吉时利4200在MEMS器件测试的应用方案

一、MEMS器件测试概述

1. 主要测试目的及内容：

微机电系统 (MEMS) 是一种建立非常小的结构的技术，通常范围为毫米到微米。纳米机电系统 (NEMS) 是类似的，但其范围是在纳米。MEMS/NEMS 结构是一个集成的设备，集微传感器、微执行器、信号处理和控制电路于一体。

微传感器是将各种物理信号，如压力，声音，加速度等，转化为电信号的过程，而微执行器刚好相反，是将电信号转化为机械位移的过程。本平台主要是通过电学测量的方法测试微传感器的输出信号。

推荐测试项一 ：MEMS 传感器输出电容测试

推荐测试项二 ：MEMS 传感器输出电阻测试

推荐测试项三 ：MEMS 传感器泄露电流测试

2. 主要测试需求

根据微传感器转换电信号原理，分为电容式传感器和电阻式传感器，因此传感器的输出测试主要是测试不同输入信号给入时的电容值或电阻值。除此以外，漏电流测试也是表征传感器是否有缺陷的一种技术手段。

2.1电容测试

电容式微传感器当接收到不同外界物理量的输入信号时，会发生一定的位移，位移值不同，其电容值也不同，因此输出的电容值可以表征输入信号的大小，通常该电容值为pF量级。当没有外界物理量输入时，还可以用电压信号来模拟不同 大小的物理量，监测微传感器在不同偏压时电容值的变化。因此电容测试的过程其实就是 C-V 测试的过程，测试设备所能施加的交流频率范围，偏压大小和电容测试精度是需要考虑的几个重要指标。

2.2电阻测试

电阻式传感器当接收到不同外界物理量的输入信号时，输出电阻值会发生一定 变化，因此电阻值可以表征输入信号的大小。要求测试设备电阻测量精度高，可重复性好。

二．MEMS器件测试平台介绍

4200A-SCS 是一款集成式半导体参数测试系统，共有 9 个插槽，支持 3 种不同类型的模块，包括直流 I-V 测试模块源测量单元，交流 C-V 测试模块以及超快脉冲测量单元，内置Win 7 操作系统以及 450 种以上测试库，可以很方便的进行MEMS 器件测试。

1. 交流电容C-V测试模块

交流电容 C-V 测试模块 4210-CVU 内置交流电压源，直流偏置电压源，交流电流表和交流电压表，使用开尔文测试模式，可以在扫描直流偏置电压的同时，测试不同偏置电压的电容值，且频率范围可调，高达 10MHz。

2. 直流I-V测试模块

直流 I-V 测试模块，即源测量单元 SMU，可以在扫描电压的同时测试电流来生成 I-V 曲线，通过公式计算 MEMS 传感器的输出电阻值。选配可选的前端放大器模块后，输入阻抗高达 10PΩ(1E16Ω)，电流精度为 10fA，可以测试宽范围的电阻值，且其电流高精度性能可以用来测试 MEMS 传感器的漏流指标。

3. IV-CV多通道切换开关

为了方便在 IV 和 CV 测试之间灵活切换，省去手动换线的过程，可以选择 IVCV 多通道切换开关在 IV 模块和 CV 模块之间进行切换。

三. 测试平台功能和技术特点

1. 测试平台基本功能

2. 主要参数指标