圖1. 采用SMU-per-pin（每管腳SMU）架構(gòu)的ACS集成 測(cè)試系統(tǒng)舉例 引言 隨著器件繼續(xù)小型化，半導(dǎo)體器件可 靠性測(cè)試以及器件壽命預(yù)測(cè)面臨極大挑戰(zhàn)。由于新材料和新工藝的復(fù)雜性增大，器件 失效的隨機(jī)性也在增加。1 這需要產(chǎn)生更 大的統(tǒng)計(jì)樣本測(cè)試數(shù)據(jù)。雖然傳統(tǒng)的應(yīng)力 -開關(guān)-測(cè)量可靠性測(cè)試技術(shù)能實(shí)現(xiàn)龐大數(shù) 量的器件測(cè)試，但這種方法可能存在問題。使用TDDB，工程師需要監(jiān)測(cè)軟擊穿和漸進(jìn) 式擊穿。采用NBTI，必須最小化器件弛豫并以極快的速度完成測(cè)量。在測(cè)試單個(gè)器 件的層面上，某些問題還是可控的，但在 實(shí)際時(shí)間段內(nèi)順序測(cè)試單個(gè)器件不能提供 大量的統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)據(jù)。 此應(yīng)用筆記討論了如何克服ACS集成 測(cè)試系統(tǒng)和SMU（源-測(cè)量單元）-per-pin 配置條件下的可靠性測(cè)試挑戰(zhàn)。使用吉時(shí) 利2600系列源表和自動(dòng)特性分析套件（ACS） 軟件，可以針對(duì)越來(lái)越復(fù)雜的測(cè)試（例如 TDDB、NBTI和HCI）實(shí)現(xiàn)中等規(guī)模系統(tǒng)（20 ～40引腳）。由于ACS中含有全自動(dòng)探測(cè)器 控制和自動(dòng)測(cè)試序列功能，因而可以實(shí)現(xiàn) 高吞吐量測(cè)試。去除開關(guān)后，SMU-per-pin 配置在提供系統(tǒng)靈活性和易用性方面還起到 了重要作用。此外，ACS提供了集成測(cè)試流 環(huán)境、方便的點(diǎn)-擊操作，而且包含常規(guī)可 靠性測(cè)試，例如： • TDDB、Vramp、JRamp（JEDEC標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試） • HCI（NBTI）、即時(shí)NBTI、NBTI快速SMU • EM、等溫EM（JEDEC標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試） 用戶可以利用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的模塊作為模板， 用ACS快速開發(fā)自用測(cè)試。圖2示出了用ACS 進(jìn)行TDDB測(cè)試的例子。
圖2. 在ACS圖形用戶界面進(jìn)行TDDB測(cè)試設(shè)置的例子 SMU-Per-Pin WLR測(cè)試 SMU-per-pin的理念非常簡(jiǎn)單——從系 統(tǒng)架構(gòu)中去掉開關(guān)矩陣并用獨(dú)立SMU代替漏 掉的引腳連接。用創(chuàng)新的TSP-LinkTM 將幾 臺(tái)2600系列儀器連起來(lái)像一臺(tái)儀器那樣工 作。為了更好地理解SMU-per-pin架構(gòu)的優(yōu) 點(diǎn)，請(qǐng)考慮下面兩種情況。 • 測(cè)試共用引腳結(jié)構(gòu) • 同時(shí)測(cè)試幾個(gè)器件的可靠性 共用襯墊/引腳測(cè)試結(jié)構(gòu) 考慮圖3的共用引腳器件。4個(gè)MOSFET 共用柵極和襯底引腳連接，而且每個(gè)MOSFET 的漏極和源極引腳單獨(dú)連接。共用SMU配置 可以使用4臺(tái)SMU和一個(gè)開關(guān)矩陣順序測(cè)試器件。將結(jié)構(gòu)劃分為幾個(gè)較小的設(shè)備后，測(cè)試 時(shí)間因開關(guān)而延長(zhǎng)了。此外，劣化恢復(fù)出現(xiàn) 在大多數(shù)可靠性測(cè)試的開關(guān)過(guò)程中，從而使 測(cè)量的劣化和接下來(lái)的壽命預(yù)測(cè)出現(xiàn)變化。在此情況下的共用SMU架構(gòu)存在另一個(gè) 缺點(diǎn)。在測(cè)量一個(gè)器件時(shí)，剩余器件受柵極 電壓變化的影響。這會(huì)給柵極應(yīng)力帶來(lái)不應(yīng)有的變化。SMU-per-pin架構(gòu)具有消除開關(guān) 延時(shí)、實(shí)現(xiàn)并行測(cè)試的顯著優(yōu)點(diǎn)，這無(wú)需驅(qū) 動(dòng)每個(gè)結(jié)構(gòu)的柵極。
圖3. 共用引腳器件的原理圖 想與吉時(shí)利測(cè)試測(cè)量專家互動(dòng)？想有更多學(xué)習(xí)資源？可登錄吉時(shí)利官方網(wǎng)站http://www.keithley.com.cn/ |
