[发明专利]一种ATE系统的微弱电流测量装置及测量方法

说明书

本发明提供了一种ATE系统的微弱电流测量装置及测量方法，该测量装置包括至少一组I‑V转换电路和V/I源；所述I‑V转换电路用于进行电流电压转换，其两个测量输入端与被测回路串联，该I‑V转换电路通过开尔文电路与所述V/I源连接；所述V/I源通过所述开尔文电路的Force H线和Force L线连接所述I‑V转换电路的正负电源端，为其提供工作电压，通过所述开尔文电路的Sense H线连接所述I‑V转换电路的输出端，测量其输出电压，通过所述开尔文电路的Sense L线连接所述I‑V转换电路的接地端。本发明结构简单、体积小、功耗低，能放置到非常靠近被测器件的地方，因而不易受外界干扰，测量准确度高。

技术领域

本发明涉及集成电路测试技术领域，特别涉及一种ATE系统的微弱电流测量装置及测量方法。

背景技术

在电路测试中，通过在负载端串联电流表或并联电压表可分别实现对负载端电流或电压的测试，如图1所示，通过在被测回路中串联一电流表，即可测量在V_BIAS电压下流过负载R_L的电流。但是这种测试方式受电流表测量精度的限制，无法实现高精度微弱电流的测量，并且线路中存在的干扰会对测试的电流产生较大影响。

集成电路自动测试系统(ATE)在测试各种直流参数的时候，会提供各种不同规格的电压电流源表(下文简称V/I源)，V/I源通常可以输出电压或者电流，也可以同时提供对电压或者电流的测量功能。如图2所示，为了准确测量负载端的电压，V/I源通常设计成开尔文(Kelvin)连接方式，即具有Force High、Sense High、Force Low、Sense Low四个连接端，其中Force端口用于提供电流，Sense端口用于测量电压。V/I源的Force端和Sense端之间允许有一定的电压，因为虽然线路中有阻抗的存在(如图2中Force线上的阴影部分)，但是通过设定单独的Sense线检测被测器件R_L上的电压，并对Force线上的压降进行补偿，使得V/I源仍然能够保证输出/测量到被测器件R_L两端的电压是准确的，这属于V/I源的一种标准用法，即Force H和Sense H以及Force L和Sense L在被测器件R_L的引脚处短接。

根据上述原理，图2中的V/I源可以直接输出V_BIAS电压到负载R_L两端，并测量流过负载R_L的电流I_L。然而这种测量方式通常只能保证nA(10^-9A)量级，因为ATE系统提供的V/I源通常为通用源表，需要较大的电压、电流的输出、测量范围，未对nA(10^-9A)级以下电流测量做专门优化；另一方面，由于受到电流动态范围大、连接线路长以及线路中阻抗的存在等因素的影响，其微弱电流测量能力受到很大的限制。想要精确测量nA量级以下的微弱漏电，通常需要增加一个小电流测量的前端电路(如各种形式的I-V转换电路)。为了使该前端电路能正常工作，还需要给其提供电源，特别是在要测量双向电流的情况下，一般还要提供一组正、负电源；如果测量端不是零电位(接地)的，还需要提供高压或者浮动的一组电源。此外，还需要一路电压表来测量该前端电路的输出电压，才能换算出所测电流。然而这种电路的设计较为复杂，成本较高，不能广泛适用于ATE系统的微弱电流测试。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种ATE系统的微弱电流测量装置及测量方法，该测量装置结构简单，只需要一个前端电路和一路浮动V/I源，即能测量非零偏置电压下的微弱漏电，其精度能达到pA(10^-12A)量级，甚至更高。并且由于本测量装置结构简单、体积小、功耗低，能放置到非常靠近被测器件的地方，因而不易受外界干扰，测量准确度高。

本发明采用的技术方案为，一种ATE系统的微弱电流测量装置，包括至少一组I-V转换电路和V/I源；

所述I-V转换电路用于进行电流电压转换，其两个测量输入端与被测回路串联，该I-V转换电路通过开尔文电路与所述V/I源连接；