专利名称：测试射频和模拟电路的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及测试模拟和射频元件和电路，更具体而言涉及一种用于以低频(即直流)检测射频(RF)或模拟元件或电路中故障的存在的方法和设备。
集成电路(IC)已经变成了许多消费者和商业的电子产品的关键元件，通常用于替代分立元件并增强产品功能。制造这些集成电路的半导体处理技术已经发展到整个系统能够被缩小成单个集成电路的程度。这些集成电路、或″芯片″，可以使用先前无法在单个芯片上一起执行的许多功能，它们包括微处理器、数字信号处理器、混合信号和模拟功能、大存储块、高速接口、和RF电路。
这类集成电路的制造商通常的做法是，在制造场所彻底地测试器件的功能性。然而，当今集成电路的复杂特性存在新的测试挑战。不断地缩小器件的几何结构，与操作半导体处理设备的高成本相结合，导致对集成电路供应商改进处理收益和发展新的测试策略的需求不断增加。
当前，互补金属氧化物半导体(CMOS)是用于制造集成电路的最流行技术，这是由于它在高密度设计中所固有的低功率消耗。CMOS电路使用互补的P沟道金属氧化物半导体场效应(PMOS)晶体管和N沟道金属氧化物半导体(NMOS)晶体管来充分地制造静态设计，其理论上除了在切换状态之外不耗费功率。然而实际上，CMOS电路吸引很低的渗漏或静态电流-在静态下也被称为静态的电源电流或IDDQ。测试集成电路耗费的静态电流量提供了一个相对简单并且经济合算的测试策略以用于屏幕显示物理缺陷，其中许多物理缺陷会导致静态电流消耗的可测量增加。
US专利号6,239,609描述了一种测试集成电路的方法，其中，被测器件最初被置于静态的DC状态，然后静态电流用供给到该器件的被设定为额定工作电压的电源来测量。接下来，一个低于该额定电源电压的固定电压被施加到集成电路以便降低它的晶体管所耗费的静态电流。可以进行额外的静态电流测量，并且计算第一和第二测量之间的静态电流差。在不断降低的电源电压上进行一个(或多个)额外的静态电流测量，并且计算每个这些测量之间的差。在已经聚集到足够数量的测量之后，检查所得的差值以确定静态电流减少的″线性度″。在一个可接受的器件中，较低的电源电压导致集成电路中固有的渗电流或静态电流大致呈指数降低。因此，如果静态电流的减少大致是指数的，则通常假定检测到的静态电流是正常的晶体管效应的结果。如果电流变化近似一个线性函数，则然而被测器件很可能有缺陷并且该器件被拒绝。
然而，渗漏或静态电流的指数特性是数字集成电路的特征，因此上述方法特别地不是非常适合于模拟或RF电路和元件的测试。
因为新标准所需要的额外复杂性，包括多频带的兼容性、更高的线性度、更低的比特差错率和更长的电池寿命，所以测试正变成模拟和RFIC成本继续降低的一个实质障碍。这些类型的器件的电流测试实践是昂贵的，尤其是因为所需要测试器的基础结构、很长的测试时间、繁重的测试准备、缺乏适当的缺陷和故障模型、以及缺乏标准化的测验方法。
功能测试通常是基于误码率测试。尽管这个测试是用于完全的接收机链路的根本性能指标，然而这个测试本质上很耗时的，因此使用这个测试是很昂贵的。
我们现在已经设计了一种改进的设备。
根据本发明提供了一种测试模拟或射频电路中故障存在的方法，该方法包括下列步骤a)向被测试电路或元件施加多个不同的直流电源电压，至少其中一个所述电源电压被安排来使被测试电路或元件的至少一些单元在预定的工作区中工作；和b)测量所述电路或元件的静态电流，以作为施加所述电源电压的结果，从而产生表示所述电路或元件工作的电流签名；该方法的特征在于所述静态电流测量所依据的所述电源电压包括所选择的不同的电压；以及在于步骤c)比较所述产生的电流签名与一个表示无故障元件或电路工作的预定电流签名，以便确定在被测试的元件或电路中是否存在任何故障。
本发明还提供了一个在其上存储一个计算机程序记录载体，该计算机程序用于使上述定义的方法得以执行，并且还提供了一个测试模拟或射频电路的方法，包括步骤可以有效下载一个用于使上述定义方法得以执行的计算机程序。
根据本发明还提供了用于测试模拟或射频电路中故障存在的设备，该设备包括a)用于向被测试电路或元件施加多个不同的直流电源电压的装置，至少其中一个所述电源电压被安排来使被测试电路或元件的至少一些单元在预定的工作区中工作；和b)用于测量所述电路或元件的静态电流，以作为施加所述电源电压的结果，从而产生表示所述电路或元件工作的电流签名的装置；该设备的特征在于所述电源电压包括所选择的不同的电压；以及在于c)用于比较所述产生的电流签名与一个表示无故障元件或电路工作的预定电流签名，以便确定在被测试的元件或电路中是否存在任何故障的装置。
