CN115184763A - 一种保护装置及其控制方法、雪崩测试装置 - Google Patents

一种保护装置及其控制方法、雪崩测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种保护装置及其控制方法、雪崩测试装置，保护装置通过电流采样单元和电压采样单元采集高精度的电压和电流，并通过处理单元对采集的电压和电流进行检测，以判断被测晶圆是否进入爆珠状态，即处理单元根据被测器件在测试时的特性变化来检测是否需要保护被测晶圆，并在检测需要保护被测晶圆时，通过泄能单元短接被测晶圆来进行泄能，以对即将进入爆珠状态的被测晶圆采用保护措施，从而达到保护装置的保护功能，并且在测试过程中，所述保护装置没有影响雪崩测试的测试结果，且所述保护装置的硬件方案结构简单，便于实现。

Description

一种保护装置及其控制方法、雪崩测试装置
技术领域
本发明涉及测试领域，特别是涉及一种保护装置及其控制方法、雪崩测试装置。
背景技术
雪崩测试是大电流开关器件的重要测试项目。在实际的测试中，需要将被测电子元件（DUT）与电感器连接导通，使电感器可以提供雪崩所需的能量。然后快速关断被测电子元件的栅极驱动信号，使被测电子元件进入雪崩击穿状态进行雪崩测试。其中，DUT为晶圆，该晶圆包括多个阵列分布的MOSFET器件。
在雪崩测试时很容易发生晶圆爆珠的现象，即MOSFET器件损坏时在晶圆表面出现烧黑现象，该现象可能影响到损坏MOSFET器件周边的其他MOSFET器件，从而损坏了晶圆，降低了晶圆的完整性和产出率。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种保护装置及其控制方法、雪崩测试装置，可以在雪崩测试时保护晶圆不发生爆珠现象。
为了解决上述问题，本发明提供一种保护装置，用于在雪崩测试中保护被测晶圆，包括电流采样单元、电压采样单元、处理单元和泄能单元，所述电流采样单元具有一个输入端、第一输出端和第二输出端，所述电压采样单元具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述处理单元具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述被测晶圆具有第一输入端和输出端，所述泄能单元包括第一输入端和第二输入端，
所述电流采样单元的输入端和所述泄能单元的第一输入端同时连接电源，所述电源用于向所述电流采样单元和所述泄能单元提供电流，所述电流采样单元的第一输出端连接所述被测晶圆的第一输入端，所述电流采样单元的第二输出端连接所述处理单元的第一输入端，所述电流采样单元用于采集流经所述被测晶圆的电流；
所述电压采样单元的第一输入端连接所述被测晶圆的第一输入端，所述电压采样单元的第二输入端连接所述被测晶圆的输出端，所述电压采样单元用于采集所述被测晶圆在第一输入端和输出端的电压，所述电压采样单元的输出端连接所述处理单元的第二输入端；
所述处理单元的输出端连接所述泄能单元的第二输入端，所述处理单元用于根据所述电流采样单元提供的电流以及所述电压采样单元提供的电压判断所述被测晶圆在雪崩测试中是否将会发生爆珠现象，并在将会发生爆珠现象时所述处理单元通过所述泄能单元的第二输入端控制所述泄能单元短接所述被测晶圆，使得电源提供的电流通过所述泄能单元的第一输入端流经所述泄能单元。
可选的，所述泄能单元包括加速开关电路、旁路开关、电容和第一电阻，所述加速开关电路具有输入端和输出端，所述旁路开关具有第一端、第二端和第三端，
所述加速开关电路的输入端作为所述泄能单元的第二输入端，所述加速开关电路的输入端连接所述处理单元的输出端，所述加速开关电路的输出端连接旁路开关的第一端，所述旁路开关的第二端作为所述泄能单元的第一输入端，所述旁路开关的第二端连接所述电源，所述旁路开关的第三端同时连接所述第一电阻的一端以及所述电容的一端，所述第一电阻的另一端以及所述电容的另一端均接地；以及
其中，所述加速开关电路用于控制并改变所述旁路开关的第一端、第二端和第三端中两两之间的连接关系。
