B1500A B1500ACMOS器件電性表征的全面解決方案

B1500ACMOS器件電性表征的全面解決方案B1500A半導(dǎo)體器件分析
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B1500ACMOS器件電性表征的全面解決方案B1500A半導(dǎo)體器件分析
引言
互補(bǔ)型金屬-氧化物-半導(dǎo)體(CMOS)場(chǎng)效應(yīng)管(FET)技術(shù)仍然是大規(guī)模集成電路，
如微處理器和存儲(chǔ)器器件的基礎(chǔ)。CMOS技術(shù)現(xiàn)在已滲入人們的日常生活，如yi動(dòng)
電話，高清電視和電腦。
改進(jìn)CMOS器件性能的主要挑戰(zhàn)來自兩個(gè)相悖的目標(biāo):高速和低耗。為同時(shí)實(shí)現(xiàn)這
兩個(gè)目標(biāo)，研究人員需要全面表征MOSFET器件參數(shù)。不僅要表征靜態(tài)特性，而
且還要表征器件的動(dòng)態(tài)特性和與時(shí)間相關(guān)的特性。
近20年來，Keysight4155和4156半導(dǎo)體參數(shù)分析儀始終是工業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)儀器。
KeysightB1500A半導(dǎo)體器件分析儀更是具有精確表征CMOS器件所需測(cè)量能
力的新一代半導(dǎo)體參數(shù)分析儀。
EasyEXPERT是包括準(zhǔn)備就緒的測(cè)量庫的B1500A標(biāo)配控制軟件。這些測(cè)量庫覆蓋
評(píng)估基本CMOS器件和CMOS器件的各種參數(shù)，包括可靠性測(cè)試。
這篇應(yīng)用指南全面介紹B1500A的主要性能特性，展示B1500A作為CMOS器件電
性表征的全面解決方案。
的綜合測(cè)量能力
B1500A10個(gè)模塊插槽，眾多可選的源/監(jiān)
視單元(SMU)和其它的模塊類型，可
通過配置滿足對(duì)先CMOS制程的精確測(cè)
量要求。圖1列出所有適用于B1500A的
模塊。
中功率SMU(MPSMU)
MPSMU是通用SMU，它具有適中的電
壓源和電流源能力以及測(cè)量分辨率。
MPSMU的大輸出電壓±100V，大輸
出電流為±100mA。小電流測(cè)量分辨
率10fA，小電壓測(cè)量分辨率為0.5μV。
高分辨率SMU(HRSMU)
HRSMU適用于要求*精度的測(cè)量，例
如測(cè)量柵極漏電流，關(guān)斷態(tài)漏電流和亞
閾值電流測(cè)量。HRSMU的小電流測(cè)量
分辨率為1fA(MPSMU為10fA)。此外，
當(dāng)與阿安測(cè)量與開關(guān)單元(ASU)一起使用
時(shí)，HRSMU更能實(shí)現(xiàn)100aA(0.1fA)的電
流測(cè)量分辨率，并仍保持MPSMU相同的
電壓源和電流源能力。
高功率SMU(HPSMU)
顧名思義，HPSMU比其它SMU擴(kuò)展了電
壓源和電流源能力。HPSMU的大輸出
電壓為±200V，大輸出電流為±1A。
200V輸出能力可用于擊穿電壓測(cè)量，
1A輸出能力支持重要的可靠性測(cè)試，如
器件互聯(lián)電遷移測(cè)試。
所有B1500ASMU均為Kelvin型，具有單
獨(dú)的施加輸入和測(cè)量輸入端口。此外，
所有SMU都能執(zhí)行準(zhǔn)靜態(tài)CV(電容vs.電
壓)測(cè)量，其漏電流補(bǔ)償特性可幫助進(jìn)行
薄柵極介電層測(cè)量。
多頻率電容測(cè)量單元
(MFCMU)
某些CMOS器件參數(shù)需要通過電容測(cè)量來
評(píng)估，如柵極介電層厚度，端子重疊，以
及介電層間的電容。B1500A的MFCMU
模塊能夠執(zhí)行這些電容測(cè)量，從而不再需
要單獨(dú)的外部電容表。
該MFCMU的頻率范圍為1kHz5MHz。