应当理解，在此使用的术语″电流签名″是用来指在Iddvs.VDD图中出现的曲线当器件无故障时出现一条黄金曲线。
在一个优选实施例中，该方法包括步骤除了所述静态电流，还测量一个或多个选择的节点电压，以作为施加所述选择的电源电压的结果。
有利地，提供单个电源电压装置，在测量静态电流之前，使该电源电压装置有利地上升以便达到每个所述选择的电源电压。有利地，所选择的电源电压被选择以便使被测试电路或元件的至少一些单元经过几个工作区，例如亚阈、线性和饱和。
在一个实施例中可以提供一个故障词典数据库，并且该方法可以还包括步骤比较所产生的电流签名与这一数据库的内容以诊断被测试电路中存在的一个或多个故障。
有利地，对于至少一个、并更优选地对于所有被选择的电源电压，为得到的静态电流测量定义一个容差窗口。
从而，本发明提供了一种用于检测模拟和RF电路中故障的方法和设备。替代于以十分高的频率来测试，而是以低频率、即DC来执行测试，正如许多传统测试方法中的情况。优选方法包括测量电路的静态电流以及不同的电源电压(VDD)的选择节点电压。因为多个电源值被使用，所以迫使大多数单元(即晶体管)进入不同的工作区(例如亚阈、线性和饱和)中是可能的。其优点在于相对于多个具有对应静态电流和节点电压的电源电压来执行故障检测，从而增强了故障检测和故障覆盖率的准确度。事实上，本发明的方法和设备产生的故障覆盖率结果与传统的功能RF测试相比，具有成本相对较低、测试时间较低、频率要求较低的额外优点。
应当理解，US专利6,239,609中描述的设备在两个连续的电源值上测量静态电流差。如果这个差值不是呈指数则该电路被认为是有故障的，相反，在一个根据本发明的设备中，电源被扫除，并且对于每个电源值定义一个容差窗口，其中，要认为该电路为无故障，那么静态电流应该合适。优选地，容差窗口与处理传播有关。US专利6,239,609的设备不用于测试模拟电路。这是因为该文献假定被测试电路没有晶体管的直流电压。从而，根据本发明，用户没有被约束到典型数字电路的亚阈制度。此外，在本发明的情况下，用户没有被约束来测量电流，也可以测量不同电源值的节点电压。更进一步，根据本发明的一个示例实施例，选择VDD点的最佳最小集合，使得根据电流和/或电压测量可以获得一个(至少事实上)100％的故障覆盖率。本发明的这些及其它方面从参考下文中所述的实施例而变得显而易见并从中被阐明。
本发明的一个实施例现在将仅仅通过实例并且参考附图而被描述，其中
图1是一个低噪声放大器的示意电路图；图2是一个根据本发明的示例实施例获得的静态电流签名的示意图表示；图3是具有处理传播的典型低噪声放大器电流签名的示意图；图4是根据本发明的一个示例实施例测试RF电路的方法的示意流程图；和图5说明了IDDQ对不同电源电压增益的相关性。
参考图1，将描述一个根据本发明的测试低噪声放大器电路的示例方法。
参考图4，电源VDD上升(步骤100)并且在VDD的选择值上测量静态电流(步骤102)以产生一个电流签名(步骤104)，如图2中所说明的。
当电源上升时，电路中的所有晶体管都经过几个工作区，例如亚阈(区域A)、线性(区域B)和饱和(区域C)。从区域转换到区域的优点是在每个工作区中都可以用不同的准确度来检测缺陷。例如，取决于晶体管是否饱和或是否在线性区域中，一个电桥漏电不同的电流。从而，本发明的方法提供了多个观测点。它是相对简单的，并且它不是一个功能性测试，因此它能够容易地实现在任何测试器中。此外，本发明的方法对测量静态电流时所依据的每个电源电压都提供了不同的故障可观察性。
一旦已经产生电流签名，它就能够与一个无故障器件的电流签名相比较(步骤106)，从而确定(步骤108)该器件是否正常工作，如果不正常工作则丢弃它。例如，图1中说明的模拟电路的典型电流签名符合一个双曲正切函数，从而可以预期一个故障器件将呈现一个异常的电流签名，即一个偏离黄金双曲正切形式的签名。因此，通过比较签名就能使用一个简单的通过/失败测试过程。如果期望故障诊断，则可以建立一个故障字典数据库，然后被测试的电流签名能够与这个数据库中的签名匹配。
图3用图说明了低噪声放大器的模拟电流签名与考虑统计处理变化的电源电压扫描相比。统计处理变化说明了互相和内部的衰耗变化。因为结构测试假定电路被正确地设计而且能够支持处理变化，所以对电流签名应用一个容差窗口或频带是有可能的。换言之，任何落入这个频带内的测试签名都意味着电路正常运行，从而允许考虑处理移动。
