用于记录电事件的电路和方法技术

本公开涉及用于记录电事件的电路和方法。本发明专利技术公开了一种用于记录半导体器件中的内部电路所经历的电事件的事件记录电路。该事件记录电路经由火花隙电路耦接到该内部电路。该火花隙电路包括一个或多个包封的气隙结构，该一个或多个包封的气隙结构是使用与在制造该半导体器件中所用的工艺流程匹配或从该工艺流程改编的工艺流程来制造的。该事件记录电路还包括记录器件，该记录器件具有由该火花隙电路传递的信号诸如ESD或EOS信号改变的电特性。因此，可在该半导体器件的故障分析中执行测试以确定该电特性的变化的存在以及在一些情况下确定该电特性的变化的程度。

【技术实现步骤摘要】
用于记录电事件的电路和方法相关申请的交叉引用本申请要求2020年1月10日提交的美国专利申请第16/739507号的优先权。
本公开涉及半导体电路，并且更具体地涉及用于检测和记录过电应力和/或静电放电的事件的电路及其制造方法。
技术介绍
半导体电路/部件可因过电应力(EOS)和/或静电放电(ESD)而被损坏。然而，在发生损坏后，可能难以确定原因是EOS还是ESD。本公开的实施方式就是在这种背景下出现的。
技术实现思路
在至少一个方面，本公开总体上描述了用于记录电事件的电路。该电路包括火花隙电路，该火花隙电路具有限定至少一个火花隙的至少一个金属迹线。该至少一个火花隙被配置为在电事件期间传导信号。该电路还包括记录器件，该记录器件耦接到火花隙电路并且被配置为具有电特性，该电特性由电事件期间传导的信号改变。该电路还包括诊断端口，该诊断端口被配置为提供通向记录器件的电通路以用于电事件期间的信号所改变的电特性的电测试。在一个可能实施方式中，该电路直接耦接到内部电路的输入/输出(I/O)端口以监测内部电路的I/O处的电事件。例如，电事件可为内部电路的I/O端口处的静电放电(ESD)或内部电路上的过电应力(EOS)。在另一个方面，本公开总体上描述了用于诊断内部电路的损坏的方法。在该方法中，在内部电路的输入/输出端口处接收信号。还在火花隙电路处接收信号，该火花隙电路包括限定至少一个火花隙的至少一个金属迹线，并且耦接到输入/输出端口。该方法包括在电事件(例如，ESD、EOS)期间通过该至少一个火花隙传导信号。该方法还包括在耦接到火花隙电路的记录器件处接收该至少一个火花隙传导的信号，其中记录器件被配置为具有由传导的信号改变的电特性。该方法还包括将测试设备耦接到记录器件的诊断端口并且对记录器件执行电测试以确定由传导的信号改变的电特性。基于电测试的结果，诊断内部电路的损坏。在该方法的一个可能实施方式中，该至少一个火花隙是各自被配置为耦接不同振幅的信号的多个火花隙。在该实施方式中，该方法还可包括目视检查该多个火花隙以确定该多个火花隙中的哪个火花隙(或哪些火花隙)耦接电事件期间的信号。然后可使该一个或多个确定的火花隙与信号振幅关联以便确定一个电事件(或多个电事件)期间的信号的振幅。在该方法的另一个可能实施方式中，记录器件是晶体管；由传导的信号改变的电特性是晶体管的阈值电压；并且对晶体管执行的电测试是晶体管的阈值电压的测量。在该方法的另一个可能实施方式中，记录器件是场效应器件；由传导的信号改变的电特性是场效应器件的电容或电感；并且对场效应器件执行的电测试是场效应器件的电容或电感的测量。在该方法的另一个可能实施方式中，记录器件是电阻器；由传导的信号改变的电特性是电阻器的电阻；并且对电阻器执行的电测试是电阻器的电阻的测量。在该方法的另一个可能实施方式中，提供了基本上等同于记录器件的控制器件。控制器件不在电事件期间从火花隙电路接收信号。因此，测试设备可耦接到控制器件的控制-诊断端口，以使得可对控制器件执行电测试以确定控制器件的电特性。然后将控制器件的电特性与由传导的信号改变的记录器件的电特性进行比较，并且可基于该比较来诊断内部电路的损坏。在另一个方面，本公开总体上描述了半导体器件，该半导体器件包括具有输入/输出端口的内部电路。半导体器件还包括事件记录电路，该事件记录电路被配置为记录内部电路的输入/输出端口处的电事件以有利于内部电路的损坏的诊断。事件记录电路包括火花隙电路、记录器件和诊断端口。火花隙电路包括限定至少一个火花隙的至少一个金属迹线。该至少一个火花隙是由无机电介质包封并且被配置为在电事件期间传导信号的气隙结构。记录器件耦接到该至少一个火花隙并且被配置为具有由信号改变的特性。诊断端口被配置为提供通向记录器件的通路以用于信号所改变的特性的测试。在以下具体实施方式及其附图内进一步解释了前述说明性
技术实现思路
，以及本公开的其他示例性目标和/或优点、以及实现方式。附图说明图1是示出根据本公开的实施方式的半导体器件的框图。图2是示出根据本公开的可能实施方式的事件记录电路的框图。图3A、图3B和图3C是示出根据图2的火花隙电路的可能实施方式的可能火花隙布置的框图。图4A、图4B和图4C是示出用于图2的火花隙电路的火花隙的各种实施方式的电路迹线的顶视图。图5A、图5B和图5C示意性地示出了用于图2的火花隙电路的记录器件的各种实施方式。图6是可被实现为火花隙的包封的气隙结构的剖面侧视图。图7A、图7B和图7C是在使用半导体加工的各种制造阶段时的可能包封的气隙结构的剖面侧视图。图8A、图8B、图8C和图8D是在使用半导体加工的各种制造阶段时的可能包封的气隙结构的剖面侧视图。图9A、图9B、图9C、图9D、图9E和图9F是在使用半导体加工的各种制造阶段时的可能包封的气隙结构的剖面侧视图。图10A、图10B和图10C是在使用半导体加工的各种制造阶段时的可能包封的气隙结构的剖面侧视图。附图中的部件未必相对于彼此按比例绘制。相似附图标记在若干附图中表示相应的零件。具体实施方式本公开描述了用于记录电事件的电路(即，事件记录电路)。当事件记录电路耦接到内部电路(例如，集成电路)的输入/输出(I/O)端口时，则事件记录电路可用于记录输入/输出端口处的一个或多个电事件。此外，在一些实施方式中，事件记录电路所提供的记录(即，记录)可能能够提供与ESD事件或EOS事件的严重性有关的信息。因此，该记录可提供包括(但不限于)以下的信息：是否已发生电事件、电事件已发生多少次以及一个电事件(或多个电事件)的严重性。该信息可用于解释(即推断)内部电路所经历的电气条件。例如，该记录可提供内部电路所经历的电气条件的历史记录。该历史记录可提供可用于与内部电路的维修相关的多种目的的信息。例如，该记录可有助于诊断内部电路的故障或损坏的原因。该诊断可用于维修内部电路或可用于获得有助于内部电路的未来设计和/或规范的信息。图1是示出根据本公开的实施方式的被配置用于记录电事件的器件(例如，半导体器件)的框图。器件100包括I/O端口101，该I/O端口被配置为从其他器件、电路和/或系统(未示出)传输/接收电信号。I/O端口101处接收的电信号旨在供内部电路110使用并且通常被规定为在与内部电路110相对应的操作范围内。例如，I/O端口101处高于操作范围所限定的最大电平或低于操作范围所限定的最小电平的信号可造成内部电路110的损坏。该损坏可对应于内部电路110的不当操作或内部电路110的无操作(即，故障)。在一些情况下，所接收到的在操作范围以外的信号可能不会造成内部电路的损坏，但仍可能是不可取的。例如，电事件可对内部电路110具有累积负效应，该累积负效应不可立即检测。I/O端口101处的电事件通常包括对内部电路造成电应力的信号。电应力可为信号(例如，电压)在内部电路的操作范围以外的过电应力(EOS)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于记录电事件的电路，所述电路包括：/n火花隙电路，所述火花隙电路包括限定至少一个火花隙的至少一个金属迹线，所述至少一个火花隙被配置为在所述电事件期间传导信号；/n记录器件，所述记录器件耦接到所述火花隙电路并且被配置为具有电特性，所述电特性由所述电事件期间传导的所述信号改变；和/n诊断端口，所述诊断端口被配置为提供通向所述记录器件的电通路以用于由所述电事件期间传导的所述信号改变的所述电特性的电测试。/n

