CN113406467A - 辅助测量电路、测量电路及半导体器件电信号测量方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种辅助测量电路及半导体器件电信号测量方法，辅助测量电路包括：待测电信号的输入端；连接至测量单元的第一电信号通道；以及超量程测量模块。超量程测量模块连接于待测电信号的输入端与第一电信号通道之间，并包括：校准系数确定单元，包括输入校准电信号的第二电信号通道和第一开关；以及连接至第一电信号通道的超量程单元，第一开关被配置为将超量程单元选择性地连接至待测电信号的输入端或第二电信号通道，以通过超量程单元减小待测电信号或校准电信号。本申请提供的辅助测量电路结构可在半导体器件电性能测量中实现对电信号超量程且精确的测量。

Description

辅助测量电路、测量电路及半导体器件电信号测量方法

技术领域

本申请公开的内容涉及电子测试领域，并具体涉及一种辅助测量电路、一种测量电路、一种半导体器件电信号测量方法、一种测量设备及一种计算机可读存储介质。

背景技术

在常规的半导体电性能测量中，当需要测量半导体器件的管脚上的电压值或电流值时，通常选用ATE(Automatic Test Equipment，自动测试设备)机台上的诸如精密测量单元(PMU，Precision Measurement Unit)等测量单元进行测量。具体地，精密测量单元可驱动电流进入半导体器件而去测量该半导体器件的电压值，或者，精密测量单元可为半导体器件施加电压而去测量该半导体器件的电流值。进一步地，在对精密测量单元进行编程时，驱动功能可选择为电压或者电流，如果选择驱动功能为电流，则测量半导体器件的电信号的模式自动被设置成电压；反之，如果选择驱动功能为电压，则测量半导体器件的电信号的模式自动被设置成电流。

因此，常规的半导体器件电信号的测量值的测量精度和测量范围完全依靠ATE机台的精密测量单元。如果半导体器件的输出电信号值超过了上述ATE机台的精密测量单元的量程范围，那么一般情况下就需要更换新型号的ATE机台来满足测试需求，但是这往往是得不偿失的。

综上，如何在不更换新型号ATE机台的同时，实现对待测半导体器件的电性能测量是目前电子测试领域亟待解决的难题之一。

发明内容

本申请提供了一种可至少部分解决现有技术中存在的上述问题的辅助测量电路以及半导体器件电信号测量方法。

本申请一方面提供了一种辅助测量电路，所述辅助测量电路包括：待测电信号的输入端；第一电信号通道，连接至测量单元；以及超量程测量模块，连接于所述待测电信号的输入端与所述第一电信号通道之间，并包括：校准系数确定单元，包括输入校准电信号的第二电信号通道和第一开关；以及超量程单元，连接至所述第一电信号通道，其中，所述第一开关被配置为将所述超量程单元选择性地连接至所述待测电信号的输入端或所述第二电信号通道，以通过所述超量程单元减小所述待测电信号或所述校准电信号。

根据本申请的一个实施方式，所述超量程单元包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻设置于所述第一开关与所述第一电信号通道之间，所述第二电阻设置于所述第一电信号通道与地电平之间。

根据本申请的一个实施方式，所述超量程单元包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻设置于所述第一开关与地电平之间，所述第二电阻设置于所述第一开关与所述第一电信号通道之间。

根据本申请的一个实施方式，当通过所述第一开关将所述超量程单元连接至所述第二电信号通道时，所述辅助测量电路用于将所述校准电信号减小至所述测量单元的量程范围内。

根据本申请的一个实施方式，当通过所述第一开关将所述超量程单元连接至所述待测电信号的输入端时，所述辅助测量电路用于将所述待测电信号减小至所述测量单元的量程范围内。

根据本申请的一个实施方式，所述辅助测量电路还包括设置于所述待测电信号输入端与所述第一电信号通道之间的第二开关，所述第二开关用于选择性地实现所述待测电信号输入端和所述第一电信号通道的直接电连接。

根据本申请的一个实施方式，所述辅助测量电路还包括保护单元，所述保护单元用于在所述第一开关将所述超量程单元连接至所述第二电信号通道时，控制所述第二开关断开。

根据本申请的一个实施方式，所述保护单元为或门电路，所述或门电路受第一控制信号和第二控制信号的控制，所述第一控制信号还用于控制所述第一开关，其中，所述第一控制信号为高电平，所述第一开关将所述超量程单元连接至所述第二电信号通道，所述或门电路输出控制所述第二开关断开的高电平。

根据本申请的一个实施方式，所述保护单元包括与门电路，所述与门电路受第一控制信号和第二控制信号的控制，所述第一控制信号还用于控制所述第一开关，其中，所述第一控制信号为低电平，所述第一开关将所述超量程单元连接至所述第二电信号通道，所述与门电路输出控制所述第二开关断开的低电平。

根据本申请的一个实施方式，所述第一电阻和第二电阻的电阻值被设置为使得减小后的所述待测电信号处于所述测量单元的量程范围内。

根据本申请的一个实施方式，所述第一电阻和所述第二电阻的取值范围介于900欧姆至1500欧姆之间。

根据本申请的一个实施方式，所述第一电阻和所述第二电阻的取值范围介于200欧姆至300欧姆之间。

本申请的另一方面提供了一种基于本申请一方面所述的辅助测量电路的半导体器件电信号测量方法，所述方法包括：通过所述第一开关将所述超量程单元连接至所述第二电信号通道；将已知数值的校准电信号输入第二电信号通道，以通过所述测量单元确定所述校准电信号的测量值；由所述校准电信号的测量值与所述已知数值的比值确定所述待测电信号的测量值的测量精度修正值；通过所述第一开关将所述超量程单元连接至所述待测电信号的输入端；将所述待测电信号输入所述待测电信号输入端，以通过所述测量单元确定所述待测电信号的测量值；以及根据所述待测电信号的测量值和所述测量精度修正值确定所述待测电信号的测量值。

