大器/ 开关模块时的典型值1

注

1. 所有典型值都使用开路测得。
2. 使用75%~90% 的脉冲顶部默认测量窗口。推荐最小脉冲宽度 = ( 稳定时间) / 75%。
3. 推荐上升/ 下降时间，使过冲达到最小。
4. 电压或电流量程一定时推荐最小测量窗口上测得的RMS 噪声，典型值。
5. 信号稳定到DC 精度电平所需的时间。( 例：10mA 电流量程在PMU 10V 量程下的稳定时间定义为信号稳定到最终值的1.25% 范围内所需时间。计算公式：精度 = 0.25% + 100mA = 0.25% + (100mA/10 mA) = 0.25% + 1% = 1.25%)。

PMU 电流测量精度

仅4225-PMU

4225-PMU 和RPM 组合

PMU 电压测量

定时参数, 典型值1

注

1. 所有典型值都使用开路测得。
2. 使用75%~90% 的脉冲顶部默认测量窗口。推荐最小脉冲宽度 = ( 稳定时间) / 75%。
3. 推荐上升/ 下降时间，使过冲达到最小。
4. 电压或电流量程一定时推荐最小测量窗口上测得的RMS 噪声，典型值。
5. 信号稳定到DC 精度电平所需的时间。( 例：10mA 电流量程在PMU 10V 量程下的稳定时间定义为信号稳定到最终值的1.25%范围内所需时间。计算公式：精度 = 0.25% + 100mA = 0.25% + (100mA/10 mA) = 0.25% + 1% = 1.25%)。

PMU 电压精度

电压和电流, 值1

注

1. 计算任何负载电阻上得到的电流和电压：
IMAX = 电压量程/(50W + 电阻)
VMAX = IMAX - 电阻
其中：电阻是连接到PMU 或PGU 通道的总电阻，电压量程为10 或40。例：采用10 V 量程 R= 10W (DUT 阻值 + 互连阻值)
VMAX = IMAX - R = 0.167 - 10 = 1.67 V
2. 脉冲输出接口上典型的值。电阻是连接到脉冲输出接口的总电阻，包括器件和互连电阻。

PMU 脉冲/ 幅值1,2

注

1. 除另外指明外，所有技术数据均假设采用50W 端接。
2. 幅值指标适用于10 V 源量程50 ns 的典型稳定时间后( 在转换后)，40 V 源量程500 ns 的典型稳定时间后( 转换后)，负载均为50W。
3. 对10 V 源范围，跳变时间为20 ns (0%-100%)；对40 V 源范围，跳变时间为100 ns (0%-100%)。

PMU 脉冲定时

注

1. 在电压<10 V 时，40V 范围最小可编程跳变时间( 仅源) 为30ns；在电压>10 V 时，为100 ns。

电压源, 最HAO性能

在采用4225-PMU 作为纯电压源时( 不测量电压或电流)，定时性能会得到改进。下面更清楚地阐述了作为电压源使用时的最 HAO性能，这是在最YOU条件下实现的。这些数据不应理解为保障值。

触发

触发输出阻抗

50Ω

触发输出电平

TTL

触发输入阻抗

10 k

触发输入电平

TTL

触发输入跳变定时，值

<100 ns

触发输入到脉冲输出延迟

400 ns

触发同步/ 抖动1

<2 ns

Segment ARB® 和定时

Segment ARB 功能适用于4225-PMU 和4220-PGU，适用于有或没有4225-RPM 远程前端放大器/ 开关模块的情况。

段数2

2048

序列数2

512

序列循环数

1012

每段时间

20 ns ~ 40 s

段定时分辨率

10 ns

每段的控制参数

开始电压
停止电压
持续时间
测量窗口( 仅PMU 或PMU+RPM)
测量类型( 仅PMU 或PMU+RPM)

RMS 抖动( 段)

0.01% + 200 ps 典型值

注

1. 对一台4200A-SCS 机箱中有多张4225-PMU 或4220-PGU 卡。
2. 每个通道。

6. 脉冲发生器单元

在不需要脉冲测量时，2 通道纯电压脉冲发生器为4225-PMU 超快速脉冲测量单元提供了经济的替代方案。

4220-PGU 基本信息

输出接口

四个SMA 接口( 母头)