【技术特征摘要】
20200110 US 16/739,5071.一种用于记录电事件的电路，所述电路包括：
火花隙电路，所述火花隙电路包括限定至少一个火花隙的至少一个金属迹线，所述至少一个火花隙被配置为在所述电事件期间传导信号；
记录器件，所述记录器件耦接到所述火花隙电路并且被配置为具有电特性，所述电特性由所述电事件期间传导的所述信号改变；和
诊断端口，所述诊断端口被配置为提供通向所述记录器件的电通路以用于由所述电事件期间传导的所述信号改变的所述电特性的电测试。


2.根据权利要求1所述的电路，其中所述电路直接耦接到内部电路的输入/输出端口以监测所述内部电路的所述输入/输出端口处的所述电事件；并且其中所述电事件是所述内部电路的所述输入/输出端口处的静电放电(ESD)或所述内部电路上的过电应力(EOS)。


3.根据权利要求1所述的电路，其中所述至少一个火花隙是由无机电介质包封的至少一个气隙结构。


4.根据权利要求1所述的电路，其中所述火花隙电路包括彼此相邻地布置在衬底上的多个金属迹线，所述多个金属迹线限定多个并联连接的火花隙，每个火花隙具有被配置为传导特定振幅的信号的间隙宽度，所述特定振幅对应于所述电事件的严重性。


5.根据权利要求1所述的电路，其中所述火花隙电路包括衬底上的金属迹线，所述金属迹线限定沿着所述衬底上的所述金属迹线顺序地布置的多个串联连接的火花隙，所述多个串联连接的火花隙中的每个火花隙具有被配置为传导特定振幅的信号的间隙宽度，所述特定振幅对应于所述电事件的严重性。


6.根据权利要求1所述的电路，其中所述火花隙电路包括衬底上以交叉指型布置来配置的多个金属迹线，所述多个金属迹线在所述衬底上以所述交叉指型布置的成对的所述多个金属迹线之间形成火花隙，其中所述多个金属迹线中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·P·冈比诺，G·D·R·霍尔，T·F·隆，R·A·J·A·吉伦，S·门农，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US