Drei wichtige Funktionen in einem Gerät Ultraschnelles U/I-Charakterisierungssystem

Halbleiter-Charakterisierungssystem 4225 PMU

Keithley Instruments erweitert mit dem Ultra Fast-I-V-Modul Modell 4225-PMU seine Modul-Palette für das Halbleiter-Charakterisierungs-System Modell 4200-SCS. Das neue Modul ermöglicht eine Integration von ultraschnellen Funktionen zur Erzeugung von Spannungssignalen und zur Messung von Strömen/Spannungen in das Modell 4200-SCS.

Die Testumgebung bietet damit einen extrem großen Dynamikbereich im Hinblick auf Spannung, Strom und Anstiegs-/Abfall-/Pulszeiten. Mit dem Modell 4225-PMU lässt sich eine schnelle I-U-Einspeisung oder Messung so einfach wie eine DC-Messung durchführen. Im Gegensatz zu bisherigen Lösungen, die bis zu drei unterschiedliche Testaufbauten für eine umfassende Charakterisierung von Bauteilen, Materialien oder Prozessen benötigen, ermöglicht der große Dynamikbereich des Modells 4225-PMU eine derartige Charakterisierung mit nur einem einzigen Gerät. Dadurch reicht im Labor nun ein flexibles System für alle drei Messverfahren: sehr genaue DC-I-U- (Modell 4200-SMU), AC-Impedanz- (Modell 4210-CVU C-U-Instrument) und ultraschnelle oder transiente I-U-Messungen (Modell 4225-PMU).

Das Modul 4225-PMU enthält zwei integrierte Quellen- und Messkanäle, belegt aber nur einen von insgesamt neun Steckplätzen im Chassis. Ein Chassis kann bis vier Module aufnehmen, so dass maximal acht ultraschnelle Quellen-/Messkanäle möglich sind. Jeder Kanal kombiniert sehr schnelle Spannungsausgänge (mit Impulsbreiten von 60 Nanosekunden bis DC) mit simultanen Strom- und Spannungsmessungen. Das Modul ermöglicht schnelle Spannungsimpulse mit simultanen Strom- und Spannungsmessungen mit Erfassungsraten von bis zu 200 Megasamples/Sekunde (MS/s) mit 14 Bit Analog/Digital-Wandlern (A/D), wobei zwei A/D pro Kanal (vier A/D pro Karte) zum Einsatz kommen. Es stehen dabei zwei Spannungsausgangsbereiche (±10 Volt oder ± 40 Volt in 1 Megaohm) und vier Strommessbereiche (800 Milliampere, 200 Milliampere, 10 Milliampere, 100 Mikroampere) zur Verfügung.

Jedes Modell 4225-PMU kann mit bis zu zwei optionalen Remote Amplifier/Switches Modell 4225-RPM ausgestattet werden, die vier zusätzliche Bereiche für kleine Ströme bieten. Dieses Modul reduziert auch die Effekte auf Grund der Kabelkapazität und unterstützt eine automatische Verschaltung zwischen dem Modell 4225-PMU, dem Modell 4210-CVU und anderen im Chassis installierten SMUs. Als Alternative zum Modell 4225-PMU ist zudem die Pulse Generator Unit Modell 4220-PGU verfügbar, die nur die Spannungsquelle enthält. 

 In Kombination enthalten das 4225-PMU und das 4225-RPM alle notwendigen Tools, um unterschiedlichste Anwendungen auszuführen, die einzelne Instrumente ansonsten nicht unterstützen. Zu den wichtigsten Anwendungsbereichen gehören:

  • Universelle ultraschnelle I-U-Messungen. I-U-Pulstests für verschiedene Einsatzbereiche, wie zur Vermeidung einer Eigenerwärmung der Bauteile durch den Einsatz von schmalen Pulsen und/oder Pulsen mit einem geringen Tastverhältnis anstatt von DC-Signalen.
  • Charakterisierung von CMOS-Bauteilen. Die schnelle Spannungsquelle und die sehr empfindliche Strommessung des 4225-PMU/4225-RPM sind ideal für die Charakterisierung von CMOS-Bauteilen, wie beispielsweise für High-K-Bauteile oder fortschrittliche CMOS-Technologien wie Silicon-on-Insulator (SOI).
  • Test nichtflüchtiger Speicherbauteile. Die KTEI-Software des Systems beinhaltet Toolkits für den Test sowohl von Flash-, als auch von Phasenwechsel-Speicherbauteilen (PCM). Das System eignet sich ideal für den Test einzelner Speicherzellen oder kleiner Arrays, wie in der Forschung und Entwicklung oder der Prozessverifikation.
  • Charakterisierung von Verbindungshalbleitern und Materialien. Das Modell 4225-PMU unterstützt eine Charakterisierung von III-V-Materialien, wie Galliumnitrid (GaN), Galliumarsenid (GaAs) und anderer Verbindungshalbleiter. Es erlaubt die Einstellung einer Puls-Offset-Spannung, so dass Messungen auch unabhängig vom Nullwert durchführbar sind, wie zur Untersuchung der Verstärkung oder der Linearität eines Bauteils.
  • NBTI/PBTI-Zuverlässigkeitstests. Das optionale Ultra-Fast BTI Package 4200-BTI-A kombiniert alle zur Durchführung von BTI-Testmethodiken benötigten Hardware- und Software-Komponenten mit den derzeit schnellsten und empfindlichsten Messmöglichkeiten. Außerdem unterstützt die Automatic Characterization Suite (ACS) Software eine vollständige Automatisierung auf Wafer- und Kassettenebene und beinhaltet NBTI/PBTI-Testbibliotheken mit einer einfach nutzbaren grafischen Bedienoberfläche (GUI).

Weiterführende Informationen

Keithley 4225 PMU