可选的，所述电压采样单元包括第二电阻至第九电阻、第一运算放大器至第三运算放大器、以及第一高速ADC单元，所述第一高速ADC单元具有输入端和输出端，
所述第二电阻的一端作为所述电压采样单元的第一输入端，所述第二电阻的一端连接所述被测晶圆的第一输入端，所述第二电阻的另一端同时连接所述第一运算放大器的反相输入端以及第四电阻的一端，所述第一运算放大器的同相输入端接地，所述第一运算放大器的输出端同时连接所述第四电阻的另一端和第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端同时连接第八电阻的一端和所述第三运算放大器的同相输入端，第三电阻的一端作为所述电压采样单元的第二输入端，所述第三电阻的一端连接所述被测晶圆的输出端，所述第三电阻的另一端同时连接第二运算放大器的反相输入端以及第五电阻的一端，所述第二运算放大器的同相输入端接地，所述第二运算放大器的输出端连接第七电阻的一端以及所述第五电阻的另一端，所述第三运算放大器的反相输入端同时连接第九电阻的一端以及所述第七电阻的另一端，所述第九电阻的另一端接地，所述第八电阻的另一端同时连接所述第三运算放大器的输出端以及所述第一高速ADC单元的输入端，所述第一高速ADC单元的输出端作为所述电压采样单元的输出端，所述第一高速ADC单元的输出端连接所述处理单元的第二输入端。
可选的，所述电流采样单元包括电流传感器、第十电阻至第十七电阻、第四运算放大器至第六运算放大器、以及第二高速ADC单元，所述电流传感器具有输入端和输出端，
所述电流传感器的输入端作为所述电流采样单元的输入端，所述电流传感器的输入端同时连接第十电阻的一端、第十二电阻的一端以及电源，所述电流传感器的输出端作为所述电流采样单元的第一输出端，所述电流传感器的输出端同时连接所述被测晶圆的第一输入端、所述第十电阻的另一端以及第十一电阻的一端，所述第十一电阻的另一端同时连接第十三电阻的一端以及第四运算放大器的反相输入端，所述第四运算放大器的输出端同时连接所述第十三电阻的另一端以及第十五电阻的一端，所述第四运算放大器的同相输入端以及第五运算放大器的同相输入端同时接地，所述第五运算放大器的反相输入端同时连接第十四电阻的一端，以及所述第十二电阻的另一端，所述第五运算放大器的输出端同时连接所述第十四电阻的另一端以及第十六电阻的一端，所述第十五电阻的另一端同时连接第十七电阻的一端以及第六运算放大器的同相输入端，所述第六运算放大器的反相输入端同时连接第十六电阻的另一端以及第十八电阻的一端，所述第十八电阻的另一端接地，所述第六运算放大器的输出端同时连接所述第十七电阻的另一端以及所述第二高速ADC单元的输入端，所述第二高速ADC单元的输出端作为所述电流采样单元的第二输出端，所述第二高速ADC单元的输出端连接所述处理单元的第一输入端。
可选的，所述被测晶圆包括多个阵列分布的MOSFET器件。
另一方面，本发明提供一种雪崩测试装置，包括电感器，以及所述保护装置，所述电感器同时连接所述保护装置和被测晶圆，并用于在雪崩测试时向所述保护装置和被测晶圆提供电流。
可选的，所述电感器包括第一电流输出端、第二电流输出端、电流返回端、第一电压采样端、第二电压采样端和第三电压采样端，所述被测晶圆包括第一输入端、第二输入端和输出端，
所述第一电流输出端连接所述电流采样单元的输入端和泄能单元的第一输入端，所述第二电流输出端连接所述被测晶圆的第二输入端，并用以向所述被测晶圆提供电流，所述电流返回端连接所述被测晶圆的输出端，所述第一电压采样端连接所述被测晶圆的第一输入端，所述第二电压采样端连接所述被测晶圆的第二输入端，所述第三电压采样端连接所述被测晶圆的输出端。
进一步的，所述第一电流输出端连接所述泄能单元的旁路开关的第二端，还连接所述电流采样单元的电流传感器的输入端。
进一步的，所述第一电压采样端连接所述电压采样单元的第二电阻的一端，所述第三电压采样端连接所述电压采样单元的第三电阻的一端。
再一方面，本发明还提供一种保护装置的控制方法，采用所述的保护装置，包括：
电压采样单元在固定间隔时间多次采集被测晶圆在第一输入端和输出端的电压，并对所述电压进行采样处理；
电流采样单元在固定间隔时间多次采集所述被测晶圆在所述第一输入端的电流，并对所述电流进行采样处理；
