專利名稱：測試半導(dǎo)體器件的電源和地的連續(xù)性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及連續(xù)性測試，并且更具體地涉及測試半導(dǎo)體器件的電源和地的連續(xù)性的方法。
背景技術(shù)：
連接錯誤，比如缺少線接合、線接合斷裂、缺少錫珠、以及球接合斷裂，是封裝缺陷的來源。為了識別并篩選出具有連接錯誤的半導(dǎo)體器件而執(zhí)行連續(xù)性測試。傳統(tǒng)的負載板是為了參數(shù)和功能測試而典型地設(shè)計制造的，并不適合電源和地的連續(xù)性測試。因此，使用改進的或定制的負載板執(zhí)行電源和地的連續(xù)性測試。但是，使用這種定制的或改進的負載板的相關(guān)成本相當(dāng)可觀。因此，需要有一種使用傳統(tǒng)負載板對半導(dǎo)體器件進行電源和地的連續(xù)性測試的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種測試半導(dǎo)體器件的電源和地的連續(xù)性的方法。該器件包括多個輸入和輸出(IO)管腳以及至少一對電源和地管腳。該方法包括識別電源和地管腳。從IO管腳中為每個電源和地管腳選擇受擾管腳，并且從剩余的IO管腳中選擇對于每個受擾管腳的至少一個入侵管腳。入侵管腳在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間切換。測量每個受擾管腳上的開關(guān)噪聲電平，并且將所測量的開關(guān)噪聲電平與預(yù)定的數(shù)據(jù)相比較以確定器件的電源和地的連續(xù)性。
本發(fā)明也提供一種測試具有多個輸入和輸出(IO)管腳以及至少一對電源和地管腳的半導(dǎo)體器件的電源和地的連續(xù)性的方法。該方法包括步驟識別電源和地管腳，并且從IO管腳中為每個電源和地管腳選擇受擾管腳。在一個實施例中，電源和地管腳是成對的，并且為每對電源和地管腳選擇受擾管腳。從剩余的IO管腳中選擇至少一個入侵管腳。入侵管腳在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間切換(例如，高到低)。測量受擾管腳上的開關(guān)噪聲電平，并且將所測量的開關(guān)噪聲電平與預(yù)定的數(shù)據(jù)相比較以確定電源和地管腳對的連續(xù)性。對于每個所識別的電源和地管腳對重復(fù)選擇受擾和入侵管腳、切換至少一個入侵管腳、測量受擾管腳上開關(guān)噪聲電平、以及將所測量的開關(guān)噪聲電平與預(yù)定的數(shù)據(jù)相比較的步驟。
本發(fā)明還提供一種計算機可讀介質(zhì)，切實地實現(xiàn)用于半導(dǎo)體器件的電源和地的連續(xù)性測試的指令的程序。該程序存儲在存儲器中并由處理器執(zhí)行。該器件包括多個輸入和輸出(IO)管腳以及至少一對電源和地管腳。該程序包括識別電源和地管腳的指令。另外，該程序包括從器件的IO管腳中為每個電源和地管腳選擇受擾管腳的指令，以及從剩余的IO管腳中為每個受擾管腳選擇至少一個入侵管腳的指令。該程序還包括在高狀態(tài)和低狀態(tài)之間切換入侵管腳的指令、測量每個受擾管腳上的開關(guān)噪聲的電平的指令、以及將所測量的開關(guān)噪聲的電平與預(yù)定的數(shù)據(jù)相比較以確定器件的電源和地的連續(xù)性的指令。


以下對本發(fā)明優(yōu)選實施例的具體描述在結(jié)合附圖閱讀時將更容易理解。本發(fā)明以實例的方式說明，并且不受附隨附圖的限制，在附圖中相似的參考標號表示相似的元件。
圖1是描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的測試半導(dǎo)體器件的電源和地的連續(xù)性的方法的流程圖；圖2是在其上執(zhí)行圖1示出的測試電源和地的連續(xù)性的方法的半導(dǎo)體器件的示意俯視圖；圖3是示出已知好的半導(dǎo)體的受擾管腳上開關(guān)噪聲電平的波形圖；以及圖4是示出半導(dǎo)體器件的受擾管腳上開關(guān)噪聲電平的波形圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖進行的具體說明旨在作為對本發(fā)明當(dāng)前的優(yōu)選實施例的說明，并且不旨在表達本發(fā)明可以實踐的唯一形式。應(yīng)理解，可以由旨在包括在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的不同實施例實現(xiàn)相同或等價的功能。
