下一代超快I-V测量技术

能根据参数偏移情况或者实时检测到的灾难性故障终止测试过程。

自动化。晶圆级或晶匣级自动测试需要同时控制测试仪器和晶圆探针台，自建的系统通常无法做到。此外，合成一些高级的功能，例如带条件的测试终止，将会大大增加运行这类系统所需的定制软件的复杂性。

更 多的通道数。 即使自建的系统最初安装时运行很好，系统集成者也可能需要增加通道或者测试系统的数量以满足应用的发展需求，这时定制系统的升级是极其复杂的。典型的测试 系统维护问题，例如校准、操作和这些自定义设置的关联，也需要大量的技术资源，而这些资源通常都是有限的。

最新的参数分析仪 经过配置可以最大限度减少或者消除很多与自建的BTI特征分析系统相关的缺陷问题。与单独的脉冲或波形发生器以及示波器不同，它们能够将这些功能集成在高 速源测量模块中实现紧凑的时序协同。由于这些模块与参数分析仪完全集成，它们能够利用系统的数据存储和自动测量功能。机架式系统在增加高速通道的数量时也 比较容易，只需添加更多的模块即可。

最新的参数分析仪能够将超快I-V、直流I-V和C-V测量功能集成到同一个测试序列 中。这种功能对于越来越多的涉及多种测量类型的应用来说是非常有用的，例如电荷泵(CP)，它通常需要产生一个栅电压脉冲，同时测量直流衬底电流；或者判 断光伏电池的电气特征，通常需要测量电流和电容与所加载直流电压的函数关系。

吉 时利的4200-SCS半导体特征分析系统(如图1所示)始终支持精确的直流I-V测量(采用集成的SMU)和C-V测量(采用可选的C-V模块)。采用 最新推出的4225-PMU超快I-V模块和4225-RPM远程放大器/开关，可以增加超高速源和测量功能，构建针对新兴实验室应用而优化的测量系统， 例如超快通用I-V测量；脉冲式I-V和瞬态I-V测量；Flash、PCRAM和其它一些非易失性存储器测试；中等功率器件的恒温测试；缩放CMOS工 艺的材料测试，例如高k介质；以及NBTI/PBTI可靠性测试。(图2将很多这类新兴的应用映射到4200的直流I-V和超快I-V源与测量范围内。)

注 意传统的SMU设计如何能够提供并测量高达1A和低至1pA左右的电流。尽管通过增加远程前置放大器能够解析低至0.1fA的信号，但是这些仅支持直流 I-V测试配置的最佳速度是10毫秒左右。相比之下，超快I-V方案能够进行最快10ns的测量，这对于涉及器件恢复特征分析的应用是非常关键的。特别针 对超快I-V测试而设计的可选远程放大器，将这类新型解决方案的电流分辨率向下扩展到了几十皮安，仅仅稍高于待测器件产生的约翰逊噪声施加的限制。将超快 I-V源和测量仪器与远程放大器集成在一起的系统，在单个机架内支持比以往任何时候都更广泛的特征分析应用，包括测试相变存储器、单脉冲电荷俘获/高k介 质测试、LDMOS或砷化镓中等功率放大器的特征分析、SOI恒温测试、超快负偏温不稳定性(NBTI)测试、基于电荷的电容测量(CBCM)、MEM电 容测试和越来越多的其它一些测试。

图3给出了支持日益增长的超快I-V测试应用的四种扫描类型：瞬态I-V扫描，其中电压和 /或电流被连续数字化；快速脉冲式I-V，其中电压和/或电流在脉冲稳定后被采样；滤波式脉冲，其中包括要产生一个可变的脉冲电压，同时利用直流SMU测 量产生的电流；脉冲应力/直流测量，其中施加电压脉冲，然后接一次直流SMU测量。除了这些传统的扫描类型，4225-PMU还具有完整的任意波形发生功 能，以及分段式ARB模式，能够方便地创建、保存和产生最多由2048条用户自定义线段组成的波形。每条线段可以有不同的持续时间，从而具有极大波形生成 灵活性。

本文小结

随着新型器件和测试应用的出现以及半导体实验室研究人员需求的不断发展，超高速源/测量功能将变得越来越重要。采用具有适应这些变化需求灵活性的高性价比测试系统，研究人员既能够延续之前的工作，同时又能够跟上测量技术发展的趋势。