DE102017101051A1

DE102017101051A1 - Testen von Halbleitervorrichtungen

Info

Publication number: DE102017101051A1
Application number: DE102017101051.3A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kalt
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2018-07-26
Also published as: US20180210027A1

Abstract

Es werden Verfahren und Vorrichtungen bereitgestellt. Eine Vorrichtung kann einen Hauptstrompfad (11) zwischen einem Anschluss (10) und einer Versorgungsspannungsschiene (15) umfassen. Des Weiteren ist ein Hilfsstrompfad (12) bereitgestellt, der mit einer assoziierten Messschaltungsanordnung gekoppelt ist, um ein Testmessungsergebnis (res) auszugeben.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Anmeldung betrifft Vorrichtungen und Verfahren, die das Testen von Halbleitervorrichtungen betreffen.
Hintergrund
Das Testen von Halbleitervorrichtungen ist ein wichtiger Teil des Entwurfs- und Herstellungsprozesses solcher Vorrichtungen. Für sicherheitsrelevante Vorrichtungen, wie etwa Automobilhalbleitervorrichtungen, insbesondere, wenn die Vorrichtungen kleine Merkmalsgrößen aufweisen, ist das Testen von rein funktionalen Parametern gegenüber einer Spezifikation für die jeweilige Vorrichtung möglicherweise nicht immer ausreichend, um Anforderungen eines Benutzers hinsichtlich hoher Zuverlässigkeit und Qualität zu erfüllen. Daher ist für solche Vorrichtungen zusätzliche Testzeit erforderlich, die zum Beispiel DfT(Design for Test - Gestaltung für Tests)-, DfR(Design for Reliability-Gestaltung für Zuverlässigkeit)- und/oder DfM(Design for Manufacturability - Gestaltung für Herstellbarkeit)-Themen abdeckt.
Für solche Halbleitervorrichtungen können Testkosten 25 % oder mehr der Gesamtproduktionskosten betragen und eine beträchtliche Zeit erfordern. Des Weiteren kann die Testschaltungsanordnung beträchtlichen zusätzlichen Aufwand verursachen, der die Kosten ebenfalls erhöht.
Manche herkömmliche Back-End-Testansätze, bei denen eine gekapselte Vorrichtung getestet wird, wie digitales IDDQ-Testen oder SCAN-Testen, erfordern zudem zusätzliche Stifte für ein Schaltungsgehäuse und externe Prüfgeräte, was aus Kostengründen ebenfalls nicht wünschenswert ist. Beim Front-End-Testen werden entsprechende Waferebenenpads benötigt, die dann durch Testgerätenadeln kontaktiert werden. Es sollte angemerkt werden, dass es in vielen Fällen wünschenswerter ist, defekte Vorrichtung bereits auf der Front-End-Verarbeitungsebene und wenigstens vor dem Kapseln zu detektierten und die Vorrichtung dann auszusortieren, um Kapselungskosten für defekte Vorrichtungen zu vermeiden.
Ähnliche Überlegungen treffen auf das Testen von Analogteilen oder das Testen von Oxiden unter Belastung zu. Beispiele für solche Oxide beinhalten Gate-Oxide, Oxide von Kondensatoren und Oxide, die zu anderen Isolationszwecken verwendet werden. Als ein nichtbeschränkendes Beispiel können Gate-Oxid-Belastungstests zum Beispiel für On-Chip-Aktorvorrichtungen durchgeführt werden.
Es ist daher ein Ziel, Vorrichtungen und Verfahren bereitzustellen, die Testtechniken betreffen, die wenigstens manche der obigen Nachteile herkömmlicher Ansätze bewältigen oder abschwächen.
Kurzdarstellung
Es sind eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 17 bereitgestellt. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungsformen.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Vorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst:

einen Anschluss,
einen ersten Strompfad, der zwischen den Anschluss und eine Versorgungsspannungsschiene gekoppelt ist,
einen zweiten Strompfad, der mit der Versorgungsspannungsschiene gekoppelt ist, wobei der zweite Strompfad mit einer Messschaltungsanordnung gekoppelt ist.

Bei manchen Implementierungen kann die Vorrichtung in einem einzigen Gehäuse implementiert und/oder in einem einzigen Chip integriert sein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist ein Verfahren bereitgestellt, das Folgendes umfasst:

Verwenden eines ersten Strompfades zwischen einem Anschluss und einer Versorgungsspannungsschiene wenigstens für einen Normalbetrieb einer Vorrichtung, und
Verwenden eines zweiten Strompfades, der mit der Versorgungsspannungsschiene gekoppelt ist, für wenigstens eine Art von Testmessung.

Die obige Kurzdarstellung ist lediglich dazu vorgesehen, eine knappe Übersicht über manche Merkmale mancher nichtbeschränkender Ausführungsformen zu geben, und ist nicht als beschränkend aufzufassen.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
2 ist ein Diagramm, das eine Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
3-5 sind Diagramme, die verschiedene Testansätze veranschaulichen.
6 ist ein Schaltbild einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
7 ist ein Schaltbild einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
8 ist ein Schaltbild einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
9 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.

Ausführliche Beschreibung
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen beschrieben. Es sollte angemerkt werden, dass diese Ausführungsformen lediglich zu Veranschaulichungszwecken gegeben sind und nicht als beschränkend aufzufassen sind. Während Ausführungsformen als zahlreiche Merkmale oder Elemente umfassend beschrieben sind, können zum Beispiel bei anderen Ausführungsformen manche dieser Merkmale oder Elemente weggelassen und/oder durch alternative Merkmale oder Elemente ersetzt werden. Außerdem können außer den Merkmalen oder Elementen, die explizit in den Zeichnungen gezeigt oder hier beschrieben sind, weitere Merkmale oder Elemente bereitgestellt werden, zum Beispiel Merkmale oder Elemente, die herkömmlicherweise beim Testen von elektrischen Vorrichtungen verwendet werden.
