CN109073693B - 用于提供准确模拟信号的方法和测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了自动测试设备和方法，所述自动测试设备具有用于生成高度准确且稳定的模拟测试信号的多个部件，所述方法用于在半导体制造过程中操作所述测试系统。来自现有测试系统的输出模拟信号通常不符合用于测试某些电子器件时变化为小于10mV的稳定性和准确性要求，部分原因是环境条件变化，诸如温度波动。传统的温度变化补偿机构涉及耗时且破坏性的校准程序。本文所公开的是通过数字控制机构提供对温度引起的变化的近实时监控和补偿的系统和方法，所述数字控制机构在小于10毫秒的时间范围内补偿环境变化，并且以10毫伏的准确度维持所述AC输出模拟信号。

Description

用于提供准确模拟信号的方法和测试系统

技术领域

本发明整体涉及自动测试设备，并且更具体地涉及在测试系统内生成测试信号。

背景技术

半导体器件在其制造期间通常被测试多次。一台自动测试设备，称为“测试器”或“测试系统”，用于生成刺激受测器件(DUT)的测试信号并且测量响应。该测试器通过将谨慎控制的测试模式诱发的响应与预期响应进行比较来确定DUT是否正确操作。

为了全面测试器件，测试器应当生成和测量信号，诸如可存在于那些器件运行环境中的信号。由于半导体芯片复杂性的持续増加，已经要求自动测试设备也准确地生成和测量更加复杂的信号。大多数半导体器件生成或响应于高速数字信号。许多器件，诸如用于视频信号的磁盘驱动控制器和处理器，也生成或响应于模拟信号。整个系统，包括模拟电子器件和数字电子器件两者，现在已在单个半导体器件上广泛实施。

目前，自动测试设备必须准确地生成数字信号和模拟信号两者。因此，测试设备通常被制成包含多个仪器。每个仪器执行特定功能，诸如生成高速数字信号或产生具有编程特性的模拟信号。在测试器中安装多个仪器以提供测试特定器件所需的模拟信号和数字信号的组合。创建提供单独测试功能的仪器提供了灵活的方式来创建这样一种测试系统，这种系统可生成和测量对事实上任何半导体器件进行测试所需的一组测试信号。

通常需要测试系统既确定特定信号被检测到、又确定该信号相对于某些刺激在特定的时间发生。在测试器中安装称为“模式生成器”的电路，以提供一系列命令来控制测试信号的生成和测量，以便针对待生成和待测量的具有特定时间关系的信号来协调各个仪器的操作。

一个示例测试器架构在图1中大体示出，并且包括参考时钟发生器180，参考时钟发生器180生成分别被分配或扇出至多个数字信道卡120和模拟信道卡130的时钟。每个模拟卡或数字卡可以被视为单独的仪器，但应当理解，仪器是逻辑概念并且仪器可在多个电路卡上实现，或者另选地，可连同其它电路在单个电路卡上实现。

由集中式模式生成器110生成的信号通过参考时钟扇出至信道卡。模式生成器110发出待由每个仪器执行的命令。可针对每个仪器为参考时钟的每个循环生成命令。

将数字卡的时钟信号馈送至定时电路126，定时电路126驱动波形格式化电路128以产生用于施加到受测器件(DUT，未示出)的数字信号。另一方面，模拟卡130接收远程生成的数字参考时钟信号并且通过模拟时钟模块(ACM)136合成模拟时钟。该本模拟时钟CLK A₀驱动一个或多个模拟仪器上的功能电路，以输出用于施加到DUT的模拟信号。

某些半导体器件使用高度准确的内部信号操作。例如，用于智能消费电子产品(诸如无线充电器)的内部调节电路是高度准确的，并且将以不同的方式响应信号刺激，该信号刺激按小至几毫伏的量而变化。在此类器件的大规模制造期间，需要具有能够以特定准确度生成非常准确的模拟信号的仪器的自动测试设备，以反应这些电子器件的高度准确的信号环境。

发明内容

根据一些实施方案，公开了操作测试系统以利用AC生成电路生成准确的AC模拟信号的方法。该方法包括：选择DC目标值；生成表示从AC生成电路输出的AC模拟信号的特性的DC值；基于DC值与DC目标值之间的差值选择性地对DC值提供偏移；以及将具有偏移的DC值应用于AC生成电路，以便控制所生成的AC模拟信号的特性。

根据一些实施方案，公开了被配置为生成准确模拟信号的测试系统。该测试系统包括AC生成电路。AC生成电路包括前馈路径，该前馈路径包括输入和输出。前馈路径具有响应于至少一个环境条件而变化的增益。AC生成电路还包括峰值检测器，该峰值检测器包括耦合到前馈路径的输出的输入以及耦合到前馈路径的输入的输出。测试系统还包括数字控制器。数字控制器包括：目标输入、耦合到峰值检测器的输出的监控器输入；以及耦合到前馈路径的输入的输出。数字控制器被配置为基于在目标输入和监控器输入处的信号值之间的差值，在前馈路径的输入处产生偏移值。