标配电缆

SMA ( 公头) 到SMA( 公头), 2 m, 每台4 根(CA-404B)
SMA ( 公头) 到SSMC Y 型电缆, 15 cm (6 英寸), 每台2 根(4200-PRB-C)

脉冲/ 电平1,2

注

1. 除另行指明外，所有技术数据均假设50W 端接。
2. 电平指标适用于10 V 源量程50 ns 的典型稳定时间后( 在转换后)，40 V 源量程500 ns 的典型稳定时间后( 转换后)，负载均为50W。
3. 对10 V 源范围，跳变时间为20 ns (0%-100%)；对40 V 源范围，跳变时间为100 ns (0%-100%)。

脉冲定时

注

1. 对10 V 源范围，跳变时间为30 ns；对>10 V 源范围，跳变时间为100 ns。

电压源, 最HAO性能

在采用4225-PMU 作为纯电压源时( 不测量电压或电流)，定时性能会得到改进。下面更清楚地阐述了作为电压源使用时的最HAO性能，这是在最YOU条件下实现的。这些数据不应理解为保障值。

触发输出阻抗

50Ω

触发输出电平

TTL

触发输入阻抗

10 k

触发输入电平

TTL

触发输入跳变定时，值

<100 ns

触发输入到脉冲输出延迟

400 ns

触发同步/ 抖动1

<2 ns

Segment ARB® 和定时

Segment ARB 功能适用于4225-PMU 和4220-PGU，适用于有或没有4225-RPM 远程前端放大器/ 开关模块的情况。

段数2

2048

序列数2

512

序列循环数

1012

每段时间

20 ns ~ 40 s

段定时分辨率

10 ns

每段的控制参数

开始电压
停止电压
持续时间
测量窗口( 仅PMU 或PMU+RPM)
测量类型( 仅PMU 或PMU+RPM)

RMS 抖动( 段)

0.01% + 200 ps 典型值

1. 适用于一个4200A-SCS 机箱中的多张4225-PMU 或4220-PGU 卡。

7. 远程前端放大器/ 开关模块

4225-RPM 可以在I-V 测量、C-V 测量和脉冲式I-V 测量之间自动切换，允许选 择相应的测量，而不需对测试设置重新布线。此外，RPM 扩展了4225-PMU 脉冲 测量模块的电流量程。

4225-RPM 基本信息

输入

三个输入。SMU Force, SMU Sense, CVU Pot, CVU Cur, RPM Control

输出

一个通道

输入接口

三同轴接口( 母头), 两个SMA 接口( 母头), 两个HDMI

输出接口

三同轴接口( 母头), 两个

外观尺寸

1.34 英寸宽 x 4.9 英寸深 x 3.0 英寸高(3.4 cm 宽 x 12.5 cm 深 x 7.6 cm 高)

带底座时外观尺寸

1.34 英寸宽 x 4.9 英寸深 x 3.8 英寸高(3.4 cm 宽 x 12.5 cm 深 x 9.6 cm 高)

重量

8.6 盎司(245 克) ( 带底座时: 13.4 盎司(381 克))

选配附件

磁性底座
真空底座

RPM 电流测量

定时参数, 带有4225-PMU 和4225-RPM 远程前端放大器/ 开关模块的典型值

注

1. 所有典型值都使用开路测得。
2. 使用75%~90% 的脉冲顶部默认测量窗口。推荐最小脉冲宽度 = ( 稳定时间) / 75%。
3. 推荐上升/ 下降时间，使过冲达到最小。
4. 电压或电流量程一定时推荐最小测量窗口上测得的RMS 噪声，典型值。
5. 信号稳定到DC 精度电平所需的时间。( 例：10mA 电流量程在PMU 10V 量程下的稳定时间定义为信号稳定到最终值的1.25%范围内所需时间。计算公式：精度 = 0.25% + 100 μA = 0.25% + (100 μA/10 mA) = 0.25% + 1% = 1.25%)。

