Eine neuartige Device-Array Teststruktur für statistische Untersuchungen von Degradations- und Relaxationseffekten

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"Negative Bias Temperature Instability" (NBTI) ist heutzutage der kritischste Degradationsmechanismus von MOSFETs und mittlerweile ein begrenzender Faktor für die weitere Skalierung von CMOS-Technologien. Mit der Methode der "Single defect spectroscopy" (SDS) konnten wir neue wichtige Einsichten und ein besseres Verständnis der Degradation und Relaxation von BTI erlangen. Aufgrund des enormen Mess- und Zeitaufwand für diese Spektroskopie basieren alle bislang veröffentlichten Ergebnisse auf Einzeldevices oder sehr wenigen Transistoren. Einige wenige Publikationen beschreiben Messungen an Transistor-Array-Strukturen, aber alle Messergebnisse wurde mit langen Relaxationszeiten aufgenommen. Innerhalb dieser Relaxationszeiten geht ein erheblicher Teil der Degradation wieder zurück. Ist die Zeitspanne dann noch unterschiedlich lang, sind statistische Aussage kaum noch möglich. Wir präsentieren eine neuartige universell einsetzbare Transistor-Array-Teststruktur, die die typischen Einschränkungen bei NBTI Untersuchungen an Transistor-Array-Strukturen auflöst. Unsere neue Teststruktur, kombiniert mit einer intelligenten Messmethodik, ermöglicht kurzmöglichste und insbesondere einheitliche Relaxationszeiten für die Messungen aller Transistoren innerhalb des gesamten Arrays.