附图说明

附图并非意图按比例绘制。在附图中，不同图中所示的每个相同或近乎相同的部件由相同的标号表示。为了清晰起见，并非对每张附图中的每个部件都进行了标记。在图中：

图1为示例性半导体测试系统的框图；

图2A为被配置为向DUT提供模拟测试信号的示例性测试系统的框图；

图2B为图2A的现有测试器的一部分的示意性电路图；

图3为示出根据一些实施方案的示例性测试系统的框图；

图3A为示例性测试系统的一部分的示意性电路图；

图4为示出根据一些实施方案的第二示例性测试系统的框图；

图5为示出根据一些实施方案的示例性校准过程的流程图；

图6为示出根据一些实施方案的第三示例性测试系统的框图；

图7为示出根据一些实施方案的测试系统的示例性操作过程的流程图；

图8为根据本发明方面的示例性测试系统和不具有本发明所公开的特征的测试系统的输出信号振幅与序号的测量迹线的关系曲线图。

具体实施方式

本发明人已经认识到，在面对环境因素波动(诸如变化的温度)时可以生成具有准确振幅和高信号稳定性的AC波形的测试系统应当减少测试次数以及改善需要准确AC信号用于适当测试的许多器件的测试经济性。因此，公开了自动测试设备和方法，该自动测试设备具有用于生成高度准确且稳定的模拟测试信号的部件，该方法用于在半导体制造过程中操作测试系统。此类测试系统可以满足稳定性和准确性要求，对于某些电子器件而言，即使存在温度波动或其它环境条件下的变化，变动也为小于10毫伏。这些测试系统减少了耗时和破坏性校准程序的需要。作为具体示例，本文所公开的是通过数字控制机构提供对温度引起的变化的近实时监控和补偿的系统和方法，该数字控制机构使用足够快以被频繁执行的校准过程来补偿环境变化，在一些实施方案中，该机构需要的时间为小于10毫秒，但能够以10mV的准确度维持AC输出模拟信号。

图2A和图2B是分别用于现有测试器的框图和示意性电路图，该现有测试器被配置为向DUT提供模拟测试信号。在该现有解决方案中，模拟信号发生器230经由接口240从模式生成器210接收控制信号218，并且基于控制信号218向DUT生成输出模拟信号238。

根据一些实施方案，模拟信号发生器230可被配置为生成输出模拟信号，该输出模拟信号具有至少部分地基于信号218的值的一个或多个特性。这些特性可为例如AC信号的振幅。

在图2B中的示例电路图中，控制信号218包括表示AC信号波形的特性的数字信号和控制AC信号的生成的定时信号。在该示例中，模拟信号发生器230使用直接数字合成器(DDS)2302来生成AC信号波形，并使用一系列放大器2304,2306、利用已知的放大增益因子进行阻抗传输和信号放大。差分放大器2308将单端AC信号转换为差分信号238，以用于输出到DUT。

由根据图2A和图2B的测试系统产生的AC测试信号的准确性可因对环境条件的依赖性而减弱。在操作期间，信号发生器230及其部件受到环境因素的变化的影响，其中温度变化在本文中用作示例。环境因素(诸如温度)的变化反过来导致增益因子偏移。由于温度变化引起的此类增益因子偏移将导致输出信号特性的偏移，例如，AC信号振幅的偏移，即使当输入控制信号保持相同时也是如此。

在一些实施方案中，可通过将实际操作条件与表现出期望信号特性的参考进行比较来校准测试系统。可确定导致测试器生成具有期望特性的信号的控制值并将其存储为校准过程的一部分。这些控制值，有时称为校准值，可用于在操作期间控制测试器。这种参考，有时称为可溯源参考，可在开发测试器的工厂处或在使用测试器的制造半导体器件的工厂处获得。校准值可在工厂处收集并存储在与测试器相关联的非易失性存储器中。每台测试器的这种校准(称为工厂校准)可能需要超过10分钟，有时需要数小时。

源自工厂校准序列期间的这些校准值可用于在类似于校准过程期间的条件下操作测试器。为了对抗这种与温度相关的偏移并将输出电平准确度保持低至几毫伏或更低，可在使用测试器时偶尔进行额外的校准。例如，可在半导体制造设施中的每个制造班次之间每周、每天调节校准值。该校准可能不使用可溯源参考，但可能比工厂校准更快。这种类型的校准可能需要几分钟，诸如数十分钟。然而，在半导体制造过程中中断使用测试器以进行校准。每次校准可能花费数十分钟到数小时的制造时间，这在半导体器件的大规模生产期间是昂贵且不期望的。

本发明人已经认识并理解了一种校准过程，该校准过程在测试器的操作期间快速且经济地解决了无论是温度、噪声还是其它环境因素的环境条件的变化。另外，校准过程可调节信号特性的变化，这取决于被测试的DUT的特定类型。例如，通往DUT的输出信号线238的阻抗引入模拟信号衰减，并且衰减量可取决于DUT的类型。如果所测试的DUT的类型导致与进行校准时的衰减不同的衰减，则影响在DUT处接收的实际输出信号的准确度。

