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【发明授权】提取与互连中断相关的电流电平的方法_爱思开海力士有限公司_201810320491.6 

申请/专利权人:爱思开海力士有限公司

申请日:2018-04-11

公开(公告)日:2021-01-08

公开(公告)号:CN109254240B

主分类号:G01R31/28(20060101)

分类号:G01R31/28(20060101)

优先权:["20170712 KR 10-2017-0088482"]

专利状态码:有效-授权

法律状态:2021.01.08#授权;2019.02.22#实质审查的生效;2019.01.22#公开

摘要:公开了一种用于防止中断的电流电平提取方法。该方法可以包括:开始对处于某一温度的互连结构的电压扫描;测量互连结构的初始电阻;计算互连结构的根据对应输入电压的测量电阻;判断互连结构的测量电阻与初始电阻的电阻比是否小于或等于预设值;当互连结构的电阻比小于或等于预设值时,将对应于测量电阻的电流值更新为潜在最大电流电平并且重复计算测量电阻的步骤;以及当互连结构的电阻比大于预设值时,将与测量电阻相对应的电流值设置为最大电流电平。

主权项:1.一种提取最大电流电平的方法,所述方法包括:使用最大电流电平测量装置开始对互连结构的电压扫描,当电压扫描开始时,互连结构处于某一温度;测量互连结构的初始电阻;使用最大电流电平测量装置来计算互连结构的根据对应输入电压的测量电阻;使用最大电流电平测量装置来判断互连结构的测量电阻与初始电阻的电阻比是否小于或等于预设值;当互连结构的电阻比小于或等于预设值时,将与测量电阻相对应的电流值更新为潜在最大电流电平并且重复对互连结构的测量电阻进行计算的步骤;以及当互连结构的电阻比大于预设值时,将与测量电阻相对应的电流值设置为最大电流电平。

