本發(fā)明涉及集成電路電容器測量及測試。

背景技術(shù)：

集成電路的受控且成功的制造需要評(píng)估，其包含所制造的裝置中的各種參數(shù)及行為的測量、測試、可靠性及可預(yù)測性。一個(gè)特定的參數(shù)實(shí)例是電容，其包含在電路功能本身中希望作為電容器的結(jié)構(gòu)的電容。在給定結(jié)構(gòu)中及在所制造的集成電路的群體上兩者中，電容的變化可能受到制造變化、溫度依賴性、電壓依賴性、裝置結(jié)構(gòu)及其它制造參數(shù)及操作條件的影響或由其引起，其包含給定電路內(nèi)的電容器中的電容的變化。

在現(xiàn)代模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)中已經(jīng)解決電容變化及電容器失配。在第7,136,006號(hào)、第6,891,486號(hào)、第8,686,744號(hào)美國專利(所有這三個(gè)專利由此共同轉(zhuǎn)讓)以及坦(Tan)等人的“高性能差分A/D轉(zhuǎn)換器的誤差校正技術(shù)(Error Correction Techniques for High-Performance Differential A/D Converters)”(固態(tài)電路雜志，第25卷，第6期(IEEE，1990)，第1318到1327頁)中描述校準(zhǔn)及校正技術(shù)的實(shí)例，所有這些文獻(xiàn)以引用的方式并入本文中。

出于校準(zhǔn)、微調(diào)及過程控制的目的，電容器行為的測量以及功能及參數(shù)電氣測試在例如以晶片形式的制造的裝置中是有用的。出于此類目的，并且出于例如電路壽命、耐久性及操作極限確定的額外考慮，電路元件的壓力測試也可為有用的。

圖1說明用于測量電容器C₁與C₂之間的失配的常規(guī)電路，例如通過評(píng)估一個(gè)(或每一)電容器相對(duì)于另一個(gè)電容器的電容。電容器C₁及C₂串聯(lián)連接在端子V₁與V₂之間。實(shí)際上，電容器C₂可為“參考”電容器，電容器C₁的電容將相對(duì)于電容器C₂被測量。電容器C₁與C₂之間的節(jié)點(diǎn)V_INT連接到p溝道金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管14的柵極，晶體管14的漏極處于接地電平并且其源極通過電流源12連接到偏置電壓V_DD。在此實(shí)例中，晶體管14的主體連接到其源極。

在操作中，電流源12經(jīng)偏置以產(chǎn)生恒定電流I₁，且偏置電壓V_DD足夠正(相對(duì)于晶體管14的漏極處的接地電壓)以將晶體管14置于飽和。晶體管14在那些條件下作為“源極跟隨器”操作，這是因?yàn)榫w管14處于飽和，并且恒定的源極-漏極電流I₁迫使晶體管柵極到源極電壓V_GS恒定。因此，理想地，晶體管14的源極處的輸出電壓V_OUT(或隨時(shí)間指定的V_OUT(t))跟隨其柵極(其在節(jié)點(diǎn)V_INT處)處的電壓的改變。

為執(zhí)行電容器C₁及C₂的相對(duì)電容的測量，節(jié)點(diǎn)V₂處的電壓保持恒定(例如，接地)，且節(jié)點(diǎn)V₁處的電壓通過從起始電壓(例如，接地)線性增大到較高電壓而隨時(shí)間斜升。中間節(jié)點(diǎn)V_INT處的電壓也將通過斜升來響應(yīng)于斜升電壓V₁，但根據(jù)電容器C₁及C₂的分壓器，具有更平坦的斜率，如以下等式中所展示：

因此，等式1將節(jié)點(diǎn)V_INT處的預(yù)期增加的電壓斜率定義為

此外，并且也是理想地，來自晶體管14的源極跟隨器的輸出電壓V_OUT的斜率以與斜升電壓V_INT(t)相同的斜率增加，因此V_OUT的上升的預(yù)期斜率如以下等式中所展示：

作為前述的結(jié)果，響應(yīng)于節(jié)點(diǎn)V₁處的斜升電壓，可測量電壓V_OUT(t)并確定其斜率，借此可根據(jù)以下等式確定電容器C₁及C₂的電容：

根據(jù)等式3，如果標(biāo)稱上電容器C₁與C₂的電容相等，那么理想地等式3的比率將等于一。或者，如果標(biāo)稱電容是準(zhǔn)確的，那么其理想比率應(yīng)通過等式3并通過評(píng)估V_OUT(t)的斜率來確認(rèn)。然而，實(shí)際上，圖1的源極跟隨器電路的行為不是理想的，尤其是在現(xiàn)代亞微米晶體管中。在圖1的電路中，晶體管14的漏極到源極電壓隨著節(jié)點(diǎn)V_INT處的電壓(以及晶體管源極處的V_OUT)的增加而改變。漏極到源極電壓的這種調(diào)制引起柵極電壓的一些改變消耗在對(duì)裝置中的寄生結(jié)電容進(jìn)行充電或放電時(shí)。此外，由于漏極誘發(fā)的勢壘降低的機(jī)制，晶體管閾值電壓響應(yīng)于漏極到主體節(jié)點(diǎn)電壓的改變而調(diào)制。這些效應(yīng)導(dǎo)致輸出電壓V_OUT(t)的斜率不僅僅反映電容器C₁及C₂的相對(duì)電容，而且比率還將反映電容效應(yīng)以及晶體管14的閾值電壓在測量的持續(xù)時(shí)間內(nèi)的變化。所得輸出電壓V_OUT(t)因此將包含非線性，其可能是相當(dāng)大的。所得電容測量的不準(zhǔn)確性與例如希望用于某些精密電路的電容器不兼容。