电流测量精度

4225-PMU 和RPM 组合

脉冲/ 电平1

注

1. 在4225-PMU 和4225-RPM 远程前端放大器/ 开关模块之间使用2m RPM 互加电缆时4225-RPM 三同轴输出接口处的性能。
2. 100mV ~ 10V。
3. 典型值, 跳变时间100ns (0% - 100%)。

使用4225-PMU 进行RPM 电压测量

定时参数, 典型值1

注

1. 所有典型值都使用开路测得。
2. 使用75%~90% 的脉冲顶部默认测量窗口。推荐最小脉冲宽度 = ( 稳定时间) / 75%。
3. 推荐上升/ 下降时间，使过冲达到最小。
4. 电压或电流量程一定时推荐最小测量窗口上测得的RMS 噪声，典型值。
5. 信号稳定到DC 精度电平所需的时间。( 例：10mA 电流量程在PMU 10V 量程下的稳定时间定义为信号稳定到最终值的1.25%范围内所需时间。计算公式：精度 = 0.25% + 100mA = 0.25% + (100 mA/10 mA) = 0.25% + 1% = 1.25%)。

8. 开关矩阵配置

超低电流/ 本地传感配置（4200-UL-LS-XX）

超低电流/ 本地传感开关配置采用吉时利7174A 低电流矩阵卡（带有707B 或708B 开关矩阵）构建，是为要求高质量、高性 能I-V 和C-V 信号开关的半导体研究、开发和生产应用设计的。这种配置提供了8 个仪器输入，支持最多72 个输出引脚， 典型偏置电流仅10 fA。

整体信息 (4200-UL-LS-XX)

接口类型

3 槽三同轴

信号电平

200 V, 1 A

偏置电流

<1 pA ( 行A-B)

泄漏电流

0.01 pA/V

3 dB 带宽

30MHz 典型值

4200-LC-LS-12/B 或-12/707B

1 台708B ( 或707B) 开关主机
1 个7072 矩阵开关卡
12 根4200-TRX-3 电缆
1 根7007-1 IEEE-488 电缆
2 个7078-TRX-BNC 转接头

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

1 台707B 开关主机
每12 针1 个7072 矩阵开关卡
每12 针12 根4200-TRX-3 电缆
1 根7007-1 IEEE-488 电缆
2 个7078-TRX-BNC 转接头

707B 6 插槽半导体开关矩阵主机

708B 单插槽半导体开关矩阵主机

低电流/ 本地传感配置(4200-LC-LS-XX)

低电流/ 本地传感开关配置采用吉时利7072 半导体矩阵卡构建，是为要求优异质量的I-V 和C-V 信号的半导体应用专门设计 的。这种配置提供了8 个仪器输入，支持最多72 个输出引脚，偏置电流不到1 pA。

整体信息(4200-LC-LS-XX)

连接器类型

3 蝶阀三轴电缆连接器

信号电平

200 V, 1 A

偏置电流

<1 pA ( 第A-B 行)

泄漏电流

0.1 pA/V

3 dB 带宽

5 MHz 典型值( 第G-H 行)

4200-UL-LS-12/B 或-12/707B

1 台708B ( 或707B) 开关主机
1 个7174A 开关卡
每12 针12 根4200-TRX-3 电缆
1 根7007-1 IEEE-488 电缆
2 个7078-TRX-BNC 转接头

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

1 台707B 开关主机
每12 针1 张7072 矩阵开关卡
每12 针12 条4200-TRX-3 电缆
1 条7007-1 IEEE-488 电缆
2 个7078-TRX-BNC 转接头

9. NBTI/PBTI 套件

4200-BTI-A 套件同时提供了吉时利高级DC I-V 和超快速I-V 测量功能及自动测试执行软件，提供了半导体测试行业内最XIAN进的NBTI/PBTI 测试平台。

4200-BTI-A 超快速NBTI/PBTI

4200-BTI-A 套件包括在*硅CMOS 技术上进行最完善的NBTI 和PBTI 测量所需的全部仪器、互连和软件。

Model 4200-BTI-A

提供了单机集成解决方案中最JIA

把DC I-V 和超快速I-V 测量简便集成到加压前和加压后测量序列中。
使用AC 或DC 压力分析退化和恢复特性。
在较长的压力测量序列中包括单脉冲电荷阱陷(SPCT) 测量。

