B1500A 半導体デバイス・アナライザ | キーサイト
アプリケーションノート
はじめに
新しい半導体プロセスの信頼性評価を短時間で行うことが求められています。high-kゲート誘電体などの新しい材料とデバイス形状の小型化により、数年前にはなかった信頼性の問題が新たに生じているため、この目標を達成することがますます困難になっています。特に、負バイアス温度不安定性(NBTI)と正バイアス温度不安定性(PBTI)により、高ゲートバイアスでMOSFETのしきい値電圧(Vth)が低下し、最先端の半導体プロセスでは高温が非常に重要な領域の1つになっています。NBTIに関する多くの研究により、測定されるVthの低下は、テストの実行方法（ゲートに印加するストレスの種類、ストレスの除去とVth測定の間の経過時間など）に大きく依存することがわかっています。このため、すべてのNBTI測定ハードウェアが、（DCストレス以外に）さまざまな種類のACストレスを発生させたり、ストレスの除去後1μs以内に測定できることが重要です（動的回復効果を回避するため）。
より正確で現実的なデータを得るためには、単一のゲートバイアス電圧でドレイン電流の(Id)サンプリング測定を実行するのではなく、Id-Vg掃引を使用してVthを測定する必要があります。ストレスの除去後にNBTIの動的回復効果を評価するには、IdスポットとId-Vg掃引の両方の測定で、μs以下から1000s以上までの連続したサンプリング測定をログ（対数）間隔で行える必要があります。さらに、短いストレス期間（約1000s）の後に測定されたVthとIdの変動から正確な寿命を予測するには、測定ノイズフロアが低くなければなりません。これらは難しい要件ですが、キーサイトのB1500A半導体デバイス・アナライザの新しい波形発生器／高速測定ユニット(WGFMU)モジュールは、こうしたニーズをすべて簡単に満たすことができます。このアプリケーションノートでは、B1500AのWGFMUにより超高速NBTI測定のニーズに適したソリューションが得られることを紹介しています。
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