第8,686,744號(hào)美國專利(其特此以引用的方式并入本文中且與本申請(qǐng)案共同擁有)描述出于測試兩個(gè)電容器的電容值中的失配的目的也將節(jié)點(diǎn)(存在于兩個(gè)串聯(lián)連接的電容器之間)連接到源極跟隨器晶體管配置的至少一個(gè)實(shí)例。更具體來說，第一斜升電壓源被施加跨越兩個(gè)電容器，而第二斜升電壓源(以第一電壓源的一半速率增加)被施加到源極跟隨器的漏極。同時(shí)，監(jiān)測源極跟隨器的輸出，這將提供與兩個(gè)電容器中的第一個(gè)電容器成比例的第一斜率?？稍u(píng)估第一斜率與第二斜率的比率以確定在兩個(gè)電容器的電容值之間是否存在匹配。

電容器可靠性是電路設(shè)計(jì)、使用及操作規(guī)范建立時(shí)的額外考慮因素。鑒于這些考慮已經(jīng)使用各種模型及測試，其中某些此類模型通常是基于電介質(zhì)擊穿。有時(shí)試圖進(jìn)行測試，但對(duì)電氣壓力下的小電容偏移的準(zhǔn)確測量是困難的，并且關(guān)于電容器如何隨時(shí)間退化的可用數(shù)據(jù)是非常有限的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在評(píng)估第一電容器的至少一個(gè)參數(shù)的方法的所描述的實(shí)例中，所述方法將電容器網(wǎng)絡(luò)中的至少三個(gè)電容器耦合到公共節(jié)點(diǎn)。第一，所述方法將第一電壓范圍施加到電容器網(wǎng)絡(luò)以用于引起跨越所述第一電容器的第一電壓降，并且其響應(yīng)于所述第一電壓范圍來評(píng)估至少一個(gè)參數(shù)。第二，所述方法將第二電壓范圍施加到所述電容器網(wǎng)絡(luò)以用于引起跨越所述第一電容器的第二電壓降，所述第二電壓降大于所述第一電壓降，并且其響應(yīng)于所述第二電壓范圍來評(píng)估所述至少一個(gè)參數(shù)。

附圖說明

圖1說明用于測量電容器C₁與C₂之間的失配的常規(guī)電路。

圖2是電容器評(píng)估配置的框圖。

圖3是圖2的評(píng)估配置的操作的實(shí)例方法的流程圖。

圖4說明圖2的評(píng)估配置的實(shí)例實(shí)施例。

圖5a說明圖4的實(shí)例實(shí)施例，其中選擇電容器C₁及C₂同時(shí)允許電容器C₃浮動(dòng)。

圖5b說明圖5a的實(shí)例實(shí)施例，但其中電容器輸入電壓針對(duì)端子V₁及V₂反轉(zhuǎn)。

圖5c說明圖4的實(shí)例實(shí)施例，其中選擇電容器C₁及C₃同時(shí)允許電容器C₂浮動(dòng)。

圖5d說明圖4的實(shí)例實(shí)施例，其中對(duì)電容器C₂進(jìn)行壓力測試。

圖5e說明圖4的實(shí)例實(shí)施例，其中在標(biāo)稱電平下重新評(píng)估壓力測試后電容器C₂。

圖6更詳細(xì)說明圖3的第一過程。

圖7是來自圖5a的配置的實(shí)例信號(hào)的標(biāo)繪圖。

圖8更詳細(xì)說明圖3的第二過程。

圖9更詳細(xì)說明圖3的第三過程。

圖10是來自圖5d的配置的實(shí)例信號(hào)的標(biāo)繪圖。

圖11說明圖10的V_OUT1及V_OUT2斜率的增量。

圖12及13是可以從受壓力電容器的電阻改變中預(yù)期的各種電壓信號(hào)的標(biāo)繪圖。

具體實(shí)施方式

圖2是電容器評(píng)估配置20的框圖，其包含形成為集成電路25的部分的電容網(wǎng)絡(luò)22及緩沖器24，其中集成電路25可表示各種不同裝置中的任何者，并且可包含用于設(shè)計(jì)、測試及規(guī)格確認(rèn)目的的配置20。集成電路25以各種方式進(jìn)一步連接到自動(dòng)測試設(shè)備26，如在電路設(shè)計(jì)期間或稍后在驗(yàn)證或操作測試時(shí)可實(shí)現(xiàn)。在實(shí)例實(shí)施例中，自動(dòng)測試設(shè)備26可通過集成電路(例如，除了集成電路25之外或包含集成電路25)內(nèi)的內(nèi)部電路來體現(xiàn)，或者實(shí)驗(yàn)室臺(tái)設(shè)備類似地可與集成電路25接口連接。此外，在實(shí)例實(shí)施例中，電容網(wǎng)絡(luò)22包含至少三個(gè)電容器C₁、C₂及C₃，每一電容器具有相同的標(biāo)稱電容(但鑒于本文獻(xiàn)的關(guān)于比率及其它方面的教示，可使用不同的值)。這些電容器中的每一者具有耦合到共有中間節(jié)點(diǎn)V_INT的第一端子，且節(jié)點(diǎn)V_INT也作為輸入連接到緩沖器24。緩沖器24提供輸出端子V_OUT，其耦合到自動(dòng)測試設(shè)備26并由自動(dòng)測試設(shè)備26監(jiān)測。自動(dòng)測試設(shè)備26還具有到電容器C₁、C₂及C₃中的每一者的第二端子的相應(yīng)連接，并且為便于參考，每一此第二端子由于從自動(dòng)測試設(shè)備26接收相應(yīng)的電壓V_l、V₂及V₃而在本文中被稱為輸入。舉例來說，電容器C₁具有連接到V_INT的一個(gè)端子及從自動(dòng)測試設(shè)備26接收該電壓的相反端子V₁。類似地，電容器C₂具有輸入端子/電壓V₂，且電容器C₃具有輸入端子/電壓V₃。此外，端子V_l、V₂、V₃及V_OUT可通過用于耦合到設(shè)備26的測試墊實(shí)現(xiàn)。