根据本申请的一个实施方式，所述超量程单元包括第一电阻和第二电阻，其中，将所述第一电阻设置于所述第一开关与所述第一电信号通道之间；以及将所述第二电阻设置于所述第一电信号通道与地电平之间。

根据本申请的一个实施方式，所述超量程单元包括第一电阻和第二电阻，其中，将所述第一电阻设置于所述第一开关与地电平之间；以及将所述第二电阻设置于所述第一开关与所述第一电信号通道之间。

根据本申请的一个实施方式，所述辅助测量电路还包括设置于所述第一开关与所述第一电信号通道之间的第二开关，其中，在通过所述第一开关将所述超量程单元连接至所述第二电信号通道之前，所述方法还包括：确定所述待测电信号的数值范围；以及在确定所述数值范围未超过所述测量单元的量程范围后，闭合所述第二开关，以实现测量单元直接测量待测电信号。

本申请的又一方面提供了一种测量电路，所述测量电路包括：如本申请一方面提供的辅助测量电路；测量单元，用于确定所述待测信号的测量值；以及处理单元，用于确定所述待测电信号的测量值的测量精度修正值，并根据所述待测电信号的测量值和所述测量精度修正值确定所述待测电信号的输出值。

根据本申请的一个实施方式，所述测量单元还用于确定已知数值的所述校准电信号的测量值；以及所述处理单元用于根据所述校准电信号的测量值与所述已知数值的比值确定所述待测电信号的测量值的测量精度修正值。

本申请的又一方面提供了一种测量设备，所述测量设备包括：处理器；以及存储器，其中，所述存储器中存储有计算机可读代码，所述计算机可读代码当由所述处理器运行时，执行如本申请的另一方面提供的一种基于本申请一方面所述的辅助测量电路的半导体器件电信号测量方法。

本申请的又一方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有指令，所述指令在被处理器执行时，使得所述处理器执行如本申请的另一方面提供的一种基于本申请一方面所述的辅助测量电路的半导体器件电信号测量方法。

根据本申请一个实施方式提供的辅助测量电路及半导体器件电信号测量方法，可通过超量程测量模块减小待测电信号，以确保机台的测量单元测量到的电信号在测量单元的量程范围内，并达到在不购买新机台或者不改动原有机台配置的情况下，仅需在针对待测半导体器件的探针卡或转接板硬件加入本申请提电供的辅助测量电路即可实现对半导体器件的管脚上原本超出机台测量单元的量程范围以外的电信号的测量。

此外，根据本申请至少一个实施方式提供的辅助测量电路及半导体器件电信号测量方法，可通过校准系数确定单元确定待测电信号测量值的测量精度修正值，以减小待测电信号的输出值的误差，该部分误差即包括组成辅助测量电路的各器件的自身误差又包括涉及辅助测量电路在内的测量电路的***误差。

另外，根据本申请一个实施方式提供的辅助测量电路及半导体器件电信号测量方法，可根据待测电信号的数值范围选择通过测量单元直接测量待测电信号(采用直量电路)，或者通过辅助测量电路测量待测电信号(采用辅助测量电路)。进一步地，本申请的至少一个实施方式中还提供或门电路结构以可保证直量电路与辅助测量电路不同时执行。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。其中：

图1是根据本申请一个实施方式的辅助测量电路结构示意图

图2是根据本申请第一实施方式的辅助测量电路结构示意图；

图3是根据本申请第二实施方式的辅助测量电路结构示意图；

图4是根据本申请一个实施方式的半导体器件电信号测量方法的流程图。

图5是根据本申请一个实施方式的测量设备的示意图；

图6是根据本申请一个实施方式的计算设备的架构的示意图；以及

图7是根据本申请一个实施方式的存储介质的示意图。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述本申请的示例性实施方式，在附图中示出了本申请的优选实施方式。然而，本申请可以以不同的形式来实施，并且不应被解释为限于本文中阐述的示例性实施方式。相反，提供这些实施方式使得本申请将是透彻的和完整的，并将向本领域技术人员充分传达本申请的范围。

还应当理解，应该理解，当元件或层被称为“在”另一元件或层“上”、“连接到”或者“联接到”另一元件或层时，其可以直接在另一元件或上或者直接连接到另一元件或层，或者在它们之间可以存在元件或层。而当元件或层被称为“直接在”另一元件或层“上”、“直接连接到”或“直接联接到”另一元件或层时，不存在介于中间的元件或层。为此，术语“连接”可以指具有或不具有居间元件的物理连接、电连接和/或流体连接。

在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的组件。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度。

虽然术语“第一”、“第二”等可以在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应该被这些术语限制。这些术语可用于将一个元件与另一元件区分开。因此，在不脱离一个或多个实施方式的教导的状态下，下面讨论的，第一电阻可以被称为第二电阻，第一电信号通道可以被称为第二电信号通道。此外，将元件描述为“第一”元件可以不需要或暗示第二元件或其他元件的存在。术语“第一”、“第二”等也可在本文中用于区分不同类或组的元件。为了简明起见，术语“第一”、“第二”等可以分别表示“第一类(或第一组)”、“第二类(或第二组)”等。

