Come misurare l'instabilità termica della polarizzazione dei circuiti CMOS

Analizzatore di parametri
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Misurazione del degrado dovuto all’instabilità termica di bias con recupero minimo

La caratterizzazione dell'instabilità termica di polarizzazione (BTI) richiede l'applicazione di uno stress elettrico a un transistor a effetto di campo metallo-ossido-semiconduttore (MOSFET) e la misurazione periodica delle variazioni delle caratteristiche del dispositivo. L'instabilità termica di polarizzazione negativa (NBTI) interessa principalmente i dispositivi PMOS sottoposti a polarizzazione negativa del gate, mentre l'instabilità termica di polarizzazione positiva (PBTI) può essere valutata utilizzando condizioni di stress corrispondenti. Le misurazioni tracciano tipicamente la tensione di soglia o la corrente di drain in funzione del tempo di stress accumulato.

Una sequenza "stress-misura-stress" stabilisce innanzitutto le caratteristiche corrente-tensione del dispositivo, applica lo stress selezionato e quindi esegue misurazioni periodiche puntuali o a scansione. Gli intervalli di misurazione devono essere brevi perché il dispositivo può iniziare a riprendersi quando lo stress viene rimosso, riducendo potenzialmente il degrado misurato. È inoltre possibile applicare stress in corrente continua e in corrente alternata e confrontarli per caratterizzare il comportamento del dispositivo in diverse condizioni operative.

Soluzione rapida per il test di instabilità termica della polarizzazione

I test di instabilità termica di polarizzazione (BTI) richiedono l'applicazione di uno stress elettrico controllato, riducendo al minimo il tempo che intercorre tra la rimozione dello stress e la misurazione del dispositivo. L'analizzatore di dispositivi a semiconduttori Keysight supporta i test BTI utilizzando unità sorgente/monitor e il proprio generatore di forme d'onda/unità di misurazione rapida (WGFMU). Il WGFMU combina la generazione di forme d’onda lineari arbitrarie con la misurazione ultraveloce di corrente-tensione, consentendo di applicare sollecitazioni sia in corrente continua che in corrente alternata. Supporta i test “stress-misura-stress” con un’interruzione minima della sollecitazione ed è in grado di eseguire misurazioni puntuali e a scansione. EasyEXPERT include test applicativi BTI, nonché test BTI rapidi dedicati che utilizzano metodi di campionamento della corrente e di misurazione della corrente di drain in funzione della tensione di gate.

Vedi lo schema a blocchi della soluzione per il test rapido dell’instabilità termica della polarizzazione

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