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Bauteil-/Halbleiter-Test

Halbleiter-Parameteranalyzer für nichtflüchtige Speicher, Polymerelektronik und OLEDs

Keithley-4200SCS11. Oktober 2011 - Keithley Instruments hat mehrere Verbesserungen für sein mehrfach ausgezeichnetes Halbleiter-Charakterisierungs-System Modell vorgestellt. Der Keithley Test Environment Interactive (KTEI) Upgrade V8.2 beinhaltet neue Testbibliotheken für nichtflüchtige Speicher (NVM) und Beispielprojekte für verschiedene neue Speichertechnologien. Der Upgrade unterstützt auch Kapazitäts-Spannungsmessungen (C‑V) mit sehr niedriger Frequenz, die besonders für die Charakterisierung von Bauteiltechnologien wie Polymerelektronik, OLEDs (organic LEDs) und OLED-basierende Anzeigen geeignet sind.

Außerdem unterstützt KTEI V8.2 auch Systemkonfigurationen des Modells 4200-SCS mit mehreren ultraschnellen Strom/Spannungs-Testmodulen (I‑V), so dass mehr Bauteile parallel getestet werden können und so der Testdurchsatz erhöht und die Time-to-Market reduziert werden kann

Neue Testbibliotheken für nichtflüchtige Speicher

Die neuen NVM-Testbibliotheken in KTEI V8.2 erweitern die Möglichkeiten des Systems für den Test von allen Arten von nichtflüchtigen Speicherbauteilen, einschließlich Flash-Speicher, Phasenwechselspeicher (PRAM und PC-RAM), Widerstandsspeicher (RRAM oder ReRAM) und magnetoresistiven Speicherbauteilen (MRAM). KTEI V8.2 stellt eine ganze Reihe von Testbibliotheken für die verschiedenen NVM-Technologien zur Verfügung, welche die jeweils einzigartigen Anforderungen hinsichtlich der Mess-Hardware abdecken. Die für jede Art von NVM enthaltenen Beispielprojekte bieten eine hohe Flexibilität, so dass die Forscher die Tests schnell erstellen und ausführen, sowie auch die Daten analysieren können. Die Beispiele wurden so entwickelt, dass sie sich einfach auf die meisten neuen Speichertechnologien anpassen lassen.

Die Testbibliotheken nutzen Funktionen der zwei neuesten Hardware-Optionen für das Modell 4200-SCS, das ultraschnelle I-V-Modul Modell 4225-PMU und das Remote Amplifier/Switch Modul Modell 4225-RPM. Die Kombination der beiden neuen Module erlaubt eine genaue Einspeisung von Hochgeschwindigkeitsimpulsen sowie genaue Messungen der beim Test erzeugten transienten Signale. Das Modell 4225-PMU kann Spannung und Strom gleichzeitig mit hoher Geschwindigkeit über einen weiten Dynamikbereich messen. Das Modell 4225-RPM bringt die Messschaltung des Moduls Modell 4225-PMU näher an das Testobjekt (DUT), so dass die Auswirkungen von Streukapazitäten minimiert werden und zusätzliche Messbereiche für kleine Ströme möglich sind. Das Modell 4225-RPM ermöglicht auch eine schnelle automatische Verschaltung zwischen dem 4225-PMU und den Kapazität-Spannungs- (C-V) und DC-Source-Measure Units des Systems, was die Testkonfiguration vereinfacht und den Zeitaufwand für die Durchführung der Testfolgen reduziert.

C-V-Messungen mit sehr niedriger Frequenz

In der Halbleiter-Entwicklung und -Forschung wird normalerweise eine Kombination von quasistatischen (Rampen-) und Hochfrequenzverfahren zur Messung der Kapazität von Bauteilstrukturen benötigt. Allerdings haben quasistatische C-V-Verfahren bei Bauteilen mit hohen Strömen oder Leckströmen einige Einschränkungen, zum Beispiel kann ein Parallelwiderstand nicht effizient extrahiert werden und die Ergebnisse können stark rauschbehaftet sein. Verschiedene Bauteiltechnologien erfordern daher eine AC-basierende Kapazitäts-Charakterisierung bei sehr niedrigen Frequenzen, deutlich niedriger als dies mit Multifrequenz-C-V-Messgeräten oder LCR-Metern möglich ist.