处理单元根据所述电流采样单元提供的电流以及所述电压采样单元提供的电压判断所述被测晶圆在雪崩测试中是否将会发生爆珠现象，并在将会发生爆珠现象时所述处理单元控制泄能单元短接所述被测晶圆，使得电源提供的电流仅流经所述泄能单元。
可选的，在判定所述被测晶圆将会发生爆珠现象时，所述处理单元控制所述泄能单元的加速开关电路去打开旁路开关，使得所述旁路开关的第二端和第三端连通，第一电流输出端流出的电流经过所述旁路开关流经第一电阻和电容。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种保护装置及其控制方法、雪崩测试装置，保护装置用于在雪崩测试中保护被测晶圆，并包括电流采样单元、电压采样单元、处理单元和泄能单元，所述电流采样单元具有一个输入端、第一输出端和第二输出端，所述电压采样单元具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述处理单元具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述被测晶圆具有第一输入端和输出端，所述泄能单元包括第一输入端和第二输入端，所述电流采样单元的输入端和所述泄能单元的第一输入端同时连接电源，所述电源用于向所述电流采样单元和所述泄能单元提供电流，所述电流采样单元的第一输出端连接所述被测晶圆的第一输入端，所述电流采样单元的第二输出端连接所述处理单元的第一输入端，所述电流采样单元用于采集流经所述被测晶圆的电流；所述电压采样单元的第一输入端连接所述被测晶圆的第一输入端，所述电压采样单元的第二输入端连接所述被测晶圆的输出端，所述电压采样单元用于采集所述被测晶圆在第一输入端和输出端的电压，所述电压采样单元的输出端连接所述处理单元的第二输入端；所述处理单元的输出端连接所述泄能单元的第二输入端，所述处理单元用于根据所述电流采样单元提供的电流以及所述电压采样单元提供的电压判断所述被测晶圆在雪崩测试中是否将会发生爆珠现象，并在将会发生爆珠现象时所述处理单元通过所述泄能单元的第二输入端控制所述泄能单元短接所述被测晶圆，使得电源提供的电流通过所述泄能单元的第一输入端流经所述泄能单元。本发明通过电流采样单元和电压采样单元采集高精度的电压和电流，并通过处理单元对采集的电压和电流进行检测，以判断被测晶圆是否进入爆珠状态，即处理单元根据被测器件在测试时的特性变化来检测是否需要保护被测晶圆，并在检测需要保护被测晶圆时，通过泄能单元短接被测晶圆来进行泄能，以对即将进入爆珠状态的被测晶圆采用保护措施，从而达到保护装置的保护功能，并且在测试过程中，所述保护装置没有影响雪崩测试的测试结果，且所述保护装置的硬件方案结构简单，便于实现。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的雪崩测试装置的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的电压采样单元的电路图；
图3为本发明一实施例提供的电流采样单元的电路图。
附图标记说明：
1-电感器；2-保护装置；10-电流采样单元；11-电流传感器；12-第二高速ADC单元；20-电压采样单元；21-第一高速ADC单元；30-处理单元；40-泄能单元；41-加速开关电路；42-旁路开关。
具体实施方式
本发明的核心思想在于，提供一种保护装置，用于在雪崩测试中保护被测晶圆，包括电流采样单元、电压采样单元、处理单元和泄能单元，所述电流采样单元具有一个输入端、第一输出端和第二输出端，所述电压采样单元具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述处理单元具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述被测晶圆具有第一输入端和输出端，所述泄能单元包括第一输入端和第二输入端，
所述电流采样单元的输入端和所述泄能单元的第一输入端同时连接电源，所述电源用于向所述电流采样单元和所述泄能单元提供电流，所述电流采样单元的第一输出端连接所述被测晶圆的第一输入端，所述电流采样单元的第二输出端连接所述处理单元的第一输入端，所述电流采样单元用于采集流经所述被测晶圆的电流；
