CN106662607B

CN106662607B - 电容器组合压力测试

Info

Publication number: CN106662607B
Application number: CN201580043784.9A
Authority: CN
Inventors: P·江; A·马歇尔
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2020-06-12
Anticipated expiration: 2035-08-31
Also published as: US9678132B2; EP3215859A4; EP3215859A1; WO2016033601A1; CN106662607A; US20160061877A1

Abstract

在评估第一电容器的至少一个参数的方法的所描述的实例中，所述方法将电容器网络中的至少三个电容器(C₁,C₂,C₃)耦合到公共节点。第一(200)，所述方法将第一电压范围施加到电容器网络以用于引起跨越所述第一电容器的第一电压降，并且其响应于所述第一电压范围来评估所述至少一个参数。第二(300)，所述方法将第二电压范围施加到所述电容器网络以用于引起跨越所述第一电容器的第二电压降，所述第二电压降大于所述第一电压降，并且其响应于所述第二电压范围来评估所述至少一个参数。

Description

电容器组合压力测试

技术领域

本发明涉及集成电路电容器测量及测试。

背景技术

集成电路的受控且成功的制造需要评估，其包含所制造的装置中的各种参数及行为的测量、测试、可靠性及可预测性。一个特定的参数实例是电容，其包含在电路功能本身中希望作为电容器的结构的电容。在给定结构中及在所制造的集成电路的群体上两者中，电容的变化可能受到制造变化、温度依赖性、电压依赖性、装置结构及其它制造参数及操作条件的影响或由其引起，其包含给定电路内的电容器中的电容的变化。

在现代模/数转换器的设计中已经解决电容变化及电容器失配。在第7,136,006号、第6,891,486号、第8,686,744号美国专利(所有这三个专利由此共同转让)以及坦(Tan)等人的“高性能差分A/D转换器的误差校正技术(Error Correction Techniques forHigh-Performance Differential A/D Converters)”(固态电路杂志，第25卷，第6期(IEEE，1990)，第1318到1327页)中描述校准及校正技术的实例，所有这些文献以引用的方式并入本文中。

出于校准、微调及过程控制的目的，电容器行为的测量以及功能及参数电气测试在例如以晶片形式的制造的装置中是有用的。出于此类目的，并且出于例如电路寿命、耐久性及操作极限确定的额外考虑，电路元件的压力测试也可为有用的。

图1说明用于测量电容器C₁与C₂之间的失配的常规电路，例如通过评估一个(或每一)电容器相对于另一个电容器的电容。电容器C₁及C₂串联连接在端子V₁与V₂之间。实际上，电容器C₂可为“参考”电容器，电容器C₁的电容将相对于电容器C₂被测量。电容器C₁与C₂之间的节点V_INT连接到p沟道金属氧化物半导体(MOS)晶体管14的栅极，晶体管14的漏极处于接地电平并且其源极通过电流源12连接到偏置电压V_DD。在此实例中，晶体管14的主体连接到其源极。

在操作中，电流源12经偏置以产生恒定电流I₁，且偏置电压V_DD足够正(相对于晶体管14的漏极处的接地电压)以将晶体管14置于饱和。晶体管14在那些条件下作为“源极跟随器”操作，这是因为晶体管14处于饱和，并且恒定的源极-漏极电流I₁迫使晶体管栅极到源极电压V_GS恒定。因此，理想地，晶体管14的源极处的输出电压V_OUT(或随时间指定的V_OUT(t))跟随其栅极(其在节点V_INT处)处的电压的改变。

为执行电容器C₁及C₂的相对电容的测量，节点V₂处的电压保持恒定(例如，接地)，且节点V₁处的电压通过从起始电压(例如，接地)线性增大到较高电压而随时间斜升。中间节点V_INT处的电压也将通过斜升来响应于斜升电压V₁，但根据电容器C₁及C₂的分压器，具有更平坦的斜率，如以下等式中所展示：

因此，等式1将节点V_INT处的预期增加的电压斜率定义为

此外，并且也是理想地，来自晶体管14的源极跟随器的输出电压V_OUT的斜率以与斜升电压V_INT(t)相同的斜率增加，因此V_OUT的上升的预期斜率如以下等式中所展示：