本文中所使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，并且不旨在进行限制。如本文中所使用的，术语“和/或”包括相关列出项目中的一个或多个的任何和所有组合。还应理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”指定所阐述的特征、区域、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、区域、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。

此外，可在本文中使用相对术语，诸如“下”或“底”以及“上”或“顶”来描述如图中所示的一个元件与另一元件的关系。应当理解，除了图中描绘的定向之外，相对术语旨在包含设备的不同定向。在示例性实施方式中，当图之一中的设备被翻转时，被描述为在其他元件的“下”侧上的元件将随之被定向在其他元件的“上”侧上。因此，取决于图的特定定向，示例性术语“下”可以包含“下”和“上”两种定向。类似地，当图之一中的设备被翻转时，被描述为在其他元件“下方”或“下面”的元件将随之被定向在其他元件“上方”。因此，示例性术语“下方”或“下面”可以包含上方和下方两种定向。

图1是根据本申请一个实施方式的辅助测量电路1000的结构示意图。图2是根据本申请第一实施方式的辅助测量电路1000的结构示意图。图3是根据本申请第二实施方式的辅助测量电路结构1000示意图。

如图1、图2和图3所示，辅助测量电路1000可包括待测电信号的输入端Pad/Pin，第一电信号通道ATE channel1和超量程测量模块100，其中超量程测量模块100设置于待测电信号的输入端Pad/Pin与第一电信号通道ATE channel1之间。具体地，第一电信号通道ATEchannel1可连接至诸如精密测量单元PMU等测量单元，超量程测量模块100可包括校准系数确定单元110和超量程单元120，其中校准系数确定单元110可包括用于输入校准电信号的第二电信号通道ATE channel2和第一开关K1，超量程单元120可连接至第一电信号通道ATEchannel1。进一步地，第一开关K1被配置为将超量程单元120选择性地连接至待测电信号的输入端Pad/Pin或第二电信号通道ATE channel2，以通过超量程单元120减小待测电信号或校准电信号。然而，辅助测量电路1000还可包括其他模块或端口中的至少之一，本申请提供的图1至图3简化了辅助测量电路的结构，本领域人员应理解，在未背离本申请要求保护的技术方案的情况下，可改变辅助测量电路的具体结构，来获得本说明书中描述的各个结果和优点。

在常规的半导体电性能测量中，当需要测量半导体器件的管脚上的电压值或电流值时，通常选用ATE(Automatic Test Equipment，自动测试设备)机台上的诸如精密测量单元(PMU，Precision Measurement Unit)等测量单元进行测量。ATE机台可在测试程序的调度下自动完成信号测量、数据处理、传输和显示过程，并拥有多个信号通道，其中部分具有精密测量单元，其可用于精确测量半导体器件的电性能参数。具体地，精密测量单元可驱动电流进入半导体器件而去测量该半导体器件的电压值，或者，精密测量单元可为半导体器件施加电压而去测量该半导体器件的电流值。进一步地，在对精密测量单元进行编程时，驱动功能可选择为电压或者电流，如果选择驱动功能为电流，则测量半导体器件的电信号的模式自动被设置成电压；反之，如果选择驱动功能为电压，则测量半导体器件的电信号的模式自动被设置成电流。

因此，常规的半导体器件的电性能测量的测量精度和测量范围完全依靠ATE机台的诸如精密测量单元等测量单元。如果上述半导体器件的待测电信号的数值超过了上述测量单元的量程范围，那么一般情况下就需要更换新型号的ATE机台来满足测试需求，但是这往往是得不偿失的。

根据本申请提供的辅助测量电路，可通过超量程测量模块减小待测电信号，并将减小后的待测电信号输入至诸如精密测量单元等测量单元，以确保ATE机台的测量单元测量到的电信号在测量单元的量程范围内，防止待测电信号超过测量单元的量程范围而造成测量单元的损坏以及测量不准等问题，以达到在不更换新机台或者不改动原有机台配置的情况下，实现对半导体器件的管脚上原本超出ATE机台的测量单元的量程范围以外的电信号的测量。

另外，根据本申请提供的辅助测量电路，可通过校准系数确定单元确定待测电信号测量值的测量精度修正值，以减小待测电信号的输出值的误差，该部分误差即包括组成辅助测量电路的各器件的自身误差又包括涉及辅助测量电路在内的测量电路的***误差。

具体地，再次参考图2，在本申请的第一实施方式中，超量程单元120可包括第一电阻R1和第二电阻R2，并且第一电阻R1可设置于第一开关K1与第一电信号通道ATE channel1之间，第二电阻R2可设置于第一电信号通道ATE channel1与地电平之间。在半导体器件的待测电信号为电压信号时，可选择本实施方式的超量程单元120，连接于第一电信号通道ATE channel1的精密测量单元PMU仅需要测量第一电阻R1两端的分压值，并可在ATE机台的测试程序的调度下自动完成对上述分压值的数据处理之后，可获得半导体器件的待测电压信号的输出值。

进一步地，超量程单元120采用如图2所示的结构时，该辅助测量电路1000的测量范围是上述与第一电信号通道ATE channel1连接的精密测量单元PMU的量程范围的α倍(α为理论值)，其中α＝R1+R2/R1，R1为第一电阻的阻值，R2为第二电阻的阻值。换言之，在本申请第一实施方式提供的对待测电压信号的超量程测量中，待测电压信号的输出值是待测电压信号的测量值的α倍。

