如何对半导体器件进行Continuity测试
1、Introduction在测试半导体器件的功能之前，通常需要验证器件的结构完整性，包括从测试件到被测器件的连接。直流参数测量单元（PMU），用于通过强制（force）电压/测量（measure）电流（FVMI）以及强制电流/测量电压（FIMV）对器件进行直流特性测试。同样的，PMU可用于验证UUT和tester之间的连接的完整性。本文重点介绍如何使用GX5295的每引脚PMU功能在被测器件上执行连续性测试（Continuity test）和短路/开路测试（continuity and shorts / opens tests）。测试程序是用ATEasy编写的，也可以使用任何主流编程语言。下面所以截图都是基于ATEasy应用程序。这里描述的测试可以在从半导体IC到印刷电路板的各种device上进行，因此ATEasy应用程序可以被很容易地移植到其他器件的测试中。图1.Marvin Test SolutionsGX5295 -PXI digitial I/O&PMU本文的重点也是测试的第一步，是要确定被测器件（DUT，Device Under Test）是否与tester完好连接 - 在这个例子中tester是GX5295数字IO （DIO）。该测试称为“Continuity”测试，它通过检测IC引脚上的ESD二极管（IC里面会有ESD保护电路的设计）来验证tester和DUT之间的连续性。tester到DUT的连续性是通过将小电流施加到DUT引脚，并测量是否存在电压来测量的。这利用了GX5295的PMU的强制电流，测量电压（FIMV）能力。ESD保护二极管是一个半导体器件，正常情况下当电流流过时，它产生的电压应与半导体结（junction）上的压降一致。如果ESD二极管不存在，或者在Continuity测试时如果tester未连接到DUT引脚，电流将不会流过ESD二极管，并且电压将与半导体结压降不一致。如果ESD二极管发生故障，则可以检测出其他异常的电压，例如在二极管被短路的情况下，ESD二极管上测量的电压为“0”伏。（这是后面的测试中的理论基础）
3、ContinuityMeasurement为了进行continuity test ，已经定义了另一个ATEasy命令。该命令接受DUT number和DUT pin。 DUT pin是个变量（Variant），可以接受由DUT映射命令定义的DUT名称，DUT pin作为文本参数，或DUT pin number作为一个数字参数。通过引用（指针）传递另外两个参数，并返回与DUT pin变量相关联的DUT pin number和DUT pin name。该命令在施加小负载电流至引脚后返回该引脚的一个Double类型的电压测量值。命令的形式如下：dMeasurement = Dut PMU Measure Continuity (nDutNumber,varDutPin, pnDutPin, psDutPin)作为面向对象的编程语言，ATEasy为其Task/Test结构中定义的每个测试提供唯一的名称（请参阅ATEasy Help/Test）。测试名称可以使用“Test”对象变量和“Name”属性在运行时以文本字符串的形式访问，如下所示：string = Test.Name通过简单地使用Test.Name调用Dut PMU Measure Continuity（）命令，并将Test.Name定义为DUT pin name或DUT pin number来大大简化整个测试程序。下面的示例通过定义the test name来测量DUT引脚的连续性，并使用ATEasy的内部定义的TestResult变量来存储连续性测量值。对于每个测试，连续性测量都可以被以一样的方式调用：TestResult=Dut PMU Measure Continuity (1, Test.Name,pnDutPin, psDutPin)ATEasy Task/Test结构的一个例子如下图所示。请注意，每个测试名称是唯一的，与上面的引脚映射命令中使用的名称相同。还要注意，每个测试提供了用于判定continuity test的Pass/Fail状态的最小和最大电压值（最小/最大参数在高亮显示的命令上方可见）。ATEasy将根据Min / Max参数自动评估返回到TestResult的测量值，以确定每个continuity test的Pass/Fail状态，并将自动将评估结果的报告传递给测试日志Test Log（standard output）或ATEasy Test Executive（ATEasy测试管理驱动）。图3.Continuity Task/Test Structure and Test CommandTest PMU Measure Command附加到进行continuity测量的procedure中被调用。在这个procedure中， TestContinuity位于名为DUT的驱动程序中，本文中讨论的命令也是这样。这个procedure调用另一个这个procedure，_GetPinInfo 在结构数组中搜索通过命令传递的DUT Variant pin的name或number，当搜索到时，提取与该引脚相关联的DUT pin number和DIO channel number。 _GetPinInfo的代码如下所示：Procedure _GetPinInfo(nDutNumber,varDutPin, nDioPin, pnDutPin, psDutPin): Void -------------------------------------------------------------------------------- nDutNumber: ValShort!DUT devicenumber varDutPin: Val Variant !DUT Pin("Name", "Number" or valNumber) nDioPin: VarShort!DIO Channel number pnDutPin: VarShort!ReturnedDUT pin number psDutPin: VarString !ReturnedDUT pin name nHandle: Short!DIO handle iPin:Long!Pin index counter { ! Get the DIO session handle Dio Get MasterHandle(nHandle) If VarType(varDutPin)=vtBstr ! The procedure searches the structure array for the"name" ! or "number" of the DUT pin passed in by