CMOS IC的IDDQ測試

此測試涉及在輸入端處于VDD或VSS并且輸出端未連接時，測量CMOS IC的VDD電源耗電流。圖1是一個CMOS反相器的測試設(shè)置框圖。在這個例子中，2601/2602用于源電壓（VDD）并測量產(chǎn)生的靜態(tài)電流。

圖1. 測量一個CMOS反相器的靜態(tài)電流

雖然這個例子示出的IC只有一個柵極，但是許多IC具有數(shù)以千計(jì)的柵極。因而，通常要使用預(yù)定的一系列測試向量（即施加至輸入端的邏輯1和0的模式）減少靜態(tài)電流的測量次數(shù)，并且必須保證全部柵極都被切換或者所需IC邏輯狀態(tài)都經(jīng)過測試。

在整個測試中對IC的VDD引腳施加恒定電壓使IC保持在工作狀態(tài)。一個好的CMOS器件僅在開關(guān)時從VDD電源消耗大電流；在靜態(tài)條件下的耗電流極低。與涉及的缺陷類型有關(guān)，一顆有瑕疵IC的IDDQ將會高得多。測量時，將測試向量施加至IC輸入端，然后經(jīng)過規(guī)定的建立時間后，測量產(chǎn)生的電流。完成測量后，將測量電流與預(yù)設(shè)閾值相比較以確定器件通過還是失效。此閾值通常設(shè)定為微安或納安級而且通常由多顆完好IC的IDDQ統(tǒng)計(jì)分析確定。隨著器件變得越來越復(fù)雜，IDDQ測試不能總是用簡單閾值測試執(zhí)行。在某些情況下，必須對被測器件（DUT）進(jìn)行IDDQ數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析以便可靠地確定通過/失效狀態(tài)。2600系列源表非常適于這兩種測試方案。

測試系統(tǒng)配置

圖2是面向CMOS IC，基于2600系列的

IDDQ測試系統(tǒng)。

圖2. IDDQ測試系統(tǒng)配置

如圖2所示，260X的HI和LO端子連至CMOS IC的VDD和VSS端子。在整個測試過程中，260X為IC提供恒定的直流電壓。IC的輸入端連至“數(shù)字測試系統(tǒng)”，這確保切換了全部柵極或?qū)崿F(xiàn)了要求的邏輯狀態(tài)。假設(shè)此測試系統(tǒng)還控制著機(jī)械位置、DUT探測和處置好/壞器件。

對260X的控制可以像標(biāo)準(zhǔn)可編程儀器那樣，通過IEEE-488總線（GPIB）或者RS-232發(fā)送獨(dú)立指令實(shí)現(xiàn)。260X上的這兩種通信接口都是標(biāo)準(zhǔn)的。但是，為實(shí)現(xiàn)最大吞吐量，可以將完整的測試腳本下載至儀器的測試腳本處理器，然后執(zhí)行幾乎獨(dú)立于PC主機(jī)（系統(tǒng)控制器）的全部測試。當(dāng)260X通過GPIB連接至主控制器時，它實(shí)際上能通過其RS-232端口控制另一臺儀器。因此，在適當(dāng)情況下，260X能發(fā)送ASCII命令字符串至數(shù)字控制系統(tǒng)并從數(shù)字控制系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)。

為進(jìn)一步提升速度，外部硬件觸發(fā)器用于同步IDDQ測量和測試向量的使用。260X配備的14條數(shù)字輸入/輸出線路能用于數(shù)字控制（在此例中為通過/失效狀態(tài)）或用作輸入或輸出觸發(fā)線路。

當(dāng)向量被發(fā)送至CMOS IC時，數(shù)字測試系統(tǒng)觸發(fā)260X。當(dāng)IDDQ值被評估完后，260X返回一個觸發(fā)信號至數(shù)字測試系統(tǒng)，數(shù)字測試系統(tǒng)生成另一個測試向量。此過程重復(fù)進(jìn)行直至產(chǎn)生全部測試向量或者IC未能通過測試。測試完成后，260X向其數(shù)字I/O（DIO）端口寫入預(yù)先確定的位模式用于向數(shù)字測試系統(tǒng)指示器件的通過/失效狀態(tài)。

當(dāng)IDDQ測試的通過/失效狀態(tài)僅通過源電流與閾值電平的比較來確定時，260X至少有兩種方法完成這種測量和檢查。如果需要IDDQ的實(shí)際值，那么260X能測量電流并將測量值與閾值進(jìn)行比較。如果電流超出閾值電平，那么測試失??；否則，測試通過。260X能按要求將任意或全部測量值以及通過/失效狀態(tài)返回至PC主機(jī)。如果無需IDDQ的實(shí)際值，那么260X能配置為數(shù)字比較器以實(shí)現(xiàn)更高的測試吞吐量。將260X的電流箝位極限設(shè)為閾值。施加測試向量并確定260X的箝位狀態(tài)。如果耗電流試圖超出此極限，那么260X將“進(jìn)入箝位”并將電流箝在此極限。當(dāng)發(fā)生此情況時，IDDQ測試失敗。如果電流未超出此閾值，那么設(shè)備將不會進(jìn)入箝位狀態(tài)并且測試通過。由于無需用測量確定儀器的箝位狀態(tài)，所以后面的方法通常比前面的快。如前所述，復(fù)雜器件的IDDQ測試不能總用簡單閾值測試來實(shí)現(xiàn)。在某些情況下，必須對被測器件（DUT）進(jìn)行IDDQ數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析以便可靠地確定通過/失效狀態(tài)。在從260X獲取全部測試數(shù)據(jù)后，PC主機(jī)就能進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。但數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程相當(dāng)慢，會顯著影響測試吞吐量。

如果不需要保存讀數(shù)，那么數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇鷥r太大了。用于設(shè)置測試腳本處理器

的測試腳本語言包括數(shù)學(xué)庫及其它功能，能在儀器中進(jìn)行大量分析，從而無需傳輸全部數(shù)據(jù)。260X的深存儲器進(jìn)一步提供了便利。每條SMU通道的兩個非易失緩沖器能保存多達(dá)100,000個讀數(shù)。易失存儲器能用于更多數(shù)據(jù)的存儲。