测量占空比的方法技术

本发明专利技术是有关于一种测量占空比的方法，该方法快到足以能够在制造过程中对半导体元件的占空比进行测量。使用数字通道中的比较在信号周期中以多点感测输入信号的状态。测试仪内的失败处理电路被用于对输入信号为逻辑ＨＩ状态的样本的数量进行计数。该值被采用的样本的总数所调整，从而产生指示信号占空比的单一数字。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种自动测试设备，特别是涉及利用自动测试设备测量占空比(duty cycle)的。
技术介绍
在电子元件如半导体芯片的制造中，经常需要测量电信号的参数。通过对参数的测量值和期望值进行比较可以测试出不能正常使用的元件。而在元件的设计过程中，测试不正常使用可为改进设计提供信息。在制造过程中，每个元件通常会被至少测试一次。有时会对还处于晶圆的一部分或处于制造过程中间阶段的半导体元件进行测试。在中间阶段就不能正常使用的元件可能会被直接报废以节省进行一步加工处理的成本。还有一些时候测试结果被用于改变制造工序以降低不合格元件的数量。例如，产量管理软件将许多元件中发现的失败进行汇总统计，并以此鉴别出失准的制造设备或元件制造中的其他问题。通过改变制造工艺解决这些问题，就会增加完全正常工作元件的产量。测试结果还可被用于以其他方式改变制造工序。例如，采用激光微调或嵌入式校准电路可能会将不能正常使用的元件变为正常使用的电路。另一可选方案是，可将测试用于对元件的“重新分级”(binning)。在某测试条件下未能达到预期性能的元件可能会在另一放松的测试条件下表现出令人满意的性能。例如，在125℃的温度下不能正常使用的元件可能会在105℃的温度下表现出令人满意的性能。可将这些元件以较低一些的温度范围标记并封装后销售。类似的，不能在较高时钟频率下正常使用的元件可能会在较低一些的时钟频率下满足所有的要求。这些元件可以按较低一些的时钟频率销售。有时将根据测试结果为元件指定最大工作速率称为“速度分级”(speed binning)。自动测试设备，有时被称为测试仪，被设计为能够迅速测试半导体元件。为了以经济的方式测试每一个制造中的元件，自动测试设备必需在短时间内对一个元件进行一整套的测试，比如几秒的时间。自动测试设备通常包括多个数字通道，每个数字通道能够为一个测试点生成或测量一个数字信号。测试仪运行“模式”(patterns)。模式是一种使测试仪执行一个或多个测试的程序。模式包含一系列的向量。每个向量规定在一个测试仪的操作周期内所有数字通道的损伤。测试仪快速逐次执行这些向量以生成需要的激励信号和测量序列。可以对向量的定时进行控制以设定测试中被测试元件的测试速度。每个向量都为每个通道规定在某一特定周期内该通道是生成一个信号还是测量一个信号。如果将要由通道生成一个信号，那么该向量规定该信号应该具有HI逻辑值还是LO逻辑值。反之，如果将要由通道测量一个信号，那么该向量信号规定该信号的期望值。如果测出的信号不是期望值，则由通道输出一个失败信号。测试仪还可被编程为控制其他操作参数。例如，对应逻辑HI或逻辑LO信号的电压电平通常能够被编程。还有，事件在一个周期内发生的定时可以被编程。可以相对于周期的起始时间将通道应该应用输出值的时间编程。类似地，还可相对于周期的起始时间将通道应该对信号进行采样并测量的时间编程。应该进行采样的时间有时被称为“选通脉冲”(strobe)时间。测试仪包括捕获通道生成的失败信号的失败处理电路。关于失败的信息被用于标识缺陷元件或是被作为对元件设计或元件制造的制造工序的问题诊断时的辅助工具。失败处理电路能够执行的一个简单功能是对一个模式中的每个通道的失败数量进行计数。数字通道被设计为生成和测量数字值。传统地，利用数字通道进行测试指示设备在预计产生输出时输出的是逻辑HI还是逻辑LO。测试仪经常包括生成或测量模拟信号的“仪器”。例如，任意波形仪(arbitrary waveforminstrument)生成一个具有能够被编程为几乎任意形状波形的模拟信号。其他仪器可对模拟信号迅速采样并对捕获的样品执行高级信号处理功能，如找到模拟信号的功率谱密度或其他特征。还有其他仪器可测量信号的抖动(jitter)。可能需要测量的信号参数之一是时间信号的占空比。传统地，占空比的测量是利用台式(bench top)仪表进行的，如示波器。这种测量不适合于必需对元件进行快速测试的制造工序。迄今为止，元件的占空比通常是被“设计保证”的，意思是该元件被设计为产生具有某个占空比的信号，但是每个制造出的元件都没有被测试以确认其符合设计要求。我们意识到这一方法很可能对于那些高速运行的半导体元件的采购商来说是不那么适合的。一般地，功能正常的元件的预期占空比范围被规定为时钟周期的一个百分比。随着时钟频率的增加，周期变小并且可接受的占空比偏差变得更小。随时可接受偏差的变小，更有可能会要求进行测试以确保所有制造的元件都符合标准。有可能更需要进行微调、校准或速度分级以提供符合要求的标准的元件。我们意识到有必要提供一种在制造过程中不需要专用仪器对元件占空比进行测量的简便快捷的方式。迄今为止，有些模拟参数已经不使用专用仪器测量了。测试仪的数字通道有时被编程为进行模拟测量。一个例子是“边沿寻找”(edge find)例程，有时被称为“计时搜索”(timing search)。“边沿寻找”确认信号以预定电压跃迁的时间(即边沿)，如数字信号由一种状态跃迁到另一种状态。为了执行边沿寻找，在测试仪中将信号应用到通道。该应用信号必需包含边沿的周期拷贝。边沿的周期拷贝被固有地包含在周期信号中，如时钟。如果信号不是固有地周期性的，可以通过重复地生成包含有边沿的信号的部分来生成周期信号。如果边沿寻找例程是由测试仪进行的，被测试的元件可以被控制为借助重复地执行完整测试模式或环路通过测试模式的子集来重复地生成信号的部分。作为在一个测试向量上的边沿寻找测量的例子，接收信号的数字通道被编程为测量信号的值并期待该值为逻辑LO。通道被编程为将任何信号值小于某一门限值的信号识别为LO信号。该门限值被设定为接近边沿的中值。当信号的值高于该门限值时，通道指示该测量“失败”。反之，当信号的电压小于门值时，通道指示通过。该测量提供在一选通脉冲时间的信号值的有关信息。在一个边沿寻找例程中，在很多个选通脉冲时间重复测量。为了搜索具有特定时间差的报告不同结果(例如，一个报告为通过，另一报告为失败)的两个选通脉冲点，在连续测量中增加选通脉冲时间。这些选通脉冲点之间的时间差经常被描述为测量精度，因为知道信号跃迁就发生在这两个点之间的某个位置。为了以最少的选通脉冲点以需要的精度找到跃迁点，已经应用了复合搜索算法(multiple search algorithms)。诚然此种技术具有实用价值，但是仍然需要一种以低成本快速测量信号占空比的方法。