全文数据:提取与互连中断相关的电流电平的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年7月12日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2017-0088482的韩国专利申请的优先权,其通过引用整体合并于此。技术领域各种实施例总体而言可以涉及一种提取半导体集成电路设备中的电流的方法,更具体地,涉及一种刚好在因过电应力electricaloverstress,EOS而导致互连中断之前提取电流电平的方法。背景技术总体来说,EOS可以指因由使用电源电压的装置的泄漏电流和泄漏电压引起的异常过电流或异常过电压而导致的电击。因EOS而导致的故障可以意味着脉冲宽度通常在几十微秒μs或者更宽的范围之内。不同于静电放电ESD,由于EOS与直流DC电流具有相似的特性,因此EOS可能具有相对较大的功耗。EOS可能引起半导体集成电路设备中的热迁移,从而导致互连中断。目前,已经提出了一种通过提取因EOS而引起互连中断的最大电流电平来预先防止中断故障的方法。发明内容在本公开的一个实施例中,可以提供一种提取最大电流电平的方法。该方法可以包括对处于某一温度的互连结构进行电压扫描。该方法可以包括测量互连结构的初始电阻。该方法还可以包括测量互连结构的根据电压扫描中输入的对应电压的电阻。该方法可以包括判断在电压扫描中测量的互连结构的电阻与初始电阻的电阻比是否小于或等于预设值。该方法可以包括:当互连结构的电阻比小于或等于预设值时,重复测量互连结构的电阻的步骤。该方法可以包括:当互连结构的电阻比大于预设值时,将根据与电压扫描中测量的电阻相对应的电压的电流值设置为最大电流电平。在本公开的一个实施例中,可以提供一种提取最大电流电平的方法。该方法可以包括对处于某一温度的互连结构进行电压扫描。该方法可以包括测量互连结构的根据输入电压的初级电流。该方法可以包括测量互连结构的根据后续输入电压的次级电流。该方法可以包括判断电流差值是否大于或等于0,电流差值通过从次级电流减去初级电流来获得。该方法可以包括:当电流差值大于或等于0时,重复测量初级电流、测量次级电流以及判断电流差值是否大于或等于0的步骤。该方法可以包括:当电流差值小于0时,将与刚好在下一个输入电压之前的输入电压相对应的初级电流设置为最大电流电平。在本公开的一个实施例中,可以提供一种提取最大电流电平的方法。该方法可以包括对处于某一温度的互连结构进行电压扫描。该方法可以包括测量互连结构的根据对应电压的初级电阻。该方法可以包括测量互连结构的根据下一个对应电压的次级电阻。该方法可以包括将初级电阻与次级电阻进行比较以产生电阻比较结果。该方法可以包括根据电阻比较结果,重复测量初级电阻、测量次级电阻以及将初级电阻与次级电阻进行比较的步骤,或者使用最大电流电平测量装置来设置最大电流电平。附图说明图1是示出根据本公开的一个实施例的互连结构的立体图。图2是示出根据本公开的一个实施例的应用于互连结构的电压-电流扫描的曲线图。图3是说明根据本公开的一个实施例的最大电流电平提取方法的流程图。图4是示出根据本公开的一个实施例的电压扫描中的电流-电压曲线的曲线图。图5是示出图4的电压扫描中电压和电阻的曲线图。图6是说明根据本公开的一个实施例的最大电流电平提取方法的流程图。图7是示出根据本公开的一个实施例的电压扫描中的电流-电压曲线的曲线图。图8是说明根据本公开的一个实施例的最大电流电平提取方法的流程图。图9是示出根据本公开的一个实施例的最大电流电平测量装置和半导体集成电路系统的示意性框图。图10至图12是示出根据本公开实施例的监控装置的示意性框图。具体实施方式下面将参照附图来描述本发明的各个实施例。附图为各个实施例以及中间结构的示意图解。如此,可以预期来自图示的配置和形状的变化,例如制造技术和或制造公差的结果的变化。因此,所描述的实施例不应当被解释成限于文中所示出的具体配置和形状,而是可以包括不偏离如所附权利要求所限定的本公开的精神和范围的配置和形状上的变形。实施例不应当被解释成限制本文中所讨论的概念。尽管图示和描述了一些实施例,但是本领域技术人员可以理解的是:可以在不偏离本公开的原则和精神的情况下对这些实施例做出改变。图1是示出根据本公开的一个实施例的互连结构的立体图,以及图2是示出根据本公开的一个实施例的应用于互连结构的电压-电流扫描的曲线图。参考图1和图2,EOS可以通过电压扫描来被施加到具有固定线宽W和固定长度L的互连结构m1。可以执行电流扫描以将EOS施加到互连结构m1。然而,电压扫描可以在功耗方面有优势。根据欧姆定律,电流-电压特性通常可以具有电压与电流成线性比例的关系。然而,如图2所示,电流-电压特性可以通过相邻互连结构m1之间的热迁移以对数形式来表示。在本实施例中,如图2所示,可以提取根据电压施加而突然增加电流的时间点,并且在该时间点处的电流电平可以被设置为最大电流电平。相应地,可以控制具有最大电流电平或更大电流电平的电流不被提供给互连结构m1。因此,可以减少由EOS导致的互连结构的中断。