專利名稱：一種高精度電遷移預(yù)警電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及預(yù)警電路，尤其涉及一種電遷移預(yù)警電路。
背景技術(shù)：
在特征尺寸不斷縮小、集成度和芯片面積以及實(shí)際功耗不斷增加的背景下，物理極限的逼近使影響集成電路可靠性的各種失效機(jī)理效應(yīng)敏感度增強(qiáng)，設(shè)計(jì)和工藝中需要考慮和權(quán)衡的因素大大增加，可靠性容限趨于消失，從而使可靠性問題面臨巨大的挑戰(zhàn)。在諸多集成電路可靠性問題中，金屬互連線的電遷移是集成電路失效的主要原因之一，電遷移容易造成金屬導(dǎo)線的開路和短路，造成互連線的電阻值發(fā)生改變。在器件的尺寸不斷變小的情況下，金屬導(dǎo)線的寬度不斷減小，電流密度不斷增加，因此電遷移現(xiàn)象對集成電路的危害不斷增加。另外，隨著電路集成度的提高，互連線尺寸的縮短，強(qiáng)電場產(chǎn)生的熱載流子急劇增加，器件偏置在標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)的時(shí)間很少，所以使用現(xiàn)有的外推法預(yù)測壽命越來越無效。而且，外推預(yù)測壽命的方法需要進(jìn)行非常復(fù)雜的仿真，對退化電路的仿真的迭代性使這種設(shè)計(jì)方法的周期更長。因此，對電遷移現(xiàn)象的研究越來越得到重視。電子故障預(yù)測和健康管理(ElectronicPrognostics and Health Management, EPHM)技術(shù)是一種新興的以失效物理為基礎(chǔ)，用于預(yù)測和評估電子產(chǎn)品(或系統(tǒng))在實(shí)際環(huán)境中的可靠性的技術(shù)。與傳統(tǒng)的故障診斷技術(shù)相比，它可以對電子系統(tǒng)的故障盡早監(jiān)測和識別，并具備對電子系統(tǒng)的健康進(jìn)行管理、狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測的能力。EPHM技術(shù)在芯片和元器件級的可靠性分析與壽命預(yù)測方面有研究進(jìn)展，各種基于EPHM技術(shù)的壽命預(yù)測方法已開始應(yīng)用于芯片和器件級電子產(chǎn)品。由于成本的問題，針對單芯片的EPHM技術(shù)研究較少，近年來許多研究機(jī)構(gòu)就已提出設(shè)計(jì)預(yù)警電路的思想。根據(jù)電路中的具體失效機(jī)理設(shè)計(jì)的預(yù)警芯片可以在芯片失效之前及時(shí)地發(fā)出預(yù)警信號。可集成的電遷移預(yù)警電路屬于EPHM技術(shù)的一個(gè)重要分支，它利用片內(nèi)的可靠性監(jiān)視器，能夠在器件退化到指定界限時(shí)發(fā)出報(bào)警信號，從而降低了對可靠性建模的依賴，避免系統(tǒng)的致命故障。Mishra等人最早在同一芯片上設(shè)計(jì)故障預(yù)測單元進(jìn)行IC電路級的健康管理，其設(shè)計(jì)在Ridgetop集團(tuán)實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用，預(yù)警芯片應(yīng)用于O. 35,0. 25和O. 18 μ m CMOS 工藝的早期失效預(yù)警。其中，美國Ridgetop集團(tuán)報(bào)道了一種電遷移預(yù)警電路方案(Patent No. US7271608 BI)，該預(yù)警電路采用了一個(gè)阻值分別相同的電阻電橋式結(jié)構(gòu)，以及具有 “閾值門限”的比較器。電阻發(fā)生電遷移后，在電橋之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓差，當(dāng)電壓差達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)，比較器輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電遷移預(yù)警功能。