[發(fā)明專利]不具有測試焊盤的柵極應(yīng)力測試電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110461952.X
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN103187856A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李琳
• 申請（專利權(quán)）人: 意法半導體研發(fā)(深圳)有限公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;G01R31/26
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及驅(qū)動電路，更具體地，涉及包括相應(yīng)電壓應(yīng)力測試電路的高側(cè)驅(qū)動電路(high?side?driver?circuit)。

背景技術(shù)

為了實現(xiàn)自動化等級質(zhì)量評定，混合的模擬和功率產(chǎn)品必須經(jīng)過柵極應(yīng)力測試。應(yīng)力測試的目的在于篩查位于功率MOS晶體管的柵極氧化物中的隨機缺陷。應(yīng)力測試通常需要專門的測試模式和測試焊盤來控制MOS晶體管的柵極。

自動化應(yīng)用的典型功率產(chǎn)品是具有自舉升壓(boot-strap)的降壓型調(diào)節(jié)器，其具有NDMOS晶體管作為高側(cè)功率器件。圖1中示出這種具有高側(cè)驅(qū)動器和測試電路的降壓型調(diào)節(jié)器。

電路100的集成電路部分102包括驅(qū)動級104，用于驅(qū)動高側(cè)功率MOS晶體管M_HS的柵極。柵極應(yīng)力焊盤106也耦合到驅(qū)動級104的輸出和高側(cè)功率MOS晶體管M_HS的柵極。驅(qū)動級104耦合在BOOST(升壓)節(jié)點和SBUCK(降壓)節(jié)點之間，并且接收HS輸入信號。升壓節(jié)點耦合到VIN節(jié)點，并且晶體管M_HS的源極耦合到SBUCK節(jié)點。在集成電路部分102外部，電容器C_B耦合在BOOST節(jié)點和SBUCK節(jié)點之間，并且電感器L耦合在SBUCK節(jié)點和V_OUT節(jié)點之間。二極管D₁耦合在SBUCK節(jié)點和接地之間。電容器C_OUT和電阻器R_LOAD都耦合在V_OUT節(jié)點與接地之間。

現(xiàn)在參照圖2，電路200包括柵極應(yīng)力測試電路和驅(qū)動電路的其它晶體管和門級。驅(qū)動級204、二極管D₂、柵極應(yīng)力焊盤206、晶體管M_HS和二極管208對應(yīng)于圖1中的類似元件。集成電路部分202包括其它元件，包括用于接收柵極應(yīng)力測試信號的反相器210、反相器212、或(OR)門214和與(AND)門216。集成電路部分202進一步包括晶體管M₁、M₂、M₃、M₄以及并聯(lián)連接的二極管218、220和222。電阻器R₁耦合在晶體管M₂的柵極和源極之間。

在圖2中，晶體管M_HS為高側(cè)NDMOS晶體管，晶體管M₁為3.3V?PMOS晶體管，晶體管M₂為高電壓PMOS晶體管，晶體管M₃和M₄為高電壓NMOS晶體管。如前面那樣，HS為高側(cè)驅(qū)動信號。

在柵極應(yīng)力測試模式中，柵極應(yīng)力測試信號為高，并且晶體管M₁、M₂、M₃、M₄都截止。在測試模式中執(zhí)行以下步驟：

第一步驟是預應(yīng)力泄漏測量。將V_IN電壓升高直到偏置電路和邏輯可以工作，強制V_IN＝SBUCK，強制柵極應(yīng)力焊盤電壓等于V_IN+正常V_GS，并且測量經(jīng)過柵極應(yīng)力焊盤的電流。

第二步驟是對晶體管MHS完全施加應(yīng)力。針對預定應(yīng)力持續(xù)時間間隔Ts，將柵極應(yīng)力焊盤電壓升高到VIN+應(yīng)力電壓。

第三步驟是執(zhí)行新的泄漏測量。將柵極應(yīng)力焊盤電壓降低到V_IN+正常V_GS，并測量經(jīng)過柵極應(yīng)力焊盤的電流。

第四步驟是將非零增量(delta)泄漏作為可能的柵極故障的指示。

作為一個例子，晶體管氧化物厚度等于7nm，正常V_GS等于3.3V，正常應(yīng)力電壓為6V，正常應(yīng)力持續(xù)時間間隔Ts在50ms和250ms之間。

期望一種用于降壓型調(diào)節(jié)器的高側(cè)驅(qū)動器，在沒有測試焊盤的情況下，它將消耗較少管芯(die)面積并且具有易于在分隔式(split)功率MOS應(yīng)用中使用的驅(qū)動級設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明，一種高側(cè)驅(qū)動電路，包括：驅(qū)動級，具有輸入、輸出、第一功率端子和第二功率端子；高側(cè)功率MOS晶體管，具有第一功率端子、第二功率端子以及耦合到驅(qū)動級的輸出的控制端子；以及開關(guān)，耦合在驅(qū)動級的第二功率端子與晶體管的第二功率端子之間。二極管耦合在驅(qū)動級的第一功率端子與電壓源之間。開關(guān)由柵極應(yīng)力控制信號控制。