半导体测试技术实践.docx

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半导体测试技术实践

半导体测试技术实践

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、趋势以及本专业的发展现状，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—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  

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，algorithmicpatterngenerator）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。

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敏感，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计中使用特殊的测试仪器甚至机架。

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

   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

   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）或中规模（MSI）集成电路的测试。

      高端的测试机则是速度非常快（时钟频率高）、测试通道非常多的测试系统；时钟频率通常会达到400MHz，并能提供1024个测试通道；拥有高精度的时钟源和百万bit位的向量存储器。

它们被用于验证新的超大规模（VLSI）集成电路，但是昂贵的成本阻碍了他们用于生产测试。

      而半导体测试工业普遍使用的是中高端的测试设备，它们拥有较好的性价比，在对测试成本非常敏感的半导体测试行业，这无疑是非常重要的。

这类测试设备多运行在50-100MHz，提供256个测试通道，通常带有一些可选的配置。

      为了控制测试成本，谨慎地选择能满足器件测试需求的测试设备是非常重要的，选择功能相对于我们器件的测试要求过于强大的测试系统会使得我们的测试成本居高不下，而相反的选择会造成测试覆盖率不够；找到设备功能和成本之间的平衡是测试成本控制本质的要求。

1.4测试负载板（LoadBoard）

 测试负载板是一种连接测试设备的测试头和被测器件物理和电路接口，被固定在针测台（Probe）、机械手（Handler）或者其他测试硬件上，其上的布线连接测试机台内部信号测试卡的探针和被测器件的管脚。

      在CP测试中，负载板连接ProbeCard；在手工测试中，我们将Socket固定在负载板上；而在FT的生产测试中，我们将其连接到Handler.因为测试机在物理和电气上需要与多种类型的设备连接、锁定，因而Loadboard的类型和款式也是多种多样。

      测试高速或者大功率的器件需要定制的Loadboard，为保证信号完整性，这种高性能的定制电路板必须完成阻抗匹配——这对于布局、布线及线长、线宽等都有特殊要求，因此通常需要数月的时间设计制作，并且价格非常昂贵。

2半导体测试基础

2.1测试程序

半导体测试程序的目的是控制测试系统硬件以一定的方式保证被测器件达到或超越它的那些被具体定义在器件规格书里的设计指标。

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的正确性；AC测试用以保证芯片能在特定的时间约束内完成逻辑操作。

程序控制测试系统的硬件进行测试，对每个测试项给出pass或fail的结果。

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的性能进行相应的分类，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，会被归为最好的一类，称之为“Bin1”；而它的某个兄弟，只能在100MHz下做同样的事情，性能比不上它，但是也不是一无是处应该扔掉，还有可以应用的领域，则也许会被归为“Bin2”，卖给只要求100MHz的客户。

程序还要有控制外围测试设备比如Handler和Probe的能力；还要搜集和提供摘要性质（或格式）的测试结果或数据，这些结果或数据提供有价值的信息给测试或生产工程师，用于良率（Yield）分析和控制。

2.2测试方法的选择

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，因为对于什么是正确的或者说最好的测试方式，一直没有一个单一明了的界定，某种情形下正确的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的构建方式，下面我们就来看一些影响力大的因素。