但是該預(yù)警電路要求使用阻值分別相同的電阻電橋式結(jié)構(gòu)，然而實(shí)際工藝中，電阻值有一個(gè)相當(dāng)大的波動(dòng)范圍，電阻本身的大小是無法精確控制的，因此實(shí)際應(yīng)用中難以實(shí)現(xiàn)；并且，該預(yù)警電路中比較器的“閾值門限”的大小是利用差分輸入管或負(fù)載管的尺寸不對稱來獲得的，實(shí)際工藝中，其大小難以精確控制；此外，該預(yù)警電路中比較器的門限閾值事實(shí)上是人為引入的失調(diào)電壓，而對于工藝引入的不必要失調(diào)，傳統(tǒng)的失調(diào)消除技術(shù)無法將其消除。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種高精度電遷移預(yù)警電路，能夠在金屬導(dǎo)線電遷移發(fā)生到一定程度時(shí)準(zhǔn)確地給出預(yù)警信號。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種高精度電遷移預(yù)警電路，它包括互連線測試結(jié)構(gòu)、兩級低增益放大器、高增益比較器和輸出級，互連線測試結(jié)構(gòu)的輸出端與兩級低增益放大器的輸入端相連，兩級低增益放大器的輸出端與高增益比較器的輸入端連接，高增益比較器的輸出端與輸出級連接。優(yōu)選地，所述互連線測試結(jié)構(gòu)包括金屬導(dǎo)線15、金屬導(dǎo)線16、多晶硅電阻17、多晶硅電阻18、應(yīng)力電流源11、測試電流源12、二極管連接方式的NMOS管19、開關(guān)13、開關(guān)14。 所述金屬導(dǎo)線15、金屬導(dǎo)線16的長度、寬度均相同，所述多晶硅電阻17、多晶硅電阻18的阻值大小之比為I : I. 2;所述金屬導(dǎo)線15、金屬導(dǎo)線16串聯(lián)后與多晶硅電阻17、多晶硅電阻18串聯(lián)后并聯(lián)；所述測試應(yīng)力電流源11通過開關(guān)13連接到金屬導(dǎo)線15、金屬導(dǎo)線16 的串聯(lián)交點(diǎn)處，所述金屬導(dǎo)線16與多晶硅電阻18的交點(diǎn)通過開關(guān)13連接到地；所述二極管連接方式的NMOS管19的漏端接到金屬導(dǎo)線16與多晶硅電阻18的交點(diǎn)處，源端接地；所述測試電流源12通過開關(guān)14連接到金屬導(dǎo)線15與多晶硅電阻17的交點(diǎn)處；從所述金屬導(dǎo)線15、金屬導(dǎo)線16的交點(diǎn)處以及多晶硅電阻17、多晶硅電阻18的交點(diǎn)處分別引出互連測試結(jié)構(gòu)的輸出信號。優(yōu)選地，所述兩級低增益放大器的第一級通過開關(guān)25與互連線測試結(jié)構(gòu)的兩個(gè)輸出分別相連接。第一級放大器的輸出通過電容26與第二級放大器的輸入相連,第二級放大器的輸出連接電容26，電容26的另一側(cè)為兩級低增益放大器模塊的輸出。所述兩級增益放大器的每一級都有一個(gè)共模電壓通過開關(guān)24與放大器輸入端相連接。本模塊的輸出端也有同樣的共模電壓通過開關(guān)24與輸出端相連。所述與共模電壓相連的開關(guān)24同時(shí)導(dǎo)通或關(guān)斷。當(dāng)開關(guān)24導(dǎo)通，開關(guān)25關(guān)斷時(shí)，該模塊處于自消除誤差狀態(tài)，比較器的失調(diào)電壓經(jīng)放大后存儲(chǔ)到電容26中；當(dāng)開關(guān)25閉合，開關(guān)24斷開時(shí)，比較器處于比較狀態(tài)，前一級輸入的差分信號與比較器的失調(diào)電壓的和經(jīng)放大后存儲(chǔ)到電容上，此時(shí)失調(diào)電壓引起的電容上電荷的變化恰好與自消除誤差狀態(tài)時(shí)電容上存儲(chǔ)的失調(diào)電壓引起的電荷相抵消，因此失調(diào)電壓得以消除。高增益比較器的輸入端與所述的兩級低增益放大器的輸出端相連，高增益比較器的增益很大，能將前級輸入的差分信號進(jìn)一步放大。輸出級與所述的高增益比較器的輸出相連。