技术实现思路
本专利技术涉及一种改进的测量信号占空比的方法。本专利技术的一个方面，是一种测量信号时间间隔的占空比方法，包括以下步骤作为输入信号提供该信号时间间隔的重复；在相对于该时间间隔的重复的起始的时间的控制时间将该输入信号值与门限值进行多个比较，进行该多个比较包括改变该控制时间；以及基于比较值在相对于该门限值的预定范围内的比较的数量计算占空比。本专利技术的另一个方面，是一种测量信号占空比的方法，该方法利用能够被编程为运行测试模式的自动测试设备进行的，该自动测试设备具有i)定时信号发生器，在可编程时间生成选通脉冲信号；ii)比较器，可被编程为在来自该定时信号发生器发出的选通信号控制的时间将其输入的值与预期值进行比较；和iii)失败处理电路，耦合到该比较器的输出，并且被控制为对指本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量信号时间间隔的占空比方法，其特征在于其包括以下步骤：ａ）提供作为信号时间间隔重复的一个输入信号；ｂ）在相对于一重复的时间间隔之起始点所控制的时间中，将该输入信号值与一个门限值进行多个比较，进行该多个比较包括改变该控制 时间；以及ｃ）基于一比较值在相对于该门限值的一预定范围内的比较的数量计算占空比。

【技术特征摘要】
US 2004-3-31 10/815,0241.一种测量信号时间间隔的占空比方法，其特征在于其包括以下步骤a)提供作为信号时间间隔重复的一个输入信号；b)在相对于一重复的时间间隔之起始点所控制的时间中，将该输入信号值与一个门限值进行多个比较，进行该多个比较包括改变该控制时间；以及c)基于一比较值在相对于该门限值的一预定范围内的比较的数量计算占空比。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的信号是数字时钟并且该时间间隔是该时钟周期的正整数倍数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的信号是差分信号。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于其中所述的输入信号是具有两个分支的差分信号并且将该输入信号的值与门限值进行的比较包括比较该分支与该门限之间的电压差。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于其中所述的门限值代表该两条分枝具有相同电压时的值。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的方法是利用自动测试设备执行的，以制造多个比较并改变控制时间。7.根据权利要求6所述的方法，其中进行多个比较还包括对具有相对于该门限值的该预定范围的一比较值的比较数量进行计数。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于其中所述的信号是由连接到该自动测试设备的被测半导体设备生成的。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于其中进行多个比较包括使用具有选通脉冲输入的比较器。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于其中所述的自动测试设备包括可编程定时信号发生器，该定时信号发生器提供耦合到该比较器的选通脉冲输入的定时信号，并且该改变控制时间包括改变该定时信号发生器的编程，从而改变在该选通脉冲输入的该定时信号到该比较器的时间。11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于其中进行多个比较包括多次运行测试模式，并且改变控制时间包括改变两次运行测试模式之间的控制时间。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于其中所述的模式控制该测试仪进行X个采样并且该模式被重复Y次。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于其中所述的占空比是通过用X与Y的乘积除计数的比较次数计算出来的。14.根据权利要求7所述的方法，其特征在于其中所述的自动测试设备在制造半导体设备的过程中被用于测量制造中的半导体设备产生的信号的占空比，并且该计算出的占空比被用来改变制造半导体设备的过程。15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于其中制造半导体设备的过程通过选择占空比在一预定范围之内的半导体设备而被改变，以便进入下一步的过程。16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于其中所述的制造半导体设备的过程被速度分级半导体设备基于该设备的占空比改变。17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于其中所述的制造半导体设备的过程通过基于多个制造中的半导体设备生成的信号的测得占空比的统计属性调节制造设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：洛尔J贝尔欧，
申请(专利权)人：泰瑞达公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]