納米器件測量解決方案詳解(上):脈衝測試原理和方法
發布時間:2011-05-17
納米測量的中心議題:
- 納米器件測量解決方案
納米測量的解決方案:
- 脈衝測試原理
- 脈衝測試方法
- 脈衝測試類型比較
隨sui著zhe納na米mi技ji術shu日ri新xin月yue異yi的de發fa展zhan,研yan究jiu已yi深shen入ru到dao原yuan子zi挨ai原yuan子zi的de分fen子zi級ji,構gou造zao具ju有you全quan新xin特te性xing的de新xin結jie構gou。特te別bie地di,納na米mi電dian子zi領ling域yu的de發fa展zhan十shi分fen迅xun速su,其qi潛qian在zai影ying響xiang涉she及ji非fei常chang寬kuan的de行xing業ye領ling域yu。目mu前qian的de納na米mi電dian子zi研yan究jiu的de內nei容rong主zhu要yao是shi如ru何he開kai發fa利li用yong碳tan納na米mi管guan、半導體納米線、分子有機電子和單電子器件。
不過,由於多方麵的原因,這些微小器件無法采用標準的測試技術進行測試。其中一個主要原因在於這類器件的物理尺寸。某些新型“超CMOS”器(qi)件(jian)的(de)納(na)米(mi)級(ji)尺(chi)寸(cun)很(hen)小(xiao),很(hen)容(rong)易(yi)受(shou)到(dao)測(ce)量(liang)過(guo)程(cheng)使(shi)用(yong)的(de)甚(shen)至(zhi)很(hen)小(xiao)電(dian)流(liu)的(de)損(sun)壞(huai)。此(ci)外(wai),傳(chuan)統(tong)直(zhi)流(liu)測(ce)試(shi)技(ji)術(shu)也(ye)不(bu)總(zong)是(shi)能(neng)夠(gou)揭(jie)示(shi)器(qi)件(jian)實(shi)際(ji)工(gong)作(zuo)的(de)情(qing)況(kuang)。
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納米器件測量解決方案詳解(上):脈衝測試原理和方法
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納米器件測量解決方案詳解(下):選擇合適的納米測量方案和工具
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脈衝測試:納米器件測量難題解決之道
脈衝式電測試是一種能夠減少器件總能耗的測量技術。它通過減少焦耳熱效應(例如I2R和V2/R),避免對小型納米器件可能造成的損壞。脈衝測試采用足夠高的電源對待測器件(DUT)施加間隔很短的脈衝,產生高品質的可測信號,然後去掉信號源。
通tong過guo脈mai衝chong測ce試shi,工gong程cheng技ji術shu人ren員yuan可ke以yi獲huo得de更geng多duo的de器qi件jian信xin息xi,更geng準zhun確que地di分fen析xi和he掌zhang握wo器qi件jian的de行xing為wei特te征zheng。例li如ru,利li用yong脈mai衝chong測ce試shi技ji術shu可ke以yi對dui納na米mi器qi件jian進jin行xing瞬shun態tai測ce試shi,確que定ding其qi轉zhuan移yi函han數shu,從cong而er分fen析xi待dai測ce材cai料liao的de特te征zheng。脈mai衝chong測ce試shi測ce量liang對dui於yu具ju有you恒heng溫wen限xian製zhi的de器qi件jian也ye是shi必bi需xu的de,例li如ruSOI器件、FinFET和(he)納(na)米(mi)器(qi)件(jian),可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)自(zi)熱(re)效(xiao)應(ying),防(fang)止(zhi)自(zi)熱(re)效(xiao)應(ying)掩(yan)蓋(gai)研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)所(suo)關(guan)心(xin)的(de)響(xiang)應(ying)特(te)征(zheng)。器(qi)件(jian)工(gong)程(cheng)師(shi)還(hai)可(ke)以(yi)利(li)用(yong)脈(mai)衝(chong)測(ce)試(shi)技(ji)術(shu)分(fen)析(xi)電(dian)荷(he)俘(fu)獲(huo)效(xiao)應(ying)。在(zai)晶體管開啟後電荷俘獲效應會降低漏極電流。隨著電荷逐漸被俘獲到柵介質中,晶體管的閾值電壓由於柵電容內建電壓的升高而增大;從而漏極電流就降低了。
脈衝測試類型比較
脈衝測試有兩種不同的類型:加電壓脈衝和加電流脈衝。
dianyamaichongceshichanshengdemaichongkuandubidianliumaichongceshizhaideduo。zheyitexingshidedianyamaichongceshigengshiheyurechuanshushiyan,qizhongwomensuoguanxindeshijianchuangkouzhiyoujibainamiao。tongguogaojingdudefuzhihekebianchengdeshangshengyuxiajiangshijiannenggoukongzhinamiqijianshangdenenghaodaxiao。dianyamaichongceshikeyongyukekaoxingceshizhongdeshuntaifenxi、電荷俘獲和交流應力測試,也可用於產生時鍾信號,模擬重複控製線,例如存儲器讀寫周期。
電流脈衝測試與電壓脈衝測試非常相似。其中,將指定的電流脈衝加載到DUT上,然後測量器件兩端產生的電壓。電流脈衝測試常用於測量較低的電阻,或者獲取器件的I-V特征曲線,而不會使DUT產生大量的能耗,避免對納米器件的損害或破壞。
電壓和電流脈衝測試都有很多優點,但是它們的缺點卻不盡相同。例如,超短電壓脈衝的速度特征分析屬於射頻(RF)的範疇,因此如果測試係統沒有針對高帶寬進行優化,那麼測量過程中很容易產生誤差。其中主要有三種誤差來源:由於線纜和連接器造成的信號損耗、由於器件寄生效應造成的損耗以及接觸電阻。
電流脈衝測試的主要問題是上升時間較慢,可能長達幾百納秒。這主要受限於實驗配置中的電感和電容。
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