具有内阻抗匹配的脉冲电流源制造技术

用于半导体集成电路和部件的电迁移测试的脉冲电流电路。该电路包括多路复用器，其输出模拟电压脉冲并且能够生成双极和单极电压脉冲两者。至少一个运算放大器和电阻器从多路复用器接收电压脉冲并且将该电压脉冲转换成电流脉冲。提供用于使在测试电路中的电流电平之间的转变期间的过冲和下冲最小化的充电升压器电路。

Pulse current source with internal impedance matching

A pulse current circuit for electromigration testing of semiconductor integrated circuits and components. The circuit includes a multiplexer, which outputs analog voltage pulses and generates bipolar and unipolar voltage pulses. At least one operational amplifier and resistor receive a voltage pulse from the multiplexer and convert the voltage pulse into a current pulse. A charging booster circuit for minimizing overshoot and undershoot during the transition between current levels in a test circuit is provided.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有内阻抗匹配的脉冲电流源相关申请的交叉引用本申请是2015年11月10日提交的美国申请No.14/937,297的部分继续，通过引用以其整体将其并入本文。
技术介绍
本专利技术总体上涉及用于测试电气部件和电路的电路。更特别地，本专利技术涉及用于在半导体集成电路和部件的电迁移测试中使用的电流脉冲电路。半导体可靠性测试要求通常在基于具体测试参数（例如热载子、电迁移等等）的从−50℃变动至+350℃的受控温度下连续施加电刺激。特别地对于电迁移测试，使用DC电流的测试由于其简单性、内置保守性和相对低的成本而已始终是优选方法。然而，工艺小型化的进展已致使DC测试不足，因此使得在脉冲条件下的类似测试是必要的。因此常常在测试电气部件和电路中采用电流脉冲。理想的脉冲刺激应该允许脉冲重复率、占空比、极性和强度（振幅）的灵活控制。在图1A和1B中图示这些参数，其中T是周期、频率（f）是脉冲重复率（Hz）、占空比是2tp/T；正振幅是Ap，并且负振幅是An（伏特，安培）。当需要高重复率的电流脉冲（例如在脉冲电迁移测试的情况下）时，所需脉冲通常是矩形的。因此，在最小过冲的情况下电流电平之间的转变必须是突然的，以在每个电平有效地提供预期电流驱动。图1A和1B分别示出对于双极和单极电流脉冲的电流电平之间的转变。理想地，如在图1A和1B中示出的，从“DC电平”（频繁地是“GND”）至所需电流（为了简单起见“Ap”或“An”或通常“A”）的转变是突然的。然而，事实上，这样的转变花费时间并且可能太慢而无法达到所需的最大电流电平A。如在授予Krieger等人的题为“CIRCUITANDMETHODFORPULSEDRELIABILITYTESTING”的美国专利No.6,249,137中和授予Cuevas等人的题为“PULSEDCURRENTGENERATORCIRCUITWITHCHARGEBOOSTER”的美国专利No.7,049,713中描述的，通过使用两个恒定电流（DC）源和充电升压电路来实施用来实现电流脉冲的有效技术。然而，由于其对分立且潜在过时的晶体管的依赖性，使用此技术已变得困难。此外，积极性的半导体标度已推低了脉冲电流电平，使得它难以消除脉冲过冲。电路中相对大量的分立部件连同其复杂的校准和调整增加了制造和维护成本。因此，期望提供一种可以实现期望的电流脉冲以及克服上面讨论的限制的高质量脉冲电流源。
