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深亚微米工艺下芯片的IDDQ测试技术的研究及应用

作　者: 曹福全
导　师: 石艳玲
学　校: 华东师范大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: IDDQ测试技术深亚微米工艺技术芯片高故障覆盖率物理缺陷测试向量序列电流比差分IDDQ 归一化相关性
分类号: TN407
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

IDDQ测试理论一经提出,便引起了集成电路领域的广泛关注。作为有效的VLSI测试手段,IDDQ测试在检测芯片的物理缺陷,提高测试覆盖率,裸芯片的筛选,芯片的老化检验等方面发挥着巨大作用。深亚微米时代的IDDQ测试技术有别于传统意义的IDDQ,虽然新的IDDQ测试方法仍然以芯片电源电流为研究对象,但它不再象传统IDDQ测试方法一样简单增加数十个电流测量点来仅仅完成对芯片物理缺陷的筛选,而是辅助于EDA工具,并根据其支持的故障模型生成高故障覆盖率的测试向量表,完成高密度的与芯片状态相关的电流点的测量;其测试数据的处理方法也不再局限于传统IDDQ的单一阈值比较法,而是应用多种统计学处理方法,消除测量数据中的干扰因素,突出与器件内部状态密切相关的电流变化,并以此变化为依据,实现对芯片的判定。事实证明,良好的IDDQ测试解决方案不仅是对功能测试,扫描测试的有效补充,很多的时候可以取代甚至超越上述测试手段,国外的科研人员已对此展开了诸多深入研究,而国内,由于VLSI测试技术相对落后,缺乏对复杂芯片的测试能力,在加上深亚微米时代新的IDDQ测试方法应用复杂等原因,对IDDQ测试的研究及应用较少,尚无对此的公开研究报道。本文在深入分析IDDQ测试原理的基础上,针对先进的0.18μm工艺技术实现的高清电视视频处理芯片,实现深亚微米工艺芯片下多种方法IDDQ的测试,通过对样本芯片测试结果的比较,提出了一套针对此芯片的高效的深亚微米工艺IDDQ辅助测试解决方案,并根据解决方案中可能影响测试结果的多种因素进行讨论,在测试过程中提出了很多创新性的改进办法,如应用差分计算来筛选高质量且稳定的电流测试向量;采用多种筛选方法对用于计算阈值的样本芯片的进行筛选,剔除掉行为异常的样本芯片,确保高质量的阈值计算;采用归一化的数据处理方法消除数据自身的干扰,突出数据之间的差异等。通过成功地实现了真正意义上地深亚微米工艺下芯片的IDDQ测试,有效地减少了芯片测试成本,降低了芯片失效率,从而为国内该领域的测试技术提供了有价值的研究成果。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
第一章绪论  10-15
  1.1 IDDQ测试的发展过程  10-11
  1.2 IDDQ测试技术的优点  11-13
    1.2.1 有效提高测试故障覆盖率  11-12
    1.2.2 IDDQ测试的高可观察性  12
    1.2.3 针对芯片物理缺陷的有效筛选  12-13
    1.2.4 IDDQ测试对裸芯片的筛选  13
  1.3 IDDQ测试的发展前景及本论文意义  13-15
    1.3.1 IDDQ测试的发展前景  13-14
    1.3.2 本论文立题意义  14-15
第二章 IDDQ测试基本理论  15-28
  2.1 IDDQ测试的概念及原理  15
  2.2 IDDQ测试条件(可测性设计规则)  15-19
    2.2.1 避免特殊电路结构的设计  16-18
    2.2.2 避免浮空总线的设计  18
    2.2.3 避免内部总线竞争的设计  18-19
    2.2.4 电路初始化  19
  2.3 IDDQ测试的实现方法  19-23
    2.3.1 遵循原则一的实现方法  19-21
    2.3.2 遵循原则二的实现方法  21-22
    2.3.3 集成的IDDQ测量单元  22-23
  2.4 IDDQ测试技术支持的故障模型  23-27
    2.4.1 桥接  23-24
    2.4.2 栅氧  24-25
    2.4.3 开路故障  25-26
    2.4.4 泄漏故障  26
    2.4.5 延迟故障  26-27
    2.4.6 伪固定故障  27
  2.5 传统IDDQ测试面临的挑战  27-28
第三章深亚微米下IDDQ测试技术研究  28-38
  3.1 深亚微米工艺下IDDQ测试新的生机  28
  3.2 深亚微米工艺下IDDQ测量的实现方法  28-34
    3.2.1 电流信号(Current Signature)测量方法  28-29
    3.2.2 电流比(Current Ratio)测试方法  29-31
    3.2.3 差分IDDQ(Delta IDDQ或△IDDQ)测量方法  31-33
    3.2.4 其他深亚微米下芯片的IDDQ测量方法  33-34
  3.3 深亚微米工艺下芯片的测量方法的选择  34
  3.4 测试矢量的生成及优化  34-38
    3.4.1 测试矢量的类型  35
    3.4.2 IDDQ测试矢量的生成  35-36
    3.4.3 IDDQ测试向量的优化  36-38
第四章 0.18μM工艺技术下高清视频芯片的IDDQ测试  38-53
  4.1 待测芯片简介  38
  4.2 待测芯片样本空间的建立  38-39
  4.3 IDDQ电流测量数据采集  39-40
    4.3.1 集成电流测量模块的特征参数及应用范围  39-40
    4.3.2 集成电流测量模块的工作模式  40
  4.4 选择高质量的IDDQ测试向量  40-43
    4.4.1 高质量测试向量挑选原则  41
    4.4.2 测试向量挑选步骤  41-43
  4.5 筛选用于计算阈值的无缺陷样本芯片  43-46
    4.5.1 最小值-最大值(Min-Max)筛选法  43-45
    4.5.2 相关性(Correlation)筛选法  45-46
  4.6 有效IDDQ测量方法的选择  46-53
    4.6.1 电流比(Current Ratio)IDDQ测试方法分析  46-48
    4.6.2 △IDDQ分析  48-49
    4.6.3 优化后的△IDDQ分析  49-51
    4.6.4 三种测量方法测试结果比较  51-53
第五章测试方案改进及结果讨论  53-57
  5.1 关于减少芯片误判的方法改进  53-54
    5.1.1 测试方案改进一  53-54
    5.1.2 测试方案改进二  54
  5.2 测试成本讨论  54-57
    5.2.1 测试成本分析  54-55
    5.2.2 测试成本比较  55-57
第六章总结与展望  57-59
  6.1 总结  57-58
  6.2 展望  58-59
参考文献  59-62
攻读学位期间发表学术论文及申请专利  62-63
致谢  63

深亚微米工艺下芯片的IDDQ测试技术的研究及应用

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