CN107923940A - 用于确定对随机电报信号敏感的集成电路部分的方法和装置 - Google Patents

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CN107923940A CN201680046733.6A CN201680046733A CN107923940A CN 107923940 A CN107923940 A CN 107923940A CN 201680046733 A CN201680046733 A CN 201680046733A CN 107923940 A CN107923940 A CN 107923940A
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艾伦·布莱楠
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Abstract

根据本公开的实施例，一种用于确定对RTS噪声敏感的集成电路的位置的方法可包括：向所述集成电路的扫描区域施加局部热量；响应于向所述扫描区域施加局部热量，观察表示对RTS噪声敏感的所述集成电路的一个或更多个电气参数的任何变化；对响应于向所述扫描区域施加局部热量而观察表示对RTS噪声敏感的所述集成电路的一个或更多个电气参数的变化作出响应，确定对RTS噪声敏感的所述位置。

Description

用于确定对随机电报信号敏感的集成电路部分的方法和装置
相关申请
本公开主张于2015年6月9日提交的美国临时专利申请序列号62/173,075的优先权，其全部内容以引用方式并入本文中。
技术领域
本公开大体上涉及电子电路的测试与验证，包括但不限于用于通过对半导体器件的激活能量的局部改变来确定显示出低频随机电报信号(RTS)噪声的这种半导体器件或其一部分的方法及系统。
背景技术
低频随机电报信号(RTS)噪声(也称为猝发噪声、爆音噪声、脉冲噪声和双稳态噪声)是已知出现在半导体器件中(包括在金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)电路或器件中)的一种电子噪声。RTS噪声通常包括在两个或更多个离散电流电平或电压电平之间的突变步阶式跃迁，通常高达几百微伏且通常随机和不可预测。RTS噪声可以通过电荷载流子的捕获和发射而产生，并可能导致两个不同状态。RTS噪声的仿真模型并不普及，导致有可能对RTS具有意想不到的敏感度的设计可能在制造半导体芯片之后发现。具有敏感的模拟电路或存储器的半导体晶方(dice)在大量制成晶方的子集中可以显示出巨大RTS特征。
发明内容
根据本公开的教导，可以减少或消除与现有RTS噪声确定与测量方法相关联的一个或更多个缺点和问题。
根据本公开的实施例，一种用于确定对RTS噪声敏感的集成电路的位置的方法可包括：向集成电路的扫描区域施加局部热量；观察响应于向扫描区域施加局部热量而表示出对RTS噪声敏感的集成电路的一个或更多个电气参数的任何变化；对观察响应于向扫描区域施加局部热量而表示出对RTS噪声敏感的集成电路的一个或更多个电气参数的变化作出响应，确定对RTS噪声敏感的所述位置。
根据本公开的这些和其他实施例，一种用于确定对RTS噪声敏感的集成电路的位置的系统可包括：热量产生器件，被配置成向集成电路的扫描区域施加局部热量；RTS测量设备，被配置成响应于向扫描区域施加局部热量，观察表示对RTS噪声敏感的集成电路的一个或更多个电气参数的任何变化；RTS处理和系统控制模块，被配置成对观察到的响应于向扫描区域施加局部热量而表示对RTS噪声敏感的集成电路的一个或更多个电气参数的变化作出响应，确定对RTS噪声敏感的所述位置。
本公开的技术优点对于本领域技术人员而言从本文中所包括的附图、说明书和权利要求书中可以很容易看出。实施例的目的和优点将至少通过权利要求中特别指出的要素、特征及组合来实现和达到。
应当理解，上述大致说明和下面详细说明都是示例且是解释性的，而不是对本公开中所阐述的权利要求的限制。
附图说明
通过结合附图参照下面说明，可以获得对本发明实施例及其优点的更完整的理解，其中相同附图标记表示相同特征，其中：
图1示出根据本公开的实施例用于确定和测量半导体器件内的RTS噪声的示例系统的图；