作为前述的结果，响应于节点V₁处的斜升电压，可测量电压V_OUT(t)并确定其斜率，借此可根据以下等式确定电容器C₁及C₂的电容：

根据等式3，如果标称上电容器C₁与C₂的电容相等，那么理想地等式3的比率将等于一。或者，如果标称电容是准确的，那么其理想比率应通过等式3并通过评估V_OUT(t)的斜率来确认。然而，实际上，图1的源极跟随器电路的行为不是理想的，尤其是在现代亚微米晶体管中。在图1的电路中，晶体管14的漏极到源极电压随着节点V_INT处的电压(以及晶体管源极处的V_OUT)的增加而改变。漏极到源极电压的这种调制引起栅极电压的一些改变消耗在对装置中的寄生结电容进行充电或放电时。此外，由于漏极诱发的势垒降低的机制，晶体管阈值电压响应于漏极到主体节点电压的改变而调制。这些效应导致输出电压V_OUT(t)的斜率不仅仅反映电容器C₁及C₂的相对电容，而且比率还将反映电容效应以及晶体管14的阈值电压在测量的持续时间内的变化。所得输出电压V_OUT(t)因此将包含非线性，其可能是相当大的。所得电容测量的不准确性与例如希望用于某些精密电路的电容器不兼容。

第8,686,744号美国专利(其特此以引用的方式并入本文中且与本申请案共同拥有)描述出于测试两个电容器的电容值中的失配的目的也将节点(存在于两个串联连接的电容器之间)连接到源极跟随器晶体管配置的至少一个实例。更具体来说，第一斜升电压源被施加跨越两个电容器，而第二斜升电压源(以第一电压源的一半速率增加)被施加到源极跟随器的漏极。同时，监测源极跟随器的输出，这将提供与两个电容器中的第一个电容器成比例的第一斜率。可评估第一斜率与第二斜率的比率以确定在两个电容器的电容值之间是否存在匹配。

电容器可靠性是电路设计、使用及操作规范建立时的额外考虑因素。鉴于这些考虑已经使用各种模型及测试，其中某些此类模型通常是基于电介质击穿。有时试图进行测试，但对电气压力下的小电容偏移的准确测量是困难的，并且关于电容器如何随时间退化的可用数据是非常有限的。

发明内容

在评估第一电容器的至少一个参数的方法的所描述的实例中，所述方法将电容器网络中的至少三个电容器耦合到公共节点。第一，所述方法将第一电压范围施加到电容器网络以用于引起跨越所述第一电容器的第一电压降，并且其响应于所述第一电压范围来评估至少一个参数。第二，所述方法将第二电压范围施加到所述电容器网络以用于引起跨越所述第一电容器的第二电压降，所述第二电压降大于所述第一电压降，并且其响应于所述第二电压范围来评估所述至少一个参数。

附图说明

图1说明用于测量电容器C₁与C₂之间的失配的常规电路。

图2是电容器评估配置的框图。

图3是图2的评估配置的操作的实例方法的流程图。

图4说明图2的评估配置的实例实施例。

图5a说明图4的实例实施例，其中选择电容器C₁及C₂同时允许电容器C₃浮动。

图5b说明图5a的实例实施例，但其中电容器输入电压针对端子V₁及V₂反转。

图5c说明图4的实例实施例，其中选择电容器C₁及C₃同时允许电容器C₂浮动。

图5d说明图4的实例实施例，其中对电容器C₂进行压力测试。

图5e说明图4的实例实施例，其中在标称电平下重新评估压力测试后电容器C₂。

图6更详细说明图3的第一过程。

图7是来自图5a的配置的实例信号的标绘图。

图8更详细说明图3的第二过程。

图9更详细说明图3的第三过程。

图10是来自图5d的配置的实例信号的标绘图。

图11说明图10的V_OUT1及V_OUT2斜率的增量。

图12及13是可以从受压力电容器的电阻改变中预期的各种电压信号的标绘图。

具体实施方式

图2是电容器评估配置20的框图，其包含形成为集成电路25的部分的电容网络22及缓冲器24，其中集成电路25可表示各种不同装置中的任何者，并且可包含用于设计、测试及规格确认目的的配置20。集成电路25以各种方式进一步连接到自动测试设备26，如在电路设计期间或稍后在验证或操作测试时可实现。在实例实施例中，自动测试设备26可通过集成电路(例如，除了集成电路25之外或包含集成电路25)内的内部电路来体现，或者实验室台设备类似地可与集成电路25接口连接。此外，在实例实施例中，电容网络22包含至少三个电容器C₁、C₂及C₃，每一电容器具有相同的标称电容(但鉴于本文献的关于比率及其它方面的教示，可使用不同的值)。这些电容器中的每一者具有耦合到共有中间节点V_INT的第一端子，且节点V_INT也作为输入连接到缓冲器24。缓冲器24提供输出端子V_OUT，其耦合到自动测试设备26并由自动测试设备26监测。自动测试设备26还具有到电容器C₁、C₂及C₃中的每一者的第二端子的相应连接，并且为便于参考，每一此第二端子由于从自动测试设备26接收相应的电压V_l、V₂及V₃而在本文中被称为输入。举例来说，电容器C₁具有连接到V_INT的一个端子及从自动测试设备26接收该电压的相反端子V₁。类似地，电容器C₂具有输入端子/电压V₂，且电容器C₃具有输入端子/电压V₃。此外，端子V_l、V₂、V₃及V_OUT可通过用于耦合到设备26的测试垫实现。