圖3是圖2的評(píng)估配置20的操作的實(shí)例方法10的流程圖。方法10允許自動(dòng)測試設(shè)備26控制電容網(wǎng)絡(luò)22中的電容器的電配置，以可替代的方式選擇性地將電容器偏置，并且測試結(jié)果電壓及配置及偏置的影響。更特定來說，在節(jié)點(diǎn)V_INT處評(píng)估此類參數(shù)，節(jié)點(diǎn)V_INT由緩沖器24隔離以減少在此類評(píng)估期間測試設(shè)備的影響，因此參數(shù)也同等地可經(jīng)由端子V_OUT測試，同時(shí)減小測試對(duì)出現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)V_INT處的電壓的影響。

根據(jù)方法10，第一過程200測量電容器C₁、C₂及C₃中的每一者或某些類型的隧道FET的標(biāo)稱電容(相對(duì))。如下文結(jié)合圖6所論述，在一個(gè)實(shí)例中，通過一次將電容網(wǎng)絡(luò)22中的三個(gè)電容器中的兩者配對(duì)并且在標(biāo)稱電壓下測量此一對(duì)中的每一電容器的電容，且接著重復(fù)直到所有電容器被至少測量一次來執(zhí)行過程200。接下來，第二過程300將超過標(biāo)稱電壓的壓力電壓施加到電容網(wǎng)絡(luò)22中的至少一個(gè)電容器。舉例來說，過程200的標(biāo)稱電壓可為部件/裝置/電路指定值，對(duì)于所述值，預(yù)期某一百分比的產(chǎn)率(例如，操作規(guī)范)，而過程300的壓力電壓是比標(biāo)稱電壓大的某個(gè)百分比(例如，百分之一)。因此，過程300壓力電壓希望對(duì)受壓力電容器的設(shè)計(jì)及操作的極限“施壓”。方法10以第三過程400結(jié)束，其中進(jìn)行關(guān)于來自過程300的跨越一個(gè)受壓力電容器上的電壓增加(例如其電容的額外標(biāo)稱測量)的觀察及分析。此外，可評(píng)估來自過程300的與受壓力電容器相關(guān)聯(lián)的其它參數(shù)。在任何情況下，通過過程400的重復(fù)標(biāo)稱評(píng)估，實(shí)例實(shí)施例評(píng)估并觀察與來自過程200的可比較參數(shù)相比的受壓力電容器的參數(shù)行為的任何改變。任何此改變可證明或暗示任選的額外測試以確定受壓力電容器的任何故障。舉例來說，受壓力電容器的電容可增加或減小。作為另一實(shí)例，受壓力電容器可產(chǎn)生其電介質(zhì)的電阻減小，例如通過電容器在已被施加壓力之后跨越電容器的泄漏所表現(xiàn)出來。

圖4說明圖2的評(píng)估配置20，具有緩沖器24的額外示意性細(xì)節(jié)。在圖4的實(shí)例實(shí)施例中，緩沖器24包含來自上文并入的第8,686,744號(hào)美國專利的裝置及連接。在此實(shí)例中，裝置及連接包含p溝道MOS晶體管28，其柵極連接到中間節(jié)點(diǎn)V_INT。晶體管28的漏極連接到參考電壓端子V_R，且晶體管28的源極連接到端子V_OUT并通過電流源30連接到供電電壓V_DD。晶體管28的主體節(jié)點(diǎn)連接到其源節(jié)點(diǎn)，或如果需要，連接到襯底連接。電流源30是常規(guī)電流源裝置，例如由參考電壓偏置的MOS晶體管，以傳導(dǎo)基本恒定的電流；還可使用電流鏡或用于提供基本恒定電流的其它電路。雖然在以上論述的圖2中未展示，圖4還提供自動(dòng)測試設(shè)備26到緩沖器24(例如，到參考端子V_R)的連接以促進(jìn)緩沖效應(yīng)。

晶體管28可替代地被實(shí)現(xiàn)為n溝道MOS晶體管，在這種情況下輸出端子V_OUT將連接到所述n溝道裝置的源極。

在緩沖器24的操作中，晶體管28被偏置到其飽和區(qū)中，并且由于電流源30提供基本上恒定的源極-漏極電流I₁而作為源極跟隨器裝置操作。此恒定的源極-漏極電流I₁使晶體管28具有恒定的柵極到源極電壓。因此，晶體管28的柵極處的電壓(呈現(xiàn)在中間節(jié)點(diǎn)V_INT處)的改變直接反映在輸出端子V_OUT處。輸出端子V_OUT處的電壓跟蹤中間節(jié)點(diǎn)V_INT處的電壓的精確度優(yōu)于圖1方法，并取決于電流源30的提供恒定電流I₁的操作。因此，出于此描述的目的，待由電流源30提供的“基本上恒定”的電流I₁是指足夠恒定以滿足本文所描述的電容測試及評(píng)估的所要準(zhǔn)確度。

