B1500A B1500ACMOS器件电性表征的全面解决方案

B1500ACMOS器件电性表征的全面解决方案B1500A半导体器件分析
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B1500ACMOS器件电性表征的全面解决方案B1500A半导体器件分析
引言
互补型金属-氧化物-半导体(CMOS)场效应管(FET)技术仍然是大规模集成电路，
如微处理器和存储器器件的基础。CMOS技术现在已渗入人们的日常生活，如yi动
电话，高清电视和电脑。
改进CMOS器件性能的主要挑战来自两个相悖的目标:高速和低耗。为同时实现这
两个目标，研究人员需要全面表征MOSFET器件参数。不仅要表征静态特性，而
且还要表征器件的动态特性和与时间相关的特性。
近20年来，Keysight4155和4156半导体参数分析仪始终是工业界的标准仪器。
KeysightB1500A半导体器件分析仪更是具有精确表征CMOS器件所需测量能
力的新一代半导体参数分析仪。
EasyEXPERT是包括准备就绪的测量库的B1500A标配控制软件。这些测量库覆盖
评估基本CMOS器件和CMOS器件的各种参数，包括可靠性测试。
这篇应用指南全面介绍B1500A的主要性能特性，展示B1500A作为CMOS器件电
性表征的全面解决方案。
的综合测量能力
B1500A10个模块插槽，众多可选的源/监
视单元(SMU)和其它的模块类型，可
通过配置满足对先CMOS制程的精确测
量要求。图1列出所有适用于B1500A的
模块。
中功率SMU(MPSMU)
MPSMU是通用SMU，它具有适中的电
压源和电流源能力以及测量分辨率。
MPSMU的大输出电压±100V，大输
出电流为±100mA。小电流测量分辨
率10fA，小电压测量分辨率为0.5μV。
高分辨率SMU(HRSMU)
HRSMU适用于要求*精度的测量，例
如测量栅极漏电流，关断态漏电流和亚
阈值电流测量。HRSMU的小电流测量
分辨率为1fA(MPSMU为10fA)。此外，
当与阿安测量与开关单元(ASU)一起使用
时，HRSMU更能实现100aA(0.1fA)的电
流测量分辨率，并仍保持MPSMU相同的
电压源和电流源能力。
高功率SMU(HPSMU)
顾名思义，HPSMU比其它SMU扩展了电
压源和电流源能力。HPSMU的大输出
电压为±200V，大输出电流为±1A。
200V输出能力可用于击穿电压测量，
1A输出能力支持重要的可靠性测试，如
器件互联电迁移测试。
所有B1500ASMU均为Kelvin型，具有单
独的施加输入和测量输入端口。此外，
所有SMU都能执行准静态CV(电容vs.电
压)测量，其漏电流补偿特性可帮助进行
薄栅极介电层测量。
多频率电容测量单元
(MFCMU)
某些CMOS器件参数需要通过电容测量来
评估，如栅极介电层厚度，端子重叠，以
及介电层间的电容。B1500A的MFCMU
模块能够执行这些电容测量，从而不再需
要单独的外部电容表。
该MFCMU的频率范围为1kHz5MHz。
并支持±25V的直流偏置。可选的SMU
CMU复合单元(SCUU)支持基于定位器
的晶圆检测环境中的自动切换电容-电
压(CV)测量和电流-电压(IV)测量，因此
能省略执行这一功能的开关矩阵。此外，
SCUU还可将MPSMU或HRSMU作为偏
置源，把电容测量的直流偏置电压扩展到
±100V。
高压半导体脉冲发生器单元
(HV-SPGU)
HV-SPGU专门用于应对非易失性存
储器(NVM)的测试挑战，这些测试需要表
征多层式(MLC)闪存的写入/擦除行为。
每一HV-SPGU模块有两个独立通道，每
个通道具有±40V的源能力及内置的三态
特性。一台B1500A多可装入5块HV-
SPGU模块，并让所有模块通道同步输
出，从而同时向多个器件端口提供脉冲激
励。1644SMU/PGU选择连接适配器
允许B1500ASMU控制16440ASMU/脉
冲发生器选择器单元，而16440A可以支
持HV-SPGU和SMU间轻松切换。由于具
有这些的功能特性，HV-SPGU可提
供的写入/擦除耐久性测试能力，
可在短短几小时内完成一百万次循环。
除了支持杰出的闪存单元表征能力
外，HV-SPGU还具有任意线性波形产
生(ALWG)能力，为表征新型NVM，如相
变存储器(PRAM)和阻变存储器(RRAM)输
出复杂的波形序列。
波形发生器/快速测量单元
(WGFMU)
WGFMU是包括ALWG电压脉冲功能和
超快速IV测量功能的双通道模块。可
用10ns的快采样率设定电压波形。
WGFMU模块的电压输出有16位分辨率，
覆盖的电压量程包括:-5V5V，-10V
0V，0V10V。模块在IV测量时的
小采样间隔为5ns，并支持1?μA，10μA，
100μA，1mA和10mA的测量量程(14位
分辨率)。
模块覆盖的应用包括脉冲IV测量，超
快速负偏置温度不稳定性(NBIT)/正偏置
温度不稳定性(PBTI)测量(包括直流和交
流应力)，随机电报噪声(RTN)测量，微
机电系统(MEMS)电容器表征，新型非易
失存储器表征，以及其它类型的瞬态或时
域测量。
超窄脉冲IV测量系统
B1542A脉冲IV系统为在SOI晶圆上或使
用高k栅极介电层制造的MOSFET提供
测量本征IV特性的10ns脉冲IV能力。该
B1542A包括B1500A，应用软件，脉冲发
生器，示波器和专业配件
。。。。。。
结论
CMOS是目前使用广的晶体管技术，也是现代电子行业的主干。尽管替代技术在不
断进步，但它们不可能在短期内取代CMOS。高速和低耗这两个相悖的目标需要精确
评估CMOS器件的静态和动态特性。B1500A是一种模块化和配备齐全的仪器，您能
把它配置成能执行富挑战性CMOS器件测量的解决方案。KeysightEasyEXPERT软件
为B1500A提供简明而直观的仪器控制，应用测试库容易学习掌握，从而能很快开始执
行高效率的CMOS器件测量。

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