图3是图2的评估配置20的操作的实例方法10的流程图。方法10允许自动测试设备26控制电容网络22中的电容器的电配置，以可替代的方式选择性地将电容器偏置，并且测试结果电压及配置及偏置的影响。更特定来说，在节点V_INT处评估此类参数，节点V_INT由缓冲器24隔离以减少在此类评估期间测试设备的影响，因此参数也同等地可经由端子V_OUT测试，同时减小测试对出现在节点V_INT处的电压的影响。

根据方法10，第一过程200测量电容器C₁、C₂及C₃中的每一者或某些类型的隧道FET的标称电容(相对)。如下文结合图6所论述，在一个实例中，通过一次将电容网络22中的三个电容器中的两者配对并且在标称电压下测量此一对中的每一电容器的电容，且接着重复直到所有电容器被至少测量一次来执行过程200。接下来，第二过程300将超过标称电压的压力电压施加到电容网络22中的至少一个电容器。举例来说，过程200的标称电压可为部件/装置/电路指定值，对于所述值，预期某一百分比的产率(例如，操作规范)，而过程300的压力电压是比标称电压大的某个百分比(例如，百分之一)。因此，过程300压力电压希望对受压力电容器的设计及操作的极限“施压”。方法10以第三过程400结束，其中进行关于来自过程300的跨越一个受压力电容器上的电压增加(例如其电容的额外标称测量)的观察及分析。此外，可评估来自过程300的与受压力电容器相关联的其它参数。在任何情况下，通过过程400的重复标称评估，实例实施例评估并观察与来自过程200的可比较参数相比的受压力电容器的参数行为的任何改变。任何此改变可证明或暗示任选的额外测试以确定受压力电容器的任何故障。举例来说，受压力电容器的电容可增加或减小。作为另一实例，受压力电容器可产生其电介质的电阻减小，例如通过电容器在已被施加压力之后跨越电容器的泄漏所表现出来。

图4说明图2的评估配置20，具有缓冲器24的额外示意性细节。在图4的实例实施例中，缓冲器24包含来自上文并入的第8,686,744号美国专利的装置及连接。在此实例中，装置及连接包含p沟道MOS晶体管28，其栅极连接到中间节点V_INT。晶体管28的漏极连接到参考电压端子V_R，且晶体管28的源极连接到端子V_OUT并通过电流源30连接到供电电压V_DD。晶体管28的主体节点连接到其源节点，或如果需要，连接到衬底连接。电流源30是常规电流源装置，例如由参考电压偏置的MOS晶体管，以传导基本恒定的电流；还可使用电流镜或用于提供基本恒定电流的其它电路。虽然在以上论述的图2中未展示，图4还提供自动测试设备26到缓冲器24(例如，到参考端子V_R)的连接以促进缓冲效应。

晶体管28可替代地被实现为n沟道MOS晶体管，在这种情况下输出端子V_OUT将连接到所述n沟道装置的源极。

在缓冲器24的操作中，晶体管28被偏置到其饱和区中，并且由于电流源30提供基本上恒定的源极-漏极电流I₁而作为源极跟随器装置操作。此恒定的源极-漏极电流I₁使晶体管28具有恒定的栅极到源极电压。因此，晶体管28的栅极处的电压(呈现在中间节点V_INT处)的改变直接反映在输出端子V_OUT处。输出端子V_OUT处的电压跟踪中间节点V_INT处的电压的精确度优于图1方法，并取决于电流源30的提供恒定电流I₁的操作。因此，出于此描述的目的，待由电流源30提供的“基本上恒定”的电流I₁是指足够恒定以满足本文所描述的电容测试及评估的所要准确度。

图5a到5e说明通过自动测试设备26向图4的电容网络22施加各种电压，虽然在这些后面的图中去除虚线矩形及标记22以简化说明及论述。此外，图6、8及9分别进一步详细说明图3的过程100、200及300，且对应于图5a到5e的各种说明。

图6更详细说明图3的过程200，并且开始于步骤202，在步骤202中，电容网络22中的三个电容器中的两者由设备26选择。此电容器选择可通过建立图5a的连接来实现，其中在此实例中所选择的电容器是C₁及C₂。因此，在此实例中，允许电容器C₃浮动(或者，替代地，其端子V₃可连接到参考电压V_R)。