圖5a到5e說明通過自動(dòng)測試設(shè)備26向圖4的電容網(wǎng)絡(luò)22施加各種電壓，雖然在這些后面的圖中去除虛線矩形及標(biāo)記22以簡化說明及論述。此外，圖6、8及9分別進(jìn)一步詳細(xì)說明圖3的過程100、200及300，且對(duì)應(yīng)于圖5a到5f的各種說明。

圖6更詳細(xì)說明圖3的過程200，并且開始于步驟202，在步驟202中，電容網(wǎng)絡(luò)22中的三個(gè)電容器中的兩者由設(shè)備26選擇。此電容器選擇可通過建立圖5a的連接來實(shí)現(xiàn)，其中在此實(shí)例中所選擇的電容器是C₁及C₂。因此，在此實(shí)例中，允許電容器C₃浮動(dòng)(或者，替代地，其端子V₃可連接到參考電壓V_R)。

接下來在圖6中，步驟204使用設(shè)備26并在標(biāo)稱電壓范圍內(nèi)以絕對(duì)或相對(duì)方式測量在步驟202中所選擇的兩個(gè)電容器的電容。此步驟的實(shí)例在圖5中展示，且與圖5a相關(guān)聯(lián)的操作類似于第8,686,744號(hào)美國專利中的雙電容器配置及操作。更特定來說，端子V₂被偏置到例如接地的參考電壓(在圖5a中展示為0伏)，且電源電壓V_DD被施加到電流源30。同時(shí)，通過自動(dòng)測試設(shè)備26使施加到偏置端子V₁的電壓以所選擇的時(shí)間改變速率斜升(從低電壓(例如施加到端子V₂的電壓)開始且增加到標(biāo)稱電壓(在圖5a中展示為6伏))來執(zhí)行電容器C₁及C₂的相對(duì)電容的測量。同時(shí)，并且在端子V₁處的斜升電壓的同一周期內(nèi)，自動(dòng)測試設(shè)備26也從例如接地的低電壓開始將斜升電壓施加到偏置參考端子V_R。選擇施加到端子V_R的電壓相對(duì)于施加到端子V₁的電壓的時(shí)間改變速率，以保持跨晶體管28的基本上恒定的漏極到源極電壓降，優(yōu)選地通過使端子V_R處的電壓斜升到等于節(jié)點(diǎn)V_INT處的預(yù)期電壓增加，步驟204中展示為E{V_INT}。假設(shè)電容器C₁及C₂預(yù)期具有相等標(biāo)稱電容，則它們應(yīng)將施加到端子V₁的斜升0伏到6伏均等地分壓，借此致使節(jié)點(diǎn)V_INT(即，跨越電容器C₂)處的電壓從0斜升到3伏；因此，在施加到V₁的電壓從0伏斜升到6伏的同時(shí)(即，在預(yù)期分壓到V_INT的電壓基于C₁及C₂的相等電容從0伏斜升到3伏的同時(shí))，也優(yōu)選地施加從0伏斜升到3伏的端子V_R處的斜升電壓(如由設(shè)備26施加)。

更詳細(xì)地看前面的操作，例如從電路設(shè)計(jì)或基于針對(duì)評(píng)估配置20的例子的批次或晶片的電介質(zhì)性質(zhì)及特征大小的實(shí)際測量結(jié)果來確定(優(yōu)選地先驗(yàn)地)標(biāo)稱電容器分壓器比率C_p(由電容器C₁及C₂表示)。分壓器比率C_p確定中間節(jié)點(diǎn)V_INT處的電壓將相對(duì)于端子V₁處的所施加電壓的斜升而斜升的速率。特定來說，且根據(jù)電路分析，電容器C₁與C₂之間的中間節(jié)點(diǎn)V_INT處的電壓可如以下所展示的等式中導(dǎo)出：

其中V₁(t)是端子V1處的時(shí)間相關(guān)(即，斜升)電壓，V_INT(t)是中間節(jié)點(diǎn)V_INT處的時(shí)間相關(guān)電壓，且C₁及C₂是相應(yīng)電容器的標(biāo)稱電容值。因此，電容器分壓器比率C_p可容易地從標(biāo)稱電容C₁及C₂導(dǎo)出，如以下等式中所展示：

根據(jù)等式5，當(dāng)(如在實(shí)例實(shí)施例中)電容器C₁及C₂(或C3，下文所論述)具有相同電容時(shí)，則根據(jù)等式5可容易地計(jì)算分壓器比率C_P，如以下等式中所展示：

因此，等式5.1證實(shí)，對(duì)于相等值的電容器，分壓器比率預(yù)期為一半。因此，對(duì)于跨越串聯(lián)連接的那些電容器所施加的斜升電壓范圍，分壓到它們之間的中間節(jié)點(diǎn)(V_INT)的電壓應(yīng)為所述范圍的一半。

此外，施加到端子V_R(通過設(shè)備26)的參考電壓經(jīng)選擇以在值及時(shí)間上匹配預(yù)期在V_INT處發(fā)生的電壓。在選擇或以其它方式標(biāo)識(shí)將被施加到端子V₁的電壓的時(shí)間改變速率(即，斜率)之后，施加到端子V_R的電壓的時(shí)間改變速率(即，斜率)接著被確定為分壓器比率C_P與端子V₁處的電壓斜坡的斜率的積。

