圖4. 使用左半部的共用SMU架構(gòu)以及右半部的SMU-per-pin 架構(gòu)進(jìn)行TDDB測(cè)試。

NBTI測(cè)試面臨不同的問(wèn)題。NBTI測(cè)試 結(jié)構(gòu)是一個(gè)MOSFET，其中在柵極施加應(yīng)力 并在漏極進(jìn)行測(cè)量，源極和襯底接地。由 于劣化恢復(fù)問(wèn)題，NBTI要求極高的測(cè)量速 度。特性分析帶來(lái)的應(yīng)力中斷時(shí)間應(yīng)盡量 短。測(cè)量速度越快，劣化測(cè)量的準(zhǔn)確度越 高。2 很明顯，共用SMU系統(tǒng)在應(yīng)力和測(cè)量 周期之間引入了延時(shí)，并在特性分析之間 的應(yīng)力持續(xù)期帶來(lái)了可變性。即便使用可 能造成損害的熱開關(guān)技術(shù)3，也必須測(cè)量應(yīng) 力周期長(zhǎng)度的變化并在壽命分析過(guò)程中加 以考慮。

并行測(cè)試和多個(gè)組 并行測(cè)試提高了測(cè)試儀和探測(cè)器的利 用率并通過(guò)同時(shí)測(cè)量多個(gè)器件提高了吞吐 量。所提高的吞吐量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)可靠性測(cè)試而言可能是圖5所示順序測(cè)試流的好幾倍。

對(duì)于僅包含應(yīng)力-測(cè)量序列的簡(jiǎn)單測(cè)試 而言，采用共用SMU方法能以更快速的源、 更短的建立延時(shí)和更高的積分速率縮短測(cè) 試時(shí)間。但這樣做付出的昂貴代價(jià)是測(cè)量 誤差升高。另一種并行測(cè)試方法可以在先 前測(cè)試一個(gè)器件的時(shí)間內(nèi)提供4個(gè)器件的 測(cè)試結(jié)果。當(dāng)然，這假定了測(cè)試時(shí)間比開 銷（例如，探測(cè)器移動(dòng)）時(shí)間長(zhǎng)得多。增 加被測(cè)器件的數(shù)量，尤其在時(shí)間較長(zhǎng)的可 靠性測(cè)試中，能節(jié)省大量時(shí)間并得到更多 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)樣本。

圖5. 在順序測(cè)試與并行測(cè)試之間的時(shí)間差

并行SMU-per-pin ACS集成測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

使用多個(gè)GPIB組的2600系列源表實(shí)現(xiàn) ACS集成測(cè)試系統(tǒng)的并行測(cè)試。通常使用4 個(gè)SMU（2臺(tái)2600系列儀器）一組來(lái)測(cè)量4 端FET或4個(gè)電容器。組內(nèi)的2600系列儀器 用TSP-LinkTM 連接起來(lái)作為一臺(tái)儀器那樣進(jìn)行控制。此方法實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)可擴(kuò)展性而且簡(jiǎn)化了ACS內(nèi)的測(cè)試管理。因此，可以 建立多組SMU-per-pin測(cè)試系統(tǒng)。 對(duì)于并行測(cè)試而言，測(cè)試腳本預(yù)裝載 至每臺(tái)2600主機(jī)并保存在它的存儲(chǔ)器內(nèi)。 觸發(fā)后，控制器將啟動(dòng)一個(gè)函數(shù)調(diào)用每個(gè) 組的主機(jī)，主機(jī)將運(yùn)行腳本來(lái)協(xié)調(diào)其它 2600儀器。然后，此控制器掃描總線并 接收來(lái)自2600主機(jī)的測(cè)試結(jié)果。

圖6. 采用GPIB和TSP-Link連接的多組2600系列儀器設(shè)置示例。每組在相同時(shí)間開始運(yùn)行（相同或不同的）腳本。

結(jié)論

面市時(shí)間延長(zhǎng)和測(cè)試成本壓力增大意 味著測(cè)試工程師必須用更少的投入做更多的事。利用吉時(shí)利久經(jīng)驗(yàn)證的儀器和測(cè)量， ACS集成測(cè)試系統(tǒng)填補(bǔ)了基于交互式實(shí)驗(yàn) 室工具與高吞吐量生產(chǎn)測(cè)試工具之間的空白。 圖1所示的ACS系統(tǒng)表示了一種SMU-per -pin配置，這對(duì)于縮微CMOS可靠性測(cè)試非 常有利。工程師使用此系統(tǒng)就擁有了極大的系統(tǒng)靈活性和吞吐量，不僅能提供數(shù)量 巨大的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，還實(shí)現(xiàn)了性能卓越的獨(dú) 立器件測(cè)量。