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面向偏压温度不稳定性分析的即时VTH 丈量

引言在微缩CMOS和精密模拟CMOS技术中对偏压温度不稳定性——负偏压温度不稳定性(NBTI)和正偏压温度不稳定性(PBTI)——监测和控制的需

导言

在微缩CMOS和精细模仿CMOS技能中对偏压温度不稳定性——负偏压温度不稳定性(NBTI)和正偏压温 度不稳定性(PBTI)——监测和操控的需求不断添加。 当时NBTI1 的JEDEC标准将丈量间歇期的NBTI康复 视为促进可靠性研究人员不断完善测验技能的要害。 简略来说,当吊销器材应力时,这种功能的劣化就开端愈合。这意味着慢间歇期丈量得出的寿数猜测 成果将过于达观。因而,劣化特性剖析得越快,(劣 化)康复对寿数猜测的影响越小。此外,试验数据显现被测的劣化时刻斜率(n)很大程度取决于丈量时 延和丈量速度。2 因而,为了最小化丈量延时并进步 丈量速度开发了几种丈量技能。

什么是BTI

偏压温度不稳定性(BTI)指当MOS FET受温度应 力影响时阈值电压(VTH)不稳定的现象。一般在125℃、 漏极和源极接地的条件下,升高栅极电压来测验FET。 随时刻推迟,VTH 将增大。关于逻辑器材和存储器材等 运用而言,VTH 呈现10%的偏移就会使电路失效。关于匹配双晶体管等模仿运用而言,呈现更小的偏移就会 使电路失效。影响FET匹配的许多工艺误差能够经过 增大晶体管面积来平缓,剩余的约束要素是BTI。

即时(OTF)法

Denais等人3 提出了一种用VTH 偏移相关的间接丈量将间歇期丈量的康复减至最小的办法。间歇期丈量 序列经过仅3次丈量缩短无应力时刻,如图1所示。 这种办法简直能用任何一种参数丈量体系完结,仅仅 完结的程度有所不同。但大多数GPIB操控的仪器都缺 乏灵活性并受限于GPIB通讯时刻和仪器内部速度;因而在丈量过程中器材仍会坚持将近100ms的无应力时 间。这些局限性不便于观测在时刻极限(约100ms) 内劣化和康复的状况。吉时利2600系列源表共同的架 构能在约2ms的时刻内完结Denais的OTF间歇期丈量并使测验结构回至应力状况。

经过一段时刻,构成、提出了Denais理念的各种改变 方式,乃至将其运用于惯例运用中以监测工艺引起的BTI 偏移。这儿的每一种办法都有优缺点。本运用笔记将讨论 BTI运用实践完结有关的仪器要求,而且将查看用于劣化 和康复剖析的几种办法。

仅监测IDOTF办法

一种常用的OTF办法是仅监测漏极电流。这种办法在漏极施加小偏压(一般为25~100mV)并接连进行漏极电 流丈量,如图1所示。在此办法中,接连的采样速率十分 要害。用2600系列源表能完结90μs接连采样距离以及能 存储多达50,000数据点的仪器缓冲区。

这种办法的一个重要长处是,在吊销应力后能够在很 短时刻内收集到BTI康复动态的机制,如图2右部所示。已 经发现,康复动态比劣化动态关于工艺误差表现出更大的 易变性和敏感性。

即时单点法

此办法十分类似于仅监测ID 的办法,区别是在线性 区域丈量ID。这儿的要害是经过缩短丈量时刻最大程度 减小劣化康复时刻。运用吉时利2600系列源表能够完结仅约200μs的栅极电压中止。

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