面向偏壓溫度不穩定性分析的即時VTH 測量（一）
發布時間：2012-9-10 15:13
發布者：majake2011
關鍵詞：
VTH
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引言 在微縮CMOS和精密模擬CMOS技術中對偏壓溫度不穩定性——負偏壓溫度不穩定性（NBTI）和正偏壓溫 度不穩定性（PBTI）——監測和控制的需求不斷增加。 當前NBTI1 的JEDEC標準將“測量間歇期的NBTI恢復” 視為促進可靠性研究人員不斷完善測試技術的關鍵。 簡單來說，當撤銷器件應力時，這種性能的劣化就開始“愈合”。這意味著慢間歇期測量得出的壽命預測 結果將過于樂觀。因此，劣化特性分析得越快，（劣 化）恢復對壽命預測的影響越小。此外，實驗數據顯示被測的劣化時間斜率（n）很大程度取決于測量時 延和測量速度。2 因此，為了最小化測量延時并提高 測量速度開發了幾種測量技術。 什么是BTI？ 偏壓溫度不穩定性（BTI）指當MOS FET受溫度應 力影響時閾值電壓（VTH）不穩定的現象。通常在125℃、 漏極和源極接地的條件下，升高柵極電壓來測試FET。 隨時間推延，VTH 將增大。對于邏輯器件和存儲器件等 應用而言，VTH 出現10%的偏移就會使電路失效。對于匹配雙晶體管等模擬應用而言，出現更小的偏移就會 使電路失效。影響FET匹配的許多工藝偏差可以通過 增大晶體管面積來緩和，剩下的限制因素是BTI。 即時（OTF）法 Denais等人3 提出了一種用VTH 偏移相關的間接測量將間歇期測量的恢復減至最小的方法。間歇期測量 序列通過僅3次測量縮短“無應力”時間，如圖1所示。 這種方法幾乎能用任何一種參數測量系統實現，只是 實現的程度有所不同。但大多數GPIB控制的儀器都缺 乏靈活性并受限于GPIB通信時間和儀器內部速度；因此在測量過程中器件仍會保持將近100ms的無應力時 間。這些局限性不便于觀測在時間極限（約100ms） 內劣化和恢復的情況。吉時利2600系列源表獨特的架 構能在約2ms的時間內完成Denais的OTF間歇期測量并使測試結構回至應力狀態。 經過一段時間，形成、提出了Denais理念的各種變化 形式，甚至將其應用于常規使用中以監測工藝引起的BTI 偏移。這里的每一種方法都有優缺點。本應用筆記將探討 BTI應用實際實現有關的儀器要求，并且將檢查用于劣化 和恢復分析的幾種方法。 
高速源和測量 實現OTF技術的關鍵要素是采用高速源測量單元或SMU。 高速SMU具有許多關鍵性能： • 連續測量速度快，連續測量的間隔小于100μs。 • 微秒分辨率時間戳確保正確的定時分析。 • 精密電壓源滿足漏極小偏壓的要求。 • 源快速建立實現了源-測量最高速度。 • 大數據緩沖區確保連續監測器件的劣化和恢復。 想與吉時利測試測量專家互動？想有更多學習資源？可登錄吉時利官方網站http://www.keithley.com.cn/ |
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