并支持±25V的直流偏置?？蛇x的SMU
CMU復(fù)合單元(SCUU)支持基于定位器
的晶圓檢測(cè)環(huán)境中的自動(dòng)切換電容-電
壓(CV)測(cè)量和電流-電壓(IV)測(cè)量，因此
能省略執(zhí)行這一功能的開關(guān)矩陣。此外，
SCUU還可將MPSMU或HRSMU作為偏
置源，把電容測(cè)量的直流偏置電壓擴(kuò)展到
±100V。
高壓半導(dǎo)體脈沖發(fā)生器單元
(HV-SPGU)
HV-SPGU專門用于應(yīng)對(duì)非易失性存
儲(chǔ)器(NVM)的測(cè)試挑戰(zhàn)，這些測(cè)試需要表
征多層式(MLC)閃存的寫入/擦除行為。
每一HV-SPGU模塊有兩個(gè)獨(dú)立通道，每
個(gè)通道具有±40V的源能力及內(nèi)置的三態(tài)
特性。一臺(tái)B1500A多可裝入5塊HV-
SPGU模塊，并讓所有模塊通道同步輸
出，從而同時(shí)向多個(gè)器件端口提供脈沖激
勵(lì)。1644SMU/PGU選擇連接適配器
允許B1500ASMU控制16440ASMU/脈
沖發(fā)生器選擇器單元，而16440A可以支
持HV-SPGU和SMU間輕松切換。由于具
有這些的功能特性，HV-SPGU可提
供的寫入/擦除耐久性測(cè)試能力，
可在短短幾小時(shí)內(nèi)完成一百萬次循環(huán)。
除了支持杰出的閃存單元表征能力
外，HV-SPGU還具有任意線性波形產(chǎn)
生(ALWG)能力，為表征新型NVM，如相
變存儲(chǔ)器(PRAM)和阻變存儲(chǔ)器(RRAM)輸
出復(fù)雜的波形序列。
波形發(fā)生器/快速測(cè)量單元
(WGFMU)
WGFMU是包括ALWG電壓脈沖功能和
超快速IV測(cè)量功能的雙通道模塊?？?br />用10ns的快采樣率設(shè)定電壓波形。
WGFMU模塊的電壓輸出有16位分辨率，
覆蓋的電壓量程包括:-5V5V，-10V
0V，0V10V。模塊在IV測(cè)量時(shí)的
小采樣間隔為5ns，并支持1?μA，10μA，
100μA，1mA和10mA的測(cè)量量程(14位
分辨率)。
模塊覆蓋的應(yīng)用包括脈沖IV測(cè)量，超
快速負(fù)偏置溫度不穩(wěn)定性(NBIT)/正偏置
溫度不穩(wěn)定性(PBTI)測(cè)量(包括直流和交
流應(yīng)力)，隨機(jī)電報(bào)噪聲(RTN)測(cè)量，微
機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)電容器表征，新型非易
失存儲(chǔ)器表征，以及其它類型的瞬態(tài)或時(shí)
域測(cè)量。
超窄脈沖IV測(cè)量系統(tǒng)
B1542A脈沖IV系統(tǒng)為在SOI晶圓上或使
用高k柵極介電層制造的MOSFET提供
測(cè)量本征IV特性的10ns脈沖IV能力。該
B1542A包括B1500A，應(yīng)用軟件，脈沖發(fā)
生器，示波器和專業(yè)配件
。。。。。。
結(jié)論
CMOS是目前使用廣的晶體管技術(shù)，也是現(xiàn)代電子行業(yè)的主干。盡管替代技術(shù)在不
斷進(jìn)步，但它們不可能在短期內(nèi)取代CMOS。高速和低耗這兩個(gè)相悖的目標(biāo)需要精確
評(píng)估CMOS器件的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性。B1500A是一種模塊化和配備齊全的儀器，您能
把它配置成能執(zhí)行富挑戰(zhàn)性CMOS器件測(cè)量的解決方案。KeysightEasyEXPERT軟件
為B1500A提供簡(jiǎn)明而直觀的儀器控制，應(yīng)用測(cè)試庫容易學(xué)習(xí)掌握，從而能很快開始執(zhí)
行高效率的CMOS器件測(cè)量。

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