Comment mesurer l'instabilité de la température de polarisation des circuits CMOS

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Mesure de la dégradation due à l'instabilité de température en mode de polarisation avec une récupération minimale

La caractérisation de l'instabilité de température sous polarisation (BTI) nécessite d'appliquer une contrainte électrique à un transistor à effet de champ à oxyde métallique (MOSFET) et de mesurer périodiquement les variations des caractéristiques du dispositif. L'instabilité de température sous polarisation négative (NBTI) affecte principalement les dispositifs PMOS sous polarisation de grille négative, tandis que l'instabilité de température sous polarisation positive (PBTI) peut être évaluée à l'aide de conditions de contrainte correspondantes. Les mesures suivent généralement la tension de seuil ou le courant de drain en fonction du temps de contrainte accumulé.

Une séquence « contrainte-mesure-contrainte » permet tout d'abord de déterminer les caractéristiques courant-tension du dispositif, d'appliquer la contrainte sélectionnée, puis d'effectuer des mesures ponctuelles ou par balayage à intervalles réguliers. Les intervalles de mesure doivent être courts, car le dispositif peut commencer à se régénérer dès que la contrainte est supprimée, ce qui risque de sous-estimer la dégradation mesurée. Il est également possible d'appliquer des contraintes en courant continu et en courant alternatif, puis de les comparer afin de caractériser le comportement du dispositif dans différentes conditions de fonctionnement.

Solution rapide pour les essais d'instabilité thermique de polarisation

Les essais d’instabilité de température de polarisation (BTI) nécessitent l’application d’une contrainte électrique contrôlée tout en réduisant au minimum le délai entre la suppression de la contrainte et la mesure du dispositif. L’analyseur de dispositifs semi-conducteurs Keysight prend en charge les essais BTI à l’aide d’unités source/moniteur et de son générateur de formes d’onde/unité de mesure rapide (WGFMU). Le WGFMU combine la génération de formes d’onde linéaires arbitraires avec une mesure courant-tension ultra-rapide, permettant ainsi d’appliquer des contraintes en courant continu et en courant alternatif. Il prend en charge les tests « contrainte-mesure-contrainte » avec une interruption minimale de la contrainte et peut effectuer des mesures ponctuelles et par balayage. EasyEXPERT inclut des tests d’application BTI ainsi que des tests BTI rapides dédiés utilisant des méthodes d’échantillonnage de courant et de mesure du courant de drain en fonction de la tension de grille.
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