[實用新型]一種測試芯片及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821949132.9
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN209327519U
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊璐丹;竇曉昕;潘偉偉
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州廣立微電子有限公司
• 主分類號: G01R31/28
• 分類號: G01R31/28;G01R27/26
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務(wù)所有限公司 33214
• 代理人: 吳雙

本實用新型公開了一種測試芯片和系統(tǒng)，不通電壓偏置下的電容測試芯片包括尋址電路、QVCM測試電路、不同測試項轉(zhuǎn)換電路和若干連接到各電路的焊盤，QVCM測試電路經(jīng)過不同測試項轉(zhuǎn)換電路連接到待測器件的電流測試端；利用不同測試項轉(zhuǎn)換電路，能通過同一個測試結(jié)構(gòu)電路對待測電容的三個測試項：門極總電容Cg?g、門極對襯底的電容Cg?b和襯底電壓下門極對源極及漏極的電容Cg?sd@Vb，進行轉(zhuǎn)換測試。本實用新型還公開了一種測試系統(tǒng)，包括上述不同電壓偏置下的電容測試芯片。本實用新型能夠用同一套電路結(jié)構(gòu)完成Cg?g/Cg?b/Cg?sd@Vb三個測試項的測試。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型是關(guān)于涉及芯片測試領(lǐng)域，特別涉及一種測試芯片及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在集成電路的設(shè)計和制造過程中，電容是絕大多數(shù)集成電路芯片中不可或缺的重要元器件。相應(yīng)地，電容測試也是非常重要的一部分，直接影響著集成電路芯片的性能和質(zhì)量。在可制造性設(shè)計的背景下，為了提高集成電路產(chǎn)品的成品率，縮短成品率成熟周期，業(yè)界普遍采用基于特殊設(shè)計的測試芯片的測試方法，通過對測試芯片的測試來獲取制造工藝和設(shè)計成品率改善所必需的數(shù)據(jù)。將電容測試電路集成到測試芯片中，用以測量目標結(jié)構(gòu)的電容是一種常見的測試方法。

最常見的測試方法即CBCM(Charge Based Capacitance Measurement)，特別是用于BEOL(后端)或互連電容(interconnect capacitance)的測量，其工作原理如圖1所示：PMOS晶體管MP1及NMOS晶體管MN1串聯(lián)，PMOS晶體管MP2及NMOS晶體管MN2串聯(lián)。PMOS晶體管MP1的電源與第一電源座相連，PMOS晶體管MP2的電源則與第二電源座相連，NMOS晶體管MN1及MN2的電源均與接地電平連接。此外，在PMOS晶體管MP1及MP2的柵極上施加PMOS柵極電位Gp，在NMOS晶體管MN1及MN2的柵極施加NMOS柵極電位Gn。在NMOS晶體管MN1的漏極與電源間設(shè)置標準電容Cref＝Cm，Cm為偽電容，在NMOS晶體管MN2的漏極與電源間設(shè)置測試電容Ctst＝Cm+Ct。因此可以測定出目標電容值Ct。使用CBCM的方法測試電容時，由于測試電容Ctst中存在電荷的泄漏，如果將測到的電流It作為充電電流就會出現(xiàn)測定電容值的誤差，因此對于飛法(femto farad)級的電容而言(如FEOL capacitance)，傳統(tǒng)的CBCM的測試方法不能滿足測試精度的要求。

Stas Polonsky,etc,“Front-End-Of-Line Quadrature-Clocked Voltage-Dependent Capacitance Measurement”,2011IEEE Conference on MicroelectronicTest Structures,April 4-7.上述文獻中提出QVCM(quadrature-clocked voltage-dependent capacitance measurement)的測試方法，如圖2所示：將多個DUT的其中一端并聯(lián)后，通過時鐘T1(CLK_Qm)控制的MOSFET后接安培計Im，還通過時鐘T2(CLK-Qp)控制的MOSFET后接安培計Ip，其中時鐘T1、T2控制的MOSFET要求完全一致。當(dāng)在DUT1的輸入端輸入頻率為f、振幅為Vamp、抵消偏置電壓Vbias的時鐘信號時，其他DUT的輸入端均接地，DUT1的電流分別經(jīng)過時鐘電路T1、T2在Im、Ip中測試出來，其中時鐘電路T1和T2是反向的，以控制在同一時刻只有一條通路的MOSFET導(dǎo)通，CLK-I為與T1、T2正交的時鐘信號，用以對DUT進行充放電，充電電流和放電電流經(jīng)由不同的通路從Im/Ip中測試出來。在CLK-I輸入條件下測得的電容值為：

其中Im0、Ip0是所有DUT均接地時安培計Im、Ip的值。