[发明专利]基于开关电容的层间介质空洞故障测试结构及测试方法

权利要求书

1.一种基于开关电容的层间介质空洞故障测试结构，其特征在于，包括CP控制单元(100)和多个测试单元(200)；

每个测试单元(200)包括测试电容和四个传输门开关，

CP控制单元(100)用于控制每个测试单元(200)中四个传输门开关的断开与闭合；

一号传输门开关的一端连接电源VD，另一端连接集成电路上所有待测逻辑门的测试输入端；三号传输门开关的一端接地，另一端连接所有待测逻辑门的测试输入端；二号传输门开关的一端连接所有待测逻辑门的测试输入端，另一端连接测试电容的一端，测试电容的另一端接地；四号传输门开关的一端连接测试电容的一端，四号传输门开关的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的基于开关电容的层间介质空洞故障测试结构，其特征在于，所述集成电路上按数量将逻辑门分组，每个测试单元(200)测试一个组内的所有待测逻辑门。

3.一种基于开关电容的层间介质空洞故障测试方法，基于权利要求1或2所述的基于开关电容的层间介质空洞故障测试结构实现，其特征在于，

每个测试单元(200)实现空洞故障测试的方法相同；

在每个测试单元(200)中，采用CP控制单元控制一号传输门和二号传输门断开，三号传输门和四号传输门闭合，使所有待测逻辑门及测试电容接地，进行充分放电；放电结束后，CP控制单元控制三号传输门和四号传输门断开；

采用CP控制单元控制一号传输门和二号传输门交替导通，使充满电的待测逻辑门多次为测试电容充电，同时持续采集测试电容两端的输出电压V_out，记录输出电压V_out达到阈值电压V_TH时传输门的开关次数n；其中一号传输门和二号传输门交替导通一次，定义为完成一次开关；

将开关次数n与待测逻辑门无故障状态下输出电压V_out达到阈值电压V_TH时传输门的开关次数n0进行比较，若n＝n0，则待测逻辑门的等效电容值C_eq等于待测逻辑门无故障状态下的等效电容值C_eq0，判定当前待测逻辑门下方层间介质无空洞故障；若n＞n0，则待测逻辑门的等效电容值C_eq小于待测逻辑门无故障状态下的等效电容值C_eq0，判定当前待测逻辑门下方层间介质存在空洞故障。

4.根据权利要求3所述的基于开关电容的层间介质空洞故障测试方法，其特征在于，

每个待测逻辑门包含m个MOS管；在测试状态下，将层间介质上层所有待测逻辑门的所有MOS管的栅极与电源VD相连，基极悬空，将层间介质下层所有逻辑门的所有MOS管的栅极接地；并联后的所有待测逻辑门的等效电容为Ceq；

电源VD的电压值与MOS管的供电电压相同。

5.根据权利要求4所述的基于开关电容的层间介质空洞故障测试方法，其特征在于，n0的计算方法包括：

计算待测逻辑门无故障状态下的等效电容值C_eq0，根据等效电容值C_eq0计算获得n0。

6.根据权利要求5所述的基于开关电容的层间介质空洞故障测试方法，其特征在于，

所述等效电容值C_eq0的计算方法包括：

式中N为每个测试单元(200)检测的所有待测逻辑门的个数；T_ox为MOS管氧化层的厚度，T_Si为MOS管硅层的厚度，T_ILD为层间介质的厚度，ε₀为真空介电常数，ε_rSiO2为二氧化硅的相对介电常数，S₀为每个MOS管的栅极面积，ε_rSi为硅的相对介电常数；

所述开关次数n0的计算方法包括：

式中C₂为测试电容C2的电容值，C_S为每个传输门开关对地的等效电容值，V_D为直流电源VD的电源电压。