使用高于或低于正确值的信号刺激进行测试可导致大规模生产中的“过度杀伤力”或“杀伤力不足”，这意味着符合规格的器件被不必要地丢弃、返工或以降级规格出售，或者不符合规格的器件被包装并作为功能完备的零件出售，从而在下游产生问题。将如本文所述的技术结合到器件的制造过程中可减少此类问题。

本文公开了测试系统和方法，其能够提供具有实时状态监控和快速补偿机构的高度准确且稳定的输出信号，该补偿机构能够补偿环境因素而不需要在测试序列期间进行冗长的破坏性重新校准。

图3示出了半导体测试系统的实施方案，该半导体测试系统通常被称为测试系统300，测试系统300被配置为输出准确且稳定的AC信号。应当理解，为简单起见，图3仅示出了测试系统的一部分。该部分可例如为模拟卡130的一部分或者为使用或生成AC信号的其它仪器的一部分，对于该AC信号，信号特性的稳定性和准确性有助于测试结果的准确性。在该示例中，所示出的测试系统300的该部分包括AC生成电路330、峰值检测器360和数字控制器350，AC生成电路330用于生成AC模拟信号，峰值检测器360将输出AC信号的峰到峰振幅特性转换成对应的DC电平，数字控制器350经由接口240连接至模式生成器210。可根据图2B的示意图或以任何其它合适的方式实现AC生成电路330。

如图3所示，AC生成电路330生成通往DUT的AC输出信号238。峰值检测器360实时监控信号输出238并在其输出处提供对应于输出238的峰到峰振幅的DC电平362。在该示例中，峰值检测器360的输出代表准确性和稳定性得到控制的信号特性。此处，DC电平362作为AC生成电路330的控制输入加以提供，以部分地实现这种控制，如下文进一步所述。从控制输入到信号输出238的路径为前馈路径。通过峰值检测器360向AC生成电路330的控制输入提供反馈路径。反馈路径可稳定输出信号238的特性。例如，只要可能影响前馈路径的增益的环境条件保持相同，输出信号238的振幅就可以是稳定的。

AC信号的特性的控制也部分地受到数字控制器350的影响。在一些实施方案中，数字控制器350的输出也耦合到AC生成电路330的控制输入。根据一些实施方案，数字控制器的该输出的电平可控制AC信号的振幅，在该振幅下，AC生成电路330的输出变得稳定。在一些实施方案中，数字控制器350可操作以输出将AC信号的振幅稳定在编程值处的值，甚至在一系列环境条件下也是如此。

在一些实施方案中，数字控制器350可间歇地操作以在其输出处确定适当的值。然后可保持该电平直到数字控制器350操作以调节其输出的下一个时间。例如，数字控制器可在测试程序的运行之间调节其输出，诸如在一个或多个器件被定位用于测试时但在这些器件上运行测试之前的时间间隔期间。相比之下，前馈路径和反馈路径可在生成AC信号的同时连续地操作以提供AC信号的实时稳定。

在图3的示例中，数字控制器350被连接，使得它可以确定表示输出信号振幅的DC值362与经由接口240通信的目标值318之间的差值。当所生成的AC信号具有期望的信号特性时，目标值318可表示峰值检测器360的输出的先前所确定的值。在图3的示例中，可诸如通过校准并以测试模式编码来测量目标值318。因此，当运行测试时，目标值318可由模式生成器210指定。

基于DC值362与目标值318之间的差值，数字控制器350选择性地提供校正偏移352。当在控制器接口332中与来自峰值检测器360的反馈组合时，校正偏移352调节AC生成电路330，从而以期望值输出具有准确AC振幅的AC信号238。该AC信号238既准确又变得稳定，由此使得当它作为测试的一部分提供给DUT时，测试更加准确。下文结合图7描述了数字控制器350确定校正偏移352的适当值的方式。

AC生成电路可为任何合适的信号发生器，其适于输出模拟AC波形，该模拟AC波形在制造的测试期间作为刺激提供给DUT。模拟AC波形可为正弦信号、三角波、方波或任何其它合适的信号形式。AC生成电路为可控制的以调节信号的特性。该特性可为峰到峰振幅、频率、占空比，但也可为模拟AC波形的任何其它合适的特性。

AC生成电路330可为任何合适的电路，其使用已知的电路设计技术或任何其它合适的技术加以设计，这些合适的技术生成AC模拟信号，该信号在输出238处具有响应于经由控制器接口332接收的控制输入而变化的特性。在一个示例中，AC生成电路生成AC正弦波形，其具有标称地与控制输入成比例的振幅。当控制输入信号増加时，所生成的AC正弦信号振幅増加；当控制输入信号减小时，所生成的AC正弦信号振幅减小。因此，可通过调谐控制输入来调节输出信号，以确保通往DUT的测试信号稳定。

峰值检测器360适于将输出AC信号238的AC特性转换为DC值362，用于在数字控制器350中进行比较并用于反馈到AC生成电路330中。根据所测量的模拟信号的特性，峰值检测器可采用任何合适的电路，用于使用一个或多个转换因子将AC特性转换成DC值。例如，峰值检测器可将正弦波形的峰到峰振幅转换为与该振幅成比例的DC值。