图5示出了一个静态电流对各种电源值的电压增益的相关性，其有利于说明在每个电源值上的IDD容差窗口的限制。从而，本发明的方法还可以被用来利用这个相关性图来捕获可能在窗口之外或接近其边缘的参数故障。
另外，为了增强的故障覆盖率，可以在每个所选择的电源处监控电路或器件的一个或多个选择的节点处的电压。例如，参考图1中说明的示例电路，该方法可以包括在低噪声放大器的输出上测量直流电压的步骤。根据目标说明，这些节点必须保持在一个普通输出电压电平，例如0.8V。因此，故障注入(电桥)将在一个或两个节点上增加或减少这个值。
本发明的实施例仅仅通过实例在上面被描述，并且对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离由附加权利要求所定义的本发明范围的前提下，可以对所描述的实施例做出更改和变化。应当理解，术语″包括″并不排除其它的元件或步骤，″一个″或“一”并不排除多个元件或步骤的存在，并且单个处理器或其它的单元可能满足权利要求中叙述的几个装置的功能。
权利要求
1.一种测试模拟或射频电路中故障存在的方法，该方法包括下列步骤a)向被测试电路元件施加(100)多个不同的直流电源电压，至少其中一个所述电源电压被安排来使被测试电路或元件的至少一些单元在预定的工作区中工作；和b)测量(102)所述电路或元件的静态电流，以作为施加所述电源电压的结果，从而产生(104)表示所述电路或元件工作的电流签名；该方法的特征在于所述静态电流测量所依据的所述电源电压包括所选择的不同的电压；以及在于步骤c)比较(106)所述产生的电流签名与一个表示无故障元件或电路工作的预定电流签名，以便确定(108)在被测试的元件或电路中是否存在任何故障。
2.根据权利要求1的方法，还包括步骤除了所述静态电流，还测量一个或多个选择的节点电压，以作为施加所述选择的电源电压的结果。
3.根据权利要求2的方法，其中，在所述电路的一个或多个相应的输出节点上测量所述一个或多个节点电压。
4.根据权利要求1到3中任意一个权利要求的方法，包括步骤在测量静态电流之前，提供单个电源电压装置并且使所述电源电压上升以便达到每个所述选择的电源电压。
5.权利要求1到4中任意一个权利要求的方法，其中，所选择的电源电压被选择以便使被测试电路的至少一些单元经过几个工作区。
6.根据权利要求1到5中任意一个权利要求的方法，其中，提供一个故障字典数据库，并且该方法还包括步骤比较所产生的电流签名与这一数据库的内容以诊断被测试电路中存在的一个或多个故障。
7.根据权利要求1到6中任意一个权利要求的方法，其中，对于至少一个选择的电源电压，为得到的静态电流测量定义一个容差窗口。
8.根据权利要求7的方法，其中，对于所有选择的电源电压，为得到的静态电流测量定义一个容差窗口。
9.一种在其上记录计算机程序的记录载体，所述计算机程序用于使权利要求1到8中任意一个权利要求的方法得以执行。
10.一种测试模拟或射频电路的方法，包括步骤使得能下载用于使权利要求1到8中任意一个权利要求的方法得以执行的计算机程序。
11.一种用于测试模拟或射频电路中故障存在的设备，该设备包括a)用于向被测试电路或元件施加多个不同的直流电源电压的装置，至少其中一个所述电源电压被安排来使被测试电路或元件的至少一些单元在预定的工作区中工作；和b)用于测量所述电路或元件的静态电流，以作为施加所述电源电压的结果，从而产生表示所述电路或元件工作的电流签名的装置；该设备的特征在于所述电源电压包括所选择的不同的电压；以及在于c)用于比较所述产生的电流签名与一个表示无故障元件或电路工作的预定电流签名，以便确定在被测试的元件或电路中是否存在任何故障的装置。
全文摘要
一种用于测试模拟或RF电路的方法和设备，其中，使电源VDD上升(步骤100)并且对选择的VDD值进行静态电流测量(步骤102)以产生一个电流签名(步骤104)。当电源上升时，电路中所有的晶体管都经过几个工作区域，例如亚阈(区域A)、线性(区域B)和饱和(区域C)。从区域转换到区域的优点是在每个工作区中都可以用不同的准确度来检测故障。只要已经产生电流签名，它就能够与一个无故障装置的电流签名相比较(步骤106)，从而确定(步骤108)该装置是否正常工作，如果不正常工作则丢弃它。
文档编号G01R31/30GK1813198SQ200480017696
公开日2006年8月2日 申请日期2004年6月17日 优先权日2003年6月24日
发明者J·D·J·平达德格维兹, A·G·格龙索德, R·阿米内 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司