所述电压采样单元的第一输入端连接所述被测晶圆的第一输入端，所述电压采样单元的第二输入端连接所述被测晶圆的输出端，所述电压采样单元用于采集所述被测晶圆在第一输入端和输出端的电压，所述电压采样单元的输出端连接所述处理单元的第二输入端；
所述处理单元的输出端连接所述泄能单元的第二输入端，所述处理单元用于根据所述电流采样单元提供的电流以及所述电压采样单元提供的电压判断所述被测晶圆在雪崩测试中是否将会发生爆珠现象，并在将会发生爆珠现象时所述处理单元通过所述泄能单元的第二输入端控制所述泄能单元短接所述被测晶圆，使得电源提供的电流通过所述泄能单元的第一输入端流经所述泄能单元。
另一方面，本发明还提供一种雪崩测试装置，包括电感器，以及所述的保护装置，所述电感器同时连接所述保护装置和被测晶圆，并用于在雪崩测试时向所述保护装置和被测晶圆提供电流。
再一方面，本发明还提供一种保护装置的控制方法，采用所述保护装置，包括：
电压采样单元在固定间隔时间多次采集被测晶圆在第一输入端和输出端的电压，并对所述电压进行采样处理；
电流采样单元在固定间隔时间多次采集所述被测晶圆在所述第一输入端的电流，并对所述电流进行采样处理；
处理单元根据所述电流采样单元提供的电流以及所述电压采样单元提供的电压判断所述被测晶圆在雪崩测试中是否将会发生爆珠现象，并在将会发生爆珠现象时所述处理单元控制泄能单元短接所述被测晶圆，使得电源提供的电流仅流经所述泄能单元。
以下将对本发明的一种保护装置及其控制方法、雪崩测试装置作进一步的详细描述。下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
图1为本实施例提供的雪崩测试装置的结构示意图。如图1所示，本实施例提供一种雪崩测试装置，用于对被测晶圆DUT进行雪崩测试。所述被测晶圆DUT包括两个输入端DUT1、DUT2和一个输出端DUT3，所述雪崩测试装置同时连接两个所述输入端DUT1、DUT2以向所述被测晶圆DUT提供雪崩测试所需的电流，所述雪崩测试装置连接所述输出端DUT3，使得电流在雪崩测试装置和被测晶圆DUT之间形成雪崩测试的电路回路。在本实施例中，所述被测晶圆DUT例如包括多个阵列分布的MOSFET器件，所述雪崩测试装置通过两个输入端DUT1、DUT2向每个MOSFET器件提供雪崩测试所需的电流，并通过输出端DUT3形成电路回路。
所述雪崩测试装置包括电感器1和保护装置2，所述电感器1包括第一电流输出端CI、第二电流输出端BI、电流返回端EI、第一电压采样端CV、第二电压采样端BV和第三电压采样端EV，所述第一电流输出端CI连接所述电流采样单元的输入端和所述泄能单元的第一输入端，所述第二电流输出端BI连接所述被测晶圆DUT的输入端DUT2，并用以向所述被测晶圆DUT提供电流，所述电流返回端EI连接所述被测晶圆DUT的输出端DUT3，以使得电流从所述第一电流输出端CI和第二电流输出端BI流经所述被测晶圆DUT后返回电感器1中，从而形成被测晶圆DUT雪崩测试的电路回路。所述第一电压采样端CV连接输入端DUT1，所述第二电压采样端BV连接所述输入端DUT2，所述第三电压采样端EV连接所述输出端DUT3，以对所述被测晶圆DUT在输入端DUT1和输出端DUT3间的电压进行采样。其中，所述第一电流输出端CI和第二电流输出端BI均提供脉冲电流，且所述第二电流输出端BI提供方波脉冲电流，所述第一电流输出端CI提供三角型脉冲电流。
所述保护装置2包括电流采样单元10、电压采样单元20、处理单元30和泄能单元40，所述电流采样单元10具有一个输入端、第一输出端和第二输出端，所述电压采样单元20具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述处理单元具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述泄能单元包括第一输入端和第二输入端。