開關(guān)噪聲表現(xiàn)為半導(dǎo)體器件的無噪聲的IO管腳的信號軌跡上疊加的或正或負的電壓，并且當(dāng)在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間(比如高狀態(tài)和低狀態(tài)之間)切換另一IO管腳時在無噪聲的IO管腳上引起。特別地，當(dāng)在高狀態(tài)和低狀態(tài)之間切換半導(dǎo)體器件的IO管腳時，在無噪聲IO管腳上引起時變電流，其反過來又引起電壓電平或者稱為開關(guān)噪聲的變化。發(fā)明者所進行的實驗顯示，在具有連接錯誤的半導(dǎo)體器件的無噪聲的IO管腳上的開關(guān)噪聲電平不同于已知好的半導(dǎo)體器件的無噪聲的IO管腳上的開關(guān)噪聲電平。因此，本發(fā)明利用無噪聲的IO管腳上開關(guān)噪聲電平的差異來檢測半導(dǎo)體器件中連接錯誤的存在。因為開關(guān)噪聲電平可以直接從半導(dǎo)體器件的IO管腳測量，所以本發(fā)明提供了一種使用傳統(tǒng)負載板測試半導(dǎo)體器件的電源和地的連續(xù)性的方法。即，使用本發(fā)明，不再需要單獨的、定制的負載板或改進的負載板執(zhí)行電源和地的連續(xù)性測試。本發(fā)明可以在傳統(tǒng)的數(shù)字/混合信號自動測試設(shè)備(Automated Test Equipment，ATE)上實現(xiàn)，像這樣的ATE能夠測量信號幅度。此外，本發(fā)明可以實現(xiàn)為封裝級的測試，并且可以應(yīng)用于導(dǎo)線封裝產(chǎn)品，比如，具有多個電源和地管腳的方形平面封裝(QFP)封裝，以及球柵陣列(BGA)封裝。
現(xiàn)在參考圖1，示出了描述根據(jù)本發(fā)明實施例的測試半導(dǎo)體器件的電源和地的連續(xù)性的方法10的流程圖。該器件包括多個輸入和輸出(IO)管腳和至少一對電源和地管腳。使用本發(fā)明的方法測試的典型半導(dǎo)體器件包括多個電源和地管腳。
在步驟12識別器件的電源和地管腳。即，當(dāng)已知被測器件(DUT)的管腳輸出時，將管腳輸出信息編程到ATE中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可很好地理解這一點。然后，在步驟14從器件的IO管腳中為每個電源和地管腳選擇受擾管腳。即，為各個電源和地管腳選擇各自的受擾管腳。在本發(fā)明的一個實施例中，電源和地管腳是成對的并且為每個這種管腳對選擇一個受擾管腳。盡管器件的任何IO管腳都可以作為受擾或無噪聲IO管腳，但是在步驟14與各個電源和地管腳相鄰的IO管腳優(yōu)選地被選擇為受擾管腳。這是因為與電源和地管腳相鄰的IO管腳受電源和地管腳中的連接錯誤的影響最大，并且因此受擾管腳上開關(guān)噪聲的電平的差異在這些IO管腳上更顯而易見并且更容易捕捉。
選擇了受擾管腳之后，在步驟16從剩余的IO管腳中選擇至少一個入侵管腳。在優(yōu)選實施例中，所選的入侵和受擾管腳在DUT中內(nèi)部地共享相同的地或電源管腳，因為檢測方法中的噪聲主要是地反彈噪聲，而不是串?dāng)_噪聲。各個電源和地管腳的受擾管腳和至少一個入侵管腳可以共事ATE的相同端口。在步驟18，當(dāng)受擾管腳保持在固定狀態(tài)，即，高狀態(tài)或低狀態(tài)時，在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間(比如低到高)切換該至少一個入侵管腳。在步驟20測量受擾管腳上的開關(guān)噪聲電平，優(yōu)選地測量最大開關(guān)噪聲電平。在步驟22將所測量的開關(guān)噪聲電平與預(yù)定的數(shù)據(jù)相比較以確定電源和地管腳的連續(xù)性。如果所測量的開關(guān)噪聲電平大于預(yù)定值，則在步驟24將器件歸類為損壞的一類。如果所測量的開關(guān)噪聲電平在可接受范圍內(nèi)(小于預(yù)定值或者在預(yù)定的范圍內(nèi))，則在步驟26執(zhí)行檢查以確定器件中是否還存在任何未測試的電源和地管腳。如果在步驟26執(zhí)行的檢查指示器件中沒有未測試的電源和地管腳，則在步驟28將器件歸類為好的一類。否則，一直重復(fù)步驟14-22直到每個所識別的電源和地管腳都經(jīng)過了測試。