接下来在图6中，步骤204使用设备26并在标称电压范围内以绝对或相对方式测量在步骤202中所选择的两个电容器的电容。此步骤的实例在图5中展示，且与图5a相关联的操作类似于第8,686,744号美国专利中的双电容器配置及操作。更特定来说，端子V₂被偏置到例如接地的参考电压(在图5a中展示为0伏)，且电源电压V_DD被施加到电流源30。同时，通过自动测试设备26使施加到偏置端子V₁的电压以所选择的时间改变速率斜升(从低电压(例如施加到端子V₂的电压)开始且增加到标称电压(在图5a中展示为6伏))来执行电容器C₁及C₂的相对电容的测量。同时，并且在端子V₁处的斜升电压的同一周期内，自动测试设备26也从例如接地的低电压开始将斜升电压施加到偏置参考端子V_R。选择施加到端子V_R的电压相对于施加到端子V₁的电压的时间改变速率，以保持跨晶体管28的基本上恒定的漏极到源极电压降，优选地通过使端子V_R处的电压斜升到等于节点V_INT处的预期电压增加，步骤204中展示为E{V_INT}。假设电容器C₁及C₂预期具有相等标称电容，则它们应将施加到端子V₁的斜升0伏到6伏均等地分压，借此致使节点V_INT(即，跨越电容器C₂)处的电压从0斜升到3伏；因此，在施加到V₁的电压从0伏斜升到6伏的同时(即，在预期分压到V_INT的电压基于C₁及C₂的相等电容从0伏斜升到3伏的同时)，也优选地施加从0伏斜升到3伏的端子V_R处的斜升电压(如由设备26施加)。

更详细地看前面的操作，例如从电路设计或基于针对评估配置20的例子的批次或晶片的电介质性质及特征大小的实际测量结果来确定(优选地先验地)标称电容器分压器比率C_p(由电容器C₁及C₂表示)。分压器比率C_p确定中间节点V_INT处的电压将相对于端子V₁处的所施加电压的斜升而斜升的速率。特定来说，且根据电路分析，电容器C₁与C₂之间的中间节点V_INT处的电压可如以下所展示的等式中导出：

其中V₁(t)是端子V1处的时间相关(即，斜升)电压，V_INT(t)是中间节点V_INT处的时间相关电压，且C₁及C₂是相应电容器的标称电容值。因此，电容器分压器比率C_p可容易地从标称电容C₁及C₂导出，如以下等式中所展示：

根据等式5，当(如在实例实施例中)电容器C₁及C₂(或C3，下文所论述)具有相同电容时，则根据等式5可容易地计算分压器比率C_P，如以下等式中所展示：

因此，等式5.1证实，对于相等值的电容器，分压器比率预期为一半。因此，对于跨越串联连接的那些电容器所施加的斜升电压范围，分压到它们之间的中间节点(V_INT)的电压应为所述范围的一半。

此外，施加到端子V_R(通过设备26)的参考电压经选择以在值及时间上匹配预期在V_INT处发生的电压。在选择或以其它方式标识将被施加到端子V₁的电压的时间改变速率(即，斜率)之后，施加到端子V_R的电压的时间改变速率(即，斜率)接着被确定为分压器比率C_P与端子V₁处的电压斜坡的斜率的积。

结合图5a的实例及图7中的标绘图进一步论述上述方面的效果，其中图7展示跨越其水平轴的时间及跨越其垂直轴的电压。如上文所描述，分压器比率C_P对应于端子V₁处的电压的出现在中间节点V_INT处的分率。因此，如果端子V₁处的电压随时间的斜率为S，那么中间端子V_INT处的电压的斜率将对应于分压器比率C_P及斜率S的积。并且，在实例实施例中，实例C_P＝1/2(参见等式5.1)。因此，V_INT处的预期电压将为1/2(V₁)，并且(如上所提及)此电压因此施加到端子V_R。因此，自动测试设备26使参考端子V_R处的电压以与端子V_INT处的电压的预期改变速率相同的改变速率斜升。因此，在图5a的实例中，由设备26施加到端子V₁的电容器输入电压在时间周期上从0伏斜升到6伏，且由设备26施加到参考端子V_R的电压在同一时间周期上从0伏斜升到3伏。这两个信号也在图5的标绘图中展示。

如上所描述，假定电流源30供应恒定的源极-漏极电流，晶体管28作为源极跟随器操作。当晶体管28处于其饱和区域中(在施加足够高的供电电压V_DD时发生)，晶体管28的栅极到源极电压将保持恒定。随着中间节点V_INT处的电压随着端子V₁处的电压斜升而随时间增加，端子V_OUT处的输出电压随时间增加。并且因为晶体管28的漏极处的端子V_R处的电压以与中间节点V_INT处的预期电压相同的速率斜升，晶体管28的漏极到源极电压将保持恒定。因此，端子V₁及V_R处的电压同时由设备26斜升，在此期间测量端子V_OUT处的电压。因此，在端子V_R处的施加电压与端子V₁处的电压的同时斜升(V_R以相对于V₁的对应于分压器比率C_P的减小的斜率)致使晶体管28的漏极到源极电压保持基本上恒定，甚至在源极电压(在端子V_OUT处)随着中间节点V_INT处的上升电压而上升时亦如此。通过维持漏极到源极电压及栅极到源极电压恒定，晶体管28呈现给中间节点V_INT的寄生电容在施加电压范围内保持恒定，借此实现缓冲器24的预期隔离或缓冲效应。因此，在端子V_OUT处的所得源极电压(如图7的标绘图中所展示)因此不会受到这些装置寄生电容的充电及放电的非线性影响。此外，归因于漏极效应的晶体管28的阈值电压的偏移极大地减小。因此，与其它技术相比较，电容匹配(或失配)的以下测量更精确。

