芯片開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)中的IC測(cè)試基本原理分析
1 引言
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/194501.htm本文主要討論芯片開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中的IC測(cè)試基本原理,內(nèi)容覆蓋了基本的測(cè)試原理,影響測(cè)試決策的基本因素以及IC測(cè)試中的常用術(shù)語(yǔ)。
2 數(shù)字集成電路測(cè)試的基本原理
器件測(cè)試的主要目的是保證器件在惡劣的環(huán)境條件下能完全實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)格書(shū)所規(guī)定的功能及性能指標(biāo)。用來(lái)完成這一功能的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備是由計(jì)算機(jī)控制的,因此,測(cè)試工程師必須對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)編程和操作系統(tǒng)有詳細(xì)的認(rèn)識(shí),測(cè)試工程師必須清晰了解測(cè)試設(shè)備與器件之間的接口,懂得怎樣模擬器件將來(lái)的電操作環(huán)境,這樣器件被測(cè)試的條件類(lèi)似于將來(lái)的應(yīng)用環(huán)境。
首先有一點(diǎn)必須明顯的是,測(cè)試成本是一個(gè)很重要的因素,關(guān)鍵目的之一就是幫助降低器件的生產(chǎn)成本,甚至在優(yōu)化的條件下,測(cè)試成本有時(shí)能占到器件總體成本的40%左右,良品率和測(cè)試時(shí)間必須達(dá)到一個(gè)平衡,以取得最好的成本效率。
2.1 不同測(cè)試目標(biāo)的考慮
依照器件開(kāi)發(fā)和制造階段的不同,采用的工藝技術(shù)的不同,測(cè)試項(xiàng)目種類(lèi)的不同以及待測(cè)器件的不同,測(cè)試技術(shù)可以分為很多種類(lèi)。
器件開(kāi)發(fā)階段的測(cè)試包括:特征分析:保證設(shè)計(jì)的正確性,決定器件的性能參數(shù);
產(chǎn)品測(cè)試:確保器件的規(guī)格和功能正確的前提下減少測(cè)試時(shí)間提高成本效率; 可靠性測(cè)試:保證器件能在規(guī)定的年限之內(nèi)正確工作;
來(lái)料檢查:保證在系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中所有使用的器件都能滿(mǎn)足它本身規(guī)格書(shū)要求,并能正確工作。
制造階段的測(cè)試包括:
圓片測(cè)試:在圓片測(cè)試中,要讓測(cè)試衣管腳與器件盡可能地靠近,保證電纜,測(cè)試衣和器件之間的阻抗匹配,以便于時(shí)序調(diào)整和矯正。因而探針卡的阻抗匹配和延時(shí)問(wèn)題必須加以考慮。
封裝測(cè)試:器件插座和測(cè)試頭之間的電線(xiàn)引起的電感是芯片載體及封裝測(cè)試的一個(gè)首要的考慮因素。
特征分析測(cè)試,包括門(mén)臨界電壓、多域臨界電壓、旁路電容、金屬場(chǎng)臨界電壓、多層間電阻,金屬多點(diǎn)接觸電阻、擴(kuò)散層電阻,接觸電阻以及FET寄生漏電等參數(shù)測(cè)試。
通常的工藝種類(lèi)包括:
TTL、ECL、CMOS、NMOS、Others
通常的測(cè)試項(xiàng)目種類(lèi):
功能測(cè)試:真值表、算法向量生成
直流參數(shù)測(cè)試:開(kāi)路/短路測(cè)試,輸出驅(qū)動(dòng)電流測(cè)試、漏電電源測(cè)試、電源電流測(cè)試、轉(zhuǎn)換電平測(cè)試等。
交流參數(shù)測(cè)試:傳輸延遲測(cè)試,建立保持時(shí)間測(cè)試、功能速度測(cè)試、存取時(shí)間測(cè)試、刷新/等待時(shí)間測(cè)試,上升/下降時(shí)間測(cè)試。
2.2 直流參數(shù)測(cè)試
直流測(cè)試是基于歐姆定律的用來(lái)確定器件電參數(shù)的穩(wěn)態(tài)測(cè)試方法。比如,漏電流測(cè)試就是在輸入管腳施加電壓,這使輸入管腳與電源或地之間的電阻上有電流通過(guò),然后測(cè)量其該管腳電流的測(cè)試,輸出驅(qū)動(dòng)電流測(cè)試就是在輸出管腳上施加一定電流,然后測(cè)量該管腳與地或電源之間的電壓差。
通常的DC測(cè)試包括:
接觸測(cè)試(短路-開(kāi)路):這項(xiàng)測(cè)試保證測(cè)試接口與器件正常連接,接觸測(cè)試通過(guò)測(cè)量輸入輸出管腳上保護(hù)二極管的自然壓降來(lái)確定連接性。二極管上如果施加一個(gè)適當(dāng)?shù)恼蚱秒娏?,二極管的壓降將是0.
7V左右,因此接觸測(cè)試就可以由以下步驟來(lái)完成:
(1)所有管腳設(shè)為0V,
(2)待測(cè)管腳上施加正向偏置電流I,
(3)測(cè)量I引起的電壓,
(4)如果該電壓小于0.1V,說(shuō)明管腳短路,
(5)如果電壓大于1.0V,說(shuō)明該管腳開(kāi)路,
(6)如果電壓在0.1V到1.0V之間,說(shuō)明該管腳正常連接。
漏電(IIL,IIH,IOZ):理想條件下,可以認(rèn)為輸入及三態(tài)輸出管腳和地之間是開(kāi)路的,但實(shí)際情況,它們之間為高電阻狀態(tài),它們之間的最大的電流就稱(chēng)為漏電流?;蚍謩e稱(chēng)為輸入漏電流和輸出三態(tài)漏電流,漏電流一般是由于器件內(nèi)部和輸入管腳之間的絕緣氧化膜在生產(chǎn)過(guò)程中太薄引起的,形成一種類(lèi)似于短路的情形,導(dǎo)致電流通過(guò)。
三態(tài)輸出漏電IOZ是當(dāng)管腳狀態(tài)為輸出高阻狀態(tài)時(shí),在輸出管腳使用VCC(VDD)或GND(VSS)驅(qū)動(dòng)時(shí)測(cè)量得到的電流,三態(tài)輸出漏電流的測(cè)試和輸入漏電測(cè)試類(lèi)似,不同的是待測(cè)器件必須被設(shè)置為三態(tài)輸出狀態(tài)。
轉(zhuǎn)換電平(VIL,VIH)。轉(zhuǎn)換電平測(cè)量用來(lái)決定器件工作時(shí)VIL和VIH的實(shí)際值。(VIL是器件輸入管腳從高變換到低狀態(tài)時(shí)所需的最大電壓值,相反,VIH是輸入管腳從低變換到高的時(shí)候所需的最小電壓值)。這些參數(shù)通常是通過(guò)反復(fù)運(yùn)行常用的功能測(cè)試,同時(shí)升高(VIL)或降低(VIH)輸入電壓值來(lái)決定的,那個(gè)導(dǎo)致功能測(cè)試失效的臨界電壓值就是轉(zhuǎn)換電平,這一參數(shù)加上保險(xiǎn)量就是VIL或VIH規(guī)格,保險(xiǎn)量代表了器件的抗噪聲能力。
評(píng)論