結(jié)合圖5a的實(shí)例及圖7中的標(biāo)繪圖進(jìn)一步論述上述方面的效果，其中圖7展示跨越其水平軸的時(shí)間及跨越其垂直軸的電壓。如上文所描述，分壓器比率C_P對(duì)應(yīng)于端子V₁處的電壓的出現(xiàn)在中間節(jié)點(diǎn)V_INT處的分率。因此，如果端子V₁處的電壓隨時(shí)間的斜率為S，那么中間端子V_INT處的電壓的斜率將對(duì)應(yīng)于分壓器比率C_P及斜率S的積。并且，在實(shí)例實(shí)施例中，實(shí)例C_P＝1/2(參見等式5.1)。因此，V_INT處的預(yù)期電壓將為1/2(V₁)，并且(如上所提及)此電壓因此施加到端子V_R。因此，自動(dòng)測試設(shè)備26使參考端子V_R處的電壓以與端子V_INT處的電壓的預(yù)期改變速率相同的改變速率斜升。因此，在圖5a的實(shí)例中，由設(shè)備26施加到端子V₁的電容器輸入電壓在時(shí)間周期上從0伏斜升到6伏，且由設(shè)備26施加到參考端子V_R的電壓在同一時(shí)間周期上從0伏斜升到3伏。這兩個(gè)信號(hào)也在圖5的標(biāo)繪圖中展示。

如上所描述，假定電流源30供應(yīng)恒定的源極-漏極電流，晶體管28作為源極跟隨器操作。當(dāng)晶體管28處于其飽和區(qū)域中(在施加足夠高的供電電壓V_DD時(shí)發(fā)生)，晶體管28的柵極到源極電壓將保持恒定。隨著中間節(jié)點(diǎn)V_INT處的電壓隨著端子V₁處的電壓斜升而隨時(shí)間增加，端子V_OUT處的輸出電壓隨時(shí)間增加。并且因?yàn)榫w管28的漏極處的端子V_R處的電壓以與中間節(jié)點(diǎn)V_INT處的預(yù)期電壓相同的速率斜升，晶體管28的漏極到源極電壓將保持恒定。因此，端子V₁及V_R處的電壓同時(shí)由設(shè)備26斜升，在此期間測量端子V_OUT處的電壓。因此，在端子V_R處的施加電壓與端子V₁處的電壓的同時(shí)斜升(V_R以相對(duì)于V₁的對(duì)應(yīng)于分壓器比率C_P的減小的斜率)致使晶體管28的漏極到源極電壓保持基本上恒定，甚至在源極電壓(在端子V_OUT處)隨著中間節(jié)點(diǎn)V_INT處的上升電壓而上升時(shí)亦如此。通過維持漏極到源極電壓及柵極到源極電壓恒定，晶體管28呈現(xiàn)給中間節(jié)點(diǎn)V_INT的寄生電容在施加電壓范圍內(nèi)保持恒定，借此實(shí)現(xiàn)緩沖器24的預(yù)期隔離或緩沖效應(yīng)。因此，在端子V_OUT處的所得源極電壓(如圖7的標(biāo)繪圖中所展示)因此不會(huì)受到這些裝置寄生電容的充電及放電的非線性影響。此外，歸因于漏極效應(yīng)的晶體管28的閾值電壓的偏移極大地減小。因此，與其它技術(shù)相比較，電容匹配(或失配)的以下測量更精確。

設(shè)備26使用時(shí)間相關(guān)電壓V_OUT(t)對(duì)端子V₁處的斜升電壓的響應(yīng)的斜率來確定C₁及C₂的相對(duì)電容，如以下等式中所展示：

在操作中，自動(dòng)測試設(shè)備26(或其它替代電路或方法)確定測量的輸出電壓V_OUT(t)的斜率S。根據(jù)斜率S，設(shè)備26求解電容的相對(duì)比率C₂/C₁。在此比率偏離基于標(biāo)稱電容C₁及C₂所預(yù)期的比率的范圍內(nèi)，此偏差將對(duì)應(yīng)于電容器C₁與C₂之間的電容失配。舉例來說，在其中C₁＝C₂的此實(shí)施例中，預(yù)期的斜率將容易根據(jù)等式6計(jì)算，如以下等式中所展示：

根據(jù)等式6.1，當(dāng)C₁＝C₂時(shí)，輸出電壓V_OUT(t)的預(yù)期斜率S將為1/2，并且在所測量的斜率不同于1/2的范圍內(nèi)，在電容器C₁與C₂之間檢測到電容失配(即，關(guān)于電容，C₁≠C₂)。

圖5b說明額外的或替代的標(biāo)稱測量，其中電容器輸入電壓對(duì)于端子V₁及V₂反轉(zhuǎn)。因此，設(shè)備26將0伏施加到端子V₁，且將0到6伏的斜升電壓施加到端子V₂。上文論述的方面將再次應(yīng)用于圖5b，其中V_INT在此表示(相對(duì)于接地)跨越C₁的電壓。如果在實(shí)施圖5a的配置之外還實(shí)施圖5b的配置，那么對(duì)于兩種配置，V_OUT處的最終值應(yīng)相同，借此確認(rèn)C₁＝C₂。如果V_OUT的值對(duì)于每一者都不同，那么在那些電容值之間存在失配，如再次可針對(duì)任一配置根據(jù)V_OUT的斜率來確定。