Merkmale oder Elemente verschiedener Ausführungsformen können kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden. Variationen und Modifikationen, die im Hinblick auf eine der Ausführungsformen beschrieben werden, können ebenso auf andere Ausführungsformen angewandt werden, sofern nichts Anderes angegeben wird.
Beliebige elektrische Verbindungen, die in den Zeichnungen gezeigt oder hier beschrieben sind, können direkte elektrische Verbindungen oder Kopplungen sein, d. h. elektrische Verbindungen oder Kopplungen ohne dazwischenliegende Elemente, oder können indirekte Verbindungen oder Kopplungen sein, d. h. elektrische Verbindungen oder Kopplungen mit einem oder mehreren zusätzlichen dazwischenliegenden Elementen, so lange der allgemeine Zweck der Verbindung oder Kopplung, zum Beispiel zum Übertragen einer gewissen Art von Signal, zum Übertragen einer gewissen Art von Informationen oder zum Bereitstellen einer gewissen Art von Steuerung, im Wesentlichen beibehalten wird.
Ausführungsformen können sowohl auf Front-End-Testen, z. B. auf Wafer vor dem Zerteilen, und auf Back-End-Testen, z. B. auf gekapselte Chips, anwendbar sein und sind nicht auf irgendeine spezielle Stufe eines Herstellungsprozesses beschränkt.
Manche Ausführungsformen verwenden einen zusätzlichen Strompfad zwischen einem Anschluss und einer internen Versorgungsspannungsschiene einer Vorrichtung zur Messung. Ein Ausführungsbeispiel das solche Techniken verwendet, ist in 1 veranschaulicht. 1 veranschaulicht eine Halbleitervorrichtung, die einen Versorgungsanschluss 10 und eine Schaltung 15, die über den Versorgungsanschluss 10 zu versorgen ist, umfasst. Die Schaltung 15 kann eine beliebige elektronische Schaltung zum Durchführen einer gewünschten Funktion der Vorrichtung umfassen, z. B. eine analoge und/oder digitale Schaltungsanordnung, eine Logikschaltungsanordnung, eine Verarbeitungsschaltungsanordnung usw. Bei manchen Ausführungsformen sind die in 1 veranschaulichten Komponenten auf eine integrierte Art auf einem einzigen Halbleiter-Die bereitgestellt und/oder sind innerhalb eines einzigen Gehäuses bereitgestellt. Der Anschluss 10 kann zum Beispiel einem Stift oder einem anderen Kontaktelement eines Chip-Die oder -gehäuses entsprechen oder kann einer chipinternen Versorgungsspannungsschiene entsprechen.
Der Anschluss 10 ist über einen Hauptstrompfad 11 und einen Hilfsstrompfad 12 mit einer Versorgungsspannungsschiene 14 gekoppelt. Der Hauptstrompfad 11 kann zum Beispiel einen ersten Spannungsregler, wie einen Linearspannungsregler (LVR: Linear Voltage Regulator), umfassen, um eine stabilisierte Spannung auf der Versorgungsschiene 14 basierend auf einer an dem Anschluss 10 angelegten Versorgungsspannung bereitzustellen. Der Hilfsstrompfad 12 kann einen weiteren Spannungsregler umfassen, der bei manchen Ausführungsformen eine einfachere Struktur als der Spannungsregler des Hauptstrompfades 11 aufweisen kann. Der Hilfsstrompfad 12 kann ferner eine Messvorrichtung, wie eine Strommessvorrichtung, die auch als Amperemeter bezeichnet wird, umfassen, um einen Strom zu messen, der durch den Hilfsstrompfad 12 fließt, und um ein Messergebnis res über einen Ausgang 13 bereitzustellen.
Bei manchen Ausführungsformen ist während des Normalbetriebs der Vorrichtung aus 1 nur der Hauptstrompfad 11 aktiv und ist der Hilfsstrompfad 12 deaktiviert. Auf diese Weise beeinflussen Messelemente des Hilfsstrompfades 12 den Normalbetrieb nicht und verursachen zum Beispiel keinerlei Verluste. Andererseits ist der Hauptstrompfad 11 wenigstens für manche Testmessungen deaktiviert und ist der Hilfsstrompfad 12 aktiv. Ein Beispiel für solche Testmessungen sind Leckstrommessungen, bei denen eine Spannung an den Anschluss 10 angelegt wird und ein Strom durch den Hilfsstrompfad 12 in einem deaktivierten Zustand der Schaltung 15 gemessen wird. In einem solchen Fall sollte kein wesentlicher Strom fließen und kann das Messen eines Stroms oberhalb einer Schwelle eine fehlerhafte Vorrichtung anzeigen. Es sollte angemerkt werden, dass der Hauptstrompfad 11 auch verwendet werden kann, entweder alleine für andere Tests oder gemeinsam mit dem Hilfsstrompfad 12, zum Beispiel zum Bereitstellen einer Spannungsbelastung (d. h. einer Versorgungsspannung oberhalb der Versorgungsspannung im Normalbetrieb). Des Weiteren ist das Beispiel für Leckstromtests nicht als beschränkend auszulegen und kann der Hilfsstrompfad 12 auch für andere Arten von Tests verwendet werden. Des Weiteren kann die Messvorrichtung, wie eine Strommessvorrichtung des Hilfsstrompfades 12, bei manchen Ausführungsformen auch für andere Tests verwendet werden, die den Hilfsstrompfad 12 ansonsten nicht einschließen. Auf diese Weise kann bei manchen Ausführungsformen Schaltungsfläche gespart werden. Des Weiteren kann die Testzeit bei manchen Ausführungsformen durch Bereitstellen einer Messmöglichkeit und daher einer Testmöglichkeit in dem Hilfsstrompfad 12 reduziert werden.
2 ist ein Diagramm einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Die Ausführungsform aus 2 kann als ein Implementierungsbeispiel für die Strompfade 11 und 12 aus 1 gesehen werden, kann aber auch unabhängig von der Ausführungsform aus 1 implementiert werden.