a测试环节的成本

决定什么需要被测试以及以何种方式的因素之一，测试成本在器件总的制造成本中占了很大的比重，因此许多与测试有关的决定也许仅仅取决于器件的售价与测试成本。

例如，某个器件可应用于游戏机，它卖15元；而同样的器件用于人造卫星，则会卖3500元。

每种应用有其独特的技术规范，要求两种不同标准的测试程序。

3500元的器件能支持昂贵的测试费用，而15元的器件只能支付最低的测试成本。

b测试开发的理念。

测试理念只一个公司内部测试人员之间关于什么是最优的测试方法的共同的观念，这却决于他们特殊的要求、芯片产品的售价，并受他们以往经验的影响。

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的每一个环节以决定最佳的解决方案。

开发测试程序不是一件简单的正确或者错误的事情，它是一个在给定的状况下寻找最佳解决方案的过程。

四、实践体会与心得

通过这次实践，首先我了解到作为一个公司运作首先是制度化，模块化。

一个良好的规范制度约束才能使公司正常的运转下去。

每个部门的人各司其职，互相配合，就好像一个个齿轮互相契合共同促使机器的正常运转。

在测试实践的过程中测试流程和方法的选择也是非常有讲究的。

选择都要考虑其科学性，既不损害芯片又能测试其可靠性。

以集成电路LF153J/883，封装为CERDIP-8为例。

测试过程如下：

1、外观检查，所用标准为GJB548B-2005方法2009.1

该标准为外部目检，使用放大镜对其进行观察，失效判据分为7点。

有一般判据，外来或错位的物质，结构缺陷，封装课题或盖帽的镀涂层，引线，有引线器件的封装壳体或盖帽和玻璃密封，对照规定判定是否失效。

2、常温初测

按照器件相应规范，测试它的电参数。

3、温度循环

在-55℃-125℃进行循环测试，循环次数为5次。

4、恒定加速度，所用标准为GJB548B-2001.1试验条件D，Y1方向

5、PIND，所用标准为GJB548B-2020.1条件A

6、常温中测1，

按照器件相应规范

7、高温动态老炼

在温度T=125℃下动态老炼48h，所加电压电流不大于额定工作值，该步允许不合格率＜5%，此批次无不合格产品。

8、常温中测2

按照器件相应规范

9、低温测试，T=-55℃，t=48h

10、高温测试，T=125℃，t=48h

11、细检漏，所用标准为GJB548B-1014.2条件A1

条件A1为示踪气体氦细检漏，用该条件进行试验所需设备包括合适的压力室，真空室和一台质谱检漏仪。

该质谱检漏仪应经过适当的预制和校准，时期灵敏度达到足以读出小于或等于10-4（Pa·cm3）/s的氦漏率。

用于测量漏率的工作室体积应根据实际情况保持尽量小，因为该体积过大对灵敏度极限值会产生不利的影响。

应该在每个工作班次期间，至少用经校准的扩散型标准漏孔校准一次检漏仪的指示器。

12、粗检漏，所用标准为GJB548B-1014.2条件C

该条件为碳氟化合物粗检漏，所需设备为：

a）真空/压力室，用于抽真空及随后加压，能使器件收到516KPa的压力作用达10h。

b）能保持指示用的液体温度在125℃并适于观察的容器以及一套能把尺寸大于1μm的例子从液体中除去的过滤系统。

c）1.5倍~30倍的放大镜。

当把器件浸入指示用的液体中时，能用该放大镜观察到从器件中冒出的气泡。

d）表1所列的检测用1型液体和指示用2型液体。

e）光源：

它在空气中能在距离等于容器中离光源最远的器件与光源之间距离的位置处产生大于或等于4572m烛光的亮度。

光源不需要校准。

但光源在观察位置上（即在观察气泡时放置被测器件的位置上）产生的亮度应受到验证。

f）指示试验温度、压力和时间是否符合规定的已校准过的合适仪器

g）使器件浸入指示液中的合适夹具

密封性检测完后，允许不合格率＜10%，此批次为0

13、常温终测

14、外观复查，所用标准为GJB548B-2005方法2009.1

此批产品全部合格。

通过实习，不仅了解到了半导体测量的全过程而且培养了我们熟悉电子仪器、仪表工作原理，使我们具备半导体测试应用技术、电子仪器测控技术的能力，并且为今后解决实际工程中的有关问题打下基础，还能在业务组织能力和实际工作能力方面的锻炼。

在实习单位，我们必须向师父，工人师傅，还有各位上司努力学习，努力提高自己的各方面素质。

我们适时地抓住该次实习的机会，努力地运用在学校学习的书本知识，将他们转化为实地操作的能力。

为以后真正走向社会，走向工作岗位提供宝贵的经验，通过这次顶岗实习，对我们巩固和加深所学理论知识，培养我们的独立工作能力和加强劳动观点起了重要作用。

1.在实习中了解企业的组织管理、企业文化、产品开发与销售等方面的知识和运作过程；更重要的是培养了我们严格认真的科学态度、塌实求实的工作作风、吃苦耐劳的献身精神和团结协作的集体观念。

2．在专业比较对口的实习岗位上，努力将所学的理论知识与实际工作密切结合，并能灵活应用，使自己的专业知识、专业技能及工程实践能力均得到一次全面的提升。

3．积累一定的工作经验和社会经验，在职业道德、职业素质、劳动观念、工作能力等方面都有明显的提高，逐步掌握从学生到员工的角色转换，为毕业后的就业打下良好的基础，提高就业竞争力。