设备26使用时间相关电压V_OUT(t)对端子V₁处的斜升电压的响应的斜率来确定C₁及C₂的相对电容，如以下等式中所展示：

在操作中，自动测试设备26(或其它替代电路或方法)确定测量的输出电压V_OUT(t)的斜率S。根据斜率S，设备26求解电容的相对比率C₂/C₁。在此比率偏离基于标称电容C₁及C₂所预期的比率的范围内，此偏差将对应于电容器C₁与C₂之间的电容失配。举例来说，在其中C₁＝C₂的此实施例中，预期的斜率将容易根据等式6计算，如以下等式中所展示：

根据等式6.1，当C₁＝C₂时，输出电压V_OUT(t)的预期斜率S将为1/2，并且在所测量的斜率不同于1/2的范围内，在电容器C₁与C₂之间检测到电容失配(即，关于电容，C₁≠C₂)。

图5b说明额外的或替代的标称测量，其中电容器输入电压对于端子V₁及V₂反转。因此，设备26将0伏施加到端子V₁，且将0到6伏的斜升电压施加到端子V₂。上文论述的方面将再次应用于图5b，其中V_INT在此表示(相对于接地)跨越C₁的电压。如果在实施图5a的配置之外还实施图5b的配置，那么对于两种配置，V_OUT处的最终值应相同，借此确认C₁＝C₂。如果V_OUT的值对于每一者都不同，那么在那些电容值之间存在失配，如再次可针对任一配置根据V_OUT的斜率来确定。

返回图7，并且已经结合图5a及5b的说明全面详述其步骤204，下一步骤206可引起优选地对于电容网络22中的潜在电容器的所有不同配对进行额外迭代。举例来说，在具有成对电容器C₁及C₂的图5a及5b中，步骤206将确定不是网络(例如，具有三个电容器)中的所有电容器已配对，在这种情况下，方法200相对于另一对电容器重复步骤202及204。图5c说明设备26对电容器C₁与C₃的配对，其中电容器C₂浮动。再次，一个电容器(例如，C₁)接收固定端子电压，而在一段时间期间，所述对中的另一个电容器(例如，C₃)接收斜升电压，而在相同时间周期期间，参考V_R在E{V_INT}下斜升。此外，设备26监测在此时间期间的V_OUT(t)并确定其斜率S，根据斜率S确定所述斜率是否表示电容C₃/C₁的预期相对比率。在此比率偏离基于标称电容C₁及C₃预期的比率的范围内(如果存在)，此偏差将对应于电容器C₁与C₃之间的电容失配。以上步骤也可关于电容器C₂及C₃重复。

完成图6，在如上所描述评估网络22中的每一对电容器之后，步骤206确定没有其它电容器需要此评估，且过程200完成。如图2所展示，在过程200完成之后，进行下一过程300。

图8说明与图2的电容器压力过程300相结合的额外步骤，如结合图5d进一步论述。在步骤302中，设备26配置网络22中的电容器，使得待进行压力测试的电容器具有比将包含在压力测试中的其它电容器的组合(或等效)电容更小的电容量。举例来说，在图5d中，假设电容器C₂待进行压力测试；因此，步骤302配置网络22中的两个其它电容器，其在此实例中仅包含两个其它电容器C₁及C₃，使得这两个配置的电容器的电容共同超过待被施加压力的电容器C₂。在实例实施例中，通过将配置的电容器C₁及C₃并联连接来实现该相对电容，这是通过将相同电势连接到其相应端子V₁及V₃而电气地实现。因此，在图5d中，展示由设备26连接到端子V₁及V₃的0伏的共同电压。此外，设备26可包含切换电路(未明确展示)以将端子V₁及V₃直接彼此连接，同时将共同电压施加到所述连接，或者每一端子可个别地接收共有电压电平。