Die Vorrichtung aus 2 umfasst einen Anschluss 20, der zum Beispiel ein Stift eines Halbleitergehäuses oder ein Kontaktanschluss eines Halbleiterchip-Die sein kann. Im Betrieb kann eine Versorgungsspannung, zum Beispiel eine Batteriespannung VBAT oder eine positive Versorgungsspannung VCC oder VDD, an den Anschluss 20 angelegt werden.
Ein erster Linearspannungsregler (LVR) 21 ist zwischen den Anschluss 20 und eine Versorgungsspannungsschiene 24 gekoppelt, um eine Versorgungsspannung, zum Beispiel eine Versorgungsspannung von 1,5 V, 3,3 V oder von 5 V, in Abhängigkeit von einer verwendeten Technologie zu erzeugen. Die Versorgungsspannungsschiene 24 kann dann die Halbleiterschaltungen versorgen, die mit der Schiene 24 gekoppelt sind (in 2 nicht gezeigt). Der Linearspannungsregler 21 kann eine Referenzspannung v_ref1 und eine Rückkopplungsspannung v_feedback1, die von einer Spannung an der Versorgungsspannungsschiene 24 abgeleitet ist, empfangen, um eine stabilisierte Spannung auf der Versorgungsspannungsschiene 24 bereitzustellen. Der Linearspannungsregler 21 kann zum Beispiel verwendet werden, um die Versorgungsspannung auf der Versorgungsspannungsschiene 24 im Normalbetrieb der Vorrichtung bereitzustellen.
Des Weiteren umfasst die Vorrichtung aus 2 einen zweiten Linearspannungsregler 22, der zwischen dem Anschluss 20 und einer Versorgungsspannungsschiene 24 gekoppelt ist. Eine Strommessvorrichtung (Amperemeter) 23 ist für Strommessungen, zum Beispiel Leckstrommessungen, wie unten weiter erklärt wird, zwischen den Linearspannungsregler 22 und die Versorgungsspannungsschiene 24 gekoppelt. Der Linearspannungsregler 22 empfängt eine zweite Referenzspannung v_ref2, die gleich der Referenzspannung v_ref1, die durch den Linearspannungsregler 21 empfangen wird, oder verschieden von dieser sein kann, und eine zweite Rückkopplungsspannung v_feedback2 basierend auf einer Spannung auf der Versorgungsschiene 24, welche gleich der Rückkopplungsspannung v_feedback1 sein kann, obwohl dies nicht der Fall sein muss. In manchen Fällen kann die Rückkopplungsspannung anpassbar sein, um eine Spannung auf der Schiene 24 anzupassen. Die Linearspannungsregler 21, 22 können auf die gleiche oder eine ähnliche Weise implementiert werden, können aber auch verschieden voneinander implementiert werden. Zum Beispiel kann der Linearspannungsregler 22 auf eine einfachere Weise als der Linearspannungsregler 21 implementiert werden, da der Linearspannungsregler 22 bei manchen Ausführungsformen nur zu Testzwecken verwendet wird, was die Anforderungen für den Linearspannungsregler 22 lockern kann.
Bei manchen Ausführungsformen kann für eine Leckstrommessung der Linearspannungsregler 21 deaktiviert sein und kann ein zweiter Linearspannungsregler 22 aktiviert sein. Eine Spannung kann an den Anschluss 20 angelegt werden und ein Leckstrom kann unter Verwendung der Strommessvorrichtung 23 gemessen werden. Auf diese Weise ist keine Strommessung, wie durch einen Pfeil 25 angezeigt, in einem Strompfad notwendig, der die Versorgungsspannung im Normalbetrieb über den Linearspannungsregler 21 an die Versorgungsspannungsschiene 24 liefert. Der Hauptstrompfad, der auch während des Normalbetriebs über den ersten Linearspannungsregler 21 verwendet wird, ist nicht durch die Bereitstellung der Strommessvorrichtung beeinflusst. Es sollte angemerkt werden, dass auch der Linearspannungsregler 21 für manche Tests verwendet werden kann. Zum Beispiel kann bei manchen Ausführungsformen ein Test durchgeführt werden, bei dem eine Schaltung, die mit der Versorgungsspannungsschiene 24 verbunden ist, auf höhere Spannungen als im Normalbetrieb verwendet belastet wird und dann Leckströme gemessen werden können. Bei manchen Ausführungsformen kann die Belastung über den ersten Linearspannungsregler 21 durchgeführt werden, indem die Referenzspannung v_ref1 auf höhere Werte eingestellt wird (der zweite Linearspannungsregler 22 kann während dieser Belastung deaktiviert sein) und dann ein Lecktest unter Verwendung des zweiten Linearspannungsreglers 22 durchgeführt werden kann (der erste Linearspannungsregler 21 kann während dieses Leckverlustmesstests deaktiviert sein).
Der Leckstrommesspfad beinhaltet den Linearspannungsregler 22 und die Strommessvorrichtung 23 kann auf ein Minimum bemessen sein, da üblicherweise nur schwache Ströme in einer solchen Leckverlustmessung fließen. Des Weiteren wird die Spannung während der Leckverlustmessphase durch Anpassen von v_ref2 angepasst.
Es muss kein externes Testpad bereitgestellt sein und das Ergebnis kann zum Beispiel auf einem beliebigen verfügbaren Anschluss ausgegeben werden, der während des Normalbetriebs für andere Zwecke verwendet werden kann. Das Ergebnis der Messung durch die Strommessvorrichtung 23 kann auch auf dem Chip ausgewertet werden. In diesem Fall kann eine bereitgestellte Auswertungsschaltungsanordnung auch für andere Messungen, zum Beispiel Testmessungen auf dem Chip, zum Beispiel in Verbindung mit anderen Spannungsreglern (zum Beispiel für andere Versorgungsschienen), verwendet werden.
Die Vorrichtung aus 2 kann zum Beispiel für digitale IDDQ-Tests oder beliebige andere Tests verwendet werden, bei denen ein durch eine Schaltung fließender Strom gemessen werden muss zum Beispiel für Tests einer analogen Schaltungsanordnung.
