专利名称：用于大容量以及大电流的电迁移测试器的制作方法
用于大容量以及大电流的电迁移测试器
背景技术：
越来越多的电迁移测试针对大电流应用，其中被测器件(DUT=Device Under Test)具有非常低的电阻。最典型的例子是用在半导体芯片的各种封装中的焊料凸块接触 部(“焊料凸块(solder-bump)”)。在这样的测试中，通常需要高达2. 0安培的应力电流 (stress current)0一旦DUT承受由于电迁移所引起的显著损害，它的电阻和耗散功率可能显著地增 加到热损害可能是灾难性的点。初看这不应是问题，因为DUT已经通过了测试；然而，这样 的热损害可能使测试后失效分析实际上不可能。常见的方法是一旦达到必需的退化水平就将加力电流(stressingcurrent)与 DUT断开。不幸地，电迁移测试器通常不能在这样的措施被采取之前足够快地行动以防止 对DUT的灾难性损害。另一个构想是将加力电流源的顺从电压(compliance voltage)限 制到跨DUT的电压降被限制的点。例如，所述限制可以被设定为足够低以不使必需的测试 后失效分析模糊不清，但足够高以承受充分的退化的电平。尽管原理上有效，但是考虑到跨 受力的(stressed)焊料凸起的电压降通常为0. 1伏或更小，这个构想可能不是非常可行。 并且，具有非常低的电压和高输出电流的电源两者都是罕见并且难以制造的。在本专利申请中，我们描述了处理并且解决此问题的新颖的方法，其对所有其他 测试参数和特征的负面影响最小或者没有负面影响。另外，其提供了提高DUT容量的新的 选择，即使有额外的约束也是非常少的。
发明内容
进行对电子被测器件(DUT)的电磁测试的方法包括将所述DUT引入电路，所述电 路具有与所述DUT并联连接的电压限制器。所述电路包括受控电流源，该受控电流源具 有与所述DUT串联连接的输出电流。所述电压限制器的特征在于，当所述输出电流使得 在没有所述电压限制器就位的情况下跨所述DUT的电压(Vdut)将超过特定的最大电压 Vmax时，所述输出电流中的至少一部分流过所述电压限制器，以将Vdut限制为小于或等于 Vmax0当所述输出电流使得Vdut将小于或者等于Vmax时，电流不流过所述电压限制器。所述电路可以包括多个DUT，每个DUT与受控电流源的输出电流串联连接，其中电 压限制器与每个DUT并联连接。
图1是用于被测器件(DUT)的典型的电迁移设置的概念上的示意性描述。图2是电迁移设置的示意性描述，其中与所述DUT并联的电压限制器(VL)被提{共。图3是用于多个DUT的电迁移设置的示意性描述，其中与每个DUT并联的VL被提{共。图4是可用作VL的功率P-N结(二极管)的电流对电压特性(I-V)的图表，其中
3还用图表表示了 “理想”限制器的特性用于参考。图5是用于多个DUT的电迁移设置的示意性描述，其中与每个DUT并联的二极管 VL被提供。
具体实施例方式图1示出了典型的电迁移设置的概念上的示意性描述。电流源102由用户指定的 输入104驱动，该用户指定的输入104设定所需要的电流，而来自被感测的电流的直接反馈 106确保连续、稳定及精确的电流流动。由此产生的跨DUT的电压(Vdut)通常受电流源的 电力供应(power-supply)限制。所以，电源(power supply)的选择一般地将取决于DUT 以及将被使用的电流的范围，以使在由用户定义的最极端的条件下一由此产生的跨DUT的 电压降(Vdut)将不被钳位到不足的电平。然而，如果所期望的钳位电压不能超过0. 1伏， 则这样低的电源可能难以找到。选择之一是提供简单但有效的电压限制器一主要适合于 低的顺从电压电平。例如，假定受控电流源(CCS) 102通过5伏电源供电，并且顺从电压不应超过大约 1. 0伏。根据图2中所示意的方面，电压限制器(VL)可以被加入图1的电路，比如带有以下 特征的电压限制器(1)对于 Vdut = IdutRdut 彡 Vmax Il = > 0(2)对于 Il >0Vl = Vdut = Vmax此配置的例子在图2中被示出。图2的电路包括电压限制器202，其允许将是器件 电流(Idut)的电流中的一部分通过电压限制器202。另夕卜，Vmax < < Vcompliance的事实允许若干单元的串联连接,其中Vcompliance 实际上是电源电压减去沿输出电流路径(即跨电缆、内部布线、及内部电子器件)的固有及 寄生的电压降，其中单元是并联的DUT与对应的电压限制器。这样的设置在图3中被示出。只要没有DUT退化到足以激活它的对应的电压限制器的程度，则预期的应力电流 Idut流过每一个DUT。当DUT退化到足以激活它的对应的电压限制器的程度时，其他DUT 将不被影响，因为流过它们的电流保持不变。这个有力的特征允许通过单个电流源的多DUT 加力(multi-DUT stressing)，而对精确性和灵敏度没有负面影响。现在我们描述实际实现的性能。理想限制器(上文所描述的关系(1)和(2))实 际上是不可获得的。然而，简单的器件能够非常相似地操作，如图4所示，其中功率P-N结 (二极管)的电流对电压特性(I-V)被绘制，其中“理想”限制器作为参考被提供。参考图4，红色的线描述了理想限制器，其中直到跨DUT的电压降达到Vmax (在本 例中为0.65V)为止一没有电流流过该限制器，并且全部的Idut (本例中为600mA)流过 DUT0 一旦跨DUT的电压降超过Vmax，电流便流过限制器，该限制器在这个区域中具有“理 想”零动态电阻。实际可行又强大的实现通过功率二极管(power-diode)来获得(蓝色的 曲线)。与理想限制器相似，通过该二极管的电流对于其中Vdut < Vmax的范围中的大部分 而言是可以忽略的。然而，不同于在Vdut = Vmax+处突然地变成理想导体，它呈现了过渡 区域，在该过渡区域中它的电流快速地但不是突然地增长。用紫色画出了由此产生的通过 DUT的电流，显示了围绕Vmax的大约0.15V的过渡范围。本发明的一个实施例(其中二极 管作为限制器)在图5中被示出。