輸出級將高增益比較器的輸出經(jīng)過整形輸出標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號。本電路工作在兩種狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)、測試狀態(tài)。在應(yīng)力狀態(tài)，應(yīng)力電流流過金屬導(dǎo)線16，使導(dǎo)線發(fā)生電遷移，同時(shí)低增益比較器電路處于自消除誤差狀態(tài)，開關(guān)42斷開，開關(guān) 41導(dǎo)通，最終輸出為高電位；在測試狀態(tài)，開關(guān)42導(dǎo)通，開關(guān)41斷開，測試電流流過金屬導(dǎo)線和多晶硅電阻組成的網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)比較器檢測兩條金屬導(dǎo)線中間電壓值與多晶硅電阻中間電壓值的大小，若金屬導(dǎo)線16由于電遷移引起的阻值改變未超過20%，則兩條金屬導(dǎo)線的中間電壓值小于兩條多晶娃電阻的中間電壓值，此時(shí)輸出級的輸出端為低電位；反之，若金屬導(dǎo)線16因電遷移引起的阻值改變超過20%，則最終輸出為高電位。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用了非相等電阻電橋式結(jié)構(gòu)，其阻值為R和1.2R，雖然實(shí)際工藝中電阻阻值的絕對誤差難以控制，但是相對誤差較好控制，能得到兩個(gè)電阻間的精確比值，因而在實(shí)際應(yīng)用中容易實(shí)現(xiàn)；用一個(gè)通用“過零點(diǎn)”比較器，因而解決了傳統(tǒng)技術(shù)中“閾值門限”不好精確控制以及失調(diào)電壓不能消除的難題。本發(fā)明通過設(shè)置輸入時(shí)鐘的占空比可調(diào)節(jié)應(yīng)力時(shí)間與檢測時(shí)間的比例，其輸出信號變化反映金屬導(dǎo)線電遷移引起的阻值變化是否超過20% ;采用自消除誤差比較器，對金屬導(dǎo)線阻值變化的檢測可以達(dá)到很高的精度，精度在1%以內(nèi)；采用相對電阻方式，在實(shí)際工藝中可以實(shí)現(xiàn)，易于推廣應(yīng)用。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明在應(yīng)力狀態(tài)的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是本發(fā)明在測試狀態(tài)的結(jié)構(gòu)框圖；圖4是該本發(fā)明電遷移未達(dá)到20%時(shí)和電遷移超過20%時(shí)的輸出信號隨時(shí)鐘信號的變化情況；圖5是本發(fā)明兩級低增益放大器的電路圖；圖6是本發(fā)明高增益比較器的電路圖。
具體實(shí)施例方式請參閱圖1，本發(fā)明的高精度電遷移預(yù)警電路主要由四部分組成互連線測試結(jié)構(gòu)I、兩級低增益放大器2、高增益比較器3、輸出級4?；ミB線測試結(jié)構(gòu)由金屬導(dǎo)線15、金屬導(dǎo)線16、多晶硅電阻17、多晶硅電阻18、應(yīng)力電流源11、測試電流源12、二級管連接方式的 NMOS管19、開關(guān)13、開關(guān)14。所述金屬導(dǎo)線15、金屬導(dǎo)線16長度、寬度均相同,所述多晶娃電阻17、多晶硅電阻18的阻值大小之比為I : 1.2。金屬導(dǎo)線15、金屬導(dǎo)線16串聯(lián)后與多晶硅電阻17、多晶硅電阻18串聯(lián)后并聯(lián)。測試應(yīng)力電流源11通過開關(guān)13連接到金屬導(dǎo)線15、金屬導(dǎo)線16的串聯(lián)交點(diǎn)處，金屬導(dǎo)線16與多晶硅電阻18的交點(diǎn)通過開關(guān)13連接到地。二極管連接方式的NMOS管19的漏端接到金屬導(dǎo)線16與多晶硅電阻18的交點(diǎn)處，源端接地。測試電流源12通過開關(guān)14連接到金屬導(dǎo)線15與多晶硅電阻17的交點(diǎn)處。