Um ein besseres Verständnis von IDDQ-Tests und anderen Tests, die mit Vorrichtungen mancher Ausführungsformen durchgeführt werden können, zu vermitteln, veranschaulichen 3-5 einige Tests, die auf Halbleitervorrichtungen durchgeführt werden können, von denen wenigstens manche mit hier beschriebenen Ausführungsformen durchgeführt werden können, zum Beispiel mit der oben beschriebenen Ausführungsform aus 1 und 2 oder den später beschriebenen Ausführungsformen aus 6-8.
3 ist ein Diagramm, das das Testen eines Digitalteils 37 einer Schaltung veranschaulicht. Im Normalbetrieb wird der Digitalteil 37 von einer Versorgungsspannungsschiene 36 versorgt, die eine stabilisierte Spannung von einem Linearspannungsregler 35 empfängt. Der Linearspannungsregler 35 wird über ein Pad 35 versorgt, an das zum Beispiel eine positive Versorgungsspannung VDD angelegt werden kann. Eine Ziffer 34 veranschaulicht eine Kapazität zwischen der Versorgungsspannungsschiene 36 und Masse, wobei die Kapazität als ein Puffer für Spitzenströme dienen kann.
Für ein SCAN-Testen einschließlich der Messung eines IDDQ-Stroms wird in dem herkömmlichen Ansatz aus 3 durch eine Stromquelle 32 eine Belastung oder ein(e) IDDQ-Strom/Spannung über ein Testpad 31 und einen Schalter 33 an den Digitalteil 37 angelegt. Der Leckstrom wird dann durch eine (nicht gezeigte) Strommessvorrichtung gemessen, die mit dem Testpad 31 gekoppelt ist. In manchen Fällen ist das Testpad 31 bereitgestellt, da der Spitzenstrom, der während einer Ausführung eines Scanmustertests unter erhöhter Spannung fließt, vergleichsweise groß sein kann und nicht über den Linearspannungsregler 36 geliefert werden kann.
Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Ansatz aus 3 wird bei der Ausführungsform aus 2 kein Testpad, wie das Testpad 31, zum Liefern einer Belastung oder einer/eines IDDQ-Spannung/Stroms benötigt (obgleich es optional bereitgestellt werden kann), während, wie oben besprochen, immer noch im Wesentlichen die gleichen Messungen durchgeführt werden können.
4 veranschaulicht eine ähnliche Testanordnung in einer Vorrichtung für eine analoge Schaltungsanordnung. Solche Tests werden manchmal als analoge IDDQ-Tests bezeichnet. Ein solches Analogschaltungsanordnungsteiltesten ist in wenigstens manchen Umständen wünschenswert, da ein Analogschaltungsteil in Abhängigkeit von der Chipgröße und Chiparchitektur einen signifikanten Beitrag zu einer Gesamtfehlerrate einer Vorrichtung aufweisen kann.
Im Normalbetrieb wird bei der Ausführungsform aus 4 die analoge Schaltungsanordnung 47 durch eine Versorgungsspannungsschiene 46 versorgt, die eine Versorgungsspannung von einem Linearspannungsregler 45 empfängt. Der Linearspannungsregler 45 wird über einen Anschluss 40 versorgt, zum Beispiel mit einer positiven Versorgungsspannung VDD.
Eine Ziffer 44 bezeichnet eine Kapazität zwischen der Versorgungsspannungsschiene 46 und Masse, welche als ein Puffer für Spitzenströme dienen kann.
Zum Testen wird, ähnlich dem mit Bezug auf 3 beschriebenen digitalen Testen, bei dem herkömmlichen Ansatz aus 4 eine Spannungsbelastung oder ein IDDQ-Strom von einer Spannungsquelle 42 über ein dediziertes Testpad 41 und einen Schalter 43 bereitgestellt. Wieder wird im Gegensatz zu 4 bei der Ausführungsform aus 2 kein zusätzliches Testpad benötigt und ist der in 2 gezeigte Ansatz für sowohl analoge als auch digitale Schaltungen geeignet.
Daher kann der Ansatz aus 2 im Gegensatz zu den Ansätzen aus 3 und 4 den Vorteil aufweisen, dass kein Teststift oder -pad benötigt wird und keine zusätzliche Testgerätressource (Spannungsversorgung 32 oder 42) benötigt wird.
Die durch Anlegen einer Belastungsspannung erzeugte Belastung in 3 und 4 kann mögliche herstellungsbezogene Defekte, wie Partikel, Gate-Oxid-Schwächen usw., hervorheben. Für On-Chip-Aktorvorrichtungen, wie DMOS-Transistoren, können bei manchen Ausführungsformen spezielle Gate-Oxid-Belastungstests durchgeführt werden. Das Prinzip solcher Gate-Oxid-Belastungstests ist in 5A und 5B gezeigt. Um Wiederholungen zu vermeiden, tragen in 5A und 5B ähnliche oder entsprechende Elemente die gleichen Bezugszeichen und werden nicht zweimal beschrieben.
Sowohl in 5A als auch in 5B wird ein Schaltertransistor 54, zum Beispiel ein DMOS-Transistor, im Normalbetrieb über einen Schalter 51 von einem Gate-Treiber 50 gesteuert. Für Testzwecke wird der Schalter 51 geöffnet und wird eine Belastung an das Gate des Schaltertransistors 54 angelegt.
In 5A wird eine Belastung über ein Waferebenentestpad 52 bereitgestellt und wird ein Leckstrom an einem Ausgangspad 53, das mit Masse gekoppelt ist, gemessen. Im Fall aus 5B wird zum Bereitstellen einer Belastungs- und Leckverlustmessung eine Eingebaute-Selbsttest-Schaltung 54 verwendet, die eine Belastungsspannung und/oder einen Leckstrom über eine Diode 56 bereitstellt. Die Eingebaute-Selbsttest-Schaltungsanordnung 55 kann für mehrere Schaltertransistoren 54 verwendet werden, wie durch <y:x> in 5B angezeigt ist.