图2A至图2C示出曲线图，描绘了根据本公开的实施例在三个不同温度下电阻器-电容器振荡器的输出随时间变化的示例测量结果；
图3A至图3C示出曲线图，描绘了根据本公开的实施例在图2A至图2C中所示的频率测量结果的负脉冲概率的示例直方图；
图4示出根据本公开的实施例用于确定和测量半导体器件内的RTS噪声的示例方法的流程图。
具体实施方式
图1示出根据本公开的实施例用于确定和测量半导体被测器件(DUT)102内的RTS噪声的示例系统100的图。DUT 102可包括半导体晶方，一个或更多个集成电路在该半导体晶方上预成形。如图1所示，系统100可包括RTS处理和系统控制模块104、DUT配置和测试系统106、激光控制系统108、激光器110和RTS测量设备112。RTS处理和系统控制模块104可包括用于控制DUT配置和测试系统106、激光控制系统108和RTS测量设备112和/或被配置成从RTS测量设备112接收测试信息的任何合适的系统、器件或装置。RTS处理和系统控制模块104可以具体表现为硬件、软件、固件或它们的组合。下面对RTS处理和系统控制模块104的功能进行更详细说明。DUT配置和测试系统106可包括用于向DUT 102施加电子刺激的一个或更多个测试向量以便对DUT 102进行分析以表征DUT 102的工作，检测DUT 102中的缺陷和/或对DUT 102进行其他测试的任何合适的系统、器件或装置。向DUT 102施加电子刺激时，DUT配置和测试系统106可由RTS处理和系统控制模块104控制。DUT配置和测试系统106可以具体表现为硬件、软件、固件或它们的组合。
激光控制系统108可包括用于控制激光器110的强度、波长和/或激光器110相对于DUT 102的位置的任何合适的系统、器件或装置。激光控制系统108可以具体表现为硬件、软件、固件或它们的组合。激光器110可包括用于产生聚焦的、准直的光子能量束的任何合适的系统、器件或装置。在一些实施例中，激光器110还可包括在激光控制系统108的控制下用于在平行于DUT 102的表面的方向上平移使得激光控制系统108可以控制激光器110的位置以将激光器110的光子能量引导到DUT 102上的特定位置或多个位置(例如，在图1所示的扫描区域114内)的电动机或其他机电装置。在一些实施例中，激光器110被选定为具有会引起DUT 102的制成部件的激活能量的期望变化(例如，通过施加局部热量)但不会显著影响DUT102的其他电气特性的波长(例如，选定波长不会引起在DUT 102的半导体基板中大量产生电子-空穴对)。虽然扫描区域114在图1中示出为DUT 102的一部分，但是在一些实施例中，扫描区域114可包括整个DUT 102。
RTS测量设备112可包括用于读取从由DUT配置和测试系统106施加的测试向量中产生的一个或更多个选定电气参数以检测DUT 102中的任何RTS噪声的存在的任何合适的系统、器件或装置。例如，可被检测到表示存在RTS噪声的电气参数可包括对DUT 102必不可少的振荡电路中的频率的调制、对DUT 102必不可少的放大器的输出信号的调制、对DUT102必不可少的晶体管或电路的电流调制、对DUT 102必不可少的晶体管或电路的电压调制、对DUT 102必不可少的快闪存储器中的保持能力的调制、图像传感器中的随机噪声以及其他电气参数。
工作时，系统100可通过使用可引起激活能量的局部变化(例如，激活能量降低)的激光器110向扫描区域114施加局部热量和通过测量因这种热量所致的电气参数的变化(例如，用RTS测量设备112)来确定和测量RTS噪声，确定RTS噪声对温度变化作出响应的DUT102的坐标。虽然此处讨论考虑用来自激光器的光子能量来施加热量，但是其他实施例可以使用其他方法对扫描区域114进行加热。因此，系统100可使系统100的操作者能够确定产生RTS噪声的一个或更多个半导体结构(例如，MOSFET)预期位于的部分(例如，一个或更多个扫描区域114)。例如，系统100可使激光器110移动使得其光束横跨扫描区域114“扫描”以产生局部热量。激光器110可以以分立步骤或以足够慢以至于允许对于每个扫描区域114进行RTS测量的速率移动。RTS测量设备112可对于每个扫描区域114测量电气参数(例如，观察到的RTS噪声的平均脉冲宽度)，直至DUT 102的所有扫描区域114都被全部测试。是产生过多RTS噪声的原因的半导体结构(例如，MOSFET)的位置通过使激光器110的X，Y坐标与测量到的电气参数的变化(例如，观察到的平均脉冲宽度减小)互相关联来确定。