從金屬導(dǎo)線15、金屬導(dǎo)線16的交點(diǎn)處以及多晶硅電阻17、多晶硅電阻18的交點(diǎn)處分別引出互連測試結(jié)構(gòu)的輸出信號。兩級低增益放大器的第一級通過開關(guān)25與互連線測試結(jié)構(gòu)的兩個(gè)輸出分別相連接；第一級放大器21的輸出通過電容26與第二級放大器22的輸出相連, 第二級放大器22的輸出連接電容26,電容26的另一側(cè)為兩級低增益放大器模塊的輸出。 所述兩級增益放大器的每一級都有一個(gè)共模電壓通過開關(guān)24與放大器21、放大器212輸入端相連接，這六個(gè)開關(guān)同時(shí)關(guān)斷或?qū)?，因此可以看做一個(gè)開關(guān)，統(tǒng)一命名為24;本模塊的輸出端也有同樣的共模電壓通過開關(guān)42與輸出端相連。與共模電壓相連的開關(guān)同時(shí)導(dǎo)通或關(guān)斷。當(dāng)開關(guān)24導(dǎo)通，開關(guān)25關(guān)斷時(shí)，該模塊處于自消除誤差狀態(tài)，放大器的失調(diào)電壓經(jīng)放大后存儲(chǔ)到電容26中；當(dāng)開關(guān)25閉合，開關(guān)24斷開時(shí)，比較器處于比較狀態(tài)，前一級輸入的差分信號與比較器的失調(diào)電壓的和經(jīng)放大后存儲(chǔ)到電容上，此時(shí)失調(diào)電壓引起的電容上電荷的變化恰好與自消除誤差狀態(tài)時(shí)電容上存儲(chǔ)的失調(diào)電壓引起的電荷相抵消，因此失調(diào)電壓得以消除，凈輸出為準(zhǔn)確值。高增益比較器為雙端輸入單端輸出結(jié)構(gòu)，將兩級低增益放大器的輸出值放大至VDD或者GND電位。輸出級由兩個(gè)反相器以及兩個(gè)開關(guān)41、開關(guān) 42構(gòu)成，當(dāng)電路處于應(yīng)力狀態(tài)，開關(guān)41導(dǎo)通，開關(guān)42關(guān)斷，輸出被偏置在高電位；當(dāng)電路處于測試狀態(tài)，開關(guān)41關(guān)斷，開關(guān)42導(dǎo)通，高增益比較器的輸出被兩次反相、增強(qiáng)后輸出。本發(fā)明的電遷移預(yù)警電路在開關(guān)13、開關(guān)14、開關(guān)24、開關(guān)25、開關(guān)41、開關(guān)42的控制下分成兩種工作狀態(tài)。請參閱圖2，在開關(guān)13、開關(guān)24、開關(guān)41閉合，開關(guān)12、開關(guān)25、 開關(guān)42關(guān)斷時(shí)，電路處于應(yīng)力狀態(tài)。此時(shí)，應(yīng)力電流源11產(chǎn)生的應(yīng)力電流通過開關(guān)13流過金屬導(dǎo)線16，再通過開關(guān)13流入地，由于多晶硅電阻17、多晶硅電阻18的阻值遠(yuǎn)大于金屬導(dǎo)線15、金屬導(dǎo)線16的阻值，因此可以近似應(yīng)力電流全部流經(jīng)金屬導(dǎo)線16。在此狀態(tài)下， 大電流流過金屬導(dǎo)線16，使金屬導(dǎo)線16發(fā)生電遷移，阻值慢慢發(fā)生改變。此時(shí)兩級低增益放大器處于誤差消除階段，兩級低增益放大器的輸入端接入共模電壓，放大器的失調(diào)電壓經(jīng)放大后存儲(chǔ)在放大器后面連接的電容26中。在輸出級的開關(guān)41導(dǎo)通，42關(guān)斷，輸出級的輸入接高電位VDD，輸出級的輸出為高電位VDD。請參閱圖3，電路處于測試狀態(tài)時(shí)開關(guān)14、開關(guān)25、開關(guān)42導(dǎo)通，開關(guān)13、開關(guān)24、 開關(guān)41關(guān)斷。此時(shí)測試電流源12產(chǎn)生的測試電流流過金屬導(dǎo)線15、金屬導(dǎo)線16，以及多晶硅電阻17、多晶硅電阻18。由于多晶硅電阻的阻值遠(yuǎn)大于金屬導(dǎo)線的阻值，因此可以近似認(rèn)為電流全部流過金屬導(dǎo)線15、金屬導(dǎo)線16。