一种E-fuse熔断特性的测试电路及测试方法与流程

本发明涉及芯片测试技术领域，尤其涉及一种e-fuse熔断特性的测试电路及测试方法。

背景技术：

fuse(熔丝)一直以来被用来引导芯片中的电子信号，是实现修复技术的关键元素，利用fuse熔断前后电阻的不同，来改变原来电路的连接关系，使得失效的存储单元用redundancycells来取代，以达到修复失效存储单元阵列，提高芯片良率的目的。传统上大部分芯片生产商都采用laser-fuse(激光熔断)技术，即通过发射一定能量和时间的激光来使fuse熔断。但随着制造工艺的微小化，laser-fuse占用了大量的芯片面积，其尺寸不能随着工艺的提高而缩小，同时laser-fuse需要特殊的镭射和测试流程，造成低产能并限制了laser-fuse的使用。

e-fuse的诞生源于几年前ibm工程师的一个发现：与更旧laser-fuser技术相比，电子迁移(em)可以用来生成小得多的熔丝结构。em熔丝可以在芯片上编程，不论是晶圆探测阶段还是在封装中。采用i/o电路的片上电压(通常为2.5v)，一个持续200微秒的10毫安直流脉冲就足以编程单根熔丝。

e-fuse为两端结构，一端为poly端，一端为active端，在端施加一定的熔断电压，通过测量e-fuse的电流值来判断是否熔断。现行对e-fuse的测试方法很简易，一般直接将一个e-fuse的端口接出进行测试。这样的测试方法测到的dut很少，测试芯片面积消耗严重。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种e-fuse熔断特性的测试电路及测试方法，通过测试电路设计，增加了可测dut的数量，解决测试芯片的面积问题。

本发明的另一目的在于提供一种e-fuse熔断特性的测试电路及测试方法，通过单路传输门的精简测试电路和脉冲测试信号的设计，同时进一步减小外围测试电路的面积占用，提高面积利用率。

本发明的另一目的在于提供一种e-fuse熔断特性的测试电路及测试方法，采用脉冲测试信号的方式，可以测得施加脉冲前e-fuse熔断前的电流，确定e-fuse熔断是否是由于测试引起的。

本发明的另一目的在于提供一种e-fuse熔断特性的测试电路及测试方法，采用两个开关控制、两次测试的方式，可以测得e-fuse两次电压信号下的电流，确定e-fuse熔断是否正常熔断，同时也可以判断e-fuse熔断是否是由于测试引起的。

为满足本发明的以上目的及本发明的其他目的和优势，本发明提供一种e-fuse熔断特性的测试电路，包括：开关控制器、电压源、至少一待测e-fuse及开关模块；所述开关控制模块的输出端连接到开关模块；所述待测e-fuse的一端均连接到一个固定电势端，另一端均连接到所述电压源，且每个待测e-fuse连接有一个开关模块，用于通过该开关模块控制该待测e-fuse所在测试电路的通断。

所述固定电势端的电势值可由电压源提供，也可以由外接电路提供。

所述电压源提供测试电压信号，与固定电势端形成电压差对e-fuse进行测试。

作为进一步的改进，所述开关模块包括一个开关，所述电压源能够产生脉冲测试信号，脉冲测试信号频率与开关控制模块的转换频率保持一致，可以测得施加脉冲前e-fuse熔断前的电流，确定e-fuse熔断是否是由于测试引起的。

作为进一步的改进，所述开关为传输门。

作为进一步的改进，所述开关控制模块包括译码器，译码器输出信号选择被测试的e-fuse从而形成测试通路。

作为进一步的改进，所述测试电路还包括电流采集单元，用于采集流经所选择待测e-fuse的电流。

作为进一步的改进，所述测试电路还包括至少(y+4)个焊盘，所述待测e-fuse数量为x≤m×n，分成m个block，每个block中有n个e-fuse，则至少两个焊盘连接到开关控制模块和开关模块，用于提供电压源；至少两个焊盘连接到所有待测e-fuse两端；至少y＝m+n个焊盘连接开关控制模块，用于提供地址信号，当log2m、log2n为整数时，则m＝log2m，n＝log2n，当log2m、log2n不是整数时，则m取比log2m大且差值小于1的整数，n取比log2n大且差值小于1的整数。