作为确定和测量RTS噪声的特定示例，RTS测量设备112可测量电阻-电容振荡器的脉冲宽度以确定RTS噪声的任何存在。RTS噪声的平均脉冲宽度随激活能量的变化非常明显，且对包括显示出RTS噪声的集成电路的半导体基板的区域进行加热有可能降低这种激活能量，从而导致与RTS噪声相关联的平均脉冲宽度减小。例如，热感应激活能量和脉冲宽度之间的这种关系如图2A至图2C所示，图2A至图2C示出曲线图，描绘了根据本公开的实施例在三个不同温度(例如，-15℃、25℃和75℃)下RTS噪声生成电阻器-电容器振荡器的输出随时间变化的示例测量结果。如图2A至图2C所示，RTS噪声可导致电阻-电容振荡器的输出不时地改变频率。因此，RTS噪声可通过这些离散频率变化的平均脉冲宽度来表征。
从图2A至图2C所示的关系中推断出来(例如，通过RTS测量设备112和/或RTS处理和系统控制模块104)的统计数据可被用来创建在图3A至图3C中用图形表示的数据，图3A至图3C示出曲线图，描绘了根据本公开的实施例在图2A至图2C中所示的测量结果的负脉冲概率的示例直方图。图3A至图3C示出当向具有产生RTS噪声的结构的扫描区域114施加热量且这种扫描区域114的温度从-15℃升高到25℃再升高到75℃(从而降低这种扫描区域114的激活能量)时，这种扫描区域114中的RTS噪声的平均脉冲宽度以对数速率减小。这种变化(例如，脉冲宽度随着温度升高而减小)可以表示这种扫描区域与作为DUT 102的过多RTS噪声的源的半导体结构(例如，MOSFET)相关联和/或位于接近于该半导体结构。因此，这个对数递减特性便于观察RTS噪声的存在，这是因为微小的温度变化可能导致测量结果的显著响应。
因此，使用本文中所公开的方法及系统，系统100可以观察多个离散噪声电平，并测量这些噪声电平来确定RTS噪声的源。另外地或可替换地，系统100可以分析通过RTS噪声创建的多模态直方图(如图3A至图3C所示)。
图4示出根据本公开的实施例用于确定和测量半导体器件内的RTS噪声的示例方法400的流程图。根据某些实施例，方法400可以从步骤402开始。如上所述，本公开的教导可以以如图1所示的系统100的多种配置来实现。为此，方法400的优选初始化点以及构成方法400的步骤的顺序可以取决于所选择的实施方案。在这些和其他实施例中，方法400可以实现为固件、软件、应用程序、功能、库或其他指令。
在步骤402中，系统100可测量因施加于DUT 102的特定测试向量所致的电气参数(例如，通过DUT配置和测试系统106)。在步骤404中，系统100可(例如，使用激光器110)向DUT 102的所有部分或大部分施加热量。在步骤406中，系统100可测量因特定测试向量所致的电气参数。在一些实施例中，步骤404和步骤406可在多个温度下重复。在步骤408中，系统100可判定由于施加热量而导致测量到的电气参数发生任何变化是否表示RTS噪声的存在。如果由于施加热量而导致测量到的电气参数发生变化表示RTS噪声的存在，那么方法400可以进入步骤410。否则，方法400可以结束。
在步骤410中，系统100可以确定一个或更多个扫描区域114。在步骤412中，对于这些扫描区域中的一个扫描区域，系统100可测量因施加于DUT 102的特定测试向量所致的电气参数(例如，通过DUT配置和测试系统106)。在步骤414中，系统100可(例如，使用激光器110)向这种扫描区域114施加热量。在步骤416中，系统100可测量因特定测试向量所致的电气参数。在一些实施例中，步骤414和步骤416可在多个温度下重复。在步骤418中，系统100可判定由于施加热量而导致测量到的电气参数发生任何变化是否表示在扫描区域114中存在RTS噪声。在步骤420中，系统100可判定任何扫描区域114是否有待测试。如果任何扫描区域114有待测试，那么对于这些扫描区域114可以重复步骤412至步骤418以确定哪些扫描区域114显示出RTS噪声的特性。否则，方法400可以结束。在一些实施例中，可对这些确定的扫描区域114进行进一步分析(例如，通过重复上述加热步骤和分析步骤，分成较小扫描区域)以更精确地确定DUT 102上作为RTS噪声的源的位置。
