QBD (elektronik)

QBD är termen som används för laddning-till-nedbrytningsmätning av en halvledarenhet . Det är en standard destruktiv testmetod som används för att bestämma kvaliteten på gateoxider i MOS -enheter. Den är lika med den totala laddningen som passerar genom det dielektriska skiktet (dvs. elektron- eller hålfluens multiplicerat med den elementära laddningen) precis innan felet. QBD är således ett mått på tidsberoende gateoxidnedbrytning . Som ett mått på oxidkvalitet kan QBD också vara en användbar prediktor för produktens tillförlitlighet under specificerade elektriska stressförhållanden.

Testmetod

Spänning appliceras på MOS-strukturen för att tvinga en kontrollerad ström genom oxiden, dvs för att injicera en kontrollerad mängd laddning i det dielektriska skiktet. Genom att mäta tiden efter vilken den uppmätta spänningen faller mot noll (när elektriskt genombrott inträffar) och integrera den injicerade strömmen över tiden, bestäms den laddning som behövs för att bryta gateoxiden.

Denna grindladdningsintegral definieras som :

$$Q_{\text{bd}}=\int _{0}^{t_{\text{bd}}}i(t)\,dt$$

där $t_{\text{bd}}$ är mättiden vid steget precis före destruktiv lavinnedbrytning .

Varianter

Det finns fem vanliga varianter av QBD-testmetoden:

1. Linjär spänningsramp (V-ramp testprocedur som involverar Current-Voltage karakteristikkurvan (IV) med en linjärt ökande och/eller minskande spänning som i en sågtandsvåg eller triangelvåg )
2. Konstant strömspänning (CCS)
3. Exponentiell strömramp (ECR) (involverar Current-Voltage karakteristikkurvan (IV) med en exponentiellt ökande och/eller minskande spänning som i en RC tidskonstant laddnings-/urladdningsbaserad vågform) eller (J-ramp testprocedur)
4. Begränsad J-ramp (en variant av J-rampproceduren, där strömrampen stannar vid en definierad spänningsnivå och fortsätter som en konstant strömpåkänning).
5. Linjär strömramp (LCR) (som involverar Current-Voltage karakteristiska kurvan (IV) med en linjärt ökande och/eller minskande ström som i en sågtandsvåg eller triangelvåg )

För V-ramptestproceduren integreras den uppmätta strömmen för att erhålla QBD. Den uppmätta strömmen används också som detektionskriterium för att avsluta spänningsrampen. Ett av de definierade kriterierna är förändringen av den logaritmiska strömlutningen mellan på varandra följande spänningssteg.

Analys

Den kumulativa fördelningen av uppmätt QBD analyseras vanligtvis med hjälp av ett Weibull-diagram .

Standarder

JEDEC standard

• JESD35-A – Procedur för wafer-nivåtestning av tunna dielektrika, april 2001

Se även

• Kondensator - nedbrytningssektion
• Fältelektronemission
• Kvalitet genom design