Bei Ausführungsformen kann eine Strommessvorrichtung, wie die Strommessvorrichtung 23 aus 2, auch verwendet werden, um einen Leckstrom für solche Gate-Belastungstests zu messen. Auf diese Weise muss bei manchen Ausführungsformen keine zusätzliche Strommessvorrichtung für solche Leckverlustmessungen bereitgestellt werden. Bei anderen Ausführungsformen können getrennte Strommessvorrichtungen verwendet werden.
6 veranschaulicht eine Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Ausführungsform aus 6 umfasst einen ersten Linearspannungsregler 60 und einen zweiten Linearspannungsregler 61, die beide zwischen einen Versorgungsspannungsanschluss 612, z. B. einen Stift, und eine Versorgungsspannungsschiene 68 gekoppelt sind. Über die Versorgungsspannungsschiene 68 kann zum Beispiel eine Digital- und/oder Analogteilschaltung (in 6 nicht gezeigt) versorgt werden.
Der erste Linearspannungsregler 60 umfasst einen Komparator 610, der eine Spannung auf der Spannungsschiene 68 mit einer Referenzspannung Vref, die durch eine Referenzquelle 611 erzeugt wird, zum Beispiel einer Bandabstandsreferenzquelle, vergleicht. Ein Ausgang des Komparators 610 steuert einen Transistor M1, um dementsprechend die Spannung auf der Spannungsschiene 68 zu regeln. Der Linearspannungsregler 610 wird zum Beispiel im Normalbetrieb der Vorrichtung aus 6 verwendet. Der Komparator 610 wird durch eine Versorgungsspannung versorgt, die an dem Anschluss 612 bereitgestellt wird.
Der zweite Linearspannungsregler 61 umfasst eine Spannungsreferenz 62, die bei dem Beispiel aus 6 durch eine Stromquelle 63 und eine Zener-Diode 64 gebildet ist, um einen zweiten Transistor M2 zu steuern. Andere Spannungsreferenzen können ebenfalls verwendet werden. Da der Spannungsregler 61 keine Rückkopplung von der Spannungsschiene 68 direkt empfängt, ist seine Reglung weniger genau als die Reglung des ersten Spannungsreglers 60. Trotzdem ist für Testzwecke eine solche vergleichsweise einfache Implementierung oft ausreichend. Ein Gate des Transistors M2 kann über ein Signal test_enable, das auch die Stromquelle 63 deaktiviert und aktiviert, mit Masse gekoppelt werden. Auf diese Weise kann der zweite Linearspannungsregler 61 über das Signal test_enable aktiviert und deaktiviert werden. Die Transistoren M1 und M2 müssen nicht gepaart werden. Bei manchen Ausführungsformen weist der Transistor M2 eine minimale Fläche auf, die für den Leckstrom (IDDQ-Strom) bemessen ist.
Für eine Strommessung ist ein Stromspiegel, der durch Transistoren P1 und P2 gebildet wird, in einem Pfad zwischen dem zweiten Transistor M2 und der Versorgungsspannungsschiene 68 bereitgestellt. Der gespiegelte Strom wird durch ein Amperemeter 66 gemessen und durch die Datenverarbeitungsschaltung 67 verarbeitet. Zum Beispiel kann die Datenverarbeitungsschaltung 67 für einen Leckverlusttest eine Warnungs- oder Fehlernachricht ausgeben, falls ein Strommaß eine vorbestimmte Schwelle überschreitet. Die Datenverarbeitungsschaltung 67 kann zum Beispiel Logikelemente, eine Verarbeitungsschaltungsanordnung, Filter oder andere Elemente, wie Komparatoren, umfassen, um den gemessenen Strom auszuwerten. Bei manchen Ausführungsformen können ein Amperemeter 66 und eine Datenverarbeitungsschaltung 67 durch eine unterschiedliche Spannungsversorgung als die zu testenden Schaltungsteile versorgt werden (d. h. nicht über die Versorgungsspannungsschiene 68), was in manchen Fällen Messfehler reduzieren kann.
Als Nächstes wird das Durchführen mancher Tests mit der in 6 gezeigten Ausführungsform besprochen.
Im Normalbetrieb wird der zweite Linearspannungsregler 61 durch das Signal test_enable deaktiviert und stellt der erste Linearspannungsregler 60 eine geregelte Spannung auf der Versorgungsspannungsschiene 68 bereit. Für eine dynamische oder statische Belastung (d. h. mit variierenden Spannungen oder einer konstanten Spannung) von Schaltungsteilen, die mit der Versorgungsspannungsschiene 68 gekoppelt ist, wird auch der erste Spannungsregler 60 verwendet. Eine höhere Spannung kann erzeugt werden, indem die durch den Referenzspannungsgenerator 611 erzeugte Referenzspannung erhöht wird und/oder indem ein resistiver Teiler 69A-69C in 6 betrieben wird.
Für Leckstrommessungen, z. B. nach einer Belastung, ist zuerst ein erster Linearspannungsregler 60 immer noch aktiviert und regelt die Spannung auf der Versorgungsspannungsschiene 68. Die Zielspannung in einer Ausführungsform ist auf die Nennspannung (zum Beispiel 1,5 V, 3,3 V, 5 V oder eine beliebige andere Versorgungsspannung, die auf der Versorgungsspannungsschiene 68 im Normalbetrieb erforderlich ist) eingestellt und der zweite Linearspannungsregler 61 wird durch das Signal test_enable aktiviert. Über die Spannungsreferenz, die durch die Stromquelle 63 und die Diode 64 gebildet ist, ist die Zielausgangsspannung zum Durchführen einer Strommessung bei einer erhöhten Spannung auswählbar. Die Ausgangsspannung ist bei Ausführungsformen hoch genug eingestellt, damit der erste Linearspannungsregler 60 durch den zweiten Linearspannungsregler 61 „abgeklemmt“ wird. Mit anderen Worten erzeugt der zweite Linearspannungsregler 61 eine Spannung auf der Versorgungsspannungsschiene 68, die so hoch ist, dass das Ausgangssignal des Komparators 610 bewirkt, dass sich der Transistor M1 in einem Aus-Zustand befindet, so dass der komplette zu messende Leckstrom (falls ein Leckstrom existiert) über den Transistor M2 fließt. Der Leckstrom wird dann durch den Messteil 65 wie erklärt gemessen. Um die Spannung auf der Spannungsschiene 68 während einer Strommessung niedrig zu halten, kann die Zielausgangsleistung 68 des Linearspannungsreglers 60 bei manchen Ausführungsformen auf niedrigere Werte als im Normalbetrieb eingestellt werden.