图3A示出了示例性测试系统300A的一部分的电路图，该测试系统包括AC生成电路330，其在某个方面与图2B中的示例性测试器中的模拟信号发生器230类似。测试系统300A还包括反馈输入单元放大器355，其连接到输出238，以在对输出238采样作为反馈时提供大输入阻抗和低泄漏电流。反馈输入单元放大器355连接到峰值检测器360A，以将所采样的输出AC信号转换为表示输出AC信号的特性的DC值362A。DC值362A与来自数字控制器(未示出)的偏移信号352A结合，该数字控制器在连接到AC生成电路330A的控制器接口332A内部。偏移值352A可由数字控制器设置，以动态地调节AC生成电路的控制输入，以便生成和保持准确且稳定的信号，并补偿由于环境条件引起的任何变化。

在一些实施方案中，在控制输入和输出特性之间建立比例的AC生成电路330的增益可取决于温度或其它环境条件。可能无法通过从峰值检测器360提供给AC生成电路330的控制输入的反馈来完全校正该增益的可变性。数字控制器350可向AC生成电路330的控制输入提供另外的信号352，以有助于校正这种可变性。

在根据图3的实施方案中，数字控制器350包括运算单元，该运算单元将来自峰值检测器的检测到的DC值362与目标值318进行比较，该检测到的DC值代表输出AC信号的特性诸如振幅。数字控制器的电路可在FPGA或定制集成电路中实现。另选地或除此之外，电路可在被编程为执行本文所述功能的处理器或微控制器中实现。在一些实施方案中，目标值318可为DC目标值的形式，当AC信号具有期望的目标振幅时，DC目标值代表峰值检测器360的输出。数字控制器350可将DC目标值与测量的DC值362进行比较。DC目标值可在制造测试系统时硬连线到其中，诸如可能在图3中的电路被设计用于在单个电平处输出AC信号时发生。或者，DC目标值可以是可编程的以及例如可由测试工程师手动输入并经由UI接口(诸如计算机工作站(未示出))以测试模式进行记录。或者，DC目标值可通过自动测试设备中的其它仪器或部件加以选择或生成。用于将目标值318与数字控制器通信的任何合适的信号形式可用作例如模拟DC电压，或者用作表示DC目标值的数值的数字值。

数字控制器基于目标DC值318与所测量的DC值362之间的差值输出偏移信号352。如下文将更详细地讨论，偏移可由数字控制器重复地确定，每次在计算时在环境条件下进行。通过重复计算偏移，数字控制器补偿原本可能由环境条件的变化引起的输出AC信号的偏移。

在一些实施方案中，确定偏移的新值的测量和比较步骤可能仅花费几毫秒，并且可在测试程序的运行之间或者以相对于其针对环境条件的变化花费的时间较短的任何其它合适的间隔加以重复，以影响所生成的AC信号的特性。在测试程序运行期间可操作的反馈路径使得能够实时确定信号输出是否偏离设定目标和偏离多少，并允许快速响应以校正偏差来确保稳定的信号输出。因此，AC信号具有既稳定又准确的特性。在一个示例中，输出AC信号的振幅可标称地设置为1伏，并且可在测试器的操作期间变化不超过1毫伏。

在每次重新计算偏移信号352时，数字控制器350可使用迭代过程来确定适合于当前环境条件的偏移信号352的值。数字控制器350可包括定序器、状态机或其它合适的控制电路，以使其执行过程的多次迭代。在每次迭代时，数字控制器350可将输出信号362所检测到的DC值与目标DC值进行比较。数字控制器352可沿应当使输出信号362更靠近DC目标值的方向増大或减小偏移352。数字控制器352将更新的偏移应用于控制器接口332直到AC生成电路，该AC生成电路将改变输出信号362。迭代可继续进行，直到AC生成电路生成AC信号，该AC信号具有导致正确输出信号的特性，其中来自峰值检测器的DC值362对应于动态调节的目标DC值。数字控制器350可保留偏移信号352的该值直到进行重新计算。这样，AC信号将是准确的，这意味着即使环境条件改变，它也将使期望的特性值处于严格公差范围内。

信号特性的期望值由目标DC值的值确定。目标DC值可以任何合适的方式加以设置。在图3的实施方案中，该目标DC值可被预先编程，并且可运用于所有环境条件。在一些实施方案中，可能期望使测试器能够改变所生成的AC信号的振幅。可提供机构以使测试系统能够选择适合于每个所编程的振幅值的DC目标值。另选地或除此之外，在一些实施方案中，目标值可取决于环境条件。在这种情况下，可能期望测试系统被配置为选择适合于当前环境条件的目标DC值。

图4示出了测试系统400的实施方案，测试系统400基于所编程的AC振幅和当前环境条件来选择目标DC值。测试系统400类似于图3中所示的测试系统300，具有标有类似参考标号的类似元件。测试系统400还包括校准存储件470和至少一个环境传感器472，以针对输出信号中的环境引起的变化提供动态补偿。