在下文中,将对根据各种实施例的最大电流电平提取方法进行描述。图3是说明根据一个实施例的最大电流电平提取方法的流程图,图4是示出根据一个实施例的电压扫描中的电流-电压曲线的曲线图,以及图5是示出图4的电压扫描中电压和电阻的曲线图。图4中的DIE1表示的是在第一裸片中形成的互连结构m1的电流-电压曲线。图4中的DIE2表示的是在第二裸片中形成的互连结构m1的电流-电压曲线。图4中的DIE3表示的是在第三裸片中形成的互连结构m1的电流-电压曲线。图5中的IDE1表示的是与施加到在第一裸片中形成的互连结构m1的输入电压相对应的电阻的曲线。图5中的IDE2表示的是与施加到在第二裸片中形成的互连结构m1的输入电压相对应的电阻的曲线。图5中的IDE3表示的是与施加到在第三裸片中形成的互连结构m1的输入电压相对应的电阻的曲线。参考图3,互连结构参见图1中的m1的电压扫描可以开始,直至达到特定的电压电平S11。例如,电压扫描可以改变施加到互连结构的电压的电平。此外,本实施例中的电压扫描是:在电压升高直至达到特定电压之后,电压迅速下降。可以在例如10℃至20℃的室温下执行对互连结构m1的电压扫描。可以测量互连结构m1的初始电阻R0S12。初始电阻R0可以是在室温下测量的互连结构m1的电阻值。然后,根据图4,输入电压Vm下文中的后续输入电压被同时施加到互连结构m1,直至达到特定电压。在一个实施例中,通过具有测量电阻的功能的监控装置未示出,可以如图4所示获得对应输入电压Vm的电流值Im以及可以如图5所示获得根据电压施加的电阻值Rm。这样,可以向互连结构m1提供电压或者电流以测量互连结构m1的电阻值。可以参考图5测量互连结构m1的根据选中的后续输入电压Vm的电阻Rm在下文中,被称为测量电阻S13。此外,测量电阻Rm可以通过图4的测量结果被获得为电压Vm和电流Im的比值。例如,在最大电流电平测量装置未示出中包括的监控装置未示出中执行测量步骤。可以执行用于判断测量电阻Rm与初始电阻R0的比值RmR0是否小于或等于预设值C的比较操作S14。例如,在最大电流电平测量装置中包括的比较器如图10所示中执行比较步骤。当测量电阻Rm与初始电阻R0的比值RmR0小于或等于预设值C时,可以确定对应于测量电阻Rm的测量电流Im没有达到最大电流电平Ij。可以执行用于将测量电流Im更新为潜在最大电流电平Ij的操作S15;然后,进程可以转到操作S13。例如,在最大电流电平测量装置中包括的控制装置未示出中执行更新步骤。这里,预设值C可以被表示为互连结构内从初始室温开始的温度的增量ΔT,并且温度的增量ΔT可以通过以下等式1来获得。【等式1】Rm=R0×1+TCR×ΔT这里,TCR可以指电阻的温度系数。当互连结构m1为金属时,考虑到用于互连结构m1的材料的特性,可以控制TCR。在当前电阻Rm例如,测量电阻与初始电阻R0的电阻比值RmR0大于预设值C时,可以确定对应于测量电阻Rm的电流Im大于最大电流电平Ij。相应地,在更新前与测量电阻Rm相对应的电流Im的电流电平可以被设置为最大电流电平IjS16。例如,在最大电流电平测量装置中包括的控制装置中执行设置步骤。可以通过根据算法来设定最大电流电平Ij而减少由EOS导致的中断。图6是示出根据一个实施例的最大电流电平提取方法的流程图,以及图7是示出根据一个实施例的电压扫描中的电流-电压曲线的曲线图。图7中的DIE1表示的是在第一裸片中形成的互连结构m1的电流-电压曲线。图7中的DIE2表示的是在第二裸片中形成的互连结构m1的电流-电压曲线。图7中的DIE3表示的是在第三裸片中形成的互连结构m1的电流-电压曲线。参考图6,互连结构参见图1中的m1的电压扫描可以开始,在电压电平升高之后,直至电压电平达到特定电压电平S21。例如,电压扫描可以改变施加到互连结构的电压的电平。此外,本实施例中的电压扫描是:在电压升高直至特定电压之后,该电压迅速下降。可以测量根据对应电压而在互连结构m1中流动的电流Im在下文中,被称为初级电流S22。可以测量根据后续电压而在金属互连m1中流动的电流Im+1在下文中,被称为次级电流S23。这里,初级电流Im和次级电流Im+1可以通过从最大电流电平测量装置中包括的监控装置提供的图7中的电流-电压曲线来测量。可以执行将次级电流Im+1与初级电流Im进行比较的操作S24。当电压被连续扫描时,电流值也可以与电压成比例地增加。相应地,当从次级电流Im+1减去初级电流Im的差值Im+1-Im具有正值时,可以确定互连结构m1处于非中断状态,并且进程可以返回操作S22。例如,在最大电流电平测量装置中包括的比较器未示出中执行比较步骤。当从次级电流Im+1减去初级电流Im的差值Im+1-Im具有负值时,电流可以与所施加的电压量成反比地减小,并且因此欧姆定律失效。相应地,可以确定互连结构m1处于中断状态。刚好在中断之前测量的初级电流Im可以被设置为最大电流电平IjS25。例如,在最大电流电平测量装置中包括的控制装置中执行设置步骤。