所述第一电流输出端CI同时连接所述电流采样单元10的输入端以及泄能单元40的第一输入端，所述电流采样单元10的第一输出端连接所述被测晶圆DUT的输入端DUT1，所述电流采样单元10的第二输出端连接所述处理单元30的第一输入端；所述电压采样单元20的第一输入端连接所述第一电压采样端CV，所述电压采样单元20的第二输入端连接所述第三电压采样端EV，所述电压采样单元20的输出端连接所述处理单元30的第二输入端，所述处理单元30的输出端连接所述泄能单元40的第二输入端。
请继续参见图1，所述泄能单元40包括加速开关电路41、旁路开关42、电容C和第一电阻R1，所述加速开关电路41具有输入端和输出端，所述旁路开关42具有第一端、第二端和第三端，所述加速开关电路41的输入端作为所述泄能单元40的第二输入端，所述加速开关电路41的输入端连接所述处理单元30的输出端，所述加速开关电路41的输出端连接旁路开关42的第一端，所述旁路开关42的第二端作为所述泄能单元40的第一输入端，所述旁路开关42的第二端连接所述第一电流输出端CI，所述旁路开关42的第三端同时连接第一电阻R1的一端以及电容C的一端，所述第一电阻R1的另一端以及电容C的另一端均接地。其中，所述加速开关电路41控制并改变所述旁路开关42的第一端、第二端和第三端两两之间的连接关系，在所述加速开关电路41控制并改变所述旁路开关42的各端连接关系前，所述旁路开关42的第一端和第三端连通，使得雪崩测试中的所述第一电流输出端CI流出的电流仅流经所述被测晶圆DUT，在所述加速开关电路41控制并改变所述旁路开关42的各端连接关系后，所述旁路开关42的第二端和第三端连通，使得雪崩测试中的所述第一电流输出端CI流出的电流经过所述旁路开关42流经所述电容C和第一电阻R1。
图2为本实施例提供的电压采样单元的电路图。如图2所示，所述电压采样单元20包括第二电阻R2至第九电阻R9、第一运算放大器U1至第三运算放大器U3和第一高速ADC单元21，所述第一高速ADC单元21具有输入端和输出端，第二电阻R2的一端作为所述电压采样单元20的第一输入端，第二电阻R2的一端连接第一电压采样端CV以及被测晶圆的输入端DUT1，所述第二电阻R2的另一端同时连接第一运算放大器U1的反相输入端以及第四电阻R4的一端，所述第一运算放大器U1的同相输入端接地GND，所述第一运算放大器U1的输出端同时连接所述第四电阻R4的另一端和第六电阻R6的一端，所述第六电阻R6的另一端同时连接第八电阻R8的一端和所述第三运算放大器U3的同相输入端，第三电阻R3的一端作为所述电压采样单元20的第二输入端，所述第三电阻R3的一端连接所述第三电压采样端EV，所述第三电阻R3的另一端同时连接第二运算放大器U2的反相输入端以及第五电阻R5的一端，所述第二运算放大器U2的同相输入端接地GND，所述第二运算放大器U2的输出端连接第七电阻R7的一端以及所述第五电阻R5的另一端，所述第三运算放大器U3的反相输入端同时连接第九电阻R9的一端以及所述第七电阻R7的另一端，所述第九电阻R9的另一端接地GND，所述第八电阻R8的另一端同时连接所述第三运算放大器U3的输出端以及第一高速ADC单元21的输入端，所述第一高速ADC单元的输出端作为所述电压采样单元的输出端，所述第一高速ADC单元21的输出端连接所述处理单元30的第二输入端。
在所述电压采样单元20中，所述第一运算放大器U1和所述第二运算放大器U2作为跟随器，起到阻抗间隔的作用，所述第三运算放大器U3、第六电阻R6至第九电阻R9共同起到差分运放作用，用以把第一电压采样端CV和第三电压采样端EV采集到的电压信号精准传输到第一高速ADC单元21中，并通过所述第一高速ADC单元21进行采样处理（例如将从第一电压采样端CV和第三电压采样端EV处采集的模拟信号转换为数字信号），以向所述处理单元30提供高精度的数字电压。