再次参考图3，本申请的第二实施方式中，超量程单元120可包括第一电阻R1和第二电阻R2，并且第一电阻R1可设置于第一开关K1与地电平之间，第二电阻R2可设置于第一开关K1与第一电信号通道ATE channel1之间。在半导体器件的待测电信号为电流信号时，可选择本实施方式的超量程单元120，连接于第一电信号通道ATE channel1的精密测量单元PMU仅需要测量流经电阻R2的分流值，并可在ATE机台的测试程序的调度下自动完成对上述分流值的数据处理之后，可获得半导体器件的待测电流信号的输出值。

进一步地，超量程单元120采用如图3所示的结构时，该辅助测量电路1000的测量范围是上述与第一电信号通道ATE channel1连接的精密测量单元PMU的量程范围的α倍，其中α＝R1+R2/R1，R1为第一电阻的阻值，R2为第二电阻的阻值。换言之，在本申请第二实施方式提供的对待测电流信号的超量程测量中，待测电流信号的输出值是待测电流信号的测量值的α倍。

此外，在本申请的一个实施方式中，第一电阻R1和第二电阻R2的取值范围可根据精密测量单元PMU的量程范围以及待测电信号的数值范围确定。

具体地，作为一种选择，基于待测电信号的测量值在精密测量单元PMU的量程范围的1/2至2/3之间时测量准确度相对较高，且常规的半导体器件的待测电压信号通常小于100伏特，在本申请第一实施方式中，待测电压信号的输出值可通过测量第一电阻R1两端的分压值，并进一步通过ATE机台的数据处理获得，因此当适当加大第一电阻R1和第二电阻R2的数值后，可有效地避免涉及辅助测量电路在内的测量电路的发热情况，减小测量电路的***误差。第一电阻R1和第二电阻R2的取值范围均可例如介于900欧姆至1500欧姆之间。

作为另一种选择，基于待测电信号的测量值在精密测量单元PMU的量程范围的1/2至2/3之间时测量准确度相对较高，且常规的半导体器件的待测电流信号通常小于1安培，在本申请第二实施方式中，待测电流信号的输出值可通过测量流经第二电阻R2两端的分流值，并进一步通过ATE机台的数据处理获得，因此当适当减小第一电阻R1和第二电阻R2的数值后，可有效地增加分流电流的数值，减小涉及辅助测量电路在内的测量电路的***误差。第一电阻R1和第二电阻R2的取值范围均可例如介于200欧姆至300欧姆之间。

进一步地，为了提供更精确的电信号输出值，以方便对待测半导体器件进行例如产品失效分析、产品合格判定等操作，本申请的超量程测量模块100还包括校准系数确定单元110，以确定待测电信号测量值的测量精度修正值，减小待测电信号的输出值的误差，该部分误差即包括组成辅助测量电路的各器件的自身误差又包括涉及辅助测量电路在内的测量电路的***误差。

具体地，校准系数确定单元110可包括用于输入校准电信号的第二电信号通道ATEchannel2和第一开关K1，其中第一开关K1可具有单刀双掷的功能，可将超量程单元120选择性地连接至待测电信号的输入端Pad/Pin或第二电信号通道ATE channel2。在本申请的一个实施方式中，当通过第一开关K1将超量程单元120连接至待测电信号的输入端Pad/Pin时，辅助测量电路1000用于将待测电信号减小至测量单元(例如，ATE机台的精密测量单元PMU)的量程范围内，并确定待测电信号的测量值。在本申请的另一实施方式中，当通过第一开关K1将超量程单元120连接至第二电信号通道ATE channel2时，校准电信号则经第二电信号通道ATE channel2输入超量程单元120，辅助测量电路1000将校准电信号减小至测量单元的量程范围内，经辅助测量电路1000减小后的校准电信号经第一电信号通道ATEchannel1输出，根据经第一电信号通道ATE channel1输出的值，则可以确定待测电信号的测量值的测量精度修正值。

在本申请的一个实施方式中，第一开关K1可以是由例如晶体管制造的单刀双掷(single-pole double throw，SPDT)开关，作为一种选择其可包括：连接在单刀双掷开关的公共端子和单刀双掷开关的第一开关接线端子(switched terminal)之间的第一开关晶体管(switching transistor)、连接在单刀双掷开关的公共端子和单刀双掷开关的第二开关接线端子之间的第二开关晶体管、连接在单刀双掷开关的公共端子和第一开关晶体管的栅极之间的第一辅助晶体管、以及连接在单刀双掷开关的公共端子和第二开关晶体管的栅极之间的第二辅助晶体管。

第二电信号通道ATE channel2可用于输入校准电信号，该校准电信号与待测电信号为同种类信号，换言之，在待测电信号为电压信号的情况下，校准电信号也为电压信号；在待测电信号为电流信号的情况下，校准电信号也为电流信号。

进一步地，基于常规的半导体电性能测量中通常包括两类误差，其中之一是各器件的自身误差，另外则包括涉及辅助测量电路在内的测量电路的***误差。例如，当第一电阻R1的自身电阻数值具有3％的误差，而测量电路的***误差为5％的情况下，采用常规的半导体器件电信号测量方法获得的待测电信号的输出值的误差大致为上述两者之和8％。