根据一些实施方案，图4中的传感器472为环境传感器，其监控系统部件的实时环境条件。校准存储件470包括存储器，该存储器存储DC目标值的查找表，由期望的目标振幅值和环境条件编入索引，由此使得对于所测量的环境条件和目标振幅的每个组合，都可以查找DC目标值。在该示例中，目标振幅值从模式生成器210输出，但是目标振幅可以任何合适的方式加以确定，包括使用如上结合图3所述的技术。然后将DC编程值作为DC目标值318发送到数字控制器350，DC目标值待与来自峰值检测器的所检测到的DC值362进行比较。

应当理解，在一些实施方案中，可能不需要传感器472，并且校准存储件470可以针对每个目标振幅值存储单个目标DC值。例如，当峰值检测器360的温度灵敏度比AC生成电路330的温度灵敏度低得多时，可使用这种配置。例如，峰值检测器360的温度灵敏度可为AC生成电路330的灵敏度的25％或更小，诸如10％或更小。

测试系统也不必存储多个已编程值的校准值。在其中测试系统输出具有固定振幅的AC信号的实施方案中，校准存储件470中可能存在仅用于单个已编程值的值。因此，在一些实施方案中，校准存储件470可存储少至一个校准值。

校准存储件470中的查找表可例如在制造测试系统时启动的工厂校准过程中加以确定。另选地或除此之外，可在用测试系统对DUT进行大规模生产测试之前偶尔生成校准存储件470中的值。

图5是示出根据一个实施方案的在工厂校准过程中确定校准存储件470中的查找表的过程500的流程图。如图5所示，在校准510开始时，在框520中选择诸如温度的环境条件。在框530中，对于预定操作温度范围内的每个温度值，如图4所示的测试系统400被置于如由温度传感器472测量的特定温度条件下，并且具有期望特性的经校准的正确AC输出信号被连接到输出238，以在这种操作温度下从峰值检测器360产生对应的所检测到的DC值。在框540中，结合所测量的温度和期望的输出信号特性，所检测到的DC值作为已编程值被存储在校准存储件中的查找表中。在框560中，根据端点条件550递增地改变温度，并且在每个温度条件下，当AC输出信号正确时，对应于来自峰值检测器360的预期输出振幅的DC编程值被测量并存储在查找中表。在该示例中，温度值的范围可选自在正常制造操作期间测试器内的温度范围。

可任选地校准和补偿多于一种类型的环境条件。在一些实施方案中，查找表可由多种类型的环境条件编入索引。多于一个环境传感器472可包括在图4中的测试系统中，每个环境传感器监控不同类型的环境条件，诸如但不限于温度、电磁干扰和湿度。如图5所示，在涵盖一种类型的环境条件的所有预定值的测试完结之际，校准过程可根据端点条件570切换到另一种类型的环境条件或者继续到结束580。

在操作期间，校准存储件470经由接口240从模式生成器210获得命令以生成具有期望的目标振幅的信号，从温度传感器472接收温度读数并根据查找表确定DC编程值。通过连续监控环境条件和输出信号振幅两者，测试系统可动态地将DC目标值映射到预编程电平，对于该预编程电平，AC生成电路已经被校准以在特定环境条件下生成正确的输出信号，如上述实施方案中公开的测试系统使得能够在每次出现与温度相关的主要设备参数偏移或漂移时，连续生成准确的测试信号而不需要耗时的校准步骤。由于在大约若干毫秒的时间段内可在数字控制器350中进行DC与DC的比较，因此根据一些实施方案的测试系统可以近乎实时的方式快速补偿输出信号的输出振幅变化。无论输出信号变化的大小如何，AC生成电路都将在毫秒级处理时间内基于来自数字控制器的偏移生成校正信号。相比之下，本发明人已经认识到，使用简单模拟反馈回路的常规系统需要更长的时间来校正较大的信号变化，并且由于例如温度变化大而引起的非常大的变化难以会聚返回正确的信号输出。

图6示出了实施方案测试系统600的框图。测试系统600类似于测试系统400，并且除峰值检测器电路360之外还包括一组功能模拟电路单元660。在一些实施方案中，这些电路单元660可以任何合适的方式实现，以对在峰值检测器电路360的输出处的环境条件的变化提供低灵敏度。测试器包括信号读出放大器662以放大输出模拟信号，这可以进一步提高电平控制准确度。自校准电路664确保信号读出放大器和峰值检测器电路正常操作。电平调节666和电压偏移提取处理输出AC信号电平和目标值之间的差值的电路668并提取电压差Δ。变化放大电路667将放大电压差Δ，当与来自数字控制器的偏移信号组合时，该电压差Δ可以反馈到AC生成电路的控制器接口332，以补偿由于环境条件引起的输出信号电平偏移或漂移。