图3为本实施例提供的电流采样单元的电路图。如图3所示，所述电流采样单元10包括电流传感器11、第十电阻R10至第十七电阻R17、第四运算放大器U4至第六运算放大器U6、以及第二高速ADC单元12，所述电流传感器11具有输入端1a和输出端1b，所述电流传感器11的输入端1a作为所述电流采样单元的输入端，所述电流传感器11的输入端1a同时连接第十电阻R10的一端、第十二电阻R12的一端以及第一电流输出端CI，所述电流传感器11的输出端作1b为所述电流采样单元10的第一输出端，所述电流传感器11的输出端1b连接所述被测晶圆DUT的输入端DUT1，所述电流传感器11的输出端1b还同时连接所述第十电阻R10的另一端以及第十一电阻R11的一端，所述第十一电阻R11的另一端同时连接第十三电阻R13的一端以及第四运算放大器U4的反相输入端，所述第四运算放大器U4的输出端同时连接所述第十三电阻R13的另一端以及第十五电阻R15的一端，所述第四运算放大器U4的同相输入端以及所述第五运算放大器U5的同相输入端同时接地，所述第五运算放大器U5的反相输入端同时连接第十四电阻R14的一端，以及所述第十二电阻R12的另一端，所述第五运算放大器U5的输出端同时连接所述第十四电阻R14的另一端以及第十六电阻R16的一端，所述第十五电阻R15的另一端同时连接第十七电阻R17的一端以及第六运算放大器U6的同相输入端，所述第六运算放大器U6的反相输入端同时连接第十六电阻R16的另一端以及第十八电阻R18的一端，所述第十八电阻R18的另一端接地，所述第六运算放大器U6的输出端同时连接所述第十七电阻R17的另一端以及所述第二高速ADC单元12的输入端，所述第二高速ADC单元12的输出端作为所述电流采样单元10的第二输出端，所述第二高速ADC单元12的输出端连接所述处理单元30的第一输入端。
在所述电流采样单元10中，所述电流传感器11将第一电流输出端CI提供的电流信号转换为电信号，所述第四运算放大器U4和所述第五运算放大器U5作为跟随器，起到阻抗间隔的作用，所述第六运算放大器U6、第十五电阻R15至第十八电阻R18共同起到差分运放作用，用以把所述电信号精准传输到第二高速ADC单元12中，并通过所述第二高速ADC单元12进行采样处理，以向所述处理单元30提供高精度的数字电流。
在雪崩测试时，电流从所述电感器1的第一电流输出端CI和第二电流输出端BI流经所述被测晶圆DUT后从电流返回端EI返回电感器中，以形成雪崩测试回路，从雪崩测试回路导通开始，所述第一电流输出端CI开始提供三角形脉冲电流，所述第二电流输出端BI提供方波脉冲电流，同时，所述电流采样单元10在固定间隔时间多次从所述第一电流输出端CI采集流经所述被测晶圆DUT的电流，并将采集到的电流经过采样处理后发送给所述处理单元30，所述电压采样单元20在固定间隔时间多次从所述第一电压采样端CV和第二电压采样端BV间采集所述被测晶圆DUT的电压，并将采集到的电压经过采样处理后发送给所述处理单元30，所述处理单元30根据每次接收到的电流值和电压值计算出所述被测晶圆DUT的导通电阻RDson，并根据算法对比所有的导通电阻RDson，以判断所述被测晶圆DUT的MOSFET器件的PN结的温升是否过高，同时，根据所述电流采样单元10多次采集的电流值判断单位时间内的电流值是否超出规定，例如是超出每相邻两次采集的电流值的连线的斜率的预设界限值。
所述保护装置2的控制方法包括：
当处理单元30判断出所述被测晶圆DUT的MOSFET器件的PN结的温升过高，同时在单位时间内的电流值超出规定时，所述处理单元30判定所述被测晶圆DUT将会发生爆珠现象，此时，所述处理单元30控制所述保护装置2短接所述被测晶圆DUT，使得所述第一电流输出端CI流出的电流不经过所述被测晶圆DUT，而是流经所述保护装置2。详细的，所述处理单元30判定所述被测晶圆DUT将会发生爆珠现象时，所述处理单元30控制所述泄能单元40的加速开关电路41去打开旁路开关42，使得所述旁路开关42的第二端和第三端连通，所述第一电流输出端CI流出的电流经过所述旁路开关42流经第一电阻R1和电容C，使得电感器1提供的能量经过第一电阻R1和电容C卸掉，以此保护所述被测晶圆DUT不发生爆珠。