技术实现思路
根据实施例，提供了一种用于将电流脉冲应用于被测试设备（DUT）的测试电路。该测试电路包括多路复用器和至少一个运算放大器和电阻器。该多路复用器输出模拟电压脉冲，并且能够生成双极和单极电压脉冲两者。该至少一个运算放大器和电阻器从多路复用器接收电压脉冲并且将该电压脉冲转换成电流脉冲。运算放大器输出电流脉冲，并且该电流脉冲取决于运算放大器和电阻器接收双极还是单极电压脉冲而是双极或单极电流脉冲。根据另一实施例，提供了一种用于向被测试设备（DUT）提供脉冲电流的方法。向多路复用器的多个输入端子提供多个不同的电压电平。通过使用多路复用器的输入选择线的输入选择组合确定多路复用器的输入端子中的哪个连接到多路复用器的输出来从所选电压电平生成电压脉冲。通过以使得任何转变地址值导致多路复用器的输出（其包括电压脉冲）的单调变化的方式向多路复用器的输入选择线指派地址值来执行多路复用器的输入选择组合。使用多个电阻器、运算放大器和电容器来将电压脉冲转换成电流脉冲。根据又一实施例，提供了一种能够提供单极和双极电流脉冲两者的单个电路。该电路包括多路复用器和至少一个运算放大器和电阻器。该多路复用器接收至少一个正电压信号和至少一个负电压信号，并且该多路复用器能够根据其接收的电压信号生成双极和单极电压脉冲两者。该运算放大器和电阻器从多路复用器接收电压脉冲并且将电压脉冲转换成电流脉冲。运算放大器取决于该至少一个运算放大器和电阻器接收双极还是单极电压脉冲来输出双极或单极电流脉冲。根据另一实施例，提供了一种用于向被测试设备（DUT）应用电流脉冲的测试电路。该测试电路包括多路复用器、至少一个运算放大器和电阻器、以及用于使在电流电平之间的转变期间的过冲和下冲最小化的充电升压器电路。该多路复用器输出模拟电压脉冲，并且该多路复用器能够生成双极和单极电压脉冲两者。该运算放大器和电阻器从多路复用器接收电压脉冲并且将电压脉冲转换成电流脉冲。该运算放大器输出电流脉冲，该电流脉冲取决于该至少一个运算放大器和电阻器接收双极还是单极电压脉冲而是双极或单极电流脉冲。该充电升压器电路包括至少一个运算放大器、多个电阻器和电容器。附图说明可以通过参考结合附图进行的以下描述来最佳地理解本专利技术连同其更多目标和优点，在附图中：图1A和1B分别图示在测试电子部件中有用的双极脉冲和单极脉冲。图2是根据实施例的脉冲电流电路的概念示意图。图3是根据实施例的充电升压器电路的概念示意图。图4是根据实施例的脉冲电流电路和充电升压器电路的概念示意图。图5是向被测试设备（DUT）提供脉冲电流的方法的流程图。具体实施方式本专利技术总体上涉及测试电气部件和电路。本文中的实施例描述用于半导体集成电路和部件的电迁移测得的脉冲电流电路。参考图2-5，将描述脉冲电流测试电路的实施例。图2是根据实施例的脉冲电流测试电路100的概念示意图。在所图示的实施例中，该脉冲电流测试电路100包括高速模拟多路复用器110。示例性多路复用器是商业上从马萨诸塞州的诺伍德的模拟设备公司可得到的ADV3221/ADV3222模拟多路复用器。该多路复用器110可以以高达10MHz（40nS脉冲）的重复率来生成单极或双极电压脉冲。该电路100的剩余部分使用快速运算放大器（其以这些速率来适当地运行）将这些电压脉冲(Vin)相应地转换成电流脉冲(Idut)。电路100对共模误差的敏感性通过在地和电流源的输出之间定位被测试设备(DUT)而最小化。另一优点是通过不使用差分放大器获得的，其通常与高泄漏电流相关联。DACp120和DACn130是将数字电压信号转换成模拟电压信号的数据至模拟转换器。DACp120和DACn130分别向模拟多路复用器M1110的第二和第三输入端子提供所需的分立模拟电压电平Vp和Vn。