如何測量 CMOS 偏壓溫度不穩定性

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量測偏壓溫度不穩定性退化,並將恢復效應降至最低

偏壓溫度不穩定性 (BTI) 特性分析需要在金屬氧化物半導體場效電晶體 (MOSFET) 上施加電性應力,並定期量測元件特性的變化。負偏壓溫度不穩定性 (NBTI) 主要會影響負閘極偏壓下的 PMOS 元件,而正偏壓溫度不穩定性 (PBTI) 則可透過對應的應力條件進行評估。量測通常會追蹤閾值電壓或汲極電流隨累積應力時間的變化。

應力-量測-應力序列會先建立元件的電流-電壓特性,接著施加所選的應力,然後執行定點或掃描量測。由於元件在移除應力後可能會開始恢復,進而降低測得的退化量,因此量測間隔必須很短。亦可施加並比較直流與交流應力,以特性化元件在不同操作條件下的行為。

快速偏壓溫度不穩定性測試解決方案

偏壓溫度不穩定性(BTI)測試需要施加受控的電氣應力,同時盡量縮短應力移除與元件量測之間的時間。Keysight Semiconductor Device Analyzer 支援 BTI 測試,其使用源極/監測單元以及波形產生器/快速量測單元(WGFMU)。WGFMU 結合任意線性波形產生與超高速電流-電壓量測功能,可支援直流與交流應力。它支援應力-量測-應力測試且應力中斷時間極短,並能執行點測與掃描量測。EasyEXPERT 包含 BTI 應用測試,以及使用電流取樣與汲極電流對閘極電壓量測方法的專用快速 BTI 測試。

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