如上所述的图3、图4和图5的测试系统300、400和600提供测试系统的各个方面的非限制性示例，该测试系统被配置为提供准确且稳定的AC信号。根据一些实施方案，以上示例测试器中的一些或所有电路部件可为与任何合适的数字和/或模拟通信装置连接的单独仪器。一些或所有电路部件可为仪器卡的形式，以便节省空间并有助于在自动测试设备的壳体内进行热管理。来自不同功能单元的一些电路部件可以集成在一个仪器卡中。

描述了测试系统部件的各种实施方案后，图7提供了流程图，该流程图示出根据本发明方面的用于操作测试系统以利用AC生成电路生成准确的AC模拟信号的示例性过程700。示例性过程700可用于制造半导体器件，以重复地执行将模拟信号施加到受测器件的测试序列。

如图7所示，示例性过程700可在框710处开始，其中在测试半导体器件之前进行初始校准。在初始校准期间，可再现一系列环境条件，类似于上文相对于图5所述的步骤，以便生成参数的校准存储件。然而，如上所述，测试系统可被配置为由此使得为电路存储少至一个校准值以生成固定振幅的AC信号。在校准存储件中编程的DC值对应于测试系统DC目标值在每个特定环境条件(诸如温度)下应当是什么。虽然初始校准可能是耗时长达10分钟以便彻查要在校准存储件中再现的环境条件列表的缓慢过程，但是仅需要很少地执行，诸如在测试器的制造结束时执行一次，或者一旦测试器投入操作就每隔数周或数月执行一次，以便创建或更新校准存储件。类似地，在另一个示例中，当测试系统被重新定位到不同的位置或具有一组新的温度和/或电磁噪声分布曲线的不同外壳内部时，可能期望通过根据框710更新校准存储件来重新校准测试器。在框710中的校准之后，根据如下文详细描述的本发明的各个方面，可在对温度或其它环境条件变化的近实时补偿没有长时间中断的情况下，执行根据过程700的后续测试过程。

一旦初始校准完成，使用测试系统的测试就在框722处开始，其中提供来自模式生成器210的指令以提供具有特定特性的期望的AC输出信号。例如，模式生成器210可经由接口240指示测试系统生成输出刺激作为具有100MHz频率和60mV峰到峰振幅的AC正弦波。前述示例中提供的数值仅用于说明目的，并且应当认识到，在制造中的半导体器件的测试期间，模式生成器可指示测试器生成任何合适的信号特性以模拟受测器件的正常操作条件。

任选地在框724处，测试系统可使用一个或多个环境传感器472来检测例如内部部件的温度。另选地，环境条件可从嵌入测试系统内的一个或多个仪器中的传感器传输，或者从合适的外部源传输。

在框726处，数字控制器350可使用所读出的环境条件和AC信号的编程值来从校准存储件上选择已校准的DC目标值。但是，如上所述，在一些实施方案中，环境条件可能无法被读出或者在目标DC值的选择中使用。类似地，测试系统可被配置为生成仅一个值的AC信号，并且在一些实施方案中，已编程的值也可以不用于选择DC目标值。

无论选择目标DC值的方式如何，目标DC值都可用于设置用于生成AC信号的DC控制器中的偏移。可以在框728、730、732和734中确定偏移。在框728处，AC生成电路用于生成要输出到DUT的AC模拟信号。通过峰值检测器360测量输出AC模拟信号，以将AC信号特性诸如振幅转换为表示振幅的DC值362。

在框730处，将来自峰值检测器的经转换的DC值与数字控制器内部的所选DC目标值进行比较，并且如果它们不匹配，则数字控制器识别出输出AC模拟信号振幅已经偏离了正确值并且需要补偿。

在框732处，当DC值与DC目标值不匹配时，数字控制器350递增地调节偏移值。例如，偏移值可为等于所测量的DC值与DC目标值之间的差值的一部分。在一个非限制性示例中，可通过将所测量的DC值与DC目标值之间的差值除以固定的除数比N来确定偏移。N可以是任何合适的整数，诸如10。

在框734处，数字控制器350将偏移352施加到AC生成电路的控制接口332。控制接口332将偏移352与所测量的DC值362组合来配置AC生成电路，以生成经校正的AC模拟输出信号。在一个非限制性示例中，控制接口332将偏移352与所测量的DC值362相加。

包括框728、730、732和734的子过程7300进行迭代，直到在框730处，数字控制器确定来自峰值检测器的测量DC值等于DC目标值。在一些实施方案中，迭代可在被执行M次之后停止。整数M可为所选的任何数字，以确保在AC模拟输出处提供足够的补偿。由于在数字控制器内部进行的快速DC-DC比较，可在短时间间隔(诸如小于10毫秒)内执行框728至734，从而为环境条件引起的输出信号偏移或漂移提供快速补偿。

因此，可在测试系统的操作期间重复该子过程7300。作为具体示例，可在器件的测试之间执行子过程7300。在半导体制造操作中，可将器件单独地或成组地提交给测试系统以用于测试。由于不同受测器件的这种提交需要时间来实现受测器件的机械移动，因此当系统准备测试另一组器件时，在器件测试中可能存在间隙。可在测试中的此间隙期间执行子过程，从而很少或没有对制造操作的测试部分增加额外时间。然而，在一些实施方案中，可在将要被测试的受测器件连接到测试系统之后执行子过程。在此配置中执行子过程可补偿由于特定受测器件的阻抗变化而引起的任何输出变化。