Die Messung kleiner Kapazitätswerte bei niedrigen Frequenzen ergibt äußerst hohe Impedanzwerte, welche sich mit AC-basierten Messinstrumenten oftmals nicht genau charakterisieren lassen. KTEI V8.2 beinhaltet ein neues zum Patent angemeldetes Verfahren zur Durchführung von Kapazitäts-Spannungs-Messungen mit sehr niedriger Frequenz (VLF-C-V) mit den DC-SMUs und dem Remote-Vorverstärker für kleine Ströme des Systems. Diese erlauben eine Messung der Kapazität und des Widerstands des Bauteils mit Frequenzen von 10 Hz bis hinab zu 10 mHz. Dieses neue Verfahren ergänzt das optionale Kapazitätsmessmodul Modell 4210-CVU, das mit hohen Frequenzen (1 kHz bis 10 MHz) arbeitet.

Verbesserte Unterstützung für ultraschnelle I-V-Hardware

Das Modell 4200-SCS-System verfügt über ein Chassis mit neun Steckplätzen und unterstützt jetzt bis zu sechs Module des Modells 4225-PMU. Jedes Modul beinhaltet zwei Kanäle zur Einspeisung von Spannungsimpulsen (mit Pulsbreite von 60 Nanosekunden bis DC) und zur simultanem Strom- und Spannungsmessung mit einer Erfassungsrate von bis zu 200 Megasamples/Sekunde (MS/s), so dass jetzt ein System mit bis zu 12 simultanen ultraschnellen I-V-Kanälen konfiguriert werden kann.

Da das Modell 4200-SCS nun eine größere Anzahl von 4225-PMU Modulen unterstützen kann, erweitert KTEI V8.2 die Möglichkeiten des Systems im Hinblick auf einen parallelen Test, so dass mehrere Bauteile schnell charakterisiert werden können. Dies wird besonders bei der Überführung von neuen Bauteilen von der Forschung und Entwicklung in die Produktion immer wichtiger. Der parallele Test einer größeren Zahl von Bauteilen kann auch für ultraschnelle NBTI-Prüfungen (Negative Bias Temperatur Instabilität) genutzt werden. Dieser transiente Ausfallmechanismus, aber auch andere Zuverlässigkeits- und NVM-Tests, erfordern sehr schnelle Messungen zur Charakterisierung. Durch den höheren Testdurchsatz kann KTEI V8.2 die Time-to-Market verkürzen und ermöglicht zudem eine effektivere Prozesssteuerung.

Hintergrund Modell 4200-SCS

Der Halbleiter-Parameteranalyzer Modell 4200-SCS von Keithley ersetzt verschiedene elektrische Prüfwerkzeuge durch eine einzige, hoch integrierte Charakterisierungslösung, die ideal für unterschiedlichste Halbleiter-Testanwendungen wie die Technologieentwicklung, Prozessentwicklung und die Material-Forschung in Zuverlässigkeitslaboren, Material- und Bauteilforschungslaboren ist. Außerdem ist die Lösung auch für Labore interessant, die ein Benchtop-DC- oder Pulsinstrument benötigen. Keithley hat die Hardware und Software des Modells 4200-SCS seit der ersten Einführung immer wieder verbessert. Diese kontinuierliche Systeminnovation gewährleistet einen kostengünstigen Upgrade-Pfad, so dass die Anwender keinen neuen Parameter-Analysator beschaffen müssen, nur weil das vorhandene System veraltet ist. Die Systeme lassen sich kostengünstig erweitern und sind damit für die steigenden Anforderungen weiterhin geeignet, zudem können die Investitionen in ein Modell 4200-SCS gegenüber anderen Testlösungen über viele Jahre verteilt werden.

Preis und Verfügbarkeit

Alle neuen Systeme des Modells 4200-SCS werden mit der KTEI V8.2 Software ausgerüstet. Für bestehende Systeme des Modells 4200-SCS ist ein Software-Upgrade erhältlich, diese benötigten aber unter Umständen zusätzliche System-Hardware, um die neuen Software-Möglichkeiten nutzen zu können.

www.keithley.com


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