半导体测试技术实践0001
半导体测试技术实践总结报告
一、实践目的
半导体测试技术及仪器集中学习是在课堂结束之后在实习地集中的实践性教学，是各项课间的综合应用，是巩固和深化课堂所学知识的必要环节。学习半导体器件与集成电路性能参数的测试原理、测试方法，掌握现代测试设备的结构原理、操作方法与测试结果的分析方法，并学以致用、理论联系实际，巩固和理解所学的理论知识。同时了解测试技术的发展现状、趋势以及木专业的发展现状，把握科技前进脉搏，拓宽专业知识面，开阔专业视野，从而巩固专业思想，明确努力方向。另外，培养在实际测试过程中发现问题、分析问题、解决问题和独立工作的能力，增强综合实践能力，建立劳动观念、实践观念和创新意识，树立实事求是、严肃认真的科学态度，提高综合素质。
二、实践安排（含时间、地点、内容等）
实践地点：西安西谷微电子有限责任公司
实践时间：2014年8月5日一2014年8月15日
实践内容：对分立器件，集成电路等进行性能测试并判定是否失效
三、实践过程和具体内容
西安西谷微电子有限责任公司专业从事集成电路测试、筛选、测试软硬件开发及相关技术配套服务，测试筛选使用标准主要为GJB548. GJB528、GJB360 等。
1.认识半导体及测试设备
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在一个器件封装之后，需要经过生产流程中的再次测试。这次测试称为“Final test"（即我们常说的FT 测试）或"Package test"。在电路的特性要求界限方面,FT 测试通常执行比CP 测试更为严格的标准。芯片也许会在多组温度条件下进行多次测 试以确保那些对温度墩感的特征参数。商业用途（民品）芯片通常会经过O°c 、25°C 和75°C 条件下的测试，而军事用途（军品）芯片则需要经过?55°C 、25°C 和125°C 。
圄4一些埶號形丈■
芯片可以封装成不同的封装形式，图4显示了其中的一些样例。一些常用的封装 形式如下表：
DIP ： Dual Inline Package (dual indicates the package has pins on two sides)双列直插式
CerDIP ： Ceramic Dual Inline Package 陶瓷
PDIP ： Plastic Dual Inline Package 塑料
PGA ： Pin Grid Array 管脚阵列
BGA ： Ball Grid Array 球栅阵列
SOP ： Small Outline Package
小型外壳
本图显示一个D 谑封装成陶濺
双列直描CCERDIP ）形式，
Die 被装在中间，这个区域叫
做晶片腔（Die cavity ）。
仔细看可以看到连接结点和 封
装弓I 脚的连接线。
边上的金属盖用来最后封闭 封
装中的Die.
图3 ?通过测试的恥被封装成成品
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TSOP ： Thin Small Outline Package
TSSOP ： Thin Shrink Small Outline Package (this one is really getting small!)
SIP ： Single Inline Package 单列直插
SIMM ： Single Inline Memory Modules (like the memory inside of a computer)
QFP ： Quad Flat Pack (quad indicates the package has pins on four sides)
TQFP ： Thin version of the QFP
MQFP ： Metric Quad Flat Pack
MCM ： Multi Chip Modules (packages with more than 1 die (formerly called hybrids)
图〉带有两个测试头的数字电路测试系统“
1.1自动测试设备
随着集成电路复杂度的提高，其测试的复杂度也随之水涨船高，一些器件的测试成 本祺至占到了芯片成本的大部分。大规模集成电路会要求儿口次的电压、电流和时序 的测试，以及白?万次的功能测试步骤以保证器件的完全正确。要实现如此复杂的测 试，靠手工是无法完成的，因此要用到自动测试设备(ATE, Automated Test Equipment)。
ATE 是一种山高性能讣算机控制的测试仪器的集合体，是山测试仪和讣算机组合 而成的测试系统，计算机通过运行测试程序的指令来控制测试硬件。测试系统最基本 的要求是可以快速且可靠地重复一致的测试结果，即速度、可靠性和稳定性。为保持 正确性和一致性，测试系统需要进行定期校验，用以保证信号源和测量单元的精度。
当一个测试系统用来验证一片晶圆上的某个独立的晶片的正确与否，需要用 ProbeCard 来实现测试系统和晶片之间物理的和电气的连接，而ProbeCard 和测试系统
内部的测试仪之
间的连接则通过一种叫做"Load board”或u Performance board”的接口电路板来实现。在CP测试中，Performance board和Probe card 一起使用构成回路使电信号得以在测试系统和晶片之间传输。