由于開關(guān)13關(guān)斷，因此電流通過二極管連接方式的NMOS管19流到地，由于二極管連接方式的NMOS管19的存在，金屬導(dǎo)線15、金屬導(dǎo)線16的交點(diǎn)處以及多晶硅電阻17、多晶硅電阻18交點(diǎn)處的共模電壓約為VDD/2，在后面的兩級低增益比較器的輸入共模電壓范圍之內(nèi)。兩級低增益放大器的差模輸入信號與放大器本身的失調(diào)電壓經(jīng)放大后存儲(chǔ)到放大器后面的電容26中，其中放大后的失調(diào)電壓信號與在應(yīng)力狀態(tài)放大后的失調(diào)電壓信號相抵消，從而消除了失調(diào)電壓的影響。高增益比較器將初步放大的差模信號進(jìn)一步放大將差分信號變?yōu)閱味溯敵鲂盘?，最后?jīng)過輸出級將輸出信號變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的數(shù)字輸出信號。請參閱圖4，其中的(a)部分為輸入時(shí)鐘的信號波形圖，高電平時(shí)電路處于應(yīng)力狀態(tài)，低電平時(shí)電路處于測試狀態(tài)；(b)部分為電遷移引起的金屬導(dǎo)線16的阻值變化未達(dá)到 20%時(shí)的輸出信號隨時(shí)間的變化；(c)部分為電遷移引起金屬導(dǎo)線16阻值變化超過20%時(shí)輸出信號隨時(shí)間的變化。請參閱圖5，低增益放大器包括7個(gè)MOS管(a)第七M(jìn)OS管57為NMOS管，其源極接地，柵極接偏置電壓BIAS ； (b)第五MOS管55、第六MOS管56為NMOS管，它們的源極均與第七M(jìn)OS管57的漏極相連，柵極分別為第一或者第二低增益放大器的兩個(gè)輸入端IN+、 IN-，漏極分別為第一或者第二低增益放大器的的兩個(gè)輸出端OUT-、OUT+ ； (c)第一 MOS管、 第二 MOS管、第三MOS管、第四MOS管均為PMOS管，它們的源極均與電源VDD相連；第一 MOS 管51的柵極、漏極短接并且與第二 MOS管52的漏極、第三MOS管53的柵極以及第五MOS 管55的漏極相連；第四MOS管54的柵極、漏極短接，并且與第三MOS管53的漏極、第二 MOS 管52的柵極以及第六MOS管56的漏極相連。該實(shí)施例所使用的放大器結(jié)構(gòu)簡單，電路對稱性好，增益穩(wěn)定，失調(diào)電壓低。請參閱圖6，高增益比較器包括11個(gè)MOS管(a)第i^一 MOS管611為NMOS管，其源極接地，柵極接偏置電壓BIASl ；(b)第六MOS管606、第七M(jìn)OS管607為NMOS管，它們的源極與第十一 MOS管611的漏極相連，柵極分別為放大器的正負(fù)輸入端VIN+、VIN-; (c)第一 MOS管601、第二 MOS管602、第三MOS管603、第四MOS管604均為PMOS管，它們的源極均與電源電壓VDD相連。第二 MOS管602的柵極、漏極短接，且與第六MOS管606的漏極以及第一 MOS管601的柵極相連。第三MOS管603的柵極、漏極短接，并且與第七M(jìn)OS管607 的漏極、第四MOS管604的柵極相連；(d)第八MOS管608、第九MOS管609均為NMOS管，它們的源極均接地。第八MOS管608的柵極、漏極短接，并且與第一 MOS管601的漏極、第九 MOS管609的柵極相連。第九MOS管609的漏極與第四MOS管604的漏極相連；(e)第十 MOS管610為NMOS管，它的柵極與第四MOS管604的漏極、第九MOS管609的漏極相連，第十MOS管610的漏極是高增益比較器的輸出端OUT ； (f)第五MOS管605為PMOS管，它的源極接電源電壓VDD，柵極接偏置電壓BIAS2，漏極接高增益比較器的輸出OUT。高增益比較器可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能對信號進(jìn)一步放大；將差分信號轉(zhuǎn)化為單端信號。
權(quán)利要求
