C-V 量測(電容-電壓量測)是對 MOS 結構(金屬・絕緣膜・半導體)等一邊逐步改變直流電壓一邊施加,量測此時的靜電容,描繪電壓與電容關係曲線(C-V 曲線)的評估方法。從曲線形狀可得到閘極絕緣膜厚度、半導體雜質濃度、絕緣膜中與介面的電荷・缺陷量等,許多決定電晶體性能的資訊。
在 p 型矽的 MOS 電容中,對閘極施加負電壓時電洞聚集在表面(累積),電容幾乎等於絕緣膜電容而達到最大。將電壓往正方向提高,電洞被趕離表面,空乏層擴大,電容下降。再進一步提高,電子聚集在表面形成反轉層,電容是否回升則取決於量測頻率。從累積側的電容可得知絕緣膜厚度(EOT),從曲線上升的位置可得知平帶電壓,從空乏部分的斜率可得知雜質濃度。
與理想曲線的偏差也是重要資訊。曲線橫向偏移代表絕緣膜中有固定電荷,變得平緩延伸代表有介面缺陷(介面能態),電壓來回掃描時曲線錯開則代表有可動離子或電荷陷阱。這是 High-k 膜或 SiC 閘極氧化層開發,以及以生產線 TEG 監控製程時不可或缺的量測。