本申请提供的辅助测量电路，可首先通过第一开关K1将超量程单元120连接至第二电信号通道ATE channel2，超量程单元120将已知数值的校准电信号减小至测量单元(例如，ATE机台的精密测量单元PMU)的量程范围内，并确定该已知数值的校准电信号的测量值，通过校准电信号的测量值与已知数值的比值确定待测电信号的测量值的测量精度修正值，然后，再通过第一开关K1将超量程单元120连接至待测电信号的输入端Pad/Pin，超量程单元120将待测电信号减小至测量单元(例如，ATE机台的精密测量单元PMU)的量程范围内，并确定待测电信号的测量值，进一步地，还可将待测电信号的测量值和待测电信号的测量值的测量精度修正值输入ATE机台，在ATE机台的测试程序的调度下自动完成对上述待测电信号的测量值的数据处理之后，获得半导体器件的待测电信号的输出值。

基于在确定待测电信号的测量值的测量精度修正值的过程中采用的方法、测量电路(包括辅助测量电路)结构和测量电路中涉及的各器件，与确定待测电信号的测量值的过程中采用的方法、测量电路结构和测量电路中涉及的各器件均相同，因此上述在常规的半导体电性能测量中出现的两类误差都可在后续测量值的数据处理中相互抵消。采用本申请提供的辅助测量电路所获得的待测电信号的输出值具有较高的精确度，可方便后续对待测半导体器件更好地进行例如产品失效分析、产品合格判定等操作。

因此，采用本申请实施方式提供的辅助测量电路可在半导体器件电性能测量中实现对电信号超量程且精确的测量。

进一步地，在预先确定待测电信号的数值范围未超过测量单元(例如，ATE机台的精密测量单元PMU)的量程范围后，本申请的一个实施方式还提供一种选择，可选择通过测量单元直接测量待测电信号(即，采用直量电路)，或者通过辅助测量电路1000测量待测电信号(即，采用辅助测量电路)。进一步地，本申请一个实施方式提供的辅助测量电路1000还可保证直量电路与辅助测量电路不同时执行。

具体地，在本申请的一个实施方式中，辅助测量电路1000还包括设置于信号输入端Pad/Pin与第一电信号通道ATE channel1之间的第二开关K2，第二开关K2用于选择性地实现信号输入端Pad/Pin与第一电信号通道ATE channel1的直接电连接，换言之，在第二开关K2闭合后，可实现测量单元(例如，ATE机台的精密测量单元PMU)直接测量待测电信号。作为一种选择，第二开关K2可以是单刀单掷开关。

此外，在本申请的一个实施方式中，辅助测量电路1000还包括设置于第一开关K1与第二开关K2之间的保护单元130，其中保护单元130的控制信号可与第一开关的控制信号为同一个，都为控制信号ATE control1，以防止第一电信号通道ATE channel1与第二电信号通道ATE channel2直接电连接。换言之，保护单元用于在第一开关将超量程单元连接至第二电信号通道时控制第二开关断开。作为一种选择，保护单元130可包括或门电路，作为另一种选择保护单元130也可包括与门电路。

具体地，ATE机台可分别发出两个控制信号ATE control1和ATE control2，控制信号ATE control1控制第一开关K1，控制信号ATE control2控制第二开关K2。

再次参考图2和图3，在本申请的一个实施方式中，当保护单元130选择包括或门电路时，将第一开关K1设定为在高电平控制下与A处闭合，第一开关K1在低电平控制下与B处闭合，即当控制信号ATE control1为高电平时，第一开关K1与A处闭合，此时可实现超量程单元120连接至第二电信号通道ATE channel2，超量程单元120将已知数值的校准电信号减小至测量单元(例如，ATE机台的精密测量单元PMU)的量程范围内，并确定该已知数值的校准电信号的测量值；当控制信号ATE control1为低电平时，第一开关K1与B处闭合，可实现超量程单元120连接至信号输入端Pad/Pin，超量程单元120将待测电信号减小至测量单元(例如，ATE机台的精密测量单元PMU)的量程范围内，并确定待测电信号的测量值。同时，将第二开关K2设定为在高电平控制下断开，第二开关K2在低电平控制下闭合，即，当控制信号ATE control2为高电平时，第二开关K2断开，当控制信号ATE control2为低电平时，第二开关K2闭合，实现信号输入端Pad/Pin和第一电信号通道ATE channel1的直接电连接。因此，在本实施方式中，控制信号ATE control1和ATEcontrol2经或门电路共同控制第二开关K2，控制信号ATE control1为高电平时，无论控制信号ATE control2为高电平还是低电平，第二开关K2均处于断开状态，因而当第一开关K1与A处闭合，以获取待测电信号的测量值的测量精度修正值时，可以防止因第二开关K2闭合而不能有效获取待测电信号的测量值的测量精度修正值。

在本申请的另一实施方式中，当保护单元130选择包括与门电路时，将第一开关K1设定为在低电平控制下与A处闭合，第一开关K1在高电平控制下与B处闭合，即当控制信号ATE control1为低电平时，第一开关K1与A处闭合，此时可实现超量程单元120连接至第二电信号通道ATE channel2，超量程单元120将已知数值的校准电信号减小至测量单元(例如，ATE机台的精密测量单元PMU)的量程范围内，并确定该已知数值的校准电信号的测量值；当控制信号ATE control1为高电平时，第一开关K1与B处闭合，可实现超量程单元120连接至信号输入端Pad/Pin，超量程单元120将待测电信号减小至测量单元(例如，ATE机台的精密测量单元PMU)的量程范围内，并确定待测电信号的测量值。同时，将第二开关K2设定为在低电平控制下断开，第二开关K2在高电平控制下闭合，即，当控制信号ATE control2为低电平时，第二开关K2断开，当控制信号ATE control2为高电平时，第二开关K2闭合，实现信号输入端Pad/Pin和第一电信号通道ATE channel1的直接电连接。因此，在本实施方式中，控制信号ATE control1和ATEcontrol2经与门电路共同控制第二开关K2，控制信号ATEcontrol1为低电平时，无论控制信号ATE control2为高电平还是低电平，第二开关K2均处于断开状态，因而当第一开关K1与A处闭合，以获取待测电信号的测量值的测量精度修正值时，可以防止因第二开关K2闭合而不能有效获取待测电信号的测量值的测量精度修正值。