接下来，在过程300中，步骤304跨越包含待受压力电容器的电容器施加斜升电压电平，其中选择电压范围以标称地使受压力电容器偏置超过其标称值。在此实例中，电容器C₂如上文所描述那样标称地偏置到3伏。因此，在实例性实施例中，并且出于对电容器施加压力的目的，步骤304导致大于3伏的偏置。在一个实施例中，通过将C₁及C₃配置为与C₂串联的并联电容而通过电容的改变来实现增加的偏置。因此，在此改变的配置中C₂将必然降低额外电压。此外，可通过增加施加到V₂的斜升电压(例如，大于在过程200的步骤204中使用的斜升电压)来进一步增加压力电压。举例来说，在图5a中，将0到6伏的标称电压范围施加到电容器C₂的端子V₁，从而导致跨越其的3伏的标称偏置。相比之下，在图5d中，将0到9伏的增加的(即，施压)电压范围施加到电容器C₂的端子V₂(其将跨越电容器C₂下降约6伏)，以将电容器C₂置于受压力状态。

与缓冲器24的先前论述部分一致的步骤304也将第二斜升电压施加到端子V_R。然而，步骤304与先前的步骤204的不同之处在于考虑到图5e的配置不再仅具有两个串联的相等电容器。更具体来说(例如，参考图5d)，所得电容网络是C₂与C₁及C₃的并联连接串联。因此，借此产生分压器，并且跨越分压器中的串联电容的电压降与分压器的总电容值成反比。因此，节点V_INT的电压斜坡(即，跨越电容器C₁及电容器C₃的电压)如以下等式中所展示：

此外，由于在此实例中所有三个电容值标称上相等(并且在过程200中被确认)，在到端子V₂的电压达到其最大值9.0伏之后，预期电压V_INT将上升到3.0伏，如以下等式中所展示：

预期V_INT将在V₂从0伏斜升到9伏的相同时间周期从0伏斜升到3伏，设备26同样将参考电压V_R从0伏斜升到3伏(即，到E{V_INT})。如果先前步骤确定电容器C₁、C₂及C₃中的任何者中的失配，那么可根据本文的教示进行调整以相应地调整V_R的斜升。

继续图5d的实例，如果端子V₂及V_R的偏置使节点V_INT从0伏斜升到3伏，那么电压的其余部分跨越分压器。因此，跨越受压力电容器C₂的电压将斜升至总共6伏。因此，虽然电容器C₂在标称测量过程200期间下降3.0伏，但压力过程300(及其步骤304)将所述下降电压加倍到6.0伏，借此将电容器施加压力到其标称偏置的两倍。虽然实例演示偏置增加100％的压力，但可实施其它值(大于标称偏置值)。

图9说明与图2的过程400的观察及分析结合的额外步骤，如结合图5e的配置及图10到13的标绘图中进一步论述。

在步骤402中，当施加斜升电容器输入电压(例如，到端子V₂)并将斜升参考电压施加到端子V_R时，设备26监测V_OUT(t)。一般来说，并且没有压力测试后电容器(例如，C₂)的任何灾难性故障，信号将采取图10所展示的形式，其(类似于图7)展示跨越其水平轴的时间及跨越其垂直轴的电压。因此，图10确认以上论述的各种方面。举例来说，在相同的时间周期期间，V₂从0伏斜升到9伏，而V_R及V_INT两者都从0伏斜升到约3伏。此外，因为栅极到源极电势及源极到漏极电势两者都保持相对恒定(归因于在V_R处的斜坡跟踪在V_INT处的斜坡)，V_OUT具有与V_INT(及V_R)大致相同的斜率，但归因于晶体管28的阈值电压高约0.5伏。在所有情况下，与图10的预期V_OUT的任何显著偏离(斜率或幅值)可指示受压力电容器的灾难性故障。

在步骤404中，设备26重复先前结合图6的步骤204论述的标称测量，但步骤404是相对于现在的压力测试后电容器进行的，所述电容器是由过程300(及其步骤304)施加压力的电容器。举例来说，参考先前论述及图5a。然而，在实例实施例中，进行标称测量两次，在第一种情况下将标称电容器输入电压(例如，0到6伏)施加到受压力的电容器(通过端子V₂施加到C₂，如图5a中所展示)以产生本文中指示为V_OUT1的对应输出，并且在第二种情况下，通过将其施加到非受压力电容器(例如，通过端子V₁施加到C₁)以产生本文指示为V_OUT2的对应输出。针对跨越非受压力电容器的所得电压的V_OUT1及针对跨越压力测试后电容器的所得电压的V_OUT2以例示方式展示于图10的标绘图中。

在步骤406中，设备26比较V_OUT1与V_OUT2的斜率，如通过图10中的实例标绘图再次可理解。因此，如果压力测试后电容器归因于压力过程300而具有其操作参数的变化，那么其斜率应不同于在先前的标称过程200中测量的斜率。此外，假设压力测试后电容器与非受压力电容器在压力过程300之前原本具有相同的电容，则如果在压力测试后电容器中没有发生改变，那么V_OUT1及V_OUT2的斜率应基本相同。然而，在图10的标绘图中，V_OUT1及V_OUT2的斜率不同，特别是在输入电压(V₂或V₁)增加时。此差值或增量由设备26评估，如由图11中的实例标绘图中所展示。较大的增量指示由压力过程300导致的压力测试后电容器的较大改变。