預(yù)定的數(shù)據(jù)包括來自至少一個已知好的半導(dǎo)體器件的開關(guān)噪聲測量結(jié)果，并且通過在已知好的半導(dǎo)體器件上執(zhí)行仿真來獲得該預(yù)定數(shù)據(jù)。通過將已知好的半導(dǎo)體器件插入負載板的測試插座中、識別已知好的半導(dǎo)體器件的電源和地管腳、以及為每個所識別的電源和地管腳(或所識別的電源和地管腳對)選擇受擾管腳和為每個受擾管腳選擇至少一個入侵管腳來執(zhí)行仿真。當(dāng)受擾管腳保持在固定狀態(tài)時切換該至少一個入侵管腳，并且測量每個受擾管腳上開關(guān)噪聲的電平。來自已知好的半導(dǎo)體器件的開關(guān)噪聲測量結(jié)果用于好的一類半導(dǎo)體器件的開關(guān)噪聲值的可接受范圍的推導(dǎo)。因為開關(guān)噪聲的電平根據(jù)經(jīng)歷連續(xù)性測試的半導(dǎo)體器件的類型和負載板上測試地點的位置而變化，所以對于不同類型的半導(dǎo)體器件在負載板上的不同地點重復(fù)該仿真。使用從仿真得出的開關(guān)噪聲測量結(jié)果推導(dǎo)對于在負載板上特定位置處的特定類型的半導(dǎo)體器件的開關(guān)噪聲值的可接受范圍。這些范圍輸入到測試程序中用于半導(dǎo)體器件的電源和地的連續(xù)性測試。為了獲得每種類型的半導(dǎo)體器件的開關(guān)噪聲值的更精確的范圍，在特定類型的許多已知好的半導(dǎo)體器件上重復(fù)進行用于該類型的半導(dǎo)體器件的仿真。例如，可以在來自不同的五(5)批晶片的已知好的半導(dǎo)體器件上執(zhí)行仿真。
如從圖1中顯見的，為器件的每個電源和地管腳(或者每對電源和地管腳)選擇受擾管腳，而從剩余的IO管腳中為每個受擾管腳選擇至少一個入侵管腳。將所測量的每個受擾管腳上的開關(guān)噪聲電平與預(yù)定的數(shù)據(jù)相比較以確定器件的電源和地的連續(xù)性。
因為通過切換更大數(shù)目的入侵管腳可以放大每個受擾管腳上的開關(guān)噪聲電平，所以在步驟16優(yōu)選地為每個受擾管腳選擇多個入侵管腳。當(dāng)切換更大數(shù)目的入侵管腳時，使得開關(guān)噪聲電平中的差異更明顯。因此，在一個實施例中，在步驟18切換器件的所有剩余的IO管腳。為了更大地放大開關(guān)噪聲電平，通過順序地切換每個ATE端口直到所有所選的入侵管腳都被切換而基本上同時地切換所選的入侵管腳。這樣做特別針對基于CPU的集成電路，它們每次不能切換多于一個的端口(可從相同的寄存器定義狀態(tài)的管腳集合)。例如，可以切換第一端口中的所選入侵管腳，接著是第二端口中的入侵管腳，直到所有所選的入侵管腳都被切換。聲明ATE端口所用的時間是很短的，因此，盡管順序地切換端口，但是其效果是基本上同時地切換入侵管腳。
當(dāng)至少一個入侵管腳從高狀態(tài)切換到低狀態(tài)或者從低狀態(tài)切換到高狀態(tài)時，在步驟20測量受擾管腳上地開關(guān)噪聲的電平。但是，優(yōu)選地當(dāng)該至少一個入侵管腳從高狀態(tài)切換到低狀態(tài)時測量受擾管腳上的開關(guān)噪聲的電平，因為在入侵管腳信號的下降沿受擾管腳上的開關(guān)噪聲電平更高并且開關(guān)噪聲的電平中的差異更明顯。
當(dāng)要測試的，也就是已知為被測器件(DUT)的半導(dǎo)體器件插入傳統(tǒng)負載板的測試插座中時執(zhí)行圖1所示的方法10。為了最小化反射(reflection)的影響范圍，其中反射將潛在地使受擾管腳信號上的開關(guān)噪聲的作用模糊，受擾和入侵管腳終端可以接端接電阻，其具有與測試半導(dǎo)體器件的負載板的走線特性阻抗(trace impedance)相匹配的電阻值。例如，當(dāng)板的走線特性阻抗是51歐姆時，受擾和入侵管腳終端接51歐姆的端接電阻。板走線特性阻抗可以借助時域反射計(TimeDomain Reflectometry Scope)測量來或者通過使用可從California，San Jose的Mentor Graphics公司獲得的Hyperlynx軟件執(zhí)行信號集成仿真來建模?；蛘撸梢杂稍O(shè)計控制負載板阻抗。即，以消除或減小反射系數(shù)的方式設(shè)計負載板。