无论子过程何时以及多久进行重复，在满足停止条件之后，测试系统都具有补偿环境条件的偏移值。测试系统可在特定受测器件的整个测试过程的剩余过程内保持所选择的偏移值和DC目标值。测试系统提供稳定且准确的AC输出信号用于测试确定了该值的DUT，并且在一些实施方案中，对于在时间上足够接近测试的其他DUT，环境条件并没有改变到足以影响准确度。

可以间隔地重复子过程。间隔的长度可基于环境条件变化的速率。例如，子过程可每十分钟重复一次或在测试过程736结束时重复。因此，有时可在开始另一批DUT的新测试之前从框722开始新的补偿过程，以便补偿在测试前一批DUT的时间段内的任何环境变化，或者通过模式生成器提供不同组的期望的AC输出特性。

图8是所测量的AC输出信号振幅与测试序号的关系曲线图。数据迹线820是从包含数字控制特征的本发明的示例测试系统的输出测量的，并且在约664mV的平均振幅值附近表现出小于1mV的变化。该示例说明相比于如从不具有本申请中所公开的补偿机构的系统测量的数据迹线810中超过3mV的变化，补偿机构用以稳定和提高输出模拟信号的准确性的有效性。

以上描述本发明的至少一个实施例的多个方面，应当理解本领域的技术人员可易于进行各种改变、修改和改进。

例如，可结合所公开的实施方案使用附加措施，以进一步改善输出信号的准确性和稳定性。措施可包括例如屏蔽外部噪声和热管理技术来控制温度变化。

此类改变、修改和改进旨在作为本公开的一部分，并且被视为落入本发明的精神和范围内。此外，尽管指示出本发明的优点，但应当理解，并非本发明的每个实施例均将包括每个所述优点。一些实施例可未执行在本文中和在一些情况下有利的任何所述特征。因此，上述的说明和附图仅作为举例的方式。

可单独地、结合地或以在上述实施例中未特别讨论的各种配置方式使用本发明的多种方面，因此其应用不受限于上述说明所述或附图中所示的组件的细节和配置。例如，在一个实施例中所述的方面可以任何方式与其他实施例中所述的方面结合。

另外，本发明可实施为一种方法，并且已提供其示例。作为该方法的一部分执行的操作可通过任何合适的方式来排序。因此，可构建以不同于所示的顺序执行操作的实施方案，这可包括同时执行某些操作，即使这些操作在各示例性实施方案中被示为顺序操作。

如本文在说明书和权利要求书中所用，除非明确指出相反的意思，否则不定冠词“一个”应当被理解为意指“至少一个”。

如本文在说明书和权利要求书中所用，短语“和/或”应当被理解为意指如此联合的元件中的“任一者或两者”，即，在某些情况下共同存在而在其他情况下分开存在的元件。用“和/或”列出的多个元件应以相同的方式解释，即，如此联合的元件中的“一个或多个”。除了用“和/或”从句具体确定的元件外，可以任选地存在其他元件，无论这些元件与具体确定的那些元件是否相关。因此，作为非限制性实例，当结合开放式语言(如“包括”)使用“A和/或B”时，在一个实施例中，可以只是指A(任选地包括不是B的元件)；在另一个实施例中，可以只是指B(任选地包括不是A的元件)；在再一个实施例中，可以指A和B(任选地包括其他元件)；等。

如本文在说明书和权利要求书中所用，短语“至少一个”在与一个或多个元件的列表有关时，应当被理解为意指选自元件列表中的任何一个或多个元件中的至少一个元件，但不一定包括元件列表内具体列出的每个元件中的至少一个并且不排除元件列表中元件的任何组合。该定义还允许，可以任选地存在除元件列表内具体确定的短语“至少一个”所指的元件之外的元件，无论这些元件与具体确定的那些元件是否相关。因此，作为非限制性示例，“A和B中的至少一个”(或换句话讲“A或B中的至少一个”或换句话讲“A和/或B中的至少一个”)，在一个实施方案中可以是指至少一个、任选地包括不止一个A且不存在B(并且任选地包括除B之外的元件)；在另一个实施例中，是指至少一个、任选地包括不止一个B且不存在A(并且任选地包括除A之外的元件)；在再一个实施例中，是指至少一个、任选地包括不止一个A和至少一个任选地包括不止一个B(并且任选地包括其他元件)等。

在权利要求中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等序数术语修饰权利要求要素，其本身并不意味一个权利要求要素相对于另一个的任何优先权、优先序或顺序或者执行方法操作的时间顺序，而是仅用作将具有某个名称的一个权利要求要素与另一个具有相同名称(除了使用的序数术语)的要素加以区分的标签，以辨别权利要求要素。