4
在另一个实施例中，使用肖特基二极管而非硅结二极管可以将Vmax从0. 7V的典 型值降低到0.4V。在另一个实施例中，一连串的若干串联的二极管可以取代单个二极管。 因此，例如，单个二极管的Vmax可以被扩展为其原始值的“N”倍；N是串联的相似的二极管 的数量。事实上，有各种电子器件在某些条件下显示带有电压限制作用的I-V特性。例如， 齐纳/雪崩二极管、在击穿下(“快回(snap-back)”)的双极晶体管以及其他。在这样的 器件中，对于给定的器件通常不能调节Vmax，但是有各式各样的具有不同Vmax值的器件。 在又另一类限制器中，特殊的限制电路而非单个器件被使用一为Vdut > Vmax产生更陡的 I-V斜率而且产生可调节的Vmax。有关的缺点可能是复杂度、成本以及物理空间一所以实 际上，具有这样的限制电路的实施例与以上所描述的基本的实施例相比可行性较小。广义方面本发明不限于所详细描述的特定的实施例。实际上，与本发明的概念一 致的任何电压限制器应被看作本发明的广义方面的一部分。
权利要求
一种进行电子被测器件(DUT)的电磁测试的方法，所述方法包括将所述DUT引入电路，所述电路包括受控电流源，其中所述受控电流源具有与所述DUT串联连接的输出电流；以及与所述DUT并联连接的电压限制器，所述电压限制器的特征在于当所述输出电流使得在没有所述电压限制器就位的情况下跨所述DUT的电压(Vdut)将超过特定的最大电压Vmax时，所述输出电流中的至少一部分流过所述电压限制器，以将Vdut限制为小于或者等于Vmax；并且当所述输出电流使得Vdut将小于或者等于Vmax时，电流不流过所述电压限制器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电压限制器的特征在于二极管的电流-电压特性。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述电压限制器的特征在于硅结二极管的电流_电压特性。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述电压限制器的特征在于肖特基二极管的电流_电压特性。
5.根据权利要求1所述的方法，其中 所述电压限制器包括多个串联的二极管。
6.一种同时进行多个电子DUT的电磁测试的方法，所述方法包括 将所述多个DUT引入电路，所述电路包括受控电流源，其中所述受控电流源具有与所述DUT串联连接的输出电流；以及 多个电压限制器，使得每个DUT具有与该DUT并联连接的对应的电压限制器，其中 当所述输出电流使得在没有对应于该DUT的电压限制器就位的情况下跨该DUT的电压 (Vdut)将超过该DUT的特定的最大电压Vmax时，所述输出电流中的至少一部分流过对应于 该DUT的电压限制器，以将该DUT的Vdut限制为小于或者等于该DUT的Vmax ；并且 当所述输出电流使得Vdut将小于或者等于Vmax时，电流不流过所述电压限制器。
7.—种被配置用于DUT的电磁测试的电路，所述电路包括受控电流源，其中所述受控电流源具有与所述DUT串联连接的输出电流；以及 与所述DUT并联连接的电压限制器，所述电压限制器的特征在于 当所述输出电流使得在没有所述电压限制器就位的情况下跨所述DUT的电压(Vdut) 将超过特定的最大电压Vmax时，所述输出电流中的至少一部分流过所述电压限制器，以将 Vdut限制为小于或者等于Vmax ；并且当所述输出电流使得Vdut将小于或者等于Vmax时，电流不流过所述电压限制器。
8.—种被配置用于同时对多个电子DUT进行电磁测试的电路，所述电路包括 受控电流源，其中所述受控电流源具有与所述DUT串联连接的输出电流；以及 多个电压限制器，使得每个DUT具有与该DUT并联连接的对应的电压限制器， 其中所述电路被配置使得，当所述输出电流使得在没有对应于该DUT的电压限制器就位的情况下跨该DUT的电压 (Vdut)将超过该DUT的特定的最大电压Vmax时，所述输出电流中的至少一部分流过对应于 该DUT的电压限制器，以将该DUT的Vdut限制为小于或者等于该DUT的Vmax ；并且 当所述输出电流使得Vdut将小于或者等于Vmax时，电流不流过所述电压限制器。
全文摘要
电子被测器件(DUT)可以被引入电路，所述电路具有与所述DUT并联连接的电压限制器。所述电路包括受控电流源，该受控电流源具有与所述DUT串联连接的输出电流。所述电压限制器的特征在于，当所述输出电流使得在没有所述电压限制器就位的情况下跨所述DUT的电压(Vdut)超过特定的最大电压Vmax时，所述输出电流中的至少一部分流过所述电压限制器，以将Vdut限制为小于或者等于Vmax。当所述输出电流使得Vdut小于或者等于Vmax时，电流不流过所述电压限制器。所述电路可以包括多个DUT，每个DUT与受控电流源的输出电流串联连接，其中电压限制器与每个DUT并联连接。
文档编号G01R31/27GK101978281SQ200880127392
公开日2011年2月16日 申请日期2008年12月16日 优先权日2008年2月19日
发明者J·厄尔曼 申请人:夸利陶公司