综上所述，本发明提供一种保护装置及其控制方法、雪崩测试装置，所述保护装置通过电流采样单元和电压采样单元采集高精度的电压和电流，并通过处理单元对采集的电压和电流进行检测，以判断被测晶圆是否进入爆珠状态，即处理单元根据被测器件在测试时的特性变化来检测是否需要保护被测晶圆，并在检测需要保护被测晶圆时，通过泄能单元短接被测晶圆来进行泄能，以对即将进入爆珠状态的被测晶圆采用保护措施，从而达到保护装置的保护功能，并且在测试过程中，所述保护装置没有影响雪崩测试的测试结果，且所述保护装置的硬件方案结构简单，便于实现。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语 “第一”、“第二”的描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (11)

1.一种保护装置，用于在雪崩测试中保护被测晶圆，其特征在于，包括电流采样单元、电压采样单元、处理单元和泄能单元，所述电流采样单元具有一个输入端、第一输出端和第二输出端，所述电压采样单元具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述处理单元具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述被测晶圆具有第一输入端和输出端，所述泄能单元包括第一输入端和第二输入端，
所述电流采样单元的输入端和所述泄能单元的第一输入端同时连接电源，所述电源用于向所述电流采样单元和所述泄能单元提供电流，所述电流采样单元的第一输出端连接所述被测晶圆的第一输入端，所述电流采样单元的第二输出端连接所述处理单元的第一输入端，所述电流采样单元用于采集流经所述被测晶圆的电流；
所述电压采样单元的第一输入端连接所述被测晶圆的第一输入端，所述电压采样单元的第二输入端连接所述被测晶圆的输出端，所述电压采样单元用于采集所述被测晶圆在第一输入端和输出端的电压，所述电压采样单元的输出端连接所述处理单元的第二输入端；
所述处理单元的输出端连接所述泄能单元的第二输入端，所述处理单元用于根据所述电流采样单元提供的电流以及所述电压采样单元提供的电压判断所述被测晶圆在雪崩测试中是否将会发生爆珠现象，并在将会发生爆珠现象时所述处理单元通过所述泄能单元的第二输入端控制所述泄能单元短接所述被测晶圆，使得电源提供的电流通过所述泄能单元的第一输入端流经所述泄能单元。
2.如权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述泄能单元包括加速开关电路、旁路开关、电容和第一电阻，所述加速开关电路具有输入端和输出端，所述旁路开关具有第一端、第二端和第三端，
所述加速开关电路的输入端作为所述泄能单元的第二输入端，所述加速开关电路的输入端连接所述处理单元的输出端，所述加速开关电路的输出端连接旁路开关的第一端，所述旁路开关的第二端作为所述泄能单元的第一输入端，所述旁路开关的第二端连接所述电源，所述旁路开关的第三端同时连接所述第一电阻的一端以及所述电容的一端，所述第一电阻的另一端以及所述电容的另一端均接地；以及
其中，所述加速开关电路用于控制并改变所述旁路开关的第一端、第二端和第三端中两两之间的连接关系。
3.如权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述电压采样单元包括第二电阻至第九电阻、第一运算放大器至第三运算放大器、以及第一高速ADC单元，所述第一高速ADC单元具有输入端和输出端，
所述第二电阻的一端作为所述电压采样单元的第一输入端，所述第二电阻的一端连接所述被测晶圆的第一输入端，所述第二电阻的另一端同时连接所述第一运算放大器的反相输入端以及第四电阻的一端，所述第一运算放大器的同相输入端接地，所述第一运算放大器的输出端同时连接所述第四电阻的另一端和第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端同时连接第八电阻的一端和所述第三运算放大器的同相输入端，第三电阻的一端作为所述电压采样单元的第二输入端，所述第三电阻的一端连接所述被测晶圆的输出端，所述第三电阻的另一端同时连接第二运算放大器的反相输入端以及第五电阻的一端，所述第二运算放大器的同相输入端接地，所述第二运算放大器的输出端连接第七电阻的一端以及所述第五电阻的另一端，所述第三运算放大器的反相输入端同时连接第九电阻的一端以及所述第七电阻的另一端，所述第九电阻的另一端接地，所述第八电阻的另一端同时连接所述第三运算放大器的输出端以及所述第一高速ADC单元的输入端，所述第一高速ADC单元的输出端作为所述电压采样单元的输出端，所述第一高速ADC单元的输出端连接所述处理单元的第二输入端。