为满足本发明的以上目的及本发明的其他目的和优势，本发明还提供一种e-fuse熔断特性测试方法，具体包括以下步骤：

步骤1：固定电势端向所有e-fuse的一端施加电压vdd，开关控制模块选择需要被测的待测e-fuse；

步骤2：电压源向该e-fuse另一端施加脉冲测试信号，脉冲测试信号输出高电位时，e-fuse两端形成未熔断电压，在电压源处测量电流值i1，脉冲测试信号输出低电位时，此时e-fuse两端形成熔断电压，电压源处测量电流值i2；

步骤3：通过电流值i1、i2来判断e-fuse是否正常熔断；

步骤4：通过开关控制模块选择下一个待测e-fuse，重复以上步骤2、步骤3，直至完成所有待测e-fuse的判断。

作为进一步的改进，所述开关模块包括两个开关，设为开关a和开关b；所述电压源设有两个，分别为电压源a和电压源b，电压源a用于提供熔断测试电压，电压源b用于提供未熔断测试电压；每个待测e-fuse分别通过各自的开关a与电源a连接，每个待测e-fuse分别通过各自的开关b与电源b连接。在测试过程中，仅保持与指定待测e-fuse的一路开关开通。

结合上述测试电路，所述一种e-fuse熔断特性测试方法，具体步骤包括：

步骤1：固定电势端向所有e-fuse的一端施加电压vdd，开关控制模块选定需要被测的待测e-fuse；

步骤2：开关控制模块选择开关a断开、开关b连通，电压源b向该e-fuse另一端施加一个电压信号vdd1，e-fuse两端形成未熔电压，在电压源b处测量电流值i1；

步骤3：开关控制模块选择开关a连通、开关b断开，电压源a向该e-fuse另一端施加一个vdd2的电压信号，e-fuse两端形成未熔电压，在电压源a处测得电流i2；

步骤4：通过电流值i1、i2来判断e-fuse是否正常熔断；

步骤5：通过开关控制模块选择下一个待测e-fuse，重复以上步骤2、步骤3、步骤4，直至完成所有待测e-fuse的判断。

本发明还提供了一种测试系统，包括所述的e-fuse熔断特性的测试电路。

本发明的有益效果在于提供了一种e-fuse熔断特性的测试电路与测试方法，大大增加了可测dut的数量，节省了测试芯片面积，同时采用了熔断电压、一个非熔断电压进行测试，可以判断e-fuse熔断是否是由于测试引起的。当采用脉冲电压测试信号时，既避免了传统可寻址测试结构测试e-fuse造成电流累积的隐患，同时也可进一步减小外围测试电路的面积占用，提高面积利用率。

附图说明

图1根据本发明一较佳实施例的一种e-fuse熔断特性测试电路示意图；

图2根据本发明另一较佳实施例的一种e-fuse熔断特性测试电路示意图；

图3在1×24pad条件下的pad分配示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

参照本发明的说明书附图之图1，依据本发明的一优选实施例的一种e-fuse熔断特性的测试电路及测试方法被阐明。所述一种e-fuse熔断特性测试电路包括开关控制模块、电压源、至少一待测e-fuse及开关模块；所述开关控制模块的输出端连接到开关模块；所述待测e-fuse的一端均连接到一个6v的固定电势端，另一端均连接到所述电压源，且每个待测e-fuse连接有一个开关模块，通过该开关模块连接到电压源并控制该待测e-fuse所在测试电路的通断。

在一些实施例中，开关模块包括一个开关，所述开关为传输门。所述电压源能够产生0-3v的脉冲测试信号，脉冲测试信号频率与开关控制模块的转换频率保持一致，可以测得施加脉冲前e-fuse熔断前的电流，这样可以确定e-fuse熔断是否是由于测试引起的。

在一些实施例中，开关控制模块包括译码器，开关控制模块根据译码器信号选择与指定待测e-fuse相接的开关连通，同时电压源提供脉冲电压信号，通过提供两种高低不同的电压信号在e-fuse两端分别形成未熔断电压和熔断电压，并分别在电压源处测量其电流信息，根据测得的电流值判断该e-fuse的熔断情况。

在一些实施中，译码器的数量至少为一个，当译码器的数量为一时，可以直接对指定的待测e-fuse进行选择，当多个译码器时，可对待测e-fuse区域进行局部选择，再选择所对应的指定待测e-fuse。

在一些实施例中，一种e-fuse熔断特性测试电路还包括焊盘。如图3所示，在该实施例中，开关控制模块为译码器，开关模块为传输门。在1×24pad、240个e-fuseduts、两个译码器的条件下，共使用20个pad，具体分配情况如下：