1.一種高精度電遷移預(yù)警電路，其特征在于，它包括互連線測試結(jié)構(gòu)、兩級低增益放大器、高增益比較器和輸出級，互連線測試結(jié)構(gòu)的輸出端與兩級低增益放大器的輸入端相連， 兩級低增益放大器的輸出端與高增益比較器的輸入端連接，高增益比較器的輸出端與輸出級連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高精度電遷移預(yù)警電路，其特征在于，所述互連線測試結(jié)構(gòu)包括金屬導(dǎo)線(15)、金屬導(dǎo)線(16)、多晶硅電阻(17)、多晶硅電阻(18)、應(yīng)力電流源(11)、 測試電流源(12)、二極管連接方式的NMOS管(19)、開關(guān)(13)、開關(guān)(14);金屬導(dǎo)線(15)和金屬導(dǎo)線(16)的長度、寬度均相同，多晶硅電阻(17)、多晶硅電阻(18)的阻值大小之比為 I I. 2;金屬導(dǎo)線電阻(15)、金屬導(dǎo)線(16)串聯(lián)后與多晶硅電阻(17)、多晶硅電阻(18) 串聯(lián)后并聯(lián)，測試應(yīng)力電流源(11)通過開關(guān)(13)連接到金屬導(dǎo)線(15)、金屬導(dǎo)線(16)的串聯(lián)交點(diǎn)處，金屬導(dǎo)線(16)與多晶硅電阻(18)的交點(diǎn)通過開關(guān)(13)連接到地，二極管連接方式的NMOS管(19)的漏端接到金屬導(dǎo)線(16)與多晶硅電阻(18)的交點(diǎn)處，源端接地， 測試電流源(12)通過開關(guān)(14)連接到金屬導(dǎo)線(15)與多晶硅電阻(17)的交點(diǎn)處，從金屬導(dǎo)線(15)、金屬導(dǎo)線(16)的交點(diǎn)處以及多晶硅電阻(17)、多晶硅電阻(18)的交點(diǎn)處分別引出互連測試結(jié)構(gòu)的輸出信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高精度電遷移預(yù)警電路，其特征在于，所述兩級低增益放大器的第一級通過開關(guān)(25)與互連線測試結(jié)構(gòu)的兩個(gè)輸出端分別相連接；第一級放大器的輸出端通過電容(26)與第二級放大器的輸出端相連，第二級放大器的輸出端連接電容 (26)，電容(26)的另一側(cè)為兩級低增益放大器模塊的輸出；所述兩級增益放大器的每一級都設(shè)有一個(gè)共模電壓通過開關(guān)(24)與放大器(21)、放大器(22)的輸入端相連接，所述模塊的輸出端也有同樣的共模電壓通過開關(guān)24與輸出端相連,所述與共模電壓電壓相連的開關(guān)同時(shí)導(dǎo)通或關(guān)斷；當(dāng)開關(guān)(24)導(dǎo)通，開關(guān)(25)關(guān)斷時(shí)，該模塊處于自消除誤差狀態(tài)，比較器的失調(diào)電壓經(jīng)放大后存儲(chǔ)到電容中；當(dāng)開關(guān)(25)閉合，開關(guān)(24)斷開時(shí)，比較器處于比較狀態(tài)，前一級輸入的差分信號與比較器的失調(diào)電壓的和經(jīng)放大后存儲(chǔ)到電容上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高精度電遷移預(yù)警電路，其特征在于，所述高增益比較器為雙端輸入單端輸出結(jié)構(gòu)，將兩級低增益放大器的輸出值放大至VDD或者GND電位。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高精度電遷移預(yù)警電路，其特征在于，所述輸出級主要由兩個(gè)反相器以及兩個(gè)開關(guān)(41)、開關(guān)(42)構(gòu)成，當(dāng)電路處于應(yīng)力狀態(tài)，開關(guān)(41)導(dǎo)通，開關(guān) (42)關(guān)斷，輸出被偏置在高電位；當(dāng)電路處于測試狀態(tài)，開關(guān)(41)關(guān)斷，開關(guān)42導(dǎo)通，高增益比較器的輸出被兩次反相、增強(qiáng)后輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高精度電遷移預(yù)警電路，其特征在于，它可由時(shí)鐘控制工作在應(yīng)力狀態(tài)或測試狀態(tài)；在應(yīng)力狀態(tài)，應(yīng)力電流流過金