4.如权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述电流采样单元包括电流传感器、第十电阻至第十七电阻、第四运算放大器至第六运算放大器、以及第二高速ADC单元，所述电流传感器具有输入端和输出端，
所述电流传感器的输入端作为所述电流采样单元的输入端，所述电流传感器的输入端同时连接第十电阻的一端、第十二电阻的一端以及电源，所述电流传感器的输出端作为所述电流采样单元的第一输出端，所述电流传感器的输出端同时连接所述被测晶圆的第一输入端、所述第十电阻的另一端以及第十一电阻的一端，所述第十一电阻的另一端同时连接第十三电阻的一端以及第四运算放大器的反相输入端，所述第四运算放大器的输出端同时连接所述第十三电阻的另一端以及第十五电阻的一端，所述第四运算放大器的同相输入端以及第五运算放大器的同相输入端同时接地，所述第五运算放大器的反相输入端同时连接第十四电阻的一端，以及所述第十二电阻的另一端，所述第五运算放大器的输出端同时连接所述第十四电阻的另一端以及第十六电阻的一端，所述第十五电阻的另一端同时连接第十七电阻的一端以及第六运算放大器的同相输入端，所述第六运算放大器的反相输入端同时连接第十六电阻的另一端以及第十八电阻的一端，所述第十八电阻的另一端接地，所述第六运算放大器的输出端同时连接所述第十七电阻的另一端以及所述第二高速ADC单元的输入端，所述第二高速ADC单元的输出端作为所述电流采样单元的第二输出端，所述第二高速ADC单元的输出端连接所述处理单元的第一输入端。
5.如权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述被测晶圆包括多个阵列分布的MOSFET器件。
6.一种雪崩测试装置，其特征在于，包括电感器，以及如权利要求1~5中任一项所述的保护装置，所述电感器同时连接所述保护装置和被测晶圆，并用于在雪崩测试时向所述保护装置和被测晶圆提供电流。
7.如权利要求6所述的雪崩测试装置，其特征在于，所述电感器包括第一电流输出端、第二电流输出端、电流返回端、第一电压采样端、第二电压采样端和第三电压采样端，所述被测晶圆包括第一输入端、第二输入端和输出端，
所述第一电流输出端连接所述电流采样单元的输入端和泄能单元的第一输入端，所述第二电流输出端连接所述被测晶圆的第二输入端，并用以向所述被测晶圆提供电流，所述电流返回端连接所述被测晶圆的输出端，所述第一电压采样端连接所述被测晶圆的第一输入端，所述第二电压采样端连接所述被测晶圆的第二输入端，所述第三电压采样端连接所述被测晶圆的输出端。
8.如权利要求7所述的雪崩测试装置，其特征在于，所述第一电流输出端连接所述泄能单元的旁路开关的第二端，还连接所述电流采样单元的电流传感器的输入端。
9.如权利要求7所述的雪崩测试装置，其特征在于，所述第一电压采样端连接所述电压采样单元的第二电阻的一端，所述第三电压采样端连接所述电压采样单元的第三电阻的一端。
10.一种保护装置的控制方法，采用如权利要求1~5中任一项所述的保护装置，其特征在于，包括：
电压采样单元在固定间隔时间多次采集被测晶圆在第一输入端和输出端的电压，并对所述电压进行采样处理；
电流采样单元在固定间隔时间多次采集所述被测晶圆在所述第一输入端的电流，并对所述电流进行采样处理；
处理单元根据所述电流采样单元提供的电流以及所述电压采样单元提供的电压判断所述被测晶圆在雪崩测试中是否将会发生爆珠现象，并在将会发生爆珠现象时所述处理单元控制泄能单元短接所述被测晶圆，使得电源提供的电流仅流经所述泄能单元。
11.如权利要求10所述的保护装置的控制方法，其特征在于，在判定所述被测晶圆将会发生爆珠现象时，所述处理单元控制所述泄能单元的加速开关电路去打开旁路开关，使得所述旁路开关的第二端和第三端连通，第一电流输出端流出的电流经过所述旁路开关流经第一电阻和电容。
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