[发明专利]一种用于提供电流脉冲的电路和方法

说明书

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。

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。

背景技术

本发明总体上涉及用于测试电气部件和电路的电路。更特别地，本发明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A_p，并且负振幅是A_n（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“A_p”或“A_n”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“CIRCUIT AND METHOD FOR PULSED RELIABILITYTESTING”的美国专利No. 6,249,137中和授予Cuevas等人的题为“PULSED CURRENTGENERATOR CIRCUIT WITH CHARGE BOOSTER”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。

发明内容

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。