屬導(dǎo)線(16)，使導(dǎo)線發(fā)生電遷移，同時(shí)兩級低增益放大器電路處于自消除誤差狀態(tài)，此時(shí)開關(guān)(42)斷開，開關(guān)(41)導(dǎo)通，最終輸出為高電位；在測試狀態(tài)，開關(guān)(42)導(dǎo)通，開關(guān)(41)斷開，測試電流流過金屬導(dǎo)線和多晶硅電阻組成的網(wǎng)絡(luò)，比較器檢測兩條金屬導(dǎo)線中間電壓值與多晶硅電阻中間電壓值的大小，若由于金屬導(dǎo)線(16)由于電遷移引起的阻值改變未超過20%，則兩條金屬導(dǎo)線的中間電壓值小于兩條多晶娃電阻的中間電壓值，此時(shí)輸出級的輸出端的輸出為低電位，反之，若金屬導(dǎo)線16因電遷移引起的阻值改變超過20%，則最終輸出為高電位。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高精度電遷移預(yù)警電路，其特征在于，所述兩級低增益放大器的每一級放大器包括7個(gè)MOS管；第七M(jìn)OS管(57)為NMOS管，其源極接地，柵極接偏置電壓BIAS ;第五MOS管(55)、第六MOS管(56)為NMOS管，它們的源極均與第七M(jìn)OS管 (57)的漏極相連，柵極分別為第一或者第二低增益放大器的兩個(gè)輸入端IN+、IN-，漏極分別為第一或者第二低增益放大器的的兩個(gè)輸出端0UT-、0UT+ ;第一 MOS管(51)、第二 MOS管(52)、第三MOS管(53)、第四MOS管(54)均為PMOS管，它們的源極均與電源VDD相連 ’第一 MOS管(51)的柵極、漏極短接并且與第二 MOS管(52)的漏極、第三MOS管(53)的柵極以及第五MOS管(55)的漏極相連；第四MOS管(54)的柵極、漏極短接，并且與第三MOS管(53)的漏極、第MOS管(52)的柵極以及第六MOS管(56)的漏極相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高精度電遷移預(yù)警電路，其特征在于，所述高增益比較器包括i^一個(gè)MOS管^一 MOS管(611)為NMOS管，其源極接地，柵極接偏置電壓BIASl ;第六MOS管(606)、第七M(jìn)OS管(607)為NMOS管，它們的源極與第i^一 MOS管(611)的漏極相連，柵極分別為放大器的正負(fù)輸入端VIN+、VIN-;第一 MOS管(601)、第二 MOS管(602)、第三MOS管(603)、第四MOS管(604)均為PMOS管，它們的源極均與電源電壓VDD相連；第二 MOS管(602)的柵極、漏極短接，且與第六MOS管￠06)的漏極以及第一 MOS管(601)的柵極相連；第三MOS管(603)的柵極、漏極短接，并且與第七M(jìn)OS管(607)的漏極、第四MOS管 (604)的柵極相連；第八MOS管(608)、第九MOS管(609)均為NMOS管，它們的源極均接地； 第八MOS管￠08)的柵極、漏極短接，并且與第一 MOS管￠01)的漏極、第九MOS管￠09)的柵極相連，第九MOS管609的漏極與第四MOS管604的漏極相連；第十MOS管(610)為NMOS 管，它的柵極與第四MOS管(604)的漏極、第九MOS管609的漏極相連；第十MOS管(610) 的漏極是高增益比較器的輸出端OUT ;第五MOS管(605)為PMOS管，它的源極接電源電壓 VDD，柵極接偏置電壓BIAS2，漏極接放大器的輸出OUT。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高精度電遷移預(yù)警電路，它包括互連線測試結(jié)構(gòu)、兩級低增益放大器、高增益比較器和輸出級，互連線測試結(jié)構(gòu)的輸出端與兩級低增益放大器的輸入端相連，兩級低增益放大器的輸出端與高增益比較器的輸入端連接，高增益比較器的輸出端與輸出級連接。
文檔編號G01R17/00GK102590629SQ201210029638
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者劉簾曦, 恩云飛, 朱樟明, 李彥宏, 章曉文, 陸裕東, 陳義強(qiáng), 陳媛 申請人:工業(yè)和信息化部電子第五研究所