Die Verwendung eines Stromspiegels, wie die durch die Transistoren P1, P2 in 6 gebildeten, für die Strommessung ist lediglich ein Beispiel und andere Strommesstechniken können ebenfalls verwendet werden. Ein Beispiel ist in 7 gezeigt. Abgesehen von unten besprochenen Modifikationen entspricht die Ausführungsform aus 7 der Ausführungsform aus 6 und entsprechende Elemente tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmal ausführlich beschrieben.
In 7 ist anstelle des durch die Transistoren P1, P2 gebildeten Stromspiegels ein Shunt-Widerstand 70 in dem Strompfad zwischen dem Transistor M2 und der Versorgungsspannungsschiene 68 bereitgestellt. Ein fließender Leckstrom führt zu einem Spannungsabfall über dem Shunt-Widerstand 70, der dann durch das Amperemeter 66 gemessen wird. Andere Strommesstechniken können genauso verwendet werden, zum Beispiel Strommessungen basierend auf Magnetfeldsensoren, Strommessungen unter Verwendung von Transformatoren usw. Daher ist die vorliegende Anmeldung nicht auf irgendwelche speziellen Strommesstechniken beschränkt, so lange wie die Leckströme, die üblicherweise recht klein sind, gemessen werden können.
8 veranschaulicht eine Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform, die einige zusätzliche Testmöglichkeiten aufweist und die auch einige zusätzliche optionale Merkmale zeigt. Zur einfacheren Erörterung und um Wiederholungen zu vermeiden, wenn die Ausführungsform aus 8 besprochen wird, wird manchmal Bezug auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen genommen.
Die Ausführungsform aus 8 umfasst einen ersten Linearspannungsregler 813 und einen zweiten Linearspannungsregler 814, die zwischen einen Versorgungsspannungsanschluss 811 (zum Beispiel zum Empfangen einer positiven Versorgungsspannung VCC) und eine Versorgungsspannungsschiene 828 gekoppelt sind. Bei der Ausführungsform aus 8 teilen sich der erste und zweite Linearspannungsregler 813, 814 einen Komparator 83. Der Komparator 83 vergleicht eine Spannung auf der Versorgungsspannungsschiene 828 mit einer Referenzspannung, die durch einen Standby-Regler 80 erzeugt wird. Der Standby-Regler 80 umfasst einen Vorregler 81 und eine Bandabstandsreferenz 82, wie gezeigt, und erzeugt einen Referenzstrom Irefl für andere Zwecke neben dem Erzeugen einer Referenzspannung für den Komparator 83.
Für den ersten Linearspannungsregler 813 steuert der Komparator 83 einen ersten Transistor M1 und für den zweiten Linearspannungsregler 814 steuert der Komparator 83 einen zweiten Transistor M2. Es sollte angemerkt werden, dass eine solche Implementierung zum Beispiel auch in den Ausführungsformen aus 6 oder 7 verwendet werden kann oder die Implementierung aus 6 oder 7 mit einem getrennten Linearspannungsregler, der eine Komponente, wie einen Komparator, nicht teilt, auch in der Ausführungsform aus 8 verwendet werden kann.
Ein Signal test_enablel aktiviert selektiv entweder den ersten Linearspannungsregler 813 oder den zweiten Linearspannungsregler 814. Zum Aktivieren des ersten Linearspannungsreglers 813 sind die Schalter 84 und 86 geschlossen und sind die Schalter 85 und 87 geöffnet. Zum Aktivieren des zweiten Linearspannungsreglers 814 (und Deaktivieren des ersten Linearspannungsreglers 813), was dem in 8 gezeigtem Zustand entspricht, sind die Schalter 84 und 86 geöffnet und sind die Schalter 85 und 87 geschlossen. Die Ziffer 88 bezeichnet einen Hauptstrom, der über den Transistor M1 fließt, zum Beispiel im Normalbetrieb, während die Ziffer 89 einen Leckstrom bezeichnet.
Bei dem Beispiel aus 8 wird der zweite Linearspannungsregler 814 durch einen optionalen Teststift 829 und eine Diode 830 versorgt. Bei anderen Ausführungsformen kann dieses zusätzliche Pad weggelassen sein und kann der zweite Linearspannungsregler 814 eine Versorgungsspannung regeln, die an dem Stift 811 bereitgestellt wird (unter Verwendung der Verbindung 810, die die Drain-Anschlüsse der Transistoren M1 und M2 koppelt), ähnlich dem, was unter Bezugnahme auf 6 und 7 erklärt wurde. Das zusätzliche Testpad 829 kann zum Beispiel auch als Absicherungslösung zum Versorgen des zweiten Linearspannungsreglers 814 über den Anschluss 811 dienen. Diese Absicherungslösung ermöglicht auch, dass M2 in dem Triodengebiet betrieben wird, was die Steuerung unter Starklaststromdynamiken vereinfacht. Zum Beispiel kann der Komparator 86, der als ein Gate-Treiber dient, die Gate-Spannung des Transistors M2 mit Bezug auf die Drain-Spannung des Transistors M2 ausreichend hoch einstellen, so dass der Transistor M2 in einem Lineargebiet als ein Schalter betrieben wird. Mit anderen Worten kann der zweite Linearspannungsregler 814 in einem solchen Fall ein einfacher Schalter sein und weist einen assoziierten Messpfad zum Bereitstellen der Messergebnisse bereit. Es sollte angemerkt werden, dass dieses Absicherungskonzept auch auf die Ausführungsformen aus 6 und 7 angewandt werden kann.