返回圖7，并且已經(jīng)結(jié)合圖5a及5b的說明全面詳述其步驟204，下一步驟206可引起優(yōu)選地對(duì)于電容網(wǎng)絡(luò)22中的潛在電容器的所有不同配對(duì)進(jìn)行額外迭代。舉例來說，在具有成對(duì)電容器C₁及C₂的圖5a及5b中，步驟206將確定不是網(wǎng)絡(luò)(例如，具有三個(gè)電容器)中的所有電容器已配對(duì)，在這種情況下，方法200相對(duì)于另一對(duì)電容器重復(fù)步驟202及204。圖5c說明設(shè)備26對(duì)電容器C₁與C₃的配對(duì)，其中電容器C₂浮動(dòng)。再次，一個(gè)電容器(例如，C₁)接收固定端子電壓，而在一段時(shí)間期間，所述對(duì)中的另一個(gè)電容器(例如，C₃)接收斜升電壓，而在相同時(shí)間周期期間，參考V_R在E{V_INT}下斜升。此外，設(shè)備26監(jiān)測在此時(shí)間期間的V_OUT(t)并確定其斜率S，根據(jù)斜率S確定所述斜率是否表示電容C₃/C₁的預(yù)期相對(duì)比率。在此比率偏離基于標(biāo)稱電容C₁及C₃預(yù)期的比率的范圍內(nèi)(如果存在)，此偏差將對(duì)應(yīng)于電容器C₁與C₃之間的電容失配。以上步驟也可關(guān)于電容器C₂及C₃重復(fù)。

完成圖6，在如上所描述評(píng)估網(wǎng)絡(luò)22中的每一對(duì)電容器之后，步驟206確定沒有其它電容器需要此評(píng)估，且過程200完成。如圖2所展示，在過程200完成之后，進(jìn)行下一過程300。

圖8說明與圖2的電容器壓力過程300相結(jié)合的額外步驟，如結(jié)合圖5d進(jìn)一步論述。在步驟302中，設(shè)備26配置網(wǎng)絡(luò)22中的電容器，使得待進(jìn)行壓力測試的電容器具有比將包含在壓力測試中的其它電容器的組合(或等效)電容更小的電容量。舉例來說，在圖5d中，假設(shè)電容器C₂待進(jìn)行壓力測試；因此，步驟302配置網(wǎng)絡(luò)22中的兩個(gè)其它電容器，其在此實(shí)例中僅包含兩個(gè)其它電容器C₁及C₃，使得這兩個(gè)配置的電容器的電容共同超過待被施加壓力的電容器C₂。在實(shí)例實(shí)施例中，通過將配置的電容器C₁及C₃并聯(lián)連接來實(shí)現(xiàn)該相對(duì)電容，這是通過將相同電勢連接到其相應(yīng)端子V₁及V₃而電氣地實(shí)現(xiàn)。因此，在圖5d中，展示由設(shè)備26連接到端子V₁及V₃的0伏的共同電壓。此外，設(shè)備26可包含切換電路(未明確展示)以將端子V₁及V₃直接彼此連接，同時(shí)將共同電壓施加到所述連接，或者每一端子可個(gè)別地接收共有電壓電平。

接下來，在過程300中，步驟304跨越包含待受壓力電容器的電容器施加斜升電壓電平，其中選擇電壓范圍以標(biāo)稱地使受壓力電容器偏置超過其標(biāo)稱值。在此實(shí)例中，電容器C₂如上文所描述那樣標(biāo)稱地偏置到3伏。因此，在實(shí)例性實(shí)施例中，并且出于對(duì)電容器施加壓力的目的，步驟304導(dǎo)致大于3伏的偏置。在一個(gè)實(shí)施例中，通過將C₁及C₃配置為與C₂串聯(lián)的并聯(lián)電容而通過電容的改變來實(shí)現(xiàn)增加的偏置。因此，在此改變的配置中C₂將必然降低額外電壓。此外，可通過增加施加到V₂的斜升電壓(例如，大于在過程200的步驟204中使用的斜升電壓)來進(jìn)一步增加壓力電壓。舉例來說，在圖5a中，將0到6伏的標(biāo)稱電壓范圍施加到電容器C₂的端子V₁，從而導(dǎo)致跨越其的3伏的標(biāo)稱偏置。相比之下，在圖5d中，將0到9伏的增加的(即，施壓)電壓范圍施加到電容器C₂的端子V₂(其將跨越電容器C₂下降約6伏)，以將電容器C₂置于受壓力狀態(tài)。

與緩沖器24的先前論述部分一致的步驟304也將第二斜升電壓施加到端子V_R。然而，步驟304與先前的步驟204的不同之處在于考慮到圖5e的配置不再僅具有兩個(gè)串聯(lián)的相等電容器。更具體來說(例如，參考圖5d)，所得電容網(wǎng)絡(luò)是C₂與C₁及C₃的并聯(lián)連接串聯(lián)。因此，借此產(chǎn)生分壓器，并且跨越分壓器中的串聯(lián)電容的電壓降與分壓器的總電容值成反比。因此，節(jié)點(diǎn)V_INT的電壓斜坡(即，跨越電容器C₁及并聯(lián)的C₃的電壓)如以下等式中所展示：

此外，由于在此實(shí)例中所有三個(gè)電容值標(biāo)稱上相等(并且在過程200中被確認(rèn))，在到端子V₂的電壓達(dá)到其最大值9.0伏之后，預(yù)期電壓V_INT將上升到3.0伏，如以下等式中所展示：