此外，本领域人员应理解，在未背离本申请要求保护的技术方案的情况下，可改变保护单元的具体结构，来获得本说明书中描述的各个结果和优点。例如，上述保护单元还可采用或非门电路、与非门电路等结构，以实现在第一开关将超量程单元连接至第二电信号通道时，控制第二开关断开，避免第一电信号通道与第二电信号通道直接电连接。

图4是根据本申请一个实施方式的半导体器件电信号测量方法2000的流程图。如图4所示，本申请的另一方面还提供了一种半导体器件电信号测量方法2000，半导体器件电信号测量方法2000可通过上述任一实施方式的辅助测量电路1000实现，并包括：

S1，通过第一开关将超量程单元连接至第二电信号通道。

S2，将已知数值的校准电信号输入第二电信号通道，以通过测量单元确定校准电信号的测量值。

S3，由校准电信号的测量值与已知数值的比值确定待测电信号的测量值的测量精度修正值。

S4，通过第一开关将超量程单元连接至待测电信号的输入端。

S5，将待测电信号输入待测电信号输入端，以通过测量单元确定待测电信号的测量值。

S6，根据待测电信号的测量值和待测电信号的测量值的测量精度修正值确定待测电信号的输出值。

具体地，本申请提供的半导体器件电信号测量方法2000，可首先通过第一开关K1将超量程单元120连接至第二电信号通道ATE channel2，超量程单元120将已知数值的校准电信号减小至测量单元(例如，ATE机台的精密测量单元PMU)的量程范围内，并确定该已知数值的校准电信号的测量值。该校准电信号与待测电信号为同种类信号，换言之，在待测电信号为电压信号的情况下，校准电信号也为电压信号；在待测电信号为电流信号的情况下，校准电信号也为电流信号。

作为一种选择，在本申请的一个实施方式中，在校准电信号为电压信号时，可采用本申请第一实施方式提供的超量程单元120，并通过连接于第一电信号通道ATE channel1的精密测量单元PMU测量第一电阻R1两端的分压值，即为上述已知数值的校准电信号的测量值。

作为另一种选择，在本申请的另一实施方式中，在校准电信号为电流信号时，可采用本申请第二实施方式提供的超量程单元120，并通过连接于第一电信号通道ATEchannel1的精密测量单元PMU测量流经电阻R2的分流值，即为上述已知数值的校准电信号的测量值。

进一步地，通过上述校准电信号的已知数值与校准电信号的测量值之间的比值可确定待测电信号的测量值的测量精度修正值α’。

换言之，在本申请提供的对待测电信号的超量程测量中，待测电信号的输出值(即，待测信号的真实值)是待测电信号的测量值的α倍，其中α＝R1+R2/R1，R1为超量程单元120中第一电阻的阻值，R2为超量程单元120中第二电阻的阻值。然而，由于在常规的半导体电性能测量中，测量半导体器件的管脚上的电压值或电流值所涉及的测量电路具有器件自身的误差以及测量电路的***误差，例如，在本申请提供的对待测电信号的超量程测量中，第一电阻和第二电阻的数值误差以及测量电路的***误差。因此，通过待测电信号的测量值与理论值α相乘获得的待测电信号的输出值会与待测电信号的真实值之间存在诸多误差。本申请提供的校准系数确定单元可通过上述方法确定待测电信号测量值的测量精度修正值α’。当将待测电信号的测量值与待测电信号测量值的测量精度修正值α’相乘后，获得的待测电信号的输出值可基于在确定待测电信号的测量值的测量精度修正值α’的过程中采用的方法、测量电路结构和测量电路中涉及的各器件与确定待测电信号的测量值的过程中采用的方法、测量电路结构和测量电路中涉及的各器件相同，而抵消掉上述***误差和器件自身误差。因此，本申请提供的待测电信号的输出值具有相对较高的精确度，可方便用户对待测半导体器件更好地进行例如产品失效分析、产品合格判定等操作。

在确定待测电信号的测量值的测量精度修正值α’后，可通过第一开关K1将超量程单元120连接至待测电信号的输入端Pad/Pin，超量程单元120将待测电信号减小至测量单元(例如，ATE机台的精密测量单元PMU)的量程范围内，并确定该待测电信号的测量值。该待测电信号可为电压信号或电流信号。

作为一种选择，在本申请的一个实施方式中，在待测电信号为电压信号时，可采用本申请第一实施方式提供的超量程单元120，并通过连接于第一电信号通道ATE channel1的精密测量单元PMU测量第一电阻R1两端的分压值，即为上述待测电压信号的测量值。

作为另一种选择，在本申请的另一实施方式中，在待测电信号为电流信号时，可采用本申请第二实施方式提供的超量程单元120，并通过连接于第一电信号通道ATEchannel1的精密测量单元PMU测量流经电阻R2的分流值，即为上述待测电流信号的测量值。

根据上述待测电信号的测量值和测量精度修正值α’可确定待测电信号的输出值，具体可通过将待测电信号的测量值与待测电信号测量值的测量精度修正值α’相乘后，获得的待测电信号的输出值。进一步地，还可通ATE机台的测试程序的调度，自动完成对上述测量值的数据处理，以获得半导体器件的待测电信号的输出值。