当晶片封装出来后，它们还要经过FT测试，这种封装后的测试需要手工将一个个这些独立的电路放入负载板(Load board )上的插座(Socket)里，这叫手工测试(hand test)。一种快速进行FT测试的方法是使用自动化的机械手(Handler),机械手上有一种接触装置实现封装引脚到负载板的连接，这可以在测试机和封装内的晶片之间提供完整的电路。机械手可以快速的抓起待测的芯片放入测试点(插座)，然后拿走测试过的芯片并根据测试pass/fail的结果放入事先定义好的相应的Bin区。
1.2数字和模拟电路
过去，在模拟和数字电路设计之间，有着显著的不同。数字电路控制电子信号，表现为逻辑电平“0”和“1”，它们被分别定义成一种特殊的电压分量，所有有效的数字电路数据都用它们来表示，每一个“0”或“1”表示数据的一个比特(bit)位，任何数值都可以山按照一定顺序排列的“0” “1”比特位组成的二进制数据来表示，数值越大，需要的比特位越多。每8个比特一组构成一个Byte,数字电路中的数据经常以Byte为单位进行处理。
不同于数字信号的“0” “1”界限分明(离散)，模拟电路时连续的一一在任何两个信号电平之间有着无穷的数值。模拟电路可以使用电压或电流来表示数值，我们常见的也是最常用的模拟电路实例就是运算放大器，简称运放。
为帮助理解模拟和数字电路数值的基本差别，我们可以拿时钟来比方。“模拟” 时钟上的指针连续地移动，因此所有的任一时间值可以被观察者直接读出，但是所得数值的准确度或者说精度取决于观察者认知的程度。
而在“数字”时钟上，只有最小增量以上的值才能被显示，而比最小增量小的值则无法显示。如果有更高的精度需求，则需要增加数据位，每个新增的数据位表示最小的时间增量。
有的电路里既有数字部分也有模拟部分，如AD转换器(ADC)将模拟信号转换成数字信号，DA转换器(DAC)则相反，我们称之为“混合信号电路” (Mixed Signal Devices)。另一种描述这种混合电路的方法则基于数字部分和模拟部分占到电路的多少：数字部分占大部分而模拟部分所占比例较少归于数字电路，反之则归于模拟电路。
1.3测试系统的种类
一般认为测试系统都是通用的，其实大部分测试系统的设计都是面向专门类型的集成电路，这些专门的电路包括：存储器、数字电路、模拟电路和混合信号电路；每种类型下还可
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以细分成更多种类，我们这里只考虑这四种类型。
a 存储器件类
我们一般认为存储器是数字的，而且很多DC 测试参数对于存储类和非存储类的数 字器件是通用的，虽然如此，存储器的测试还是用到了一些独特的功能测试过程。带 内存的自动测试系统使用一种算法模式生成器(APG, algorithmic pattern generator)去 生成功能测试模型，使得从硬件上生成复杂的功能测试序列成为可能，这样我们就不 用把它们当作测试向量来保
存。存储器测试的一些典型模型包括：棋盘法、反棋盘 法、走0、走1、蝶形法，等等……APG 在器件的每次测试时生成测试模型，而不带 内存的测试系统将预先生成的模型保存到向量存储区，然后每次测试时从中取出数 据。存储器测试通常需要很长的测试时间去运行所要求的
测试模型，为了减少测试成 本，测试仪通常同时并行测试多颗器件。
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图6. Teradyne 公司的一种存储器测试仪
b 模拟或线形器件类
模拟器件测试需要精确地生成与测量电信号，经常会要求生成和测量微伏级的电压 和纳安级的电流。相比于数字电路，模拟电路对很小的信号波动都很敬感，DC 测试参 数的要求也和数字电路不一样，需要更专业的测试仪器设备，通常会按照客户的选择 在设汁中使用特殊的测试仪器其至机架。模拟器件需要测试的一些参数或特性包括： 增益、输入偏移量的电压和电流、线性度、通用模式、供电、动态响应、频率响应、 建立时间、过冲、谐波失真、信噪比、响应时间、窜扰、邻近通道干扰、精度和噪 声。
C 混合信号器件类
因7.LTX 公司的一?科帳拟器件测试机
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图沒前直或滅公司的混合信号测试系统
混合信号器件包括数字电路和模拟电路，因此需要测试系统包含这两部分的测试仪 器或结构。混合信号测试系统发展为两个系列：大部分数字电路测试结构、少量模拟 测试结构的系列，被设计成用于测试以数字电路为主的混合信号器件，它能有效地进 行DC 参数测试和功能测试，但是仅支持少量的模拟测试；大部分模拟电路测试结 构、少量数字测试结构的系列，相反，能够精确地测试模拟参数而在功能测试上稍逊 风骚。
d 数字电路器件类
图9. SchkinAcigcr 公司的一种数宇测试系统
仅含有数字逻辑的电路器件可使用数字电路测试系统来完成测试，这些测试系统之 间在价格、性能、尺寸、可选项上有着明显的不同。
低端的测试机被用来测试低价格或者低性能的低端产品，通常是些管脚少、复杂度 低的器件；一般运行于低于20MHz 的时钟频率，且只能存储少量的测试向量；用于小 规模（SSI
）