上述方法可以作為存儲在存儲器中的指令的程序而在軟件中實現(xiàn)并且由處理器執(zhí)行。該程序可以切實地在計算機可讀介質(zhì)中實施并且包括多條指令，當(dāng)執(zhí)行這些指令時，使得處理器執(zhí)行所述方法的功能。處理器可操作地連接至計算機可讀介質(zhì)并且檢索該多條指令來執(zhí)行。指令的程序可以在計算機硬盤、軟盤、磁鼓、靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)單元、動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)單元、電可擦除(EEPROM、EPROM、閃存)單元、非易失性單元、鐵電或鐵磁存儲器、致密盤(CD)、激光盤、光盤、和任何類似的計算機可讀介質(zhì)中的一個或多個上實施。
現(xiàn)在將參考圖2-4描述本發(fā)明的示例實施例。圖2是使用本發(fā)明的方法測試的一個具體的器件的俯視圖。在此情況下，該器件是可從Austin，Texas的Freescale Semiconductor公司獲得的MC9S12D族微處理器30。該處理器30包括四(4)個電源管腳，即VDD1、VDDR、VDD2和VDDX(即，分別是管腳13、41、65和107)，以及四(4)個地管腳，即VSS1、VSSR、VSS2和VSSX(即，分別是管腳14、40、66和106)。
圖3和圖4是從自動測試設(shè)備(ATE)的數(shù)字波形顯示器獲得的波形圖。現(xiàn)在參考圖3，波形圖示出已知好的半導(dǎo)體器件的受擾管腳上開關(guān)噪聲的電平。圖3的波形圖是從已知好的器件上所執(zhí)行的測試獲得的。兩個(2)信號示于圖3第一信號32示出受擾管腳上的電壓電平，并且第二信號34示出所選的入侵管腳上的電壓電平。
在此測試中，選擇鄰近電源和地對VDDX和VSSX(即，分別是管腳107和106)的IO管腳PM0(即，管腳105)作為受擾管腳，并且選擇IO管腳PM1和PM2(即，分別是管腳104和103)作為入侵管腳。在該測試中，受擾管腳PM0和入侵管腳PM1和PM2共享相同的DUT端口。受擾管腳PM0保持在0伏特(V)的低狀態(tài)，而入侵管腳PM1和PM2在5V的高狀態(tài)和0V的低狀態(tài)之間基本上同時地切換。如圖3所示，當(dāng)入侵管腳PM1和PM2從高狀態(tài)切換到低狀態(tài)時測量受擾管腳PM0上的開關(guān)噪聲的電平。在已知好的器件的受擾管腳PM0上測量到830.0毫伏(mV)的最大開關(guān)噪聲電平(在28.0nSec時刻)。對為其它三對電源和地管腳(即，VDD1和VSS1、VDDR和VSSR、VDD2和VSS2)的每個選擇的其它各個受擾管腳PT4、PE4和PA7(即，分別是管腳15、39和64)進行類似的測量。在相同類型的但是來自不同批晶片的多個已知好的半導(dǎo)體器件上重復(fù)該測試。根據(jù)所測量的每個受擾管腳的開關(guān)噪聲的電平確定開關(guān)噪聲值的可接受范圍。這些范圍在以下的表1中示出。
表1

表1所示的范圍存儲在測試程序中并且在圖1的方法中使用以從好的類中找出損壞的半導(dǎo)體類。即，開關(guān)噪聲值的該可接受范圍被用作預(yù)定的數(shù)據(jù)。
參考圖4，顯示了示出半導(dǎo)體器件的受擾管腳上開關(guān)噪聲電平的波形圖。圖4的波形圖是通過在類似圖2的微處理器30的微處理器上使用圖1所示的方法執(zhí)行電源和地的連續(xù)性測試而獲得的。兩個(2)信號示于圖4第一信號36示出受擾管腳上的電壓電平，并且第二信號38示出入侵管腳之一上的電壓電平。在所執(zhí)行的測試中，選擇與電源和地對VDDX和VSSX相鄰的IO管腳PM0作為受擾管腳，并且選擇IO管腳PM1和PM2作為入侵管腳。如圖4中所示，受擾管腳PM0保持在0V的低狀態(tài)，而入侵管腳PM1和PM2在5V的高狀態(tài)和0V的低狀態(tài)之間基本上同時地切換。可見，當(dāng)入侵管腳PM1和PM2從高狀態(tài)切換到低狀態(tài)時測量受擾管腳PM0上的開關(guān)噪聲的電平。在此測試中，發(fā)現(xiàn)受擾管腳PM0具有920.0毫伏(mV)的最大開關(guān)噪聲電平。由于此值超過了表1中所列對于受擾管腳PM0的開關(guān)噪聲值的可接受范圍，所以認為圖2的半導(dǎo)體器件未通過電源和地連續(xù)性測試，并且被歸類為損壞的一類。