因此，采用本申请提供的半导体器件电信号测量方法可在半导体器件电性能测量中实现对电信号超量程且精确的测量。

此外，在本申请的一个实施方式中，可根据待测电信号的数值范围选择通过测量单元直接测量待测电信号(采用直量电路)，或者通过辅助测量电路测量待测电信号(采用辅助测量电路)。具体地，辅助测量电路1000还包括设置于信号输入端Pad/Pin与第一电信号通道ATE channel1之间的第二开关K2，第二开关K2用于选择性地实现信号输入端Pad/Pin与第一电信号通道ATE channel1的直接电连接。在本实施方式中，可预先确定待测电信号的数值范围，并在确定待测电信号的数值范围未超过测量单元(例如，ATE机台的精密测量单元PMU)的量程范围后，闭合第二开关K2，以实现测量单元直接测量待测电信号。

进一步地，为避免对校准电信号进行测量的过程与上述测量单元直接测量待测电信号的过程同时发生，可在第一开关K1与第二开关K2之间设置或门电路。

此外，本申请的另一方面还提供了一种半导体器件电信号测量电路，并具体包括：测量单元、处理单元以及上文所述的辅助测量电路。

测量单元可用于确定半导体器件的待测信号的测量值。处理单元可用于确定上述待测电信号的测量值的测量精度修正值，并根据待测电信号的测量值和测量精度修正值确定待测电信号的输出值。此外，由于在上文中描述辅助测量电路1000时涉及的内容和结构可完全或部分地适用于在这里描述的半导体器件电信号测量电路，因此与其相关或相似的内容不再赘述。

在本申请的一个实施方式中，测量单元还可用于确定已知数值的校准电信号的测量值。处理单元还可用于根据校准电信号的测量值与校准电信号的已知数值的比值确定待测电信号的测量值的测量精度修正值。

采用本申请提供的半导体器件电信号测量电路可在半导体器件电性能测量中实现对电信号超量程且精确的测量。

另外，本申请的又一方面还提供了一种半导体器件电信号测量设备。图5示出了根据本申请一个实施方式的测量设备5000的示意图。

如图5所示，半导体器件电信号测量设备5000可以包括一个或多个处理器5010，和一个或多个存储器5020。其中，存储器5020中存储有计算机可读代码，计算机可读代码当由所述一个或多个处理器5010运行时，可以执行如上所述的空间测量方法。

此外，根据本申请实施方式提供的方法或装置也可以借助于图6所示的计算设备3000的架构来实现。如图6所示，计算设备3000可包括总线3010、一个或多个CPU3020、只读存储器(ROM)3030、随机存取存储器(RAM)3040、连接到网络的通信端口3050、输入/输出组件3060、硬盘3070等。计算设备3000中的存储设备，例如ROM 3030或硬盘3070可存储本申请提供的半导体器件电信号测量方法的处理和通信使用的各种数据或文件以及CPU所执行的程序指令。计算设备3000还可包括用户界面3080。当然，图6所示的架构只是示例性的，在实现不同的设备时，根据实际需要，可以省略图6示出的计算设备中的一个或多个组件。

根据本申请提供的一个实施方式的半导体器件电信号测量设备可在半导体器件电性能测量中实现对电信号超量程且精确的测量。

根据本申请的又一方面，还提供了一种计算机可读存储介质。图7示出了根据本申请的一个实施方式的存储介质的示意图。

如图7所示，计算机存储介质4020上存储有计算机可读指令4010。当所述计算机可读指令4010由处理器运行时，可执行参照以上附图描述的根据本申请实施方式的半导体器件电信号测量方法。计算机可读存储介质包括但不限于例如易失性存储器和/或非易失性存储器。易失性存储器例如可包括随机存取存储器(RAM)和高速缓冲存储器(cache)等。非易失性存储器例如可包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。

另外，根据本申请的实施方式，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本申请提供了一种非暂时性机器可读存储介质，所述非暂时性机器可读存储介质存储有机器可读指令，所述机器可读指令能够由处理器运行以执行与本申请提供的方法步骤对应的指令，例如：通过第一开关将超量程单元连接至第二电信号通道；将已知数值的校准电信号输入第二电信号通道，以通过测量单元确定校准电信号的测量值；由校准电信号的测量值与已知数值的比值确定待测电信号的测量值的测量精度修正值；通过第一开关将超量程单元连接至待测电信号的输入端；将待测电信号输入待测电信号输入端，以通过测量单元确定待测电信号的测量值；根据待测电信号的测量值和待测电信号的测量值的测量精度修正值确定待测电信号的输出值。在这样的实施方式中，该计算机程序可以通过通信接口从网络上被下载和安装，和从可拆卸介质被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。

可能以许多方式来实现本申请的方法和装置、设备。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本申请的方法和装置、设备。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本申请的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本申请实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本申请的方法的机器可读指令。因而，本申请还覆盖存储用于执行根据本申请的方法的程序的记录介质。

以上描述仅为本申请的实施方式以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的保护范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离技术构思的状态下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (20)

