תשע: SMU חדש מתגבר על אתגרי המבחן הקשים של הגדרות קיבוליות עם זרם נמוך

כאשר נעשה שימוש בכבל ארוך או צ'אק קיבולי בהגדרת הבדיקה, קיבול המוצא של מכשיר הבדיקה יגדל, וכתוצאה מכך למדידה לא מדויקת או לא יציבה, במיוחד עבור מדידות זרם חלש מאוד רגישות, מכיוון שהוא גם מספק או סורק מתח DC. כדי לפתור את האתגרים הללו, קיתלי, חברת בת של Tektronix טכנולוגיה, הציגה שני מודולים חדשים של יחידת מדידת מקור (SMU) עבור Keithley 4200A-SCS, שיכולים לבצע מדידות זרם חלש יציבות אפילו ביישומים עם קיבול חיבור בדיקה גבוה.

ככל שמעצבים ממשיכים להפחית את הרמות הנוכחיות כדי לחסוך באנרגיה, אתגר המדידה הזה הולך וגדל. זה המקרה עבור בדיקות גדולות LCD פנלים, שבסופו של דבר ישמש בטלפונים חכמים או בטאבלטים. יישומים אחרים שעלולים להיתקל בבעיות חיבור לבדיקת קיבולת גבוהה כוללים: מדידות ננו FET IV על צ'אקים, מאפייני העברה של מוספים עם כבלים ארוכים, בדיקות FET באמצעות מטריצות מתגים, ו קבל מדידות נזילות.

הקיבול הנתמך גדל פי 1000

בהשוואה ל-SMUs רגישים אחרים, ה-Keithley 4201-SMU הספק בינוני SMU ו-4211-SMU High Power SMU (קדם-מגבר אופציונלי 4200-PA) שיפרו מאוד את מדד קיבול העומס המרבי. בטווח הזרם הנמוך ביותר הנתמך, קיבול המערכת ש-4201-SMU ו-4211-SMU יכולים לספק ולמדוד גבוהה פי 1,000 מזו של המערכות של היום. לדוגמה, אם הרמה הנוכחית היא בין 1 ל-100 pA, ה-Keithley מודול יכול להתמודד עם עומסים של עד 1 µF (מיקרו פאראד). לעומת זאת, מוצרים מתחרים עם קיבול העומס הגדול ביותר ברמה הנוכחית הזו יכולים לסבול רק 1,000 pF לפני שדיוק המדידה ידרדר.

שני המודולים החדשים הללו מספקים פתרונות חשובים ללקוחות המתמודדים עם בעיות אלו, חוסכים את זמן ניפוי הבאגים המקורי וחוסכים את העלות של הגדרה מחדש של הגדרות הבדיקה כדי למנוע עוד קבלים. כאשר מהנדס בדיקה או חוקר מדעי מבחין בשגיאת מדידה, עליהם למצוא תחילה את מקור השגיאה. זה כשלעצמו דורש שעות עבודה, ולרוב הם צריכים לחקור מקורות רבים אפשריים לפני שהם יכולים לצמצם את ההיקף. ברגע שהם מגלים ששגיאת המדידה מקורה בקיבול המערכת, עליהם להתאים את פרמטרי הבדיקה, אורך הכבל, ואפילו לארגן מחדש את הגדרות הבדיקה. זה רחוק מלהיות אידיאלי.

אז איך עובד מודול ה-SMU האחרון בפועל? בואו נסתכל על מספר יישומי מפתח במחקר של צגים שטוחים וננו-FET.

דוגמה 1: מנהל התקן OLED פיקסל מעגל בצג שטוח

מעגל מנהל ההתקן של OLED פיקסל מודפס ליד התקן ה-OLED בלוח השטוח תצוגה. על מנת למדוד את מאפייני ה-DC שלו, הוא בדרך כלל מחובר ל-SMU דרך מטריצת מתג, ולאחר מכן מחובר ל-SMU LCD תחנת זיהוי באמצעות כבל תלת-צירי באורך 12-16 מטר. מכיוון שהחיבור מצריך כבל ארוך מאוד, מקובל שמדידת הזרם החלש אינה יציבה. כאשר משתמשים ב-SMU מסורתי לחיבור ל-DUT (כמתואר באיור למטה) לצורך מדידה, חוסר היציבות הזה מוצג בשתי עקומות ה-IV של מעגל הדרייבר של OLED, כלומר, עקומת הרוויה (עקומה כתומה) והעקומה הליניארית (עקומה כחולה).

רוויה ועקומת IV ליניארית של OLED שנמדדה באמצעות SMU מסורתי.

עם זאת, כאשר משתמשים ב-4211-SMU כדי לחזור על מדידות IV אלו על מסוף הניקוז של ה-DUT, עקומת ה-IV יציבה, כפי שמוצג באיור למטה, הבעיה נפתרת.

רוויה ועקומות IV ליניאריות של OLED שנמדדו באמצעות מכשירי ה-4211-SMU האחרונים של Keithley.

דוגמה 2: ננו FET עם קיבול שער משותף וצ'אק

בדיקת ננו-FET ו-2D FET מחייבת שימוש במסוף התקן כדי ליצור קשר עם ה-SMU דרך תושבת תחנת הבדיקה. הקיבול של הצ'אק עשוי להיות גבוה עד כמה ננו-פאראדים, ובמקרים מסוימים, ייתכן שיהיה צורך להשתמש במשטח מוליך על החלק העליון של הצ'אק כדי ליצור קשר עם השער. הכבל הקואקסיאלי מוסיף קיבול נוסף. כדי להעריך את מודול ה-SMU העדכני ביותר, חיברנו שני SMUs קונבנציונליים לשער ולניקוז של ה-2D FET כדי לקבל עקומת היסטרזיס Id-Vg רועשת, כפי שמוצג באיור למטה.

עקומת היסטרזיס Id-Vg רועשת של FET 2D שנמדדה באמצעות SMUs מסורתיים.

עם זאת, כאשר אנו מחברים שני 4211-SMUs לשער ולניקוז של אותו מכשיר, עקומת ההיסטרזיס המתקבלת היא חלקה ויציבה, כפי שמוצג באיור למטה, מה שפותר את הבעיה העיקרית שחוקרים פתרו.

עקומות היסטרזיס Id-Vg חלקות ויציבות שנמדדו באמצעות שני 4211-SMUs.

ניתן להגדיר מראש את 4201-SMU ו-4211-SMU לתוך 4200A-SCS בעת הזמנה לספק פתרון מקיף לניתוח פרמטרים; ניתן לשדרג אותם גם באתר ביחידות קיימות.