虽然图4公开了关于方法400将要采用的特定数量的步骤，但是方法400可以用比图4所示更多或更少的步骤来执行。另外，虽然图4公开了关于方法400将要采用的某个顺序的步骤，但是构成方法400的步骤可以以任何合适的顺序完成。
方法400可以使用系统100、系统100的部件或诸如图1所示可操作为实现方法400的任何其他系统来实现。在某些实施例中，方法400可以部分地或完全地以具体表现为计算机可读介质的软件和/或固件来实现。
如本文中使用，当两个或更多个元件被称为彼此“耦合”时，这样的术语表示这样的两个或更多个元件是电气连通或机械连通，适用时，无论是间接连接还是直接连接，有或无中间元件。
本领域普通技术人员应当明白，本公开包括对本文中示例性实施例的所有更改、替换、变动、变形和修改。同样地，本领域普通技术人员应当明白，在适当的情况下，所附权利要求包括对本文中示例性实施例的所有更改、替换、变动、变形和修改。此外，所附权利要求中对装置或系统或装置或系统的部件的引用包括所述装置、系统或部件，所述装置、系统或部件适应执行特定功能，被布置成执行特定功能，能够执行特定功能，被配置成执行特定功能，被启用为执行特定功能，可操作为执行特定功能或操作为执行特定功能，无论其或特定功能是否启动、打开或开启，只要所述装置、系统或部件适应执行特定功能，被布置成执行特定功能，能够执行特定功能，被配置成执行特定功能，被启用为执行特定功能，可操作为执行特定功能或操作为执行特定功能。
本文中所述的所有实例和条件性语言都旨在教学目的，以帮助读者理解本发明及发明人为深化技术而提出的概念，且被解释为并不限于这样具体陈述的实例和条件。虽然已经对本发明的实施例进行详细说明，但是应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可对本公开的实施例进行各种更改、替换和变形。

Claims (18)

1.一种用于确定对随机电报信号(RTS)噪声敏感的集成电路的位置的方法，所述方法包括：
向所述集成电路的扫描区域施加局部热量；
观察响应于向所述扫描区域施加局部热量表示出对RTS噪声敏感的所述集成电路的一个或更多个电气参数的任何变化；
对观察响应于向所述扫描区域施加局部热量而表示对RTS噪声敏感的所述集成电路的一个或更多个电气参数的变化作出响应，确定对RTS噪声敏感的所述位置。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括对于所述集成电路的至少一个其他扫描区域重复所述施加步骤、所述观察步骤和所述确定步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括对观察响应于向所述扫描区域施加局部热量而表示对RTS噪声敏感的所述集成电路的一个或更多个电气参数的变化作出响应：
从所述扫描区域中确定至少一个较小扫描区域；
向所述至少一个较小扫描区域施加局部热量；
观察响应于向所述至少一个较小扫描区域施加局部热量而表示对RTS噪声敏感的所述集成电路的一个或更多个电气参数的任何变化；
对观察响应于向所述至少一个较小扫描区域施加局部热量而表示对RTS噪声敏感的所述集成电路的一个或更多个电气参数的变化作出响应，确定对RTS噪声敏感的所述位置。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括确定接近于所述位置的半导体结构是RTS噪声的源。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述半导体结构包括金属氧化物半导体场效应晶体管。
6.根据权利要求1所述的方法，其中观察响应于向所述扫描区域施加局部热量而表示对RTS噪声敏感的所述集成电路的一个或更多个电气参数的任何变化包括观察随施加局部热量的扫描区域的温度变化而变化的电信号的平均脉冲宽度。
7.根据权利要求1所述的方法，其中向所述集成电路的扫描区域施加局部热量包括向所述扫描区域施加光子能量。
8.根据权利要求7所述的方法，其中向所述扫描区域施加光子能量包括向所述扫描区域施加由激光器产生的光子能量。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
向整个所述集成电路施加热量；
观察响应于向整个所述集成电路施加热量所述集成电路的一个或更多个电气参数的任何变化；
