4200-PIV脈衝IV包

4200-PIV脈衝IV包是4200-SCS型號工廠安裝的可選套件，是測試具有自加熱或電荷捕獲效應的低功耗CMOS電晶體。

基本介紹

• 中文名：4200-PIV脈衝IV包
• 型號：4200-SCS
• 重點：測試低功耗CMOS電晶體
• 測試項目：Vds–id和Vgs-id

定義

對於較高功率的器件，自加熱已為一個問題，但對於更小尺寸和絕緣體上矽（SOI）技術的低功率器件，這也成為一個問題，這是因為電晶體產生的熱難以散掉。

除了更小的尺寸，對於未來的電晶體技術，正在考慮使用高κ材料來大大降低門極漏電流。不幸的是，這些高κ材料及相關的工藝尚不完善，接口和大晶格均不完善，這種不完善會導致電荷捕獲。

通過使用脈衝IV代替直流參數測試，可以極大地避免電荷捕獲和自加熱效應。

背景知識

什麼是脈衝IV

脈衝IV[1]為用戶提供了使用脈衝而非直流信號在設備上運行參數曲線掃描的能力。帶相應脈衝測量的脈衝源的使用，通常有兩種方法。

第一種方法提供類似直流的參數測試，此種方法中測量發生在脈衝的平坦穩定部分。典型的測試是IV掃描，如曲線的Vds- Id系列或Vt提取的Vgs-Id曲線。

第二種方法是瞬態測試，此種方法中單一脈衝波形用來研究隨時間變化的參數（s）。第二種情況的例子是使用單脈衝波形[2]來研究由於電荷捕獲或自加熱造成的Id隨時間的老化。

為什麼要使用脈衝IV？

上面列出的兩種脈衝IV測試的方法，典型地用於克服或研究自加熱（焦耳熱）的影響以及進行時域的研究，如被測設備（DUT）的瞬態充電捕獲。脈衝和脈衝IV測試在半導體研究、設備和工藝的發展中越來越重要，這已成為一種趨勢。

這個文檔將側重於4200-PIV包類似直流的IV掃描能力，雖然其他類型的脈衝測試也有可能，如電荷泵、單脈衝電荷捕獲、AC應力、非揮發性記憶體測試。

內容

為了實現CMOS電晶體的脈衝IV測試，4200-PIV包內含：

4200-PG2[1]	雙通道電壓脈衝發生器
4200-SCP2[2]	雙通道示波器
脈衝IV互聯	4200-RBT遠程偏置T型接頭結合直流和脈衝信號及必要的電纜和端子
脈衝IV軟體	CMOS電晶體測試的項目和測試程式，包括電纜補償和負載線算法來提供類似直流的掃描結果

測試項目

4200-PIV[1]包涵蓋解決最常見參數電晶體測試的測試項目：Vds–id和Vgs-id。這兩個測試提供直流和脈衝兩個模式，允許兩種測試方法之間的相關性，並已配置用於前沿、低功率CMOS器件的測試。

這些測試連同自動校準和電纜補償的初始化步驟，包括在單4200測試項目，脈衝IV-Complete中。

有另一個脈衝IV測試項目：Demo-PulseIV。這個演示項目是IV-Complete的一個子集，目的是用使打包的演示DUT來說明脈衝IV的能力。

能力

-5至+5 V的脈衝門極電壓，以零為參考脈衝寬度40-150ns（由於4200-RBT），以10 ns增量進行調節40us及以上的周期（由於4200-RBT），以10 ns增量進行調節。最大占空比為0.1%。脈衝瞬態編程至10ns，導致13 ns的瞬態時間SMU提供漏極上直流電壓偏置，- 210V至210 V漏極電流脈衝測量，最高可達100mA，由8位示波器卡提供5 uA的解析度（可以通過平均多個脈衝得到更高的解析度）Vds- Id和Vgs-Id掃描單脈衝“scope”shot用來設定驗證和瞬態測試需要注意的是，上述清單是完整的4200-PIV包所特有的操作。獨立的部件，如4200-PG2和4200-SCP2，可能有不同的功能。例如，4200- PG2可以編程輸出10ns的脈寬，但此脈衝不足以進行脈衝IV的測量，因此沒有放置於提供的PIV設定中。

工作原理

通常而言，4200-PIV給門極施加一個脈衝，同時直流偏置漏極。源和本體均連線到地線/禁止層上。雙通道示波器（4200-SCP2）測量門極和漏極電壓。漏電流是通過計算示波器的50ohm兩端（圖1a，SCP2通道2的 Rsense）的電壓降得到的。

為了提供信號截圖並顯示設定不同的影響，圖1a及1b顯示了脈衝IV設定的原理圖及選擇點對應的波形示意圖。雖然許多波形顯示如下，實際上卻只有2個波形是由4200-SCP2（B和E）測量的。圖1b所示的波形是圖1a所示信號的截圖，所有的圖使用同一時間刻度。同時顯示所有波形允許對線路的不同部分的直流偏置和相對幅值進行對比。

圖1b