本發(fā)明涉及晶圓級別可靠性測試技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種適用于并行測試系統(tǒng)的介質(zhì)經(jīng)時擊穿測試裝置。

背景技術(shù)：

請參閱圖1，圖1是現(xiàn)有的一種并行測試系統(tǒng)中介質(zhì)經(jīng)時擊穿測試電路示意圖。如圖1所示，并行測試系統(tǒng)可同時對多個樣品進行測試，所有樣品并聯(lián)在由同一電壓電流源SMU(也稱之為源測量單元)供電的電路中，且每個并聯(lián)支路都有獨立的開關(guān)。進行介質(zhì)經(jīng)時擊穿(TDDB)實驗時，在樣品擊穿前，漏電流較低，因而可以把樣品考慮成理想的電容器件。

請參閱圖2，圖2是圖1的介質(zhì)經(jīng)時擊穿測試電路中某一支路樣品擊穿時的電路狀態(tài)示意圖。如圖2所示，按照現(xiàn)有的測試方法，經(jīng)過一段時間的TDDB測試后，某一樣品突然被擊穿，造成此支路短路，將瞬間產(chǎn)生大電流(如圖中沿該支路線路的箭頭所指)。SMU在量測到此支路的大電流后，判斷該樣品失效，并斷開此支路開關(guān)，但此過程需要一定時間。根據(jù)并聯(lián)電路原理，當(dāng)樣品被擊穿的支路短路時，此時其他支路的電壓會降低；在該樣品被擊穿的支路開關(guān)被斷開后，其他支路電壓才回到測試電壓。

在上述的測試電路結(jié)構(gòu)中，當(dāng)某個支路的樣品被擊穿時，其他支路上將會發(fā)生由電壓波動而引起電流波動的現(xiàn)象。在現(xiàn)有的并行測試系統(tǒng)中，通常有16顆樣品同時測試。當(dāng)最后一顆樣品被擊穿前，會受到前面15顆樣品擊穿時電壓降低所帶來的影響，這無疑將影響到TDDB測試結(jié)果的準確性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種用于并行測試系統(tǒng)的介質(zhì)經(jīng)時擊穿測試裝置，可有效避免并行測試系統(tǒng)在進行介質(zhì)經(jīng)時擊穿測試時，因某一介質(zhì)樣品先擊穿而引起的其他樣品兩端電壓波動的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種用于并行測試系統(tǒng)的介質(zhì)經(jīng)時擊穿測試裝置，包括多個介質(zhì)樣品測試支路單元，其并聯(lián)設(shè)置在由同一電源供電的電路單元中，各介質(zhì)樣品測試支路單元串聯(lián)設(shè)有開關(guān)、電感元件及介質(zhì)樣品接口；

其中，在進行介質(zhì)經(jīng)時擊穿測試時，當(dāng)某一介質(zhì)樣品測試支路單元因其串接的介質(zhì)樣品被擊穿而產(chǎn)生電流瞬間變大時，通過其設(shè)有的電感元件立即產(chǎn)生反向電壓，以防止因該介質(zhì)樣品測試支路單元電流突變而造成的其他介質(zhì)樣品測試支路單元壓降，使電源有一定的弛豫時間來探測到該介質(zhì)樣品測試支路單元的介質(zhì)樣品擊穿并斷開該介質(zhì)樣品測試支路單元的開關(guān)。

優(yōu)選地，所述電源為一電壓電流源。

優(yōu)選地，所述開關(guān)和/或電感元件設(shè)置在介質(zhì)樣品接口任意一端的介質(zhì)樣品測試支路單元中。

優(yōu)選地，所述介質(zhì)樣品包括由MOS晶體管器件前后道工藝中涉及的任一電介質(zhì)形成的樣品。

優(yōu)選地，所述電感元件的規(guī)格根據(jù)不同的測試條件進行匹配。

優(yōu)選地，通過在各介質(zhì)樣品測試支路單元串聯(lián)電流表，或通過使各介質(zhì)樣品測試支路單元共用一電流表并采用矩陣開關(guān)進行切換，以單獨讀取各介質(zhì)樣品測試支路單元中的電流。