另外，本文所用的短语和术语均是用于说明的目的，并且不应视为限制。本文中所使用的“包括”、“包含”或“具有”、“含有”、“涉及”和它们的变型形式均意味着包括其后所列的项目及其等同物以及额外的项目。

Claims (20)

1.一种操作测试系统的方法，其中利用AC生成电路来生成AC模拟信号，包括：

选择DC目标值；

生成DC值，所述DC值表示从所述AC生成电路输出的AC模拟信号的特性；

基于所述DC值与所述DC目标值之间的差值选择性地提供所述DC值的偏移；以及

将具有所述偏移的所述DC值应用于所述AC生成电路，以便控制所述生成AC模拟信号的所述特性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

选择性地提供所述偏移包括迭代地调节所述偏移，直到所述DC值等于所述DC目标值。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

校准所述测试系统以生成DC编程值的存储件，所述存储件中的每个DC编程值与所述特性的值相关联。

4.根据权利要求3所述的方法，其中：

选择所述DC目标值包括基于指示所述特性的值的输入值，从DC编程值的所述存储件中选择所述DC编程值。

5.根据权利要求4所述的方法，其中：

所述测试系统被编程为在受测器件上重复地执行测试序列；

在所述测试序列的重复之间执行选择性地向所述DC值提供偏移。

6.根据权利要求5所述的方法，其中：

所述校准在所述测试系统的工厂校准期间执行。

7.根据权利要求5所述的方法，还包括：

在重复所述测试序列期间，

将所述DC值与所述DC目标值之间的差值保持在重复所述测试序列之前所确定的电平处；以及

基于所述DC目标值以及所述DC值和所述DC目标值之间的所述差值，利用所述AC生成电路使所述模拟信号的所述特性稳定。

8.根据权利要求7所述的方法，其中：

所述模拟信号的所述特性为振幅。

9.一种被配置为生成模拟信号的测试系统，所述测试系统包括：

AC生成电路，所述AC生成电路包括：

前馈路径，所述前馈路径包括输入和输出，所述前馈路径具有响应于至少一个环境条件而变化的増益；和

峰值检测器，所述峰值检测器包括耦合到所述前馈路径的所述输出的输入以及耦合到所述前馈路径的所述输入的输出；

校准存储件，所述校准存储件被配置为基于所述模拟信号的特性的编程值，在多个环境条件中的每一个下存储所述峰值检测器的所述输出的目标值；

数字控制器，所述数字控制器包括：

目标输入、

监控器输入，所述监控器输入耦合到所述峰值检测器的所述输出；和

输出，所述输出耦合到所述前馈路径的所述输入，

其中所述数字控制器被配置为基于在所述目标输入和所述监控器输入处的信号值之间的差值，在所述前馈路径的所述输入处产生偏移值。

10.根据权利要求9所述的测试系统，还包括：

接口，所述接口被配置为接收编程值，

其中所述数字控制器被配置为基于所述编程值从所述校准存储件中检索所选择的值。

11.根据权利要求9所述的测试系统，其中：

所述数字控制器被配置为递增地调节所述偏移值直到达到停止条件，其中所述停止条件至少包括在所述目标输入和所述监控器输入相等处的所述信号的所述值。

12.根据权利要求11所述的测试系统，其中：

所述停止条件还包括已执行的预定数量的増量调节。

13.根据权利要求11所述的测试系统，其中：

所述测试系统被配置为在多个半导体器件上执行测试序列；并且

所述数字控制器被配置为递增地调节所述测试序列之间的所述偏移值并在所述测试序列期间保持所述偏移值。

14.一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：

对半导体器件重复执行测试序列，其中所述测试序列包括将模拟信号施加至受测器件；以及

通过以下方式操作AC生成电路以建立具有已编程特性的所述模拟信号：

基于至少一个已编程的DC输入值选择DC目标值；

基于表示从所述AC生成电路输出的模拟信号的特性的DC值，在所述AC生成电路中生成反馈信号，以及

基于所述DC值与所述DC目标值之间的差值选择性地向所述反馈信号提供偏移；

基于所述测试序列的结果选择性地控制所述制造过程。

15.根据权利要求14所述的方法，其中：

选择所述DC目标值包括从校准存储件的与所述测试序列相关联的所述模拟信号的所述特性的多个值中选择所述DC目标值。

16.根据权利要求15所述的方法，其中：

所述模拟信号的所述特性的所述值在所述测试序列中被编程。

17.根据权利要求15所述的方法，还包括：

在重复执行所述测试序列之前的校准过程中构建所述校准存储件。

18.根据权利要求17所述的方法，其中：

选择性地提供所述偏移包括递增地调节所述偏移直到达到停止条件。

19.根据权利要求18所述的方法，其中：

在所述测试序列的重复之间小于10毫秒内执行递增地调节所述偏移直到达到停止条件；并且

所述校准过程在超过10分钟内执行。

20.根据权利要求14所述的方法，其中：

所编程的特性是已编程的振幅；

从所述AC生成电路输出的所述模拟信号的所述特性的所述值是AC信号的振幅，其中：

所述AC信号的所述振幅为在所述已编程振幅的±lmV的范围内。

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