Bei dem gezeigten Beispiel erzeugt der erste Linearspannungsregler 813 im Normalbetrieb eine erste Versorgungsspannung auf der Versorgungsspannungsschiene 828, zum Beispiel eine Versorgungsspannung von 1,5 V. Der zweite Linearspannungsregler 814 wird für Leckstrommessungen, wie oben besprochen, verwendet und ein Strom kann über einen Stromspiegel gemessen werden, der durch die Transistoren P1, P2 gebildet ist, die ein Leckverlustamperemeter 825 speisen, das einen Stromkomparator oder einen Analog-Digital-Umsetzer und/oder ein Amperemeter für Eingebaute-Selbsttests umfassen kann.
Ein Kondensator 814 dient als Pufferkondensator für zum Beispiel Spitzenströme während des Testens.
Bei der Vorrichtung aus 8 kann ein weiterer Spannungsreglerblock 818 bereitgestellt sein, der im Normalbetrieb eine höhere Versorgungsspannung als der Linearspannungsregler 813 bereitstellt, zum Beispiel eine Versorgungsspannung von 2,5 V im Gegensatz zu einer Versorgungsspannung von 1,5 V, die von dem Linearspannungsregler 813 im Normalbetrieb bereitgestellt wird. Der Reglerblock 818 kann als Regler für 1,5 V gestaltet sein, d. h. mit einem ersten Linearspannungsregler, wie dem ersten Linearspannungsregler 813, und einem zweiten Linearspannungsregler, wie dem zweiten Linearspannungsregler 814, kann aber auch unterschiedlich gestaltet sein. Daher kann auch der Reglerblock 818 einen zusätzlichen Strompfad zum Messen eines Leckstroms aufweisen. Die Ziffer 810 bezeichnet einen optionalen Pfad, falls eine analoge Messung eines Leckstroms über den Anschluss 829 nicht erforderlich ist und kein Pad (Waferebenenpad oder Gehäusestift) verfügbar ist.
Es sollte angemerkt werden, dass der Standby-Regler-Block 80 auch zum Liefern einer Referenzspannung VBG_PD an den Reglerblock 818 wiederverwendet werden kann, so dass keine separaten Spannungsreferenzen bereitgestellt werden müssen.
Leckströme durch die verschiedenen Regler können durch eine gemeinsame Amperemeterschaltungsanordnung 827 gemessen werden, die einen gespiegelten Leckstrom 816 von dem Stromspiegel P1, P2 umfasst, ein Leckstrom 818 (zum Beispiel gespiegelt) in einem Pfad von Reglerblocks kann zur Messung an das Leckverlustamperemeter 825 geliefert werden, wie durch einen Pfeil 817 angezeigt ist. Ein Speicher 824 kann eine oder mehrere Schwellen, zum Beispiel eine gleiche Leckstromschwelle für alle Leckverlustmessungen oder unterschiedliche Leckstromschwellen für unterschiedliche Leckverlustmessungen, zum Beispiel unterschiedlicher Reglerblöcke, speichern. Testmodusregister 826 können verwendet werden, um Ergebnisse der Auswertung und Messung zu speichern, die an einem digitalen Testpad auszugeben sind. Daher stellt die Ausführungsform aus 8 eine gemeinsame Strommessung-und-Auswertung-Schaltungsanordnung 827 für verschiedene Teile der Vorrichtung aus 8 bereit.
Bei der Ausführungsform aus 8 kann der Regler 818 ferner zur Gate-Oxid-Prüfung von zum Beispiel DMOS-Schaltern 819 unter Verwendung von Strompfaden, wie oben besprochen, verwendet werden. Diese Strompfade können dedizierte Pfade zur Gate-Oxid-Prüfung sein. Zu diesem Zweck können Schalter 820 bereitgestellt werden, über die solche DMOS-Transistoren oder andere Transistoren, die zu belasten sind, wie der DMOS-Transistor 819, selektiv mit dem Regler 818 gekoppelt werden können. Ein Leckpfad (der z. B. einen zweiten Linearspannungsregler umfasst), wie oben besprochen, des Reglerblocks 818 kann dann verwendet werden, um einen Leckstrom an dem Gate-Oxid über einen Messblock 827 zu messen.
Ferner umfasst die Ausführungsform aus 8 mit der Versorgungsspannungsschiene 828 gekoppelte Transistoren 822, 823, die durch einen Treiber 821 aktiviert werden, um die Versorgungsspannung (zum Beispiel 1,5 V) auf einer zusätzlichen Versorgungsspannungsschiene 831 bereitzustellen. Wenn der Pfad über die Transistoren 822, 823 durch den Treiber 821 deaktiviert wird, können Belastungs- und Leckstrommessungen über diesen Pfad unter Verwendung der oben besprochenen Techniken durchgeführt werden.
Bei der Ausführungsform aus 8 ist ein resistiver Teiler 833A-833C mit der Versorgungsspannungsschiene 828 gekoppelt. Ähnlich dem resistiven Teiler 69A-69C, der mit Bezug auf 6 veranschaulicht ist, kann der resistive Teiler 833A-833C verwendet werden, um eine Spannung auf einer Versorgungsschiene 828 auszuwählen. Wie in 8 gezeigt, können Knoten zwischen den Widerständen 833A-833D durch Signale test_enable2 und test_enable3 gesteuert selektiv mit Masse gekoppelt werden, wodurch dementsprechend eine Spannung auf einer Versorgungspannungsschiene 828 geändert wird und daher eine Rückkopplungsspannung zu dem Komparator 83 geändert wird, was verwendet werden kann, um die Spannung für Belastungstests zu erhöhen oder zu verringern. Zum Beispiel kann bei manchen Ausführungsformen eine Spannung auf der Versorgungsspannungsschiene 828 durch das Signal test_enable3 (von 1,5 V im Normalbetrieb) auf 2,5 V und durch das Signal test_enable2 auf 3 V erhöht werden, um verschiedene Belastungsniveaus bereitzustellen. Außerdem können bei anderen Ausführungsformen mehr als zwei Niveaus bereitgestellt werden. Es sollte angemerkt werden, dass dies auch auf die Ausführungsformen aus 6 und 7 angewandt werden kann. Es sollte ferner angemerkt werden, dass, während die Ausführungsform aus 8 zahlreiche Einzelheiten und Besonderheiten veranschaulicht, bei anderen Ausführungsformen nur manche der in 8 gezeigten Einzelheiten und Besonderheiten implementiert sein können. Zum Beispiel kann der Reglerblock 818 bei manchen Ausführungsformen weggelassen sein.
