面向偏壓溫度不穩(wěn)定性分析的即時(shí)VTH測量（二）

一種常用的OTF方法是僅監(jiān)測漏極電流。這種方法在漏極施加小偏壓（通常為25～100mV）并連續(xù)進(jìn)行漏極電 流測量，如圖1所示。在此方法中，連續(xù)的采樣速率非常 關(guān)鍵。用2600系列源表能實(shí)現(xiàn)90μs連續(xù)采樣間隔以及能 存儲多達(dá)50,000數(shù)據(jù)點(diǎn)的儀器緩沖區(qū)。

這種方法的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是，在撤銷應(yīng)力后可以在很 短時(shí)間內(nèi)采集到BTI恢復(fù)動(dòng)態(tài)的機(jī)制，如圖2右部所示。已 經(jīng)發(fā)現(xiàn)，恢復(fù)動(dòng)態(tài)比劣化動(dòng)態(tài)對于工藝偏差表現(xiàn)出更大的 易變性和敏感性。

即時(shí)單點(diǎn)法

此方法非常類似于僅監(jiān)測ID 的方法，區(qū)別是在線性 區(qū)域測量ID。這里的關(guān)鍵是通過縮短測量時(shí)間最大程度 減小劣化恢復(fù)時(shí)間。使用吉時(shí)利2600系列源表可以實(shí)現(xiàn)僅約200μs的柵極電壓中斷。

即時(shí)VTH法

一些研究人員可能注意到許多OTF方法采用了與關(guān)注 參數(shù)關(guān)系甚遠(yuǎn)的間接VTH 測量技術(shù)。例如，間歇期測量僅 監(jiān)測ID不能很好地觀察VTH 實(shí)際偏移，因?yàn)槠渌鼌?shù)偏移 （例如界面態(tài)劣化造成的移動(dòng)性劣化）也可能影響ID，這 與VTH 影響的ID 無關(guān)。

OTF VTH 法只是將Denais OTF方法中的3次測 量替換為以gm-max 為中心的一些掃描點(diǎn)，如圖4所示。取決于 測試系統(tǒng)的噪底、源建立速度和測量積分速度，這樣提取 的VTH 潛在地要比僅從3個(gè)測量點(diǎn)外插得到的VTH 準(zhǔn)確。

實(shí)現(xiàn)

本應(yīng)用筆記介紹的測量已用2600系列源表實(shí)現(xiàn)過。一 臺帶有雙4象限源-測量單元和嵌入式腳本處理器的2612能 獨(dú)立執(zhí)行完整的BTI特性分析。除了本文介紹的例子外， 2612還能進(jìn)行更復(fù)雜的測試，例如Parthasarathy等人提出 的“IV OTF偏壓模式”。4 2600系列儀器嵌入的測試腳本語言能靈活地實(shí)現(xiàn)上述復(fù)雜測試。而且，吉時(shí)利提供的免費(fèi) 測試腳本實(shí)例能加速用戶集成方案的開發(fā)。

通道擴(kuò)展

2600系列源表的架構(gòu)針對可擴(kuò)展性進(jìn)行了優(yōu)化。在實(shí) 驗(yàn)室或生產(chǎn)環(huán)境中，可擴(kuò)展性簡化了多通道并行系統(tǒng)的構(gòu) 建和快速NBTI測試的執(zhí)行。欲獲知系統(tǒng)擴(kuò)展指南，請參見 名為“Meeting New Challenges in Wafer Level Reliabi -lity Testing using Source-Measure Units (SMUs)[用源-測量單元（SMU）迎接晶圓級可靠性測試新挑戰(zhàn)]”的在 線歸檔指南。可從吉時(shí)利網(wǎng)站下載該指南www.keithley. com/events/semconfs/webseminars，并在www.keithley. com獲取其它信息資源。 4

定制系統(tǒng)

吉時(shí)利能將多臺2600系列儀器集成為完整的BTI測試方案。當(dāng)結(jié)合4200-SCS和脈沖I-V選 件（4200-PIV）使用時(shí)，這些方案能對偏壓溫 度不穩(wěn)定性機(jī)制實(shí)現(xiàn)前所未有的深入觀測。提供的全自動(dòng)晶匣級晶圓自動(dòng)化功能能采集統(tǒng)計(jì) 意義上極大規(guī)模的樣品。