預(yù)期V_INT將在V₂從0伏斜升到9伏的相同時(shí)間周期從0伏斜升到3伏，設(shè)備26同樣將參考電壓V_R從0伏斜升到3伏(即，到E{V_INT})。如果先前步驟確定電容器C₁、C₂及C₃中的任何者中的失配，那么可根據(jù)本文的教示進(jìn)行調(diào)整以相應(yīng)地調(diào)整V_R的斜升。

繼續(xù)圖5d的實(shí)例，如果端子V₂及V_R的偏置使節(jié)點(diǎn)V_INT從0伏斜升到3伏，那么電壓的其余部分跨越分壓器。因此，跨越受壓力電容器C₂的電壓將斜升至總共6伏。因此，雖然電容器C₂在標(biāo)稱測量過程200期間下降3.0伏，但壓力過程300(及其步驟304)將所述下降電壓加倍到6.0伏，借此將電容器施加壓力到其標(biāo)稱偏置的兩倍。雖然實(shí)例演示偏置增加100％的壓力，但可實(shí)施其它值(大于標(biāo)稱偏置值)。

圖9說明與圖2的過程400的觀察及分析結(jié)合的額外步驟，如結(jié)合圖5e的配置及圖10到13的標(biāo)繪圖中進(jìn)一步論述。

在步驟402中，當(dāng)施加斜升電容器輸入電壓(例如，到端子V₂)并將斜升參考電壓施加到端子V_R時(shí)，設(shè)備26監(jiān)測V_OUT(t)。一般來說，并且沒有壓力測試后電容器(例如，C₂)的任何災(zāi)難性故障，信號(hào)將采取圖10所展示的形式，其(類似于圖7)展示跨越其水平軸的時(shí)間及跨越其垂直軸的電壓。因此，圖10確認(rèn)以上論述的各種方面。舉例來說，在相同的時(shí)間周期期間，V₂從0伏斜升到9伏，而V_R及V_INT兩者都從0伏斜升到約3伏。此外，因?yàn)闁艠O到源極電勢及源極到漏極電勢兩者都保持相對(duì)恒定(歸因于在V_R處的斜坡跟蹤在V_INT處的斜坡)，V_OUT具有與V_INT(及V_R)大致相同的斜率，但歸因于晶體管28的閾值電壓高約0.5伏。在所有情況下，與圖10的預(yù)期V_OUT的任何顯著偏離(斜率或幅值)可指示受壓力電容器的災(zāi)難性故障。

在步驟404中，設(shè)備26重復(fù)先前結(jié)合圖6的步驟204論述的標(biāo)稱測量，但步驟404是相對(duì)于現(xiàn)在的壓力測試后電容器進(jìn)行的，所述電容器是由過程300(及其步驟304)施加壓力的電容器。舉例來說，參考先前論述及圖5a。然而，在實(shí)例實(shí)施例中，進(jìn)行標(biāo)稱測量兩次，在第一種情況下將標(biāo)稱電容器輸入電壓(例如，0到6伏)施加到受壓力的電容器(通過端子V₂施加到C₂，如圖5a中所展示)以產(chǎn)生本文中指示為V_OUT1的對(duì)應(yīng)輸出，并且在第二種情況下，通過將其施加到非受壓力電容器(例如，通過端子V₁施加到C₁)以產(chǎn)生本文指示為V_OUT2的對(duì)應(yīng)輸出。針對(duì)跨越非受壓力電容器的所得電壓的V_OUT1及針對(duì)跨越壓力測試后電容器的所得電壓的V_OUT2以例示方式展示于圖10的標(biāo)繪圖中。

在步驟406中，設(shè)備26比較V_OUT1與V_OUT2的斜率，如通過圖10中的實(shí)例標(biāo)繪圖再次可理解。因此，如果壓力測試后電容器歸因于壓力過程300而具有其操作參數(shù)的變化，那么其斜率應(yīng)不同于在先前的標(biāo)稱過程200中測量的斜率。此外，假設(shè)壓力測試后電容器與非受壓力電容器在壓力過程300之前原本具有相同的電容，則如果在壓力測試后電容器中沒有發(fā)生改變，那么V_OUT1及V_OUT2的斜率應(yīng)基本相同。然而，在圖10的標(biāo)繪圖中，V_OUT1及V_OUT2的斜率不同，特別是在輸入電壓(V₂或V₁)增加時(shí)。此差值或增量由設(shè)備26評(píng)估，如由圖11中的實(shí)例標(biāo)繪圖中所展示。較大的增量指示由壓力過程300導(dǎo)致的壓力測試后電容器的較大改變。

在步驟408中，設(shè)備26確定在步驟402至406中的任何者中評(píng)估的壓力測試后電容器參數(shù)是否落在預(yù)期范圍內(nèi)?？煽紤]到各種考慮因素，包含測試的參數(shù)、設(shè)計(jì)規(guī)格、工藝變化、電容器大小及類型來建立此類范圍。舉例來說，設(shè)備26可比較圖11的增量與一些閾值，因此低于閾值的增量指示沒有或很少的裝置故障，而高于閾值的增量指示故障，例如由于壓力而導(dǎo)致的電容值的增加或減少，或電容器中的泄漏電阻的形成。同樣可考慮其它參數(shù)。如果所有參數(shù)都在預(yù)期內(nèi)，那么方法400可完成。

