QBD（エレクトロニクス）

QBDは、半導体デバイスの破壊電荷測定に適用される用語です。MOSデバイスのゲート酸化膜の品質を判定するために使用される標準的な破壊試験方法です。これは、故障直前に誘電体層を通過する総電荷量（つまり、電子または正孔のフルエンスと素電荷の積）に等しくなります。したがって、QBDは時間依存のゲート酸化膜破壊の指標となります。酸化膜の品質指標として、 QBDは特定の電気的ストレス条件下で の製品信頼性の有用な予測指標にもなります。

試験方法

MOS構造に電圧を印加することで、制御された電流を酸化膜に流します。つまり、制御された量の電荷を誘電体層に注入します。測定電圧がゼロに向かって低下する（電気的破壊が発生する）までの時間を測定し、注入された電流を時間とともに積分することで、ゲート酸化膜を破壊するために必要な電荷量を決定します。

このゲート電荷積分は次のように定義されます。 ここでは、破壊的なアバランシェブレークダウンの直前のステップでの測定時間です。 $${\displaystyle Q_{\text{bd}}=\int _{0}^{t_{\text{bd}}}i(t)\,dt}$$ ${\displaystyle t_{\text{bd}}}$

変種

QBD テスト方法には、次の 5 つの一般的なバリエーションがあります。

1. 線形電圧ランプ（鋸歯波や三角波 のように直線的に増加または減少する電圧を使用して、電流電圧特性曲線（I-V曲線）を含むVランプテスト手順）
2. 定電流ストレス（CCS）
3. 指数関数的電流ランプ（ECR）（RC時定数の充電/放電ベースの波形のように指数関数的に増加および/または減少する電圧を使用してI-V曲線を含む）または（Jランプテスト手順）^[1]
4. 制限付き J ランプ (J ランプ手順の変形で、電流ランプが定義されたストレス レベルで停止し、一定の電流ストレスとして継続します)。
5. 線形電流ランプ（LCR）（のこぎり波や三角波のように直線的に増加または減少する電流を使用したI-V曲線を含む）

Vランプ試験手順では、測定電流を積分してQBDを求めます。測定電流は、電圧ランプの終了基準としても用いられます。定義された基準の一つは、連続する電圧ステップ間の対数電流勾配の変化です。

分析

測定された QBD の累積分布は、通常、ワイブル チャートを使用して分析されます。

標準

JEDEC規格

• JESD35-A – 薄い誘電体のウェーハレベル試験手順、2001年4月

参照

• コンデンサ § 破壊電圧
• 電界電子放出

参考文献

1. Dumin, Nels A.,ランプ電流ストレスから得られた破壊電荷から定電流ストレスの破壊電荷と破壊時間領域への変換, [1]