Wie man die CMOS-Bias-Temperaturinstabilität misst

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Messung der Instabilitätsverschlechterung bei Vorspannung mit minimaler Erholung

Zur Charakterisierung der Bias-Temperatur-Instabilität (BTI) wird ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) elektrisch belastet und die Änderungen seiner Kennlinien werden periodisch gemessen. Negative Bias-Temperatur-Instabilität (NBTI) betrifft primär PMOS-Bauelemente unter negativer Gate-Vorspannung, während positive Bias-Temperatur-Instabilität (PBTI) unter entsprechenden Belastungsbedingungen untersucht werden kann. Typischerweise werden Schwellenspannung oder Drainstrom in Abhängigkeit von der akkumulierten Belastungszeit gemessen.

Eine Belastungs-Mess-Belastungs-Sequenz ermittelt zunächst die Strom-Spannungs-Kennlinie des Bauelements, wendet die gewählte Belastung an und führt anschließend periodische Punkt- oder Sweep-Messungen durch. Die Messintervalle müssen kurz sein, da sich das Bauelement nach dem Ende der Belastung bereits erholen kann, wodurch die gemessene Degradation potenziell reduziert wird. Gleichstrom- und Wechselstrombelastung können ebenfalls angewendet und verglichen werden, um das Verhalten des Bauelements unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu charakterisieren.

Lösung für den Schnelltest zur Bestimmung der Temperaturstabilität bei Vorspannung

Für die Prüfung der Bias-Temperatur-Instabilität (BTI) ist eine kontrollierte elektrische Belastung erforderlich, wobei die Zeit zwischen Belastungsentfernung und Gerätemessung minimiert werden muss. Der Keysight Semiconductor Device Analyzer unterstützt BTI-Tests mithilfe von Source/Monitor-Einheiten und seiner Wellenformgenerator-/Schnellmesseinheit (WGFMU). Die WGFMU kombiniert die Erzeugung beliebiger linearer Wellenformen mit ultraschneller Strom-Spannungs-Messung und ermöglicht so Belastungen sowohl mit Gleich- als auch mit Wechselstrom. Sie unterstützt Stress-Mess-Stress-Tests mit minimaler Belastungsunterbrechung und kann Punkt- und Sweep-Messungen durchführen. EasyEXPERT umfasst BTI-Anwendungstests sowie spezielle schnelle BTI-Tests mittels Stromabtastung und Messung des Drainstroms in Abhängigkeit von der Gate-Spannung.
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Siehe Blockdiagramm der Lösung für den Schnelltest zur Bestimmung der Temperaturinstabilität bei Vorspannung

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