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一个典型的通路热载流子测试过程蕴含一个被测试器件（DUT）的初始化表征，而后是一个应力和丈量循环^[1]（图2）。在这个循环中，器件接受的电压高于正常工作电压的压力。器件参数蕴含I_DLIN、I_DSAT、V_T、Gm等，在应力之间进行监测，并将这些参数的退化绘造为累积应力功夫的函数。在进行此应力和丈量回路之前，将丈量统一组器件参数作为基线值。

图2 典型的CHC测试过程

应力前提是基于坏情况下的退化前提，这对于NMOS和PMOSFET是分歧的。通常，对于漏极电压应力，它应幼于源极漏极击穿电压的90%。而后，在漏极应力电压下，栅极应力电压因晶体管类型和栅极长度而分歧。表1显示了使用分歧技术^[2] 创建的NMOS和PMOSFET的坏情况退化前提。

表1. NMOS和PMOS FETs的坏情况应力前提

使用4200A-SCS半导体表征系统上的IMT能够很容易地确定坏情况下的应力前提。

在单个晶体管上执行CHC测试很容易。然而，每个CHC测试通常必要很长功夫能力实现，所以但愿有很多dut并行施加压力，而后在应力之间按挨次进行表征，以节俭功夫。为了实现这一点，必要一个开关矩阵来处置并行应力和应力之间的挨次丈量。图3显示了针对多个DUT的典型CHC测试的硬件配置。4200A-SCS提供了应力电压和丈量能力，而开关矩阵支持并行应力和多个器件的挨次丈量。

凭据被测试器件的数量，使用可包容一个矩阵开关（12个器件引脚）的708主机，或者使用多6个矩阵开关（多72个引脚）的707主机。分歧栅极和漏极应力值的总数受到系统中SMU数量的限度。图4说了然使用8个SMU（总共8个分歧的漏极和栅极应力误差）加上一个接地单元（接地端子）并联20个晶体管对器件进行压力测试的衔接图。

图3. 硬件配置连线图

图4. 使用8个SMU并行施加压力20个器件的示例。公共端子使用单独的接地单元（GNDU）。

被监测的热载流子参数蕴含V_TH、GM、I_DLIN和I_DSAT。这些参数在应力之前首先丈量，并在每个累积应力功夫后沉新丈量。I_DLIN是器件在线性区域丈量漏极电流，而I_DSAT是器件在鼓和区域丈量漏极电流。V_TH和GM能够用恒流法或内插/表插法来确定。在内插/表插法中，V_TH是由I_DS - V_DS曲线的大斜率来确定。

4200A-SCS的公式编纂器工具大大简化了这些参数的提取。内置函数蕴含微分获得GM，MAX函数获得大的GM（Gmext），以及幼二乘线拟合函数提取VTH（Vtext）。推算这些参数的公式能够在4200A-SCS提供的HCI项目中找到，并在测试库中的相应的测试中找到。这些公式的一些例子蕴含：

GM = DIFF(DRAINI,GATEV)

GMEXT = MAX(GM)

VTEXT = TANFITXINT(GATEV, DRAINI, MAXPOS (GM))

后一个公式（VTEXT）是ID-VG曲线在大GM点处的切线拟合的x截距。一旦这些参数从各个测试中推算出来，它们就能够通过选钟装输出值”选项中的复选框来导出，以监测应力功夫的退化。对于每个测试，都能够选择退出选项，允许系统跳过该器件，或者在器件出现故障时终场整个CHC测试。有关这些选项的更多具体信息，请参阅齐全的4200A-SCS参考手册。

在4200A-SCS软件的吉时利Clarius版本中加强的职能之一是项目树结构中能够增长一个应力循环，能够施加电压和电流应力。用户能够利用应力循环在预设功夫上设置直流应力。每个周期的应力功夫能够以线性或对数的方式进行设置（见图5）。该个性用于CHC/HCI、NBTI、EM（电迁徙率）和电荷捕获利用，以提供恒定的直流应力（电压或电流）。在应力 / 丈量模式下，用户可以为被测器件的每个终端设置应力前提（图6）。在每个应力周期之后，4200A-SCS经过一个丈量序列，其中能够蕴含肆意数量和类型的用户界说的测试和参数提取。这些参数随功夫的退化情况被绘造在应力争中。4200A-SCS 的“工具包”系统结构为用户在创建测试序列和压力丈量方面提供了巨大的矫捷性。

