利用突发脉冲CV测量技术对MOS器件进行可靠性分析

《IEEE Transactions on Device and Materials Reliability》：Reliability Analysis of MOS Devices Using Burst Pulse CV Measurement Technique

MOS器件可靠性测试需快速捕获缺陷态，Burst CV（BCV）系统可在2μs内完成全CV曲线测量，采样率0.32ns，有效避免器件状态扰动。通过施加-10V至-18V不同应力电压及20ms-10s持续时间，BCV系统成功获取ALPO基MOScap的平带电压偏移ΔVFB，发现其与时间呈次方关系（指数0.24-0.31），揭示了氧化物陷阱的生成动力学规律，验证了BCV技术捕捉瞬态缺陷的优越性。

　　

摘要：

对金属氧化物半导体（MOS）器件的可靠性进行表征需要快速的电容-电压（CV）测量技术，以便在缺陷状态恢复之前捕捉到它们的影响。偏压温度不稳定性（BTI）就是这样一个可靠性问题：在应力作用下，氧化物陷阱会积累，而在去除偏压后这些陷阱会释放。传统的CV测量方法需要较长的时间来扫描电压，这会在测量过程中改变缺陷状态。在这里，我们展示了一种突发CV（BCV）测量系统，它能够在不到2微秒的时间内测量完整的CV曲线，数据采样率为0.32纳秒。该系统提供的突发脉冲电压范围为±10伏特，且不会干扰器件的状态。通过施加从-10伏到-18伏的应力电压（持续时间从20毫秒到10秒不等），并测量平带电压的变化（Δ VFB），该BCV系统被用于测量基于氧化铝磷酸盐（ALPO）的两端金属氧化物半导体电容器（MOScap）器件的BTI特性。器件的BTI特性显示出亚线性幂律依赖性（ V