1.一种辅助测量电路，其特征在于，包括：

待测电信号的输入端；

第一电信号通道，连接至测量单元；以及

超量程测量模块，连接于所述待测电信号的输入端与所述第一电信号通道之间，并包括：

校准系数确定单元，包括输入校准电信号的第二电信号通道和第一开关；以及

超量程单元，连接至所述第一电信号通道，

其中，所述第一开关被配置为将所述超量程单元选择性地连接至所述待测电信号的输入端或所述第二电信号通道，以通过所述超量程单元减小所述待测电信号或所述校准电信号。

2.根据权利要求1所述的辅助测量电路，其特征在于，

所述超量程单元包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻设置于所述第一开关与所述第一电信号通道之间，所述第二电阻设置于所述第一电信号通道与地电平之间。

3.根据权利要求1所述的辅助测量电路，其特征在于，

所述超量程单元包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻设置于所述第一开关与地电平之间，所述第二电阻设置于所述第一开关与所述第一电信号通道之间。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的辅助测量电路，其特征在于，当通过所述第一开关将所述超量程单元连接至所述待测电信号的输入端时，所述辅助测量电路用于将所述待测电信号减小至所述测量单元的量程范围内。

5.根据权利要1至3中任一项所述的辅助测量电路，其特征在于，当通过所述第一开关将所述超量程单元连接至所述第二电信号通道时，所述辅助测量电路用于将所述校准电信号减小至所述测量单元的量程范围内。

6.根据权利要求5所述的辅助测量电路，其特征在于，所述辅助测量电路还包括设置于所述待测电信号输入端与所述第一电信号通道之间的第二开关，所述第二开关用于选择性地实现所述待测电信号输入端和所述第一电信号通道的直接电连接。

7.根据权利要求6所述的辅助测量电路，其特征在于，所述辅助测量电路还包括保护单元，所述保护单元用于在所述第一开关将所述超量程单元连接至所述第二电信号通道时，控制所述第二开关断开。

8.根据权利要求7所述的辅助测量电路，其特征在于，所述保护单元包括或门电路，所述或门电路受第一控制信号和第二控制信号的控制，所述第一控制信号还用于控制所述第一开关，

其中，所述第一控制信号为高电平，所述第一开关将所述超量程单元连接至所述第二电信号通道，所述或门电路输出控制所述第二开关断开的高电平。

9.根据权利要求7所述的辅助测量电路，其特征在于，所述保护单元包括与门电路，所述与门电路受第一控制信号和第二控制信号的控制，所述第一控制信号还用于控制所述第一开关，

其中，所述第一控制信号为低电平，所述第一开关将所述超量程单元连接至所述第二电信号通道，所述与门电路输出控制所述第二开关断开的低电平。

10.根据权利要求2或3所述的辅助测量电路，其特征在于，所述第一电阻的电阻值和第二电阻的电阻值被设置为使得减小后的所述待测电信号处于所述测量单元的量程范围内。

11.根据权利要求2所述的辅助测量电路，其特征在于，所述第一电阻和所述第二电阻的取值范围介于900欧姆至1500欧姆之间。

12.根据权利要求3所述的辅助测量电路，其特征在于，所述第一电阻和所述第二电阻的取值范围介于200欧姆至300欧姆之间。

13.一种基于权利要求1所述的辅助测量电路的半导体器件电信号测量方法，其特征在于，所述方法包括：

通过所述第一开关将所述超量程单元连接至所述第二电信号通道；

将已知数值的校准电信号输入第二电信号通道，以通过所述测量单元确定所述校准电信号的测量值；

由所述校准电信号的测量值与所述已知数值的比值确定所述待测电信号的测量值的测量精度修正值；

通过所述第一开关将所述超量程单元连接至所述待测电信号的输入端；

将所述待测电信号输入所述待测电信号输入端，以通过所述测量单元确定所述待测电信号的测量值；以及

根据所述待测电信号的测量值和所述测量精度修正值确定所述待测电信号的输出值。

14.根据权利要求13所述的测量方法，所述超量程单元包括第一电阻和第二电阻，其特征在于，

将所述第一电阻设置于所述第一开关与所述第一电信号通道之间；以及

将所述第二电阻设置于所述第一电信号通道与地电平之间。

15.根据权利要求13所述的测量方法，所述超量程单元包括第一电阻和第二电阻，其特征在于，

将所述第一电阻设置于所述第一开关与地电平之间；以及

将所述第二电阻设置于所述第一开关与所述第一电信号通道之间。

16.根据权利要求13所述的测量方法，所述辅助测量电路还包括设置于所述第一开关与所述第一电信号通道之间的第二开关，其特征在于，在通过所述第一开关将所述超量程单元连接至所述第二电信号通道之前，所述方法还包括：

确定所述待测电信号的数值范围；以及

在确定所述数值范围未超过所述测量单元的量程范围后，闭合所述第二开关，以实现所述测量单元直接测量所述待测电信号。

17.一种测量电路，其特征在于，所述测量电路包括：

如权利要求1至12中任一项所述的辅助测量电路；

测量单元，用于确定待测信号的测量值；以及

处理单元，用于确定所述待测电信号的测量值的测量精度修正值，并根据所述待测电信号的测量值和所述测量精度修正值确定所述待测电信号的输出值。

18.根据权利要求17所述的测量电路，其特征在于，

所述测量单元还用于确定已知数值的所述校准电信号的测量值；以及

所述处理单元用于根据所述校准电信号的测量值与所述已知数值的比值确定所述待测电信号的测量值的测量精度修正值。

19.一种测量设备，其特征在于，所述测量设备包括：

处理器；以及

存储器，其中，所述存储器中存储有计算机可读代码，所述计算机可读代码当由所述处理器运行时，执行如权利要求13至16中任一项所述的半导体器件电信号测量方法。

20.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有指令，所述指令在被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求13至16中任一项所述的半导体器件电信号测量方法。

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