半导体测试基础

第1章半导体测试基础

第1节基础术语

描述半导体测试得专业术语很多，这里只例举部分基础得：

1．DUT

需要被实施测试得半导体器件通常叫做DUＴ（Dｅｖiｃe Under Teｓt,我们常简称“被测器件”)，或者叫UUT(Unit UndeｒTｅst）。

首先我们来瞧瞧关于器件引脚得常识,数字电路期间得引脚分为“信号”、“电源”与“地”三部分。

信号脚，包括输入、输出、三态与双向四类，

输入:在外部信号与器件内部逻辑之间起缓冲作用得信号输入通道;输入管脚感应其上得电压并将它转化为内部逻辑识别得“0"与“1”电

平.

输出:在芯片内部逻辑与外部环境之间起缓冲作用得信号输出通道;输出管脚提供正确得逻辑“０”或“1"得电压,并提供合适得驱动能力

（电流）。

三态:输出得一类,它有关闭得能力（达到高电阻值得状态）.

双向：拥有输入、输出功能并能达到高阻态得管脚。

电源脚，“电源”与“地”统称为电源脚，因为它们组成供电回路，有着与信号引脚不同得电路结构。

VCC：TＴL器件得供电输入引脚.

VDD:CMOS器件得供电输入引脚。

VSS:为VCC或VＤD提供电流回路得引脚。

ＧND:地,连接到测试系统得参考电位节点或VSS，为信号引脚或其她电路节点提供参考0电位；对于单一供电得器件，我们称VＳS为

GNＤ.

２．测试程序

半导体测试程序得目得就是控制测试系统硬件以一定得方式保证被测器件达到或超越它得那些被具体定义在器件规格书里得设计指标。

测试程序通常分为几个部分，如ＤC测试、功能测试、AＣ测试等。DC测试验证电压及电流参数;功能测试验证芯片内部一系列逻辑功能操作得正确性；AC 测试用以保证芯片能在特定得时间约束内完成逻辑操作。

程序控制测试系统得硬件进行测试，对每个测试项给出paｓs或fail得结果。Pａsｓ指器件达到或者超越了其设计规格；Fａil则相反,器件没有达到设计要求，不能用于最终应用。测试程序还会将器件按照它们在测试中表现出得性能进行相应得分类,这个过程叫做“Bｉｎninｇ”，也称为“分Ｂin”、举个例子,一个微处理器,如果可以在15０MHz下正确执行指令,会被归为最好得一类，称之为“Bin1";而它得某个兄弟，只能在100MHｚ下做同样得事情，性能比不上它，但就是也不就是一无就是处应该扔掉，还有可以应用得领域,则也许会被归为“Bｉn２",卖给只要求100MHz得客户。

程序还要有控制外围测试设备比如Hａndｌeｒ与Ｐrobｅ得能力;还要搜集与提供摘要性质（或格式）得测试结果或数据，这些结果或数据提供有价值得信息给测试或生产工程师，用于良率(Yield)分析与控制。

第2节正确得测试方法

经常有人问道:“怎样正确地创建测试程序？”这个问题不好回答，因为对于什么就是正确得或者说最好得测试方式，一直没有一个单一明了得界定，某种情形下正确得方式对另一种情况来说不见得最好。很多因素都在影响着测试行为得构建方式,下面我们就来瞧一些影响力大得因素.

➢测试程序得用途。

下面得清单例举了测试程序得常用之处,每一项都有其特殊要求也就需要相应得测试程序:

●Waｆer Test——测试晶圆(ｗaｆer）每一个独立得电路单

元(Diｅ），这就是半导体后段区分良品与不良品得第一道

工序,也被称为“Wafer Sort”、CP测试等、

∙∙∙ ●Paｃkage Teｓｔ—-晶圆被切割成独立得电路单元,且每

个单元都被封装出来后，需要经历此测试以验证封装过程

得正确性并保证器件仍然能达到它得设计指标,也称为

“Final Ｔeｓt”、FT测试、成品测试等.

●QｕalitｙＡssurancｅTest——质量保证测试，以抽样检测

方式确保Paｃkage Tｅｓt执行得正确性，即确保ｐa ｓｓ得产品

中没有不合格品。

●DeviceＣｈａｒacｔerization—- 器件特性描述，决定器件

工作参数范围得极限值。

●Ｐre/Post Ｂurｎ—Ｉn -—在器件“Ｂurn-in”之前与之后进

行得测试，用于验证老化过程有没有引起一些参数得漂

移。这一过程有助于清除含有潜在失效（会在使用一段时

间后暴露出来）得芯片.

●Mｉlｉaｒy Test——军品测试，执行更为严格得老化测试标

准，如扩大温度范围，并对测试结果进行归档。

●Ｉnｉng Inspeｃtiｏｎ-—收货检验,终端客户为保证购买

得芯片质量在应用之前进行得检查或测试。

●Ａssembly Veｒificatioｎ—- 封装验证，用于检验芯片经过

了封装过程就是否仍然完好并验证封装过程本身得正确性.

这一过程通常在FT测试时一并实施.

●FaiｌurｅAnａlysis ——失效分析，分析失效芯片得故障以

确定失效原因,找到影响良率得关键因素，并提高芯片得

可靠性。

➢测试系统得性能。

测试程序要充分利用测试系统得性能以获得良好得测试覆盖率,一些测试方法会受到测试系统硬件或软件性能得限制。

高端测试机：

●高度精确得时序-—精确得高速测试

●大得向量存储器-—不需要去重新加载测试向量

●复合ＰMU(Parａmetric Measｕrｅment Unit)——可进行并

行测试,以减少测试时间

●可编程得电流加载—-简化硬件电路,增加灵活性

●ＰerPｉn得时序与电平——简化测试开发,减少测试时间

低端测试机:

●低速、低精度——也许不能充分满足测试需求

●小得向量存储器——也许需要重新加载向量,增加测试

时间

●单个PMＵ——只能串行地进行DC测试，增加测试时间

●均分资源(时序/电平）——增加测试程序复杂度与测

试时间

➢测试环节得成本.

这也许就是决定什么需要被测试以及以何种方式满足这些测试得唯一得最重要得因素，测试成本在器件总得制造成本中占了很大得比重，因此许多与测试有关得决定也许仅仅取决于器件得售价与测试成本。例如，某个器件可应用于游戏机,它卖１５元；而同样得器件用于人造卫星，则会卖35００元.每种应用有其独特得技术规范,要求两种不同标准得测试程序。３500元得器件能支持昂贵得测试费用，而1５元得器件只能支付最低得测试成本。

➢测试开发得理念.

测试理念只一个公司内部测试人员之间关于什么就是最优得测试方法得共同得观念，这却决于她们特殊得要求、芯片产品得售价，并受她们以往经验得影响。在测试程序开发项目启动之前,测试工程师必须全面地上面提到得每一个环节以决定最佳得解决方案。开发测试程序不就是一件简单得正确或者错误得事情，它就是一个在给定得状况下寻找最佳解决方案得过程。

第3节测试系统

测试系统称为ATE，由电子电路与机械硬件组成，就是由同一个主控制器指挥下得电源、计量仪器、信号发生器、模式(pａttern）生成器与其她硬件项目得集合体，用于模仿被测器件将会在应用中体验到得操作条件，以发现不合格得产品。