已示出和描述了本發(fā)明的各種實施例，很明顯，本發(fā)明不僅限于這些實施例。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，不脫離權(quán)利要求中所述的發(fā)明精神和范圍的多種修改、變更、變化、替代和等價物是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種測試半導(dǎo)體器件的電源和地的連續(xù)性的方法，該器件具有多個輸入和輸出(IO)管腳以及至少一對電源和地管腳，該方法包括識別器件的電源和地管腳；從器件的IO管腳中為每個電源和地管腳選擇受擾管腳；從剩余的IO管腳中為每個受擾管腳選擇至少一個入侵管腳；在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間切換入侵管腳；測量每個受擾管腳上的開關(guān)噪聲的電平；將所測量的開關(guān)噪聲的電平與預(yù)定的數(shù)據(jù)相比較以確定器件的電源和地的連續(xù)性。
2.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)性測試的方法，其中，為每個受擾管腳選擇多個入侵管腳。
3.如權(quán)利要求2所述的連續(xù)性測試的方法，其中，基本上同時地切換入侵管腳。
4.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)性測試的方法，其中，通過切換入侵管腳放大每個受擾管腳上的開關(guān)噪聲的電平。
5.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)性測試的方法，其中，選擇與電源和地管腳相鄰的IO管腳作為各自的受擾管腳。
6.如權(quán)利要求5所述的連續(xù)性測試的方法，其中，電源和地管腳是成對的，并且為每個電源和地管腳對選擇一個受擾管腳。
7.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)性測試的方法，其中，受擾管腳保持在固定狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)性測試的方法，其中，預(yù)定的數(shù)據(jù)包括來自至少一個已知好的半導(dǎo)體器件的開關(guān)噪聲測量結(jié)果。
9.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)性測試的方法，其中，受擾和入侵管腳終端接端接電阻。
10.如權(quán)利要求9所述的連續(xù)性測試的方法，其中，該端接電阻具有與測試器件的負載板的走線特性阻抗相匹配的電阻。
全文摘要
本申請涉及一種測試半導(dǎo)體器件的電源和地的連續(xù)性的方法，該器件具有多個輸入和輸出(IO)管腳以及至少一對電源和地管腳，該方法包括識別器件的電源和地管腳。從器件的IO管腳中為每對電源和地管腳選擇受擾管腳，并且從剩余的IO管腳中為每個受擾管腳選擇入侵管腳。入侵管腳在高狀態(tài)和低狀態(tài)之間切換。測量每個受擾管腳上的開關(guān)噪聲的電平，并且將所測量的開關(guān)噪聲的電平與預(yù)定的數(shù)據(jù)相比較以確定器件的電源和地的連續(xù)性。
文檔編號G01R31/02GK101038318SQ20071008508
公開日2007年9月19日 申請日期2007年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者潘偉權(quán), 王偉萍, 陳華耀 申請人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司