在一个实施例中已经描述过,当次级电流Im+1与初级电流Im之间的比较结果具有正值时,进程转到操作S22,但是可以执行将次级电流Im+1更新为最大电流电平Ij的操作,并且同时进程可以转到操作S23。当进程转到操作S23时,在进程转到操作S23之前的次级电流Im+1例如更新后的最大电流电平Ij可以被理解成初级电流Im,并且下一个次级电流Im+1可以具有与比与刚好在进程转到操作S23之前的次级电流相对应的下一个输入电压更高的电压相对应的电流值。在一个实施例中已经描述过,利用所测量的电流值来设定最大电流电平,但本文不限于此,并且最大电流电平还可以利用所测量的电阻值Rm来设定。例如,如图8所示,互连结构参见图1中的m1的电压扫描可以开始,直至达到特定电压S31。例如,电压扫描可以改变施加到互连结构的电压的电平。此外,本实施例中的电压扫描是:在电压升高直至特定电压之后,该电压迅速下降。可以测量互连结构m1的与对应电压相对应的电阻Rm在下文中,被称为初级电阻S32。初级电阻Rm可以从图7的电流-电压曲线中示出的数值来测量。可以测量互连结构m1的与下一个输入电压相对应的电阻Rm+1在下文中,被称为次级电阻S33。次级电阻Rm+1也可以从图7的电流-电压曲线中示出的数值来测量。例如,在最大电流电平测量装置未示出中包括的监控装置未示出中执行测量步骤。可以执行用于将次级电阻Rm+1与初级电阻Rm进行比较的操作S34。例如,在最大电流电平测量装置中包括的比较器未示出中执行比较步骤。可以通过用于判断次级电阻Rm+1与初级电阻Rm的比值是否大于或等于固定值的操作来执行次级电阻Rm+1与初级电阻Rm之间的比较。可以通过用于判断次级电阻Rm+1与初级电阻Rm之间的差值是否大于或等于预设值的操作来执行次级电阻Rm+1与初级电阻Rm之间的比较操作。当次级电阻Rm+1与初级电阻Rm之间的比较结果在预定正常范围的数值之内时,可以确定电流没有达到最大电流电平并且进程可以返回操作S32。例如,次级电阻Rm+1与初级电阻Rm之间的比较结果在正常范围之内的表达可以意味着:次级电阻Rm+1与初级电阻Rm的比值小于或等于固定值。在另一个示例中,次级电阻Rm+1与初级电阻Rm之间的比较结果在正常范围之内的表达可以意味着:次级电阻Rm+1与初级电阻Rm之间的差分电阻在预设数值范围之内。当次级电阻Rm+1与初级电阻Rm之间的比较结果不在正常范围之内时,可以确定电流达到最大电流电平。可以将最大电流电平Ij设置为根据初级电阻Rm的电流值ImS35。例如,可以在最大电流电平测量装置中包括的控制装置中执行设置步骤。例如,次级电阻Rm+1与初级电阻Rm之间的比较结果不在正常范围之内的表达可以意味着:次级电阻Rm+1与初级电阻Rm的比值大于固定值。在另一个示例中,次级电阻Rm+1与初级电阻Rm之间的比较结果不在正常范围之内的表达可以意味着:次级电阻Rm+1与初级电阻Rm之间的差分电阻不在预设数值范围之内。图9是示出根据本公开的一个实施例的最大电流电平测量装置和半导体集成电路系统的示意性框图。图10至图12是示出根据本公开的一个实施例的最大电流电平测量装置中所包括的比较器的示意性框图。参考图9,最大电流电平测量装置100可以包括监控装置110和控制装置120。监控装置110可以监控施加到半导体集成电路系统200上的实时电压与电流信息。控制装置120可以包括:操作块,其被配置为依据从监控装置110提供的实时电压与电流信息来计算实时电阻等;以及设置块,其被配置为通过从操作块提供的多条信息来设置最大电流电平。例如,参考图3和图10,最大电流电平测量装置100还可以包括比较器111,其作为控制装置120的一部分,用于将比值RmR0与预设值C进行比较,并且输出比较结果COM1。参考图6和图11,最大电流电平测量装置100还可以包括比较器112,其作为控制装置120的一部分,用于将初级电流Im与次级电流Im+1进行比较,并且输出比较结果COM2。此外,参考图8和图12,最大电流电平测量装置100可以包括比较器113,其作为控制装置120的一部分,用于将初级电阻Rm与次级电阻Rm+1进行比较,并且输出比较结果COM3。此外,最大电流电平测量装置100包括测量电路,其用于测量互连结构m1的初始电阻。最大电流电平测量装置100可以以多种形式来实现。在一个实施例中,例如,最大电流电平测量装置100可以通过软件、硬件或者其任何结合来实现。最大电流电平测量装置100可以与半导体集成电路系统200交互。相应地,可以防止与半导体集成电路系统200的最大电流电平接近的自发电压或电流的施加。半导体集成电路系统200可以包括控制器210和半导体器件220。半导体器件220可以通过接收从最大电流电平测量装置100提供的信息的控制器210来控制。在一个实施例中,例如,半导体集成电路系统200可以通过软件、硬件或者其任何结合来实现。上述实施例旨在是说明性的而非限制性的。可以存在各种替换和等同。实施例并不限于本文中所描述的实施例。本公开也不限于任何特定类型的半导体器件。鉴于本公开,其他增加、减少或者修改是明显的,并且旨在落入所附权利要求保护的范围之内。