在步骤408中，设备26确定在步骤402至406中的任何者中评估的压力测试后电容器参数是否落在预期范围内。可考虑到各种考虑因素，包含测试的参数、设计规格、工艺变化、电容器大小及类型来建立此类范围。举例来说，设备26可比较图11的增量与一些阈值，因此低于阈值的增量指示没有或很少的装置故障，而高于阈值的增量指示故障，例如由于压力而导致的电容值的增加或减少，或电容器中的泄漏电阻的形成。同样可考虑其它参数。如果所有参数都在预期内，那么方法400可完成。

在步骤408中，如果一或多个参数在预期之外(例如，超过阈值)，那么方法400可继续到步骤410用于额外测试。在一个实例实施例中，额外的此类测试对于压力测试后电容器重复标称测量(例如，其中用于压力测试后电容器的端子(例如，V₂)设置为0伏，且非受压力电容器(例如，V₁)的端子从0伏斜升到6伏)，以评估跨越压力测试后电容器下降的电压。然而，步骤410进一步将斜升参考电压V_R改变为比在步骤404中使用的更小的值，其中所述减小可为量X，如步骤410所展示。因此，在步骤404施加从0伏开始达到E{V_INT}的范围(到端子V_R)处，步骤410施加从0-X伏开始达到E{V_INT}-X的范围的V_R。因此，在重复的标称测量的步骤410中施加到端子V_R的最高电压应小于中间节点V_INT将达到的预期值(即，少X)。举例来说，图5e说明此步骤，其中X＝1，因此并非如上文描述(结合图5e)设备26将V_R从0伏斜升到3伏，设备26使端子V_R从-1伏斜升到2伏。下文进一步论述施加此较低斜升参考电压V_R的基础。

在步骤412中，设备26确定V_OUT是否改变或改变是否超过某一阈值，如在使用V_R＝E{V_INT}的步骤404标称测量与使用V_R＝E(V_INT)-X的步骤410标称测量之间。如果不发生V_OUT中的此变化，那么方法400继续到步骤414，其结论是与在压力之前的值相比较，压力测试后电容器的V_OUT斜率的改变(在步骤408中检测到的)主要是已发生在受压力电容器的电容中的改变。相反，如果确实发生V_OUT中的此改变，那么方法400继续到步骤416，其结论是与在压力之前的值相比较，压力测试后电容器的V_OUT斜率中的改变主要是已发生在受压力电容器的电阻中的改变。下文进一步论述步骤414及416的替代确定的基础。

参考图5e的额外论述、鉴于所述图式中的V₁(t)及V_R的值来理解步骤414及416中的结论。具体来说，当V₁及V_R两者都向上斜升时，如果压力测试后电容器C₂相对不受压力过程300影响，那么预期是：当V₁达到其最高值6伏时，跨越C₂下降3伏，因此V_INT将在大约3伏，且V_OUT将因此为至少3伏，如果没有达到高于跨越C₂下降的电压的一个阈值电压(例如，在此实例中为0.5伏)。然而，如果压力过程300导致在电容器C₂中形成足够的电阻性泄漏(例如，隧道电阻)，那么在V₁达到其最高值6伏之后，通过电容器C₂的电阻性泄漏提供到接地的泄漏路径，因此V_INT将从3伏下降，且V_OUT将相应地下降。然而，在此情况下，因为晶体管28处于饱和模式，那么V_OUT无法下降到低于V_R的最高电压，即，在此实例中为2伏。在任何情况下，借助于泄露电阻，V_OUT的值将(随时间)朝向V_R的上限值下降。因此，如通过比较步骤402与410的V_OUT的步骤412所检测的，具有此电平的V_OUT的改变导致方法400继续到步骤416，推断受压力电容器的主要改变是归因于电阻改变。举例来说，图12及13说明可从受压力电容器中的电阻改变预期的各种电压信号的标绘图，如由来自所述电路的步骤404的标称测试所指示，其中所说明的时间(或所施加的压力的持续时间)在图12中比在图13中的更短。因此，在图12中，V_INT无法上升到3.0伏的预期电平，其在图13进一步展示为短暂上升到约2.5伏，然后下降到2.0伏。V_INT无法上升到3.0伏在V_OUT无法上升到大约3.5伏的预期值的事实中进一步得到反应且为可观察的。因此，根据步骤410的额外测试及步骤412及416的分析可将V_INT的此下降(如从V_OUT的低值可明显看出)识别为电容器中的压力测试后电阻性改变。另一方面，如果步骤412确定步骤402及410的V_OUT彼此是可比较的，例如在晶体管28的阈值电压差值内，那么方法400继续到步骤414以推断受压力电容器的主要改变是归因于电容改变。