4200-BTI-A 超快速NBTI/PBTI 包括：

1 个4225-PMU 超快速I-V 模块
2 个4225-RPM 远程前端放大器/ 开关模块
自动化特性分析套件(ACS) 软件
超快速BTI 测试项目模块
线缆

使用8 个SMU 对20 个器件进行并行HCI 和NBTI 测试的实例。公共端子使用单独的接地单元(GNDU)。

10. Clarius+ 软件

Clarius+ 软件为运行和维护4200A-SCS 参数分析仪提供了各种工具。

自带的软件模块

Clarius

用来测试和分析器件、材料和工艺特点的图形用户界面。Clarius 软件提供了统一测量界面，引导您完成复杂的特性分析测试，您可以把重点放在研发项目上。

吉时利用户库工具(KULT)

协助测试工程师创建自定义测试程序，使用现有的吉时利和第三方C 语言子例程库。用户可以编辑和汇编子例程，然后把子例程库与KITE 集成在一起，允许4200A-SCS 从一个用户界面控制整个测试机架。要求选配4200-Compiler。

吉时利外部控制接口(KXCI)

通过GPIB 总线从外部计算机控制4200A-SCS。

吉时利配置工具(KCon)

允许测试工程师配置连接到4200A-SCS 的GPIB 仪器、开关矩阵和探针台。同时还提 供了一些诊断工具。

KPulase

一个图形用户界面，无需编程，用来配置和控制安装的4225-PMU 或4220-PGU 脉冲 发生器模块。它用于快速测试，与其他4200A-SCS 测试资源的交互要求达到最小。

Clarius 用户界面软件

Clarius 4200A-SCS 上运行的标配用户界面软件。Clarius 在嵌入式Windows 7 操作系 统上运行。它为现代半导体器件、材料和工艺特性分析提供了测试方案选择和开发、高 级测试配置、参数分析和图示及自动化功能。

数据分析

提供了两种参数提取方式。Formulator 为执行自动线拟合和参数提取执行数据变换。电 子表格提供了标准电子表格分析工具。许多样例库都包括参数提取实例。

Formulator

Formulator 支持数学运算功能、转换功能、搜索功能、常用行业常数和线拟合/ 参数提 取功能。Formulator 支持下述功能：

数学函数

加(+), 减(-), 除(/), 乘(*), 指数(^), 值(ABS), 索引位置值(AT), 平均数(AVG), 移动 平均(MAVG), 条件计算(COND), 导数(DELTA), 差分系数(DIFF), 指数(EXP), 平方根 (SQRT), 自然对数(LN), 对数(LOG), 积分(INTEG), 标准方差(STDEV), 移动求和 (SUMMV), 反余弦(ACOS), 反正弦(ASIN), 反正切(ATAN), 余弦(COS), 正弦(SIN), 正切(TAN)

转换功能

弧度到度(DEG), 度到弧度(RAD)

直线拟合和参数提取功能

指数直线拟合(EXPFIT), 系数a (EXPFITA), 系数b (EXPFITB)，线性拟合(LINFIT), 线性 斜率(LINFITSLP), x 截距(LINFITXINT), y 截距(LINFITYINT) 对数线拟合(LOGFIT), 系数 a (LOGFITA), 系数b (LOGFITB) 线性回归线拟合(REGFIT), 斜率(REGFITSLP), x 截距 (REGFITXINT), y 截距(REGFITYINT) 切线拟合(TANFIT), 斜率(TANFITSLP), x 截距 (TANFITXINT), y 截距(TANFITYINT) 多项式线拟合包括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), 使用线性插补查找(FINDLIN), 值位置(MAXPOS), 最小值位置(MINPOS)，*个位置(FIRSTPOS), 最后一个位置(LASTPOS) 子阵列 (SUBARRAY), 返回数量的点(INDEX)

