面向偏压温度不稳定性分析的即时VTH 测量(一)

面向偏压温度不稳定性分析的即时VTH 测量（一）

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)监测和控制的需求不断增加。当前NBTI1 的JEDEC 标准将测量间歇期的NBTI 恢复视为促进可靠性研究人员不断完善测试技术的关键。简单来说，当撤销器件应力时，这种性能的劣化就开始愈合。这意味着慢间歇期测量得出的寿命预测结果将过于乐观。因此，劣化特性分析得越快，(劣化)恢复对寿命预测的影响越小。此外，实验数据显示被测的劣化时间斜率(n)很大程度取决于测量时延和测量速度。2 因此，为了最小化测量延时并提高测量速度开发了几种测量技术。

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。通常在125℃、漏极和源极接地的条件下，升高栅极电压来测试FET。随时间推延，VTH 将增大。对于逻辑器件和存储器件等应用而言，VTH 出现10%的偏移就会使电路失效。对于匹配双晶体管等模拟应用而言，出现更小的偏移就会使电路失效。影响FET 匹配的许多工艺偏差可以通过增大晶体管面积来缓和，剩下的限制因素是BTI。

即时(OTF)法

Denais 等人3 提出了一种用VTH 偏移相关的间接测量将间歇期测量的恢复减至最小的方法。间歇期测量序列通过仅3 次测量缩短无应力时间，如图1 所示。这种方法几乎能用任何一种参数测量系统实现，只是实现的程度有所不同。但大多数GPIB 控制的仪器都缺乏灵活性并受限于GPIB 通信时间和仪器内部速度;因此在测量过程中器件仍会保持将近100ms 的无应力时间。