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A 半導體積體電路測試概論目錄 半導體積體電路測試概論The Concept of Semiconductor Testing白安鵬　　彙編目　　　　　　錄第一章 電子學基本概念 1-1第二章 半導體測試基本概念 2-1第三章 開路與短路測試 3-1第四章 積體電路規格表 4-1第五章 直流參數測試 5-1第六章 功能參數測試 6-1第七章 交流參數測試 7-1第八章 電路特性分析 8-1第九章 開發測試向量 9-1第十章 測試程式開發時面臨的問題 10-1第十一章 測試程式開發步驟 11-1第十二章 排除問題的方法 12-1第十三章 測試程式的驗證及文件歸檔 13-1第十四章 閂鎖效應 14-1第十五章 掃瞄測試的原理 15-1 A 半導體積體電路測試概論 第一章 電子學的基本概念 第一章 電子學的基本概念在學習測試概念之前，首先讓我們來，複習一些電子學的基本關念，及一些專有名詞。例如：電壓、電流、電阻。同時我們也會提到，各種不同量測電阻的方法，及一些數位邏輯訊號的解釋。最後，會再介紹單一數位邏輯閘元件。希望從最基本的認識，逐步進入半導體測試領域。第一節 基本觀念複習■　電壓(Voltage)其單位為伏特(符號以V來表示)電路中兩點之間的電位差，也就是單位電荷消耗或吸收的能量。公式為V=E/Q其中V是電位差,E是電能,Q是電荷量。■　電流(Current)其單位為安培(符號以A來表示)是單位時間內流經導體的電荷量。公式為I=Q/T， T 是單位時間。■　電阻(Resistance)其單位為歐姆(符號以Ω來表示)阻止電流在物體中流動的一種計量。電阻值與溫度之間有相對應的關係。有些物質會在高溫的時候，形成電阻效應（電阻值變大）。而有些物質，反而降低電阻效應（電阻值變小）。一般情況下，大部份的材質會降低電阻效應（電阻值變小）。所謂電阻效應就是阻止電流流動的一種阻力。其公式為 。ρ 是電阻係數, L 是兩截面間的距離, A 是截面積。 圖1-1 ■　歐姆定律 Ohm’s Law:公式為 V = I * R。V是電壓、I是電流、R是電阻。因此，當其中兩者已知時，即可求得其中一個未知。 圖1-2 第二節 基本量測方法通常測試系統，會提供電壓來量電流，或者提供電流來量電壓。測試系統通常不會直接量測電阻值，而是經由量測電壓或電流，再利用歐姆定律計算出電阻值。以下介紹這兩種測量電阻的方法：■　方法一：提供電壓量電流(VFIM: Voltage Force Current Measure) 圖1-3 此方法是，給予一個已知2.5V伏特電壓後，利用電流計與待測物串連來量測電流值。量測後再利用 R=V/I 公式，計算出電阻值。使用此方法，量測電流值的過程中，要注意，當電阻R很小時(趨近於零)，電流I的值會很大。如此會導致電流計燒毀，或待測物損壞。因此，一般情況下，需作電流的限流措施(Current Clamp)。以圖1-3為例：R = V / I = 2.5V / 2.0mA = 1250Ω一般在測試的過程中，會依IC設計的規格來確認。如果電阻的規格為 1250Ω±10%，則電阻最小值為1125Ω(= 1250Ω -1250Ω*10%)。當電阻值為1125Ω時，電流值為2.2mA。當電阻為1375Ω時，電流值為1.8mA。因此，電流的限流設定(Current Clamp)，會設為2.2mA。所以，所量測出的最大電流值，不會大於2.2mA。■　方法二：提供電流量電壓 (IFVM: Current Force Voltage Measure) 圖1-4 此方法是，給予一個已知電流I。電壓計跨接電阻兩端後，量測電壓值(與待測物並聯)。再利用 R=V/I 公式，計算出電阻值。使用此方法，量測電壓值的過程中，要注意，當未知的電阻R趨近於無限大時，所量測出的電壓值會很大。此結果，會導致電壓計燒毀或待測物損壞。為防止上述情形的發生，一般會作電壓值的限壓措施(Voltage Clamp)，設定好最大的電壓值。以圖1-4為例：最大電壓值 V = I * R = 2.50mA * 1375Ω = 2.75V。最小電壓值 V = I * R = 2.50mA * 1125Ω = 2.25V。因此，電壓的限壓設定值，會設在2.75伏特電壓。■　數位邏輯　　積體電路在設計上，有兩種較被廣泛使用的技術。TTL　(Transistor　-Transistor Logic)和CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)這兩種技術。TTL電路的執行速度比CMOS電路快，但消耗能量較高