面向BTI特征分析的在运行中阈值电压测量

传统CMOS工艺缩放技术的发展正逐渐逼近极限，迫切需要采用新材料和新器件设计。随着这些新材料和新设计的出现，人们非常关注潜在失效机理，并需要进行更多的可靠性测试。诸如偏温不稳定性（N-BTI和P-BTI）等失效机理需要高速信号源和测量功能才能解析快速恢复效应。通过分析包括在运行中测量在内的各种测量技术，有助于利用合适的仪器实现有效的测量解决方案。

偏温不稳定性（Bias Temperature Instability，BTI）是指当MOSFET经受温度应力时阈值电压出现的不稳定现象。对于模拟应用，例如晶体管成对匹配，很小的阈值电压漂移都会导致电路失效。通过增大晶体管的面积可以减少多种影响FET匹配的工艺偏差，这使得BTI成为限制因素。

在CMOS缩放工艺和精确模拟CMOS技术中，监测并控制偏温不稳定性——包括负偏（NBTI）和正偏（PBTI）——的需求日益增大。当前NBTI的JEDEC标准将“测量间歇期间的NBTI恢复”视为促使可靠性研究人员不断改进测试技术的关键。实验数据表明，测量下降的时间斜率与测量延迟和测量速度密切相关。

人们已经研究出几种测量技术，能够最大限度减少测量延迟，提高测量速度，同时监测工艺导致的BTI漂移。每种技术都各有优缺点。本文将分析其中一些技术，包括在运行中测量，并讨论有效实现BTI应用所需的测试仪器。

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