Formulator 常数

Formulator 支持用户提供的常数，用于参数提取。以下常数在出厂时软件自带常数：
PI = 3.14159 rad (π)
K = 1.38065 × 10-23 J/K ( 玻尔兹曼常数)
Q = 1.60218 × 10-19 C ( 电子的电荷)
M0 = 9.10938 × 10-31 kg ( 电子质量)
EV = 1.60218 × 10-19 J ( 电子电压)
U0 = 1.25664 × 10-6 -2 ( 磁导率)
E0 = 8.85419 × 10-12 F/m ( 真空的磁导率)
H = 6.62607 × 10-34 J-s ( 普朗克常数)
C = 2.99792 × 10+8 m/s ( 光速)
KT/Q = 0.02568 V ( 热电压)

自动化

测试序列

Clarius 在一个器件、一组器件( 子站、模块或测试单元组) 或晶圆上用户可编程数量的 探针台上提供了“指向点击”测试定序功能。

探针台控制

吉时利集成了很多探针台驱动可以在测试过程中自动控制探针台。与工厂联系来确认支 持的探针台厂家及型号。“手动”探针台模式允许操作人员在测试序列过程中对探针台 进行操作。

支持的探针台

手动探针台
使用手动探针台驱动进行测试，而不需使用自动探针台功能。手动探针台由操作人员控 制来代替电脑控制。在每条命令下，会出现一个对话提示框，指导操作人员要求哪些操作。

虚拟探针台
在不希望探针台操作时可以使用虚拟探针台，如在调试时，而没有必要从测试序列中删 除探针台命令。

支持的半自动( 分析) 探头
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 驱动程序, 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 驱动器还适用于带有互锁控制器的其他Signatone 探头, 如WL250 和 S460SE Wentworth Laboratories Pegasus™ FA 系列
其他支持但没有列出的探头

吉时利用户库工具(KULT)

(要求选配4200-COMPILER)

吉时利用户库工具支持创建及把C 语言子例程库与测试环境集成起来。用户库模块在Clarius 中通过用户测试模块访问。出 厂时提供的库为支持的仪器提供启动和运行功能。用户可以编辑和编译子例程，然后把子例程库与Clarius 集成在一起，允许 4200A-SCS 从一个用户界面控制整个测试机架。

系统配置和诊断(KCON)

吉时利配置工具(KCON) 简化了编程和维护全面集成的测试站的工作。KCON 为配置外部仪器、开关矩阵和探针台及执行系 统诊断提供了统一的界面。

外部仪器配置

KCON 允许实验室管理员把外部仪器与4200A-SCS 及支持的开关矩阵集成起来。在用 户为支持的仪器配置GPIB 地址后， 吉时利提供的库将起效， 测试模块可以在 4200A-SCS 系统之间转移，用户不需要做任何修改。除支持的标准仪器外，通用仪器允 许用户为通用的2 端子或4 端子仪器开发子例程和控制开关。为实现的系统扩展能力， 用户可以为通用仪器开发自己的测试库。

开关矩阵配置

用户通过支持的开关矩阵配置定义4200A-SCS 仪器和外部仪器到被测器件(DUT) 引脚的连接。( 参见开关矩阵支持和配置) 一旦定义了连接，用户只需输入仪器端子 名称和引脚编号，就可以建立连接。4200A-SCS 应用和标准用户库管理在仪器端子 与DUT 引脚之间输送测试信号。用户不需要记住和编程行和列闭合。测试模块可以在 4200A-SCS 系统之间转移，而不需要重新输入连接信息。

4200A-SCS 仪器诊断

通过运行系统自检，用户可以确认SMU、C-V 测量单元、脉冲发生器、示波器和远程前 端放大器的系统完整性。对比较复杂的问题，系统的配置分析工具可以生成报告，帮助 吉时利技术支持人员诊断问题。

吉时利外部控制接口(KXCI)

通过KXCI，您可以使用外部计算机直接控制4200A-SCS 中的SMU 和CVU 模块。KXCI 还可以使用UTM 通过内置GPIB 或 以太网间接控制超快速I-V 脉冲测量单元。对SMU，KXCI 命令集包括HP 4145 兼容模式，HP4145 的许多已写好程序尽可以 在4200A-SCS 上使用。