对观察响应于向整个所述集成电路施加热量而表示对RTS噪声敏感的所述集成电路的一个或更多个电气参数的变化作出响应，确定所述集成电路是否对RTS噪声敏感；
对确定所述集成电路对RTS噪声敏感作出响应，执行以下步骤：向所述扫描区域施加局部热量、观察响应于向所述扫描区域施加局部热量所述集成电路的一个或更多个电气参数的任何变化，以及确定对RTS噪声敏感的所述位置。
10.一种用于确定对随机电报信号(RTS)噪声敏感的集成电路的位置的系统，所述系统包括：
热量产生器件，被配置成向所述集成电路的扫描区域施加局部热量；
RTS测量设备，被配置成响应于向所述扫描区域施加局部热量，观察表示对RTS噪声敏感的所述集成电路的一个或更多个电气参数的任何变化；
RTS处理和系统控制模块，被配置成对观察响应于向所述扫描区域施加局部热量而表示对RTS噪声敏感的所述集成电路的一个或更多个电气参数的变化作出响应，确定对RTS噪声敏感的所述位置。
11.根据权利要求10所述的系统，其中：
所述热量产生器件还被配置成向所述集成电路的至少一个其他扫描区域施加局部热量；
所述RTS测量设备还被配置成观察响应于向所述至少一个其他扫描区域施加局部热量而表示对RTS噪声敏感的所述集成电路的一个或更多个电气参数的任何变化；
所述RTS处理和系统控制模块还被配置成对观察响应于向所述至少一个其他扫描区域施加局部热量而表示对RTS噪声敏感的所述集成电路的一个或更多个电气参数的变化作出响应，确定对RTS噪声敏感的所述位置。
12.根据权利要求10所述的系统，其中对观察响应于向所述扫描区域施加局部热量而表示对RTS噪声敏感的所述集成电路的一个或更多个电气参数的变化作出响应：
所述RTS处理和系统控制模块还被配置成从所述扫描区域中确定至少一个较小扫描区域；
所述热量产生器件还被配置成向所述至少一个较小扫描区域施加局部热量；
所述RTS测量设备还被配置成观察响应于向所述至少一个较小扫描区域施加局部热量，表示对RTS噪声敏感的所述集成电路的一个或更多个电气参数的任何变化；
所述RTS处理和系统控制模块还被配置成对观察响应于向所述至少一个较小扫描区域施加局部热量而表示对RTS噪声敏感的所述集成电路的一个或更多个电气参数的变化作出响应，确定对RTS噪声敏感的所述位置。
13.根据权利要求10所述的系统，其中所述RTS处理和系统控制模块还被配置成确定接近于所述位置的半导体结构是RTS噪声的源。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述半导体结构包括金属氧化物半导体场效应晶体管。
15.根据权利要求10所述的系统，其中所述RTS测量设备被配置成，通过观察随施加局部热量的扫描区域的温度变化而变化的电信号的平均脉冲宽度来观察响应于向所述扫描区域施加局部热量表示对RTS噪声敏感的所述集成电路的一个或更多个电气参数的变化。
16.根据权利要求10所述的系统，其中所述热量产生器件还被配置成通过向所述集成电路的扫描区域施加光子能量来向所述扫描区域施加局部热量。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述热量产生器件包括激光器。
18.根据权利要求10所述的系统，其中：
所述热量产生器件还被配置成向整个所述集成电路施加热量；
所述RTS测量设备还被配置成，观察所述集成电路响应于向整个所述集成电路施加热量的一个或更多个电气参数的任何变化；
所述RTS处理和系统控制模块还被配置成对观察响应于向整个所述集成电路施加热量而表示对RTS噪声敏感的所述集成电路的一个或更多个电气参数的变化作出响应，确定所述集成电路是否对RTS噪声敏感；
对确定所述集成电路对RTS噪声敏感作出响应：
所述热量产生器件被配置成向所述集成电路的所述扫描区域施加局部热量；
所述RTS测量设备被配置成观察响应于向所述扫描区域施加局部热量表示对RTS噪声敏感的所述集成电路的一个或更多个电气参数的任何变化；
所述RTS处理和系统控制模块被配置成对观察响应于向所述扫描区域施加局部热量而表示对RTS噪声敏感的所述集成电路的一个或更多个电气参数的变化作出响应，确定对RTS噪声敏感的所述位置。
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