微纳电容测量挑战：精准测量fF级超低电容
 

简介

典型的半导体电容值通常在pF或nF范围内，这些值可以通过商业上可用的LCR表或电容计进行准确测量。然而，在某些应用中，如测量金属到金属的电容、晶片上的互连电容、MEMS器件（如开关）以及纳米器件端子之间的电容，需要在飞法（fF）或1e-15范围内进行极灵敏的电容测量。没有适当的仪器和测量技术，这些极小的电容值难以被精确测量。
 

解决方案

使用4200A-SCS参数分析仪配备的4215-CVU（CVU），用户能够测量大范围的电容，包括低至1pF以下的电容值。CVU采用独特的电路设计，并由Clarius+软件控制，支持校准和诊断工具，确保测量结果的准确性。结合适当的测量技术，CVU可实现噪声水平极低的电容测量，甚至达到1e-18f级别。
 

测量方法

连接被测器件
与被测设备（DUT）的正确连接对于测量灵敏的低电容至关重要。建议使用标配的红色SMA电缆（特征阻抗为100Ω）从CVU连接到DUT。对于双线测量，应将HCUR和HPOT端子连接到BNC三通形成CVH（HI），LCUR和LPOT端子连接到BNC三通形成CVL（LO）。对于四线测量，则将HCUR和HPOT端连接到设备的一端，LPOT和LCUR端连接到另一端。确保所有电缆安装牢固，以减少运动对测量结果的影响。

 

Clarius+软件配置

在Clarius软件中设置测量包括以下步骤：
1. 选择fF电容测量项目：在软件项目库中输入“femtofarad”搜索并选择fF电容测量项目。
2. 配置测试设置：调整测量和定时设置，包括电流测量范围（建议使用1µA范围以减小噪声）、交流驱动电压（推荐使用1V以提高信噪比）和测试频率（约1MHz）。
3. 执行测量：首先测量器件的电容，然后测量开路情况以获取电缆和连接件的电容。通过从器件电容测量值中减去开路测量数据，得到补偿后的电容测量值。
 

结论

通过使用4215-CVU、适当的连接方式和Clarius+软件的合理配置，可以实现对fF级超低电容的精准测量。适当的测量窗口设置可进一步降低噪声水平，确保测量结果的准确性。我司有各种型号数字万用表及配件，欢迎各位朋友来电咨询。