因此，各种实施例提供对集成电路电容器测试及测量的改进。可应用实例实施例来分析各种电容器类型，例如金属或结或栅极电容器，但在确定某些电容器的实例实施例的功效方面可考虑额外实际因素，例如不是很好匹配或具有电压方差的电容器(这可能使分析不现实或不太有用)。实例实施例也可用于将电容器彼此进行比较。

在权利要求书范围内，在所描述的实施例中修改是可能的，且其它实施例是可能的。

Claims

1.一种评估第一电容器的至少一个参数的方法，所述方法包括：

将电容器网络中的数个电容器耦合到公共节点，所述数个电容器包含至少三个电容器；

第一，将第一电压范围施加到所述电容器网络以用于引起跨越所述第一电容器的第一电压降，并且响应于所述第一电压范围来评估所述至少一个参数；

第二，将第二电压范围施加到所述电容器网络以用于引起跨越所述第一电容器的第二电压降，所述第二电压降大于所述第一电压降，并且响应于所述第二电压范围来评估所述至少一个参数；以及

第三，将所述第一电压范围重新施加到所述电容器网络，并且响应于所述重新施加的第一电压范围来评估所述至少一个参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电容器网络包含所述第一电容器及第二电容器以及第三电容器，且进一步包括：配置所述电容器网络以使所述第一电容器与所述第二电容器或所述第三电容器中的一者串联，以用于施加第一电压范围的步骤。

3.根据权利要求2所述的方法，其中施加第二电压范围的步骤包含：配置所述电容器网络以使所述第一电容器与所述第二电容器及所述第三电容器的并联组合串联。

4.根据权利要求1所述的方法，且进一步包括：将缓冲器的输入耦合到所述公共节点，且所述缓冲器具有输出，其中所述评估步骤中的每一者响应于所述输出处的电压。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述缓冲器包含处于源极跟随器配置中的晶体管，且进一步包括：在施加所述第一电压范围的同时，将第一参考电压范围施加到所述晶体管的漏极，其中所述第一参考电压范围近似于所述公共节点处的预期电压增加。

6.根据权利要求5所述的方法，且进一步包括：在施加所述第二电压范围的同时，将第二参考电压范围施加到所述晶体管的漏极，其中所述第二参考电压范围近似于所述公共节点处的预期电压增加。

7.根据权利要求6所述的方法，且进一步包括：

第三，在将第三参考电压范围施加到所述晶体管的漏极的同时，所述第三参考电压范围相对于所述第二参考电压范围减小，将所述第二电压范围重新施加到所述电容器网络以用于引起跨越所述第一电容器的所述第二电压降；以及

响应于所述重新施加的第二电压范围来评估所述至少一个参数。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述评估步骤可操作以响应于所述重新施加步骤来检测所述第一电容器中的电容的改变。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述评估步骤可操作以响应于所述重新施加步骤来检测所述第一电容器中的电阻性泄漏的改变。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二电压范围大于所述第一电压范围。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述数个电容器选自由金属电容器、结电容器或栅极电容器组成的集合。

12.一种用于评估第一电容器的至少一个参数的电路，所述电路包括：

电容器网络中的数个电容器，其耦合到公共节点，所述数个电容器包含至少三个电容器；

用于将第一电压范围施加到所述电容器网络以用于引起跨越所述第一电容器的第一电压降的电路；

用于响应于所述第一电压范围来评估所述至少一个参数的电路；

用于在施加所述第一电压之后将第二电压范围施加到所述电容器网络以用于引起跨越所述第一电容器的第二电压降，所述第二电压降大于所述第一电压降的电路；

用于响应于所述第二电压范围来评估所述至少一个参数的电路；及

缓冲器，其连接到所述公共节点，且所述缓冲器具有输出，其中所述用于响应于所述第一电压范围及所述第二电压范围来评估所述至少一个参数的电路响应于所述缓冲器的输出处的电压。

13.根据权利要求12所述的电路，其中所述电容器网络包含所述第一电容器及第二电容器以及第三电容器，且进一步包括：电路，其用于配置所述电容器网络以使所述第一电容器与所述第二电容器或所述第三电容器中的一者串联，以用于施加第一电压范围的步骤。

14.根据权利要求13所述的电路，其中用于施加第二电压范围的所述电路包含电路，其用于配置所述电容器网络以使所述第一电容器与所述第二电容器及所述第三电容器的并联组合串联。

15.根据权利要求12所述的电路，其中所述用于响应于所述第二电压范围来评估所述至少一个参数的电路可操作以检测所述第一电容器中的电容的改变。

16.根据权利要求12所述的电路，其中所述用于响应于所述第二电压范围来评估所述至少一个参数的电路可操作以检测所述第一电容器中的电阻性泄漏的改变。

17.根据权利要求12所述的电路，其中所述第二电压范围大于所述第一电压范围。