对于关键参数，能够设置一个指标退化值（图6）。一旦该参数的退化超过了指标值，特定的测试将终场。通过解除不用要的压力和丈量故障器件上的周期，将会节俭了大量的功夫。

图5. 应力循环设置页面

(图片源自4200-SCS半导体参数分析仪界面）

图6. 器件应力/引脚衔接/退化指标值设置窗口

(图片源自4200-SCS半导体参数分析仪界面）

若是项目中界说了多个DUT，则能够使器件压力设置窗口中的“上一个器件”和“下一个器件”按钮在器件之间进行切换（图6）。“复造”和“粘贴”按钮能够用于将压力设置从一个器件复造到另一个器件中，而不必要在所有输入字段中沉新输入所有信息。由于多个器件在分歧的应力配置中并行施加应力，因而很难将所需的分歧应力的数量和可用于利用它们的SMU的数量联系起来。按下“查抄资源”按钮，能够很容易地确定是否有足够的SMU来处置所有涉及的压力，并查看这些SMU是若何分配给每个分歧的压力的。若是开关矩阵衔接到系统上，并且若是终端上的应力为0V，则默认使用接地单元。

图7a显示了一个单独的数据表（图7a），它能够归并到相应的应力设置窗口中，以保留有关周期指数、应力功夫和从应力之间的丈量中提取的监测参数的信息，如ID和VT。数据将以Excel文件体式（.xls）自动保留在项目目录中，将数据以文本或Excel文件的大局导出到其他地位。若是系统处于应力/丈量模式，监测参数相对于预应力丈量的退化会自动推算，并能够绘造在图7b中。有关更多压力丈量的信息，在Clarius软件中提供的职能，请查阅齐全的4200A-SCS参考手册。

a)

b)

图7. a) 应力数据表存储所有应力信息，蕴含应力期间的丈量了局和应力之间丈量的选定参数。b) 退化百分比数据作为应力功夫函数的图

 (图片源自4200-SCS半导体参数分析仪界面）

下面的步骤概述了构建CHC项主张典型过程。有关每个步骤的具体信息，请参考齐全的4200A-SCS参考手册。

■ 1. 创建项目结构

a. 确定开关矩阵是否可用

b. 确定是否有足够的SMU可用

c. 构建项目结构

■  2. 在应力之间成立测试

a. 若是使用了开关矩阵，进行开干系接。

b. 使用ITM构建新的测试

c. 使用公式器工具推算器件参数

d. 在合理前提下设置退出

e. 对于监测退化，导出监测的参数值

f. 沉复步骤b到步骤e，以监控更多的参数

■ 3. 若是有多个DUT，则沉复步骤2。

■  4. 在子项目中，设置应力前提。

a. 设置压力功夫

b. 设置器件应力前提

   i. 应力电压

   ii. 引脚衔接

   iii. 指标退化值

   iv. 进入下一个器件

■ 5. 运行项目并查抄退化数据

参数退化数据和原始丈量数据在项目运行期间自动以Excel文件体式保留。因而，即便项目在实现前就终场了，也已经捕获了丈量数据。应力之间的原始I-V曲线能够叠加在应力循环上，所以很容易看到I-V是若何作为应力功夫的函数而退化的。图8显示了覆盖21个应力循环后的Vgs-Id曲线。

图8. 多个应力的叠加数据图

(图片源自4200-SCS半导体参数分析仪界面）

图9是一个在晶圆片上测试五个地位的CHC项主张例子。4200A-SCS通过与市场上常见的半自动探针台兼容的内置驱动法式节造探针台的移动。

图9. 晶圆级CHC测试的范例

(图片源自4200-SCS半导体参数分析仪界面）

Clarius软件中加强的应力丈量循环能够轻松设置CHC测试。结合交互式测试界面、公式工具和壮大的图形职能，Clariu软件使4200A-SCS成为评估器件靠得住性参数的梦想工具，如CHC诱导的MOSFETs退化，以及它在器件表征中更广为人知的作用。