thecommand,... For iPin=0 to m_nDutCount[1]-1 !and when"name" is found... IfLCase(m_astDomain[nDutNumber-1,iPin].Name)=LCase(varDutPin) ! theDUT pin number is saved, ... pnDutPin=iPin+1 ! theDUT pin name is saved, ... psDutPin=m_astDomain[nDutNumber-1,iPin].Name ! theDIO channel number is used for the measurement process nDioPin=m_astDomain[nDutNumber-1,iPin].DIO ExitLoop! exit the loop ! or when "number"is found... ElseIfVal(varDutPin)=(iPin+1) ! theDUT pin number is saved, ... pnDutPin=iPin+1 ! theDUT pin name is saved, ... psDutPin=m_astDomain[nDutNumber-1,iPin].Name ! theDIO channel number is used for the measurement process nDioPin=m_astDomain[nDutNumber-1,iPin].DIO ExitLoop! exit the loop EndIf Next ! If the DUT pin "name/number"was not found... If iPin=m_nDutCount[1] ! generate an error exceptionand return Error 1,"DUT pinname/number \""+varDutPin+"\" not found" Return EndIf Else pnDutPin=varDutPin ! If the DUT pin number exceeds it'slimits... If pnDutPin<1 orpnDutPin>m_nDutCount[1] ! generate an error exceptionand return Error 1,"DUT pin number"+Str(pnDutPin)+" invalid" Return EndIf ! The DUT pin name is saved, and ... psDutPin=m_astDomain[nDutNumber-1,pnDutPin-1].Name ! the DIO channel number is used for themeasurement process nDioPin=m_astDomain[nDutNumber-1,pnDutPin-1].DIO EndIf }_GetPinInfo返回的DIO channel number用于continuity测量。 DIO channel置于Force Current模式中，+ 5V和-2V的整流电压（电压钳位）施加到DIO通道，以将DUT引脚电压保持在DUT的安全级别。对DIO通道施加小的负电流（-0.5mA），并测量所得到的电压。测量完成后，DIO通道返回动态（dynamic）模式（默认），测量电压返回到正在被调用命令中。完整的ATEasy算法如下所示：Procedure TestContinuity(nDutNumber,varDutPin, pnDutPin, psDutPin): Double -------------------------------------------------------------------------------- nDutNumber: ValShort!DUT devicenumber varDutPin: Val Variant !DUT Pin("Name", "Number" or valNumber) pnDutPin: Var Short!ReturnedDUT pin number psDutPin: VarString !ReturnedDUT pin name nDioPin:Short!DIO Channel number dContinuity:Double!Continuityvoltage measurement nHandle:Short!DIO handle { ! Get the DIO session handle Dio Get MasterHandle(nHandle) _GetPinInfo(nDutNumber,varDutPin,nDioPin,pnDutPin,psDutPin) ! The DIO channel is placed in the Force Current mode and... Dio Setup Channels Mode PmuForceCurrentModeRangeOfChannels(nHandle,nDioPin,nDioPin) ! commutating voltages (voltage clamps) of +5V and -2V are defined Dio Setup Channels PMU ForcedCurrentCommutatingVoltageRangeOfChannels(nHandle,nDioPin,nDioPin,5.0,-2.0) ! A small negative current (-0.5mA) is applied to the DIO channel, and... Dio Setup Channels PMU ForceCurrentRangeOfChannels(nHandle,nDioPin,nDioPin,-0.5,aPmuCurrentRange_n2ma_to_p2ma) ! the resulting voltage is measured Dio Measure PmuVoltage(nHandle,nDioPin,dContinuity,250) ! The DIO channel is returned to dynamic (default) mode and... Dio Setup Channels Mode DynamicIo RangeOfChannels(nHandle,nDioPin,nDioPin) !the measured voltage is returned to the calling command Return dContinuity }
