Al/HfO 2 /Si浮接電容之驗證

因為在Fig. 4-14可得知Al/HfO2/Si浮接電容在VCO電路中並沒有隨調變電壓而 改變VCO電路之振盪頻率，並且因為Keithley-590 型號之儀器只能用 100KHz，所 以在考慮要使用頻率比較高來量測的情形下，要量測Al/HfO2/Si浮接電容在一段頻 率範圍下的特性，可以使用網路分析儀來量測。

4.5.1 網路分析儀量測Al/HfO₂/Si浮接電容過程

在使用網路分析儀來量測待測物（Device Under Test, DUT）的S參數前，要做 一校驗（Calibration）動作，此校驗動作是要去除儀器本身到待測物之間的寄生效 應，才會真實的反應待測物的高頻特性，而會因為不同的情況下使用不同的方法 來做一校驗。雖然有以下幾種方式可以做網路分析儀在量測前做一校驗動作，如 TRL（Through Reflect Line）、LRM（Line Reflect Match）、SOLT（Short Open Load Through ） 以 及 De-Embeded… 等 方 式 。 而 量 測 待 測 物 是 使 用 比 較 方 便 的

"De-Embedded "方式其量測設備環境如Fig. 4-15所示，電源供應器（Laboratory DC Power Supply ,Model: GPC-3060）並將直流電壓-10V~+10V的調變電壓接在此網路 分析儀後端，再經由儀器內部經過連接線（Cable）及PCB上的傳輸線來加諸在待 測物上，並量測待測物的S參數，所用的網路分析儀型號為羅德史瓦茲（Rohde

&Schwarz ） 公 司 的 Rohde&Schwarz-ZVB8 。 使 用 "De-Embedded" 方 式 來 量 測 Al/HfO2/Si浮接電容（Floating Capacitor），其"De-Embedded"方式是將已校驗過的 埠（Port）到待測物之間的傳輸線或是其連接線的效應扣除，就類似治具（Test Fixture）並用來做一輔助工具，可參考Fig. 4-16（a）所示。在Fig. 4-16（a）跟Fig.

4-16（b）中所使用的PCB之傳輸線是在2層PCB，板厚為0.55 mm，傳輸線長度為 1721 mil，然而為達到RF 50 Ohm的要求，傳輸線的寬度為30 mil，在量測時所用的 SMA接頭（SubMiniature version A，是RF電路中常使用的接頭，頻寬到18 GHz）

是母頭，其內直徑2.5mm。因為待測物的頻率只需要量到1 GHz，所以將傳輸線所 要量測的頻率範圍設為1 MHz~1 GHz。Fig. 4-16（a）可以看出是含有SMA接頭之 2-port的PCB傳輸線，因為網路分析儀接出來的連接線透過SMA接頭，再經由PCB 的傳輸線連接到待測物。所以目的是使用"De-Embedded"方式之前必須要取得其待 測物至埠（Port）之間的傳輸線之S參數，也就是要量測2個SMA接頭之間的傳輸線 之S參數。將量測到的傳輸線的S參數輸入到網路分析儀，以便使用網路分析儀本 身的"De-Embedded"功能，這是可以用來去除欲量測待測物所聯接的PCB的傳輸線

效應；Fig. 4-16（b）是說明含有SMA接頭之2-port的2條傳輸線分別使用鋁線當成 連接線，來接在Al/HfO2/Si 浮接電容的兩端，並使用俗稱「黑膠」來包覆起來，

為了使已經連接的鋁線不易脫落以及不受外力拉扯。將之前量測到的傳輸線之S參 數輸入到網路分析儀，來使用網路分析儀本身的"De-Embedded"功能，來扣除欲量 測待測物所聯接的PCB的傳輸線效應，以便量測到真實的Al/HfO2/Si 浮接電容之S 參數。

Fig. 4-15 使用網路分析儀（Vector Network Analyzer, Rohde&Schwarz-ZVB8）的

"De-Embedded"方式來量測Al/HfO2/Si 浮接電容在電壓調變下的S參數之設備環 境。

（a）

（b）

Fig. 4-16 （a）含有SMA接頭之 2-port的PCB傳輸線圖 和（b）含有SMA接頭之 2-port 的2 條傳輸線分別接在Al/HfO2/Si 浮接電容的兩端。

4.5.2 網路分析儀量測Al/HfO₂/Si 浮接電容

除了 5.3 章節所提到量測電容的電容值，另一個方法就是用網路分析儀