優(yōu)選地，所述介質(zhì)樣品接口由用于扎在介質(zhì)樣品上的探針卡形成。

優(yōu)選地，還包括一接線端子盒，其設(shè)有電源接口、開關(guān)、介質(zhì)樣品接口、電感元件接口和電流表接口。

優(yōu)選地，所述接線端子盒設(shè)置的各接口為插槽。

優(yōu)選地，所述接線端子盒制作于一晶圓基板上。

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明通過在介質(zhì)經(jīng)時擊穿測試回路的各介質(zhì)樣品測試支路中設(shè)置電感元件，利用其產(chǎn)生反向電壓，可有效避免并行測試系統(tǒng)在進行介質(zhì)經(jīng)時擊穿測試時，因某一介質(zhì)樣品先擊穿而引起的其他樣品兩端電壓波動的問題。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的一種并行測試系統(tǒng)中介質(zhì)經(jīng)時擊穿測試電路示意圖；

圖2是圖1的介質(zhì)經(jīng)時擊穿測試電路中某一支路樣品擊穿時的電路狀態(tài)示意圖；

圖3是本發(fā)明一較佳實施例的一種用于并行測試系統(tǒng)的介質(zhì)經(jīng)時擊穿測試裝置的電路工作狀態(tài)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步的詳細說明。

需要說明的是，在下述的具體實施方式中，在詳述本發(fā)明的實施方式時，為了清楚地表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以便于說明，特對附圖中的結(jié)構(gòu)不依照一般比例繪圖，并進行了局部放大、變形及簡化處理，因此，應(yīng)避免以此作為對本發(fā)明的限定來加以理解。

在以下本發(fā)明的具體實施方式中，請參閱圖3，圖3是本發(fā)明一較佳實施例的一種用于并行測試系統(tǒng)的介質(zhì)經(jīng)時擊穿測試裝置的電路工作狀態(tài)示意圖。如圖3所示，本發(fā)明的一種用于并行測試系統(tǒng)的介質(zhì)經(jīng)時擊穿測試裝置，包括多個介質(zhì)樣品測試支路單元1，各介質(zhì)樣品測試支路單元1以并聯(lián)方式設(shè)置，并共同連接在由同一個電源7供電的電路單元中形成回路。各介質(zhì)樣品測試支路單元1的線路中串聯(lián)設(shè)有開關(guān)2、電感元件3及介質(zhì)樣品接口5。在進行介質(zhì)經(jīng)時擊穿測試(TDDB)時，將介質(zhì)樣品4連接在介質(zhì)樣品接口5之間。由于在介質(zhì)樣品擊穿前，漏電流較低，因而可以把介質(zhì)樣品4看成理想的電容器件，如圖3所示。

請參閱圖3。所述電源7可采用一個電壓電流源SMU(也可稱之為源測量單元)，其可提供例如1毫伏以上的電壓源與測量精度和1微安以上的電流源與測量精度，并可以執(zhí)行電流掃描和電壓掃描。利用SMU可探測到某介質(zhì)樣品測試支路單元的介質(zhì)樣品擊穿并斷開該介質(zhì)樣品測試支路單元的開關(guān)。

請繼續(xù)參閱圖3。所述開關(guān)2和/或電感元件3可設(shè)置在介質(zhì)樣品接口5任意一端的介質(zhì)樣品測試支路單元1中，圖中例舉了將開關(guān)2和電感元件3設(shè)置在介質(zhì)樣品接口5近SMU正極端的介質(zhì)樣品測試支路單元線路中的一種實施方式。其中，根據(jù)實驗要求，所述電感元件的規(guī)格可根據(jù)不同的測試條件進行匹配。