9 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahren gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren aus 9 kann mit einer beliebigen der unter Bezugnahme auf 1-8 erläuterten Vorrichtungen verwendet werden und wird zur einfacheren Veranschaulichung unter Bezugnahme auf Figuren 1-8 beschrieben. Jedoch kann das Verfahren aus 9 auch unabhängig von den zuvor besprochenen Ausführungsformen verwendet werden. Während das Verfahren aus 9 als eine Reihe von Handlungen oder Ereignissen gezeigt und beschrieben ist, ist zudem die Reihenfolge, in der diese Handlungen oder Ereignisse beschrieben sind, nicht als beschränkend aufzufassen.
Bei 90 umfasst das Verfahren Verwenden eines ersten Strompfades für den Normalbetrieb einer Vorrichtung, zum Beispiel zum Versorgen einer Versorgungsspannungsschiene über einen Linearspannungsregler, wie beschrieben ist. Optional kann der erste Strompfad auch verwendet werden, um eine Belastungsspannung an Schaltungsteile anzulegen, wie ebenfalls beschrieben ist.
Bei 91 umfasst das Verfahren Verwenden eines zweiten Pfades für wenigstens eine Art von Testmessung, wobei der zweite Strompfad im Wesentlichen parallel zu dem ersten Strompfad ist, zum Beispiel ebenfalls zum Versorgen einer Versorgungsspannungsschiene. Die Testmessung kann eine Strommessung, wie eine Leckstrommessung/IDDQ-Messung, sein. Bei manchen Ausführungsformen können die durchgeführten Messungen auch Gate-Oxid-Belastungstests beinhalten, wie zum Beispiel unter Bezugnahme auf 8 besprochen ist.
Aus den mehreren oben besprochenen Variationen und Modifikationen ist es ersichtlich, dass die beschriebenen Ausführungsformen lediglich veranschaulichend sind und nicht als beschränkend auszulegen sind.

Claims

Vorrichtung, die Folgendes umfasst: einen Anschluss, einen ersten Strompfad, der zwischen den Anschluss und eine Versorgungsspannungsschiene gekoppelt ist, einen zweiten Strompfad, der mit der Versorgungsspannungsschiene gekoppelt ist, wobei der zweite Strompfad mit einer Messschaltungsanordnung gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Messschaltungsanordnung eine Strommessschaltungsanordnung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der zweite Strompfad dazu konfiguriert ist, für Leckstrommessungen verwendet zu werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, wobei der erste Strompfad dazu konfiguriert ist, verwendet zu werden, um im Normalbetrieb der Vorrichtung eine Versorgungsspannung auf der Versorgungsspannungsschiene bereitzustellen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei der erste Strompfad einen ersten Spannungsregler umfasst und wobei der zweite Strompfad einen zweiten Spannungsregler umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der erste Spannungsregler und der zweite Spannungsregler einen geteilten Teil, der gemeinsam für den ersten und zweiten Spannungsregler ist, und separate Teile, die für den ersten und zweiten Spannungsregler separat sind, aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei eine Spannung, die durch den ersten Spannungsregler und/oder den zweiten Spannungsregler bereitstellbar ist, anpassbar ist, um eine Spannungsbelastung an eine Schaltung zu liefern, die mit der Versorgungsspannungsschiene gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, die ferner Digital- und/oder Analogschaltungsteile umfasst, die mit der Versorgungsspannungsschiene gekoppelt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, wobei der zweite Strompfad mit dem Anschluss gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, wobei der zweite Strompfad mit einem weiteren Anschluss gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, wobei die Messschaltungsanordnung mit wenigstens einem weiteren Vorrichtungsteil gekoppelt ist, um Messungen für den weiteren Vorrichtungsteil bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der weitere Vorrichtungsteil einen Spannungsreglerblock umfasst, der mit einer weiteren Versorgungsspannungsschiene gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, wobei die Messschaltungsanordnung eine Auswertungsschaltungsanordnung umfasst, die dazu konfiguriert ist, ein Messergebnis auszuwerten und ein Ergebnis auszugeben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, wobei der erste Strompfad und/oder der zweite Strompfad dazu konfiguriert sind, für Gate-Oxid-Belastungsmessungen verwendet zu werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-14, wobei der erste Strompfad und/oder der zweite Strompfad dazu konfiguriert sind, eine anpassbare Versorgungsspannung auf der Versorgungsspannungsschiene bereitzustellen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-15, die ferner eine Schalterschaltungsanordnung umfasst, die dazu konfiguriert ist, zwischen einem ersten Testteil zum Bereitstellen einer Spannungsbelastung über die Versorgungsspannungsschiene und einem zweiten Testteil zum Messen eines Leckstroms unter Verwendung der Messschaltungsanordnung umzuschalten.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Verwenden eines ersten Strompfades zwischen einem Anschluss und einer Versorgungsspannungsschiene wenigstens für einen Normalbetrieb einer Vorrichtung, und Verwenden eines zweiten Strompfades, der mit der Versorgungsspannungsschiene gekoppelt ist, für wenigstens eine Art von Testmessung.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die wenigstens eine Art von Testmessung eine Leckstrommessung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, das ferner ein Verwenden des ersten Strompfades oder des zweiten Strompfades zum Bereitstellen einer Spannungsbelastung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17-19, wobei das Verfahren ein Verwenden der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-16 umfasst.