也就是说，Vp和Vn应该足以通过RDUT来驱动期望的电流。该多路复用器M1110的第一输入端子连接至地电压GND或附加的数字至模拟转换器（DACg）以在添加至电流脉冲的期望DC分量上具有控制。在下面具有三个电压电平的示例1中，该多路复用器M1110的第四输入仍被使用并且连接至第一输入以实现输出的单调变化，即使在此示例中对于双极脉冲仅需要三个电压电平。一般来说，该多路复用器M1110具有比电压电平少一个的输入选择线，如在下面的示例中示出的。在示例1中，两个输入选择线A0和A1确定多路复用器M1110的输入中的哪个连接至多路复用器M1110的输出（Vin）。如本文中解释的，特定连接性是有意的而非任意的，其中第二输入连接至最高最大电压（在此示例中Vp），第一和第四输入连接至中间的（如果适用的话，GND或DACg），并且第三输入连接至最低电压（Vn）。以使得任何转变地址值始终导致输出的单调以及因此无缝变化（例如高=>低=>更低；低=&本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将电流脉冲应用到被测试设备（DUT）的测试电路，该测试电路包括：输出模拟电压脉冲的第一多路复用器，该第一多路复用器能够生成双极和单极电压脉冲两者；以及至少一个运算放大器和电阻器，其从第一多路复用器接收电压脉冲并且将该电压脉冲转换成电流脉冲，其中运算放大器输出电流脉冲，其中该电流脉冲取决于该至少一个运算放大器和电阻器接收双极还是单极电压脉冲而是双极或单极电流脉冲。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.10 US 14/9372971.一种用于将电流脉冲应用到被测试设备（DUT）的测试电路，该测试电路包括：输出模拟电压脉冲的第一多路复用器，该第一多路复用器能够生成双极和单极电压脉冲两者；以及至少一个运算放大器和电阻器，其从第一多路复用器接收电压脉冲并且将该电压脉冲转换成电流脉冲，其中运算放大器输出电流脉冲，其中该电流脉冲取决于该至少一个运算放大器和电阻器接收双极还是单极电压脉冲而是双极或单极电流脉冲。2.根据权利要求1所述的测试电路，进一步包括用于使在电流电平之间的转变期间的过冲和下冲最小化的充电升压器电路，其中该充电升压器电路包括至少一个运算放大器和多个电阻器。3.根据权利要求2所述的测试电路，其中该充电升压器电路从第二多路复用器接收电压脉冲，其中来自第二多路复用器的电压脉冲与从第一多路复用器接收的电压脉冲是同步但独立的，并且该充电升压器电路将其输出递送至DUT，其中该DUT位于地和电流脉冲的输出之间。4.根据权利要求3所述的测试电路，其中该第一和第二多路复用器具有相同的输入选择线。5.根据权利要求1所述的测试电路，其中该第一多路复用器具有比提供给其输入端子的电压电平少一个的输入选择线。6.根据权利要求5所述的测试电路，其中该第一多路复用器具有提供给四个输入端子的三个电压电平。7.根据权利要求6所述的测试电路，其中利用针对第一多路复用器的输入选择组合的转变地址来选择中间电压电平，其中该输入选择组合包括向输入选择线指派的地址值。8.根据权利要求5所述的测试电路，其中在从最高电压至中间电压的转变或从最低电压至中间电压的转变期间仅一个输入选择地址线改变。9.根据权利要求1所述的测试电路，其中该多路复用器从分立电压生成模拟信号。10.根据权利要求1所述的测试电路，其中至少两个运算放大器和五个电阻器从第一多路复用器接收电压脉冲并且将电压脉冲转换成电流脉冲。11.一种向被测试设备（DUT）提供脉冲电流的方法，该方法包括：向第一多路复用器的多个输入端子提供多个不同的电压电平；通过使用第一多路复用器的输入选择线的输入选择组合确定第一多路复用器的输入端子中的哪个连接到第一多路复用器的输出来从所选电压电平生成电压脉冲，...

【专利技术属性】
技术研发人员：J尤尔曼，G克里格尔，J波尔思维克，
申请(专利权)人：夸利陶公司，
类型：发明
国别省市：美国,US