集成电路芯片测试（三）

制程步骤的增加

随着IC工艺步数稳步增加,目前制作高性能微处理器IC需要大约450道工序制程步骤随综合复杂程度增加示意图如下图所示：

工艺步数的增加主要是因为不断增加的芯片复杂度更多的工艺步数意味着由于传送和工艺失误将导致污染或损坏硅片的机会增大增加的污染会导致缺陷密度的增加和拣选测试成品率的降低工艺步数的增加也会使处理一个部件的工艺周期延长工艺周期的延长会造成整个产品工艺流程的瓶颈,增加芯片被污染的可能

缩小特征尺寸

自20世纪80年代以来,减小特征尺寸以提高芯片密度是改善硅片制造生产率的一个重要方法同时,减小的关键尺寸使图形的形成更加困难,工艺中光刻缺陷的引入势必影响测试成品率深亚微米硅片更容易受到污染和缺陷密度的影响关键硅片层比非关键层导致硅片拣选测试失败的可能性更大

制程成熟度

芯片制造商必须迅速开发新产品参与竞争新产品连续进入生产会导致工艺不稳定,这将增加硅片拣选测试时的缺陷根据标准产品生命周期的预测,产品生命早期的成品率低,成品率将随工艺的成熟和提高成熟的工艺有一个重复生产优质芯片的稳定高成品率时期竞争压力经常要求加速工艺的成熟和提高成熟的工艺有一个重复生产优质芯片的稳定高成品率时期竞争压力经常要求加速工艺成熟,以缩短新产品的生命周期

上图为DRAM技术达到成熟阶段的时间缩短示意图,从64KB DRAM的5年到256MB DRAM的一年紧缩产品时间的加速,增加了产品小组快速提高成品率的压力,避免了硅片拣选测试中的产品损失

晶体缺陷

晶体缺陷(如断层)会影响硅片拣选测试成品率断层会在硅片边缘的芯片和裂缝产生,或由不良的传送或自动传送设备造成断层会向硅片中央移动,特别是在热处理(如氧化)的时候

半导体制造商的一个重要目标是减少缺陷以改善制作成品率缺陷的减少可以加快成品率斜线上升的速度,提高日益复杂的IC的成品率在硅片制造中,大量测试和测试数据的收集需要成品率管理系统,也称为缺陷缩减如果运用得当,成品率管理就可以通过把缺陷和参数数据连接到制作工艺中的工作站上以改善成品率分析缺陷数据可以确定问题的根源,然后采取相应的校正措施,可能包括停机维修和应用校正工具工作站上的测试数据通常存为静态工艺控制格式,能和硅片测试中发现的缺陷建立联系统计过程控制(SPC)是一种分析数据以确定工艺何时稳定及是否需要校正的静态方法随着自动化程度的提高和数百个相互依赖的工艺步骤,积极的成品率管理小组可以帮助产品小组改善成品率下图给出了硅片制造中成品率管理示意图：

（二）成品芯片测试

集成电路芯片检验主要包括芯片验证和芯片测量两种芯片测试方法,分别又叫做GO/NOGO测试和LOGGING测试

GO/NOGO测试只检测芯片是否能够满足标准值(芯片规格表上特性数据的最大值或最小值)如果满足,就称为PASS/GO;反之,就称为FALL/NOGO

LOGGING测试要求每个测试项目都测出具体的数值,通过这种测试,可以显示DC参数测试和AC参数测试中故障芯片的测试数据成品芯片测试的基本流程图如下图所示：

下面以4位二进制同步计数器(同步清零)74LSI63为例,说明集成电路芯片的测试芯片测试的项目通常是根据规格表中提供的参数确定的,主要分为3大类,即功能测试DC参数测试和AC参数测试

1.功能测试

功能测试是检测芯片在等效于实N际情况的工作环境下能否正常地实现应该具备的功能功能测试要用到以真值表形式描述的芯片功能图形文件(测试图形)芯片电源所需测试波形的驱动电路输出响应的比较电路和等效的负载电路同步清零的4位二进制同步计数器74LSI63A的功能表如下：

2.DC参数测试

DC参数测试主要是测试一些直流特性参数,如电源电流漏电流和输出电压等直流参数测试要用到测试系统中的DC测试单元,依据不同的测试条件还会用到能提供输入波形和电源等的模块74LS163A的DC参数表如下：

3.AC参数测试

AC参数测试主要是测试一些交流特性参数,如传输时间设置时间和保持时间等交流参数测试实际上是通过改变一系列时间设定值的功能测试,将处在Pass/Fail临界点的时间作为确定的测试结果时间交流参数测试所需的硬件环境与动态功能测试用到的硬件环境相同74LS163A的AC参数表如下：