在步驟408中，如果一或多個(gè)參數(shù)在預(yù)期之外(例如，超過閾值)，那么方法400可繼續(xù)到步驟410用于額外測試。在一個(gè)實(shí)例實(shí)施例中，額外的此類測試對(duì)于壓力測試后電容器重復(fù)標(biāo)稱測量(例如，其中用于壓力測試后電容器的端子(例如，V₂)設(shè)置為0伏，且非受壓力電容器(例如，V₁)的端子從0伏斜升到6伏)，以評(píng)估跨越壓力測試后電容器下降的電壓。然而，步驟410進(jìn)一步將斜升參考電壓V_R改變?yōu)楸仍诓襟E404中使用的更小的值，其中所述減小可為量X，如步驟410所展示。因此，在步驟404施加從0伏開始達(dá)到E{V_INT}的范圍(到端子V_R)處，步驟410施加從0-X伏開始達(dá)到E{V_INT}-X的范圍的V_R。因此，在重復(fù)的標(biāo)稱測量的步驟410中施加到端子V_R的最高電壓應(yīng)小于中間節(jié)點(diǎn)V_INT將達(dá)到的預(yù)期值(即，少X)。舉例來說，圖5e說明此步驟，其中X＝1，因此并非如上文描述(結(jié)合圖5e)設(shè)備26將V_R從0伏斜升到3伏，設(shè)備26使端子V_R從-1伏斜升到2伏。下文進(jìn)一步論述施加此較低斜升參考電壓V_R的基礎(chǔ)。

在步驟412中，設(shè)備26確定V_OUT是否改變或改變是否超過某一閾值，如在使用V_R＝E{V_INT}的步驟404標(biāo)稱測量與使用V_R＝E(V_INT)-X的步驟410標(biāo)稱測量之間。如果不發(fā)生V_OUT中的此變化，那么方法400繼續(xù)到步驟414，其結(jié)論是與在壓力之前的值相比較，壓力測試后電容器的V_OUT斜率的改變(在步驟408中檢測到的)主要是已發(fā)生在受壓力電容器的電容中的改變。相反，如果確實(shí)發(fā)生V_OUT中的此改變，那么方法400繼續(xù)到步驟416，其結(jié)論是與在壓力之前的值相比較，壓力測試后電容器的V_OUT斜率中的改變主要是已發(fā)生在受壓力電容器的電阻中的改變。下文進(jìn)一步論述步驟414及416的替代確定的基礎(chǔ)。

參考圖5e的額外論述、鑒于所述圖式中的V₁(t)及V_R的值來理解步驟414及416中的結(jié)論。具體來說，當(dāng)V₁及V_R兩者都向上斜升時(shí)，如果壓力測試后電容器C₂相對(duì)不受壓力過程300影響，那么預(yù)期是：當(dāng)V₁達(dá)到其最高值6伏時(shí)，跨越C₂下降3伏，因此V_INT將在大約3伏，且V_OUT將因此為至少3伏，如果沒有達(dá)到高于跨越C₂下降的電壓的一個(gè)閾值電壓(例如，在此實(shí)例中為0.5伏)。然而，如果壓力過程300導(dǎo)致在電容器C₂中形成足夠的電阻性泄漏(例如，隧道電阻)，那么在V₁達(dá)到其最高值6伏之后，通過電容器C₂的電阻性泄漏提供到接地的泄漏路徑，因此V_INT將從3伏下降，且V_OUT將相應(yīng)地下降。然而，在此情況下，因?yàn)榫w管28處于飽和模式，那么V_OUT無法下降到低于V_R的最高電壓，即，在此實(shí)例中為2伏。在任何情況下，借助于泄露電阻，V_OUT的值將(隨時(shí)間)朝向V_R的上限值下降。因此，如通過比較步驟402與410的V_OUT的步驟412所檢測的，具有此電平的V_OUT的改變導(dǎo)致方法400繼續(xù)到步驟416，推斷受壓力電容器的主要改變是歸因于電阻改變。舉例來說，圖12及13說明可從受壓力電容器中的電阻改變預(yù)期的各種電壓信號(hào)的標(biāo)繪圖，如由來自所述電路的步驟404的標(biāo)稱測試所指示，其中所說明的時(shí)間(或所施加的壓力的持續(xù)時(shí)間)在圖12中比在圖13中的更短。因此，在圖12中，V_INT無法上升到3.0伏的預(yù)期電平，其在圖13進(jìn)一步展示為短暫上升到約2.5伏，然后下降到2.0伏。V_INT無法上升到3.0伏在V_OUT無法上升到大約3.5伏的預(yù)期值的事實(shí)中進(jìn)一步得到反應(yīng)且為可觀察的。因此，根據(jù)步驟410的額外測試及步驟412及416的分析可將V_INT的此下降(如從V_OUT的低值可明顯看出)識(shí)別為電容器中的壓力測試后電阻性改變。另一方面，如果步驟412確定步驟402及410的V_OUT彼此是可比較的，例如在晶體管28的閾值電壓差值內(nèi)，那么方法400繼續(xù)到步驟414以推斷受壓力電容器的主要改變是歸因于電容改變。

因此，各種實(shí)施例提供對(duì)集成電路電容器測試及測量的改進(jìn)?？蓱?yīng)用實(shí)例實(shí)施例來分析各種電容器類型，例如金屬或結(jié)或柵極電容器，但在確定某些電容器的實(shí)例實(shí)施例的功效方面可考慮額外實(shí)際因素，例如不是很好匹配或具有電壓方差的電容器(這可能使分析不現(xiàn)實(shí)或不太有用)。實(shí)例實(shí)施例也可用于將電容器彼此進(jìn)行比較。

在權(quán)利要求書范圍內(nèi)，在所描述的實(shí)施例中修改是可能的，且其它實(shí)施例是可能的。