隨著納米技術日新月異的發展,研究已深入到原子挨原子的分子級,構造具有全新特性的新結構。特別地,納米電子領域的發展十分迅速,其潛在影響涉及非常寬的行業領域。目前的納米電子研究的內容主要是如何開發利用碳納米管、半導體納米線、分子有機電子和單電子器件。
不過,由於多方面的原因,這些微小器件無法採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”器件的納米級尺寸很小,很容易受到測量過程使用的甚至很小電流的損壞。此外,傳統直流測試技術也不總是能夠揭示器件實際工作的情況。
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。脈衝測試採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 過脈衝測試,工程技術人員可以獲得更多的器件資訊,更準確地分析和掌握器件的行為特徵。例如,利用脈衝測試技術可以對納米器件進行瞬態測試,確定其轉移函 數,從而分析待測材料的特徵。脈衝測試測量對於具有恒溫限制的器件也是必需的,例如SOI器件、FinFET和納米器件,可以避免自熱效應,防止自熱效應 掩蓋研究人員所關心的響應特徵。器件工程師還可以利用脈衝測試技術分析電荷俘獲效應。在電晶體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,電晶體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。
脈衝測試有兩種不同的類型:加電壓脈衝和加電流脈衝。
電 壓脈衝測試產生的脈衝寬度比電流脈衝測試窄得多。這一特性使得電壓脈衝測試更適合於熱傳輸實驗,其中我們所關心的時間視窗只有幾百納秒。通過高精度的幅值 和可程式設計的上升與下降時間能夠控制納米器件上的能耗大小。電壓脈衝測試可用於可靠性測試中的瞬態分析、電荷俘獲和交流應力測試,也可用於產生時鐘信號,模 擬重複控制線,例如記憶體讀寫週期。
電流脈衝測試與電壓脈衝測試非常相似。其中,將指定的電流脈衝載入到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特徵曲線,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徵分析屬於射頻(RF)的範疇,因此如果測試系統沒有針對高頻寬進 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。
本文來源:國際電子商情
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