权利要求:1.一种提取最大电流电平的方法,所述方法包括:使用最大电流电平测量装置开始对互连结构的电压扫描,当电压扫描开始时,互连结构处于某一温度;测量互连结构的初始电阻;使用最大电流电平测量装置来计算互连结构的根据对应输入电压的测量电阻;使用最大电流电平测量装置来判断互连结构的测量电阻与初始电阻的电阻比是否小于或等于预设值;当互连结构的电阻比小于或等于预设值时,将与测量电阻相对应的电流值更新为潜在最大电流电平并且重复计算互连结构的测量电阻的步骤;以及当互连结构的电阻比大于预设值时,将与测量电阻相对应的电流值设置为最大电流电平。2.根据权利要求1所述的方法,其中,预设值对应于温度变化ΔT,并且温度变化ΔT从以下等式来获得:Rm=R0×1+TCR×ΔT,其中,R0为初始电阻,Rm为测量电阻,RmR0为电阻比,以及TCR为电阻的温度系数。3.根据权利要求1所述的方法,还包括:计算互连结构的测量电流;其中,计算互连结构的测量电流包括:通过最大电流电平测量装置中包括的监控装置来测量对应输入电压以及对应于测量电阻的电流值。4.根据权利要求1所述的方法,还包括:计算互连结构的测量电流;其中,计算互连结构的测量电流包括:通过最大电流电平测量装置中包括的监控装置来测量作为输入电压与对应于测量电阻的电流值的比值的测量电阻。5.一种从最大电流电平测量装置提取最大电流电平的方法,所述方法包括:使用最大电流电平测量装置来开始对互连结构的电压扫描,当电压扫描开始时,互连结构处于某一温度;使用最大电流电平测量装置来测量互连结构的根据输入电压的初级电流;使用最大电流电平测量装置来测量互连结构的根据下一个输入电压的次级电流;使用最大电流电平测量装置来判断电流差值是否大于或等于0,电流差值通过从次级电流减去初级电流来获得;当电流差值大于或等于0时,重复测量初级电流、测量次级电流以及判断电流差值是否大于或等于0的步骤;以及当电流差值小于0时,使用最大电流电平测量装置来将初级电流设置为最大电流电平。6.一种从最大电流电平测量装置提取最大电流电平的方法,所述方法包括:使用最大电流电平测量装置来开始对互连结构的电压扫描,当电压扫描开始时,互连结构处于某一温度;使用最大电流电平测量装置来测量互连结构的根据输入电压的初级电阻;使用最大电流电平测量装置来测量互连结构的根据后续输入电压的次级电阻;使用最大电流电平测量装置来将初级电阻与次级电阻进行比较以产生电阻比较结果;以及根据电阻比较结果,重复测量初级电阻、测量次级电阻以及将初级电阻与次级电阻进行比较的步骤,或者使用最大电流电平测量装置来设置最大电流电平。7.根据权利要求6所述的方法,其中,比较步骤包括:判断次级电阻与初级电阻的比值是否大于或等于固定值。8.根据权利要求6所述的方法,其中,比较步骤包括:判断次级电阻与初级电阻之间的差值是否大于或等于预设值。9.根据权利要求6所述的方法,其中,根据电阻比较结果,重复测量初级电阻、测量次级电阻以及将初级电阻与次级电阻进行比较的步骤,或者设置最大电流电平包括:当电阻比较结果在预定正常范围的数值之内时,重复测量初级电阻、测量次级电阻以及将初级电阻与次级电阻进行比较的步骤;而当电阻比较结果在预定正常范围的数值之外时,将对应于初级电阻的电流值设置为最大电流电平。10.根据权利要求9所述的方法,其中,当次级电阻与初级电阻的比值小于或等于固定值时,电阻比较结果在正常范围之内。11.根据权利要求9所述的方法,其中,当次级电阻与初级电阻之间的差值在预定数值范围之内时,电阻比较结果在正常范围之内。12.根据权利要求9所述的方法,其中,当次级电阻与初级电阻的比值大于固定值时,电阻比较结果在正常范围之外。13.根据权利要求9所述的方法,其中,当次级电阻与初级电阻之间的差值不在预定数值范围之内时,电阻比较结果在正常范围之外。

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