2个vdd焊盘、2个gnd焊盘连接到译码器和传输门，电源通过该组焊盘对其进行供电；在一些实施例中，可只有1个vdd焊盘、1个gnd焊盘连接到开关控制模块和开关模块；

4个s端焊盘共接于e-fuse的poly端，3个d端焊盘经过传输门选择连接的e-fuse的active端；在一些实施例中，可只有2个焊盘连接到待测e-fuse，其中1个s端焊盘共接于e-fuse的poly端，1个d端焊盘经过传输门选择连接的e-fuse的active端；

240个e-fuseduts分成20个block，每个block中有12个duts，有drow1～drow5共5个焊盘与开关控制模块中控制选择block的译码器地址相连接，有dcol1～dcol4共4个焊盘与开关控制模块中控制选择dut的译码器地址相连接。

结合上述测试电路，所述一种e-fuse熔断特性测试方法，具体步骤包括：

步骤1：固定电压源向所有e-fuse的一端施加6v的电压vdd，开关控制模块选择待测e-fuse；

步骤2：电压源通过开关模块向该e-fuse另一端施加脉冲测试信号，脉冲测试信号输出高电平信号时，电压源施加3v的电压值，e-fuse两端形成未熔断电压，在电压源处测量电流值i1；脉冲测试信号输出低电平时，此时的电压值为0v，e-fuse两端形成熔断电压，在电压源处测量电流值i2；

步骤3：通过电流值i1、i2来判断e-fuse是否正常熔断，具体判断依据如下：

若i1≈1e-8a，i2≈6ma，说明在测试中e-fuse正常熔断；

若i1≈6ma，i2≈6ma，说明在测试前e-fuse已经熔断；

若i1≈1e-8a，i2≈1e-8a，说明在测试中e-fuse没有熔断。

步骤4：通过开关控制模块选择下一个待测e-fuse，重复以上步骤2，步骤3，直至完成所有待测e-fuse的判断。

参照本发明的说明书附图之图2，依据本发明的另一优选实施例的一种e-fuse熔断特性的测试电路及测试方法被阐明。该实施例的测试电路包括开关控制模块、电压源、至少一待测e-fuse及开关模块；其中，所述开关控制模块的输出端连接到开关模块；所述待测e-fuse的一端均连接到一个固定电势端，另一端均连接到所述电压源，且每个待测e-fuse连接有一个开关模块，通过该开关模块连接到电压源并控制该待测e-fuse所在测试电路的通断。所述开关模块包括至两个开关，设为开关a和开关b；所述电压源设有两个，分别为电压源a和电压源b，电压源a用于提供熔断测试电压，电压源b用于提供未熔断测试电压；每个待测e-fuse分别通过各自的开关a与电源a连接，每个待测e-fuse分别通过各自的开关b与电源b连接。在测试过程中，仅保持与指定待测e-fuse的一路开关开通。

结合上述测试电路，所述一种e-fuse熔断特性测试方法，具体步骤包括：

步骤1：固定电势端向所有e-fuse的一端施加电压vdd为6v，开关控制模块选择待测e-fuse；

步骤2：开关控制模块选择开关a断开、开关b连通，电压源b向该e-fuse另一端施加一个3v电压信号，e-fuse两端形成未熔电压，在电压源b处测量电流值i1；

步骤3：开关控制模块选择开关a连通、开关b断开，电压源a向该e-fuse另一端施加一个0v的电压信号，e-fuse两端形成未熔电压，在电压源a处测得电流i2；

步骤4：通过电流值i1、i2来判断e-fuse是否正常熔断，具体判断依据如下：

若i1≈1e-8a，i2≈6ma，说明在测试中e-fuse正常熔断；

若i1≈6ma，i2≈6ma，说明在测试前e-fuse已经熔断；

若i1≈1e-8a，i2≈1e-8a，说明在测试中e-fuse没有熔断。

步骤5：通过开关控制模块选择下一个待测e-fuse，重复以上步骤2、步骤3、步骤4，直至完成所有待测e-fuse的判断。

本发明提供的测试电路与测试方法，大大增加了可测dut的数量，节省了测试芯片面积，同时采用了熔断电压、一个非熔断电压进行测试，可以判断e-fuse熔断是否是由于测试引起的。当采用脉冲电压测试信号时，既避免了传统可寻址测试结构测试e-fuse造成电流累积的隐患，同时也可进一步减小外围测试电路的面积占用，提高面积利用率。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。