還可在各介質(zhì)樣品測試支路單元線路中串聯(lián)設(shè)置電流表6，以及電壓表，以便對各介質(zhì)樣品測試支路進行電流及電壓檢測并實施監(jiān)控。也可以采用使各介質(zhì)樣品測試支路單元共用一電流表的方式，并采用矩陣開關(guān)進行切換，以單獨讀取各介質(zhì)樣品測試支路單元中的電流。

所述介質(zhì)樣品接口5可由用于扎在介質(zhì)樣品上的探針卡(圖略)形成。也就是說，可采用將探針卡直接扎在介質(zhì)樣品上的方式進行連接。

本發(fā)明的上述測試裝置可通過一個接線端子盒(圖略)將各部件進行組合配置及連接。在接線端子盒上可設(shè)置例如電源接口、開關(guān)、介質(zhì)樣品接口、電感元件接口和電流表接口等結(jié)構(gòu)。例如，可采用插槽作為各接口的形式。其中，介質(zhì)樣品插槽可用于探針卡的插接，以便與放置的介質(zhì)樣品之間形成電接觸。

進一步地，可將所述接線端子盒制作于一晶圓基板上。在所述晶圓基板上預(yù)先制作介質(zhì)樣品接口，例如可以選取MOS晶體管器件前后道工藝中涉及的任一電介質(zhì)來形成樣品，并制作相關(guān)連接線路及各個插槽式接口；然后，將SMU通過晶圓基板上形成的電源插槽直接和多個扎在介質(zhì)樣品上的探針卡相連；并在相應(yīng)的插槽位置連接電感元件、電流表等部件。這樣就形成了本發(fā)明測試裝置的測試回路。

在進行TDDB測試時，介質(zhì)樣品兩端電壓需保持恒定。利用現(xiàn)有的測試方法，多顆樣品同時在并行測試系統(tǒng)上進行TDDB測試，將不可避免地出現(xiàn)多次電壓波動。引起此現(xiàn)象的原因即是某一支路因樣品擊穿時的電流突變。本發(fā)明從阻礙支路電流突變著手，設(shè)計新的應(yīng)用于并行測試系統(tǒng)的TDDB測試回路，以解決由于某一支路樣品擊穿而引起的其他支路電壓波動情況。

在本發(fā)明的新測試裝置中，利用了支路電流突變來阻礙電流突變，在支路中引入電感元件，在進行介質(zhì)經(jīng)時擊穿測試時，當(dāng)某一介質(zhì)樣品測試支路由于樣品擊穿瞬間產(chǎn)生大電流(電流變大)時(如圖3中沿該支路線路的箭頭所指)，根據(jù)楞次定律相關(guān)原理，該支路的電感元件將立即產(chǎn)生反向電壓(如圖3中該支路電感元件右側(cè)的向上箭頭所指)，從而防止了該支路電流突變造成的其他支路壓降，使SMU有一定的弛豫時間來探測到樣品擊穿并斷開此支路開關(guān)。最終起到此支路樣品擊穿不會干擾到同時在測試的其他支路樣品的作用。

由于電感元件在電流穩(wěn)定后，其電阻可忽略不計。因此，在使用本發(fā)明的新測試裝置進行TDDB測試時，SMU實際所提供的電壓即為測試樣品上實際受到的電壓，從而在數(shù)據(jù)處理時不會影響到測試結(jié)果的準確性。

綜上所述，本發(fā)明通過在介質(zhì)經(jīng)時擊穿測試回路的各介質(zhì)樣品測試支路中設(shè)置電感元件，利用其產(chǎn)生反向電壓，可有效避免并行測試系統(tǒng)在進行介質(zhì)經(jīng)時擊穿測試時，因某一介質(zhì)樣品先擊穿而引起的其他樣品兩端電壓波動的問題。

以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述實施例并非用以限制本發(fā)明的專利保護范圍，因此凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。