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半导体测试基础 - OS 测试

开路与短路测试(OS,Open-Short Test,也称连续性或接触测试),用于 验证测试系统与器件所有引脚的电接触性,且不会与其他引脚、与电源(地)发生短路。OS 测试能快速检测出 DUT 是否存在电性物理缺陷,如引脚短路、bond wire 缺失、引脚的静电损坏、以及制造缺陷等;也能检测出与测试配件有关的问题,如 ProbeCard 或器件的 Socket 接触有问题。

OS 测试的过程是借用对 VDD 和对地保护二极管进行的。一般有两种测试方法,一种是用 PMU 灌入电流测电压;一种是用功能测试的方法提供 VREF,形成动态负载电流再测电压的。

OS 测试 - 静态法

串行 / 并行静态法测试 OS,实际上就是灌入电流测电压,因为这个电流会让上下某个保护二极管发生正偏,所以可以通过检测正偏压降来测出开短路异常。施加正电流使对电源二极管正偏 的测试示意图如下:

测试流程如下:

  1. 将 DUT 所有引脚(包括电源和地)接地。
  2. PMU 给引脚施加电流(约 100µA)。
  3. 检测引脚电压
  4. 高于 VOH(+1.5V):Fail(Open)
  5. 低于 VOL(+0.2V):Fail(Short)
  6. 其他区间(正偏电压,比如 0.65V):Pass

施加负电流使对地二极管正偏 的测试示意图如下:

测试流程如下:

  1. 将 DUT 所有引脚(包括电源和地)接地。
  2. PMU 给引脚施加电流(约 -100µA)。
  3. 检测引脚电压
  4. 高于 VOH(-0.2V):Fail(Short)
  5. 低于 VOL(-1.5V):Fail(Open)
  6. 其他区间(正偏后的压降约 -0.65V):Pass

因 PMU 提供的是恒流,所以需要设置电压钳,以钳制住开路引脚测试时产生的电压,否则电压会无穷大。如果钳制电压设置为 3V,那么当一个引脚为开路时,其测试结果就是 3V。

这种方法仅限于测试信号 IO 引脚,不能用于测试电源引脚。电源引脚虽然也可在开路条件下进行测试,但因其内部结构不同,需要设定不同的测试限度。

综上,OS 静态测试的特点是:

  • 串行法一次只测一个引脚,步骤简单但效率低,适用于引脚少的 DUT。
  • 并行法需要测试系统有 PPMU,缺点是检测不出相邻引脚短路,解决方法是分两次测试(比如第一次测 1357 引脚,第二次测 2468 引脚)。
  • 施加电流,测量电压。

参考与致谢

  • 《The Fundamentals Of Digital Semiconductor Testing》
  • 《DC Test Theory》

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