Elektrische Sensoren

Ein weiterer Schritt zur Vereinfachung der Materialcharakterisierung ist die Analyse von logischen Basisschaltungen. Dazu werden bis zu 36 Einzeltransistoren zu Inverter- und Ringoszillatoren verschaltet. Das Monitoring der aktiven Materialien erfordert dann lediglich eine Frequenzmessung der Ringoszillatoren, die mit wenig Aufwand automatisiert werden kann. Die deutlich aufwendigere Messung und Auswertung der einzelnen Transistorkennlinien kann dabei entfallen. Darüber hinaus erhält man nicht nur zuverlässige Informationen zur Logikfähigkeit, sondern bestimmt gleichzeitig die dynamischen Eigenschaften der Inverter.

Im zur Verfügung stehenden Layout der Logikschaltungen ist ein erster Block mit elf Einzeltransistoren enthalten, der eine vollständige Parameterextraktion für die Schaltungssimulation ermöglicht. Ein zweiter Block enthält vier Inverter, die sich identisch in den Oszillatorstufen wiederfinden. Diese separat zugänglichen Inverterstufen ermöglichen eine detaillierte Analyse des transienten Verhaltens für den Fall, dass die Verstärkung der einzelnen Inverterstufen für ein Anschwingen der Ring-Oszillatoren nicht ausreicht. Der dritte Block enthält Ring-Oszillatoren mit sieben bzw. fünfzehn Stufen. Jede Ringschaltung besitzt einen dreistufigen Ausgangsverstärker, der die Oszillation im Ring vom Ausgang entkoppelt, sowie eine direkte Frequenzmessung ohne externe Verstärkung gestattet.

Die LOFET-Substrate werden ebenfalls in bottom-gate Architektur realisiert, so dass nach Abscheidung der Halbleiterschicht auf dem Chip funktionsfähige Schaltungen vorliegen.