CMOSのバイアス温度不安定性の測定方法

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回復を最小限に抑えて、バイアス温度不安定性による劣化を測定する

バイアス温度不安定性（BTI）の特性評価を行うには、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（MOSFET）に電気的ストレスを印加し、デバイス特性の変化を定期的に測定する必要があります。負のバイアス温度不安定性（NBTI）は、主に負のゲートバイアスが印加されたPMOSデバイスに影響を及ぼしますが、正のバイアス温度不安定性（PBTI）は、対応するストレス条件を用いて評価することができます。測定では通常、累積ストレス時間に対するしきい値電圧またはドレイン電流の変化を追跡します。

「応力-測定-応力」のシーケンスでは、まずデバイスの電流-電圧特性を確立し、選択した応力を印加した後、周期的なスポット測定またはスイープ測定を行います。応力を除去するとデバイスは回復し始める可能性があるため、測定間隔は短くする必要があります。そうしないと、測定される劣化が過小評価される恐れがあります。また、直流および交流の応力を印加して比較することで、異なる動作条件下におけるデバイスの挙動を評価することもできます。

高速バイアス温度不安定性試験のソリューション

バイアス温度不安定性（BTI）試験では、制御された電気的ストレスを印加すると同時に、ストレスの除去からデバイスの測定までの時間を最小限に抑える必要があります。キーサイトの半導体デバイスアナライザは、ソース／モニタユニットおよび波形発生器／高速測定ユニット（WGFMU）を使用して、BTI試験に対応しています。 WGFMUは、任意の線形波形生成機能と超高速電流・電圧測定機能を組み合わせることで、直流および交流の両方のストレス印加を可能にします。ストレスの中断を最小限に抑えた「ストレス-測定-ストレス」試験に対応しており、スポット測定およびスイープ測定を実行できます。EasyEXPERTには、BTIアプリケーション試験に加え、電流サンプリングやドレイン電流対ゲート電圧測定法を用いた専用の高速BTI試験が含まれています。
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