QBD (electrònica)

QBD és el terme aplicat a la mesura de càrrega a avaria d'un dispositiu semiconductor. És un mètode de prova destructiu estàndard utilitzat per determinar la qualitat dels òxids de la porta en dispositius MOS. És igual a la càrrega total que passa per la capa dielèctrica (és a dir, la fluència d'electrons o forats multiplicada per la càrrega elemental) just abans de la fallada. Així, QBD és una mesura de la ruptura de l'òxid de la porta depenent del temps. Com a mesura de la qualitat de l'òxid, el QBD també pot ser un predictor útil de la fiabilitat del producte en condicions d'estrès elèctric especificades.

Mètode de prova

S'aplica tensió a l'estructura MOS per forçar un corrent controlat a través de l'òxid, és a dir, per injectar una quantitat controlada de càrrega a la capa dielèctrica. Mitjançant la mesura del temps després del qual la tensió mesurada cau cap a zero (quan es produeix una avaria elèctrica) i integrant el corrent injectat al llarg del temps, es determina la càrrega necessària per trencar l'òxid de la porta.

Aquesta integral de càrrega de porta es defineix com: $$Q_{\text{bd}}=\underset{0}{\overset{t_{\text{bd}}}{\int }}i(t)dt$$ on $t_{\text{bd}}$ és el temps de mesura al pas just abans de l'avaria destructiva de l'allau.

Variants

Hi ha cinc variants comunes del mètode de prova QBD:

1. Rampa de tensió lineal (procediment de prova de rampa en V que implica la corba característica de corrent-tensió (IV) utilitzant una tensió creixent i/o decreixent linealment com en una ona de dent de serra o una ona triangular)
2. Estrès de corrent constant (CCS)
3. Rampa de corrent exponencial (ECR) (que implica la corba característica de corrent-tensió (IV) utilitzant una tensió exponencialment creixent i/o decreixent com en una forma d'ona basada en la càrrega/descàrrega constant de temps RC) o (procediment de prova de rampa J)
4. Rampa J limitada (una variant del procediment de rampa J, en què la rampa de corrent s'atura a un nivell d'estrès definit i continua com una tensió de corrent constant).
5. Rampa de corrent lineal (LCR) (que implica la corba característica de corrent-tensió (IV) utilitzant un corrent linealment creixent i/o decreixent com en una ona de dent de serra o ona triangular)

Per al procediment de prova de rampa V, el corrent mesurat s'integra per obtenir QBD. El corrent mesurat també s'utilitza com a criteri de detecció per acabar la rampa de tensió. Un dels criteris definits és el canvi de pendent de corrent logarítmica entre passos successius de tensió.

Anàlisi

La distribució acumulada de QBD mesurada s'analitza habitualment mitjançant un gràfic de Weibull.

Normes

Estàndard JEDEC

• JESD35-A – Procediment per a les proves a nivell d'oblies de dielèctrics prims, abril de 2001