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1一、实践目的通过本次实习对半导体器件与集成电路性能参数的的测试原理、测试方法进行学习，掌握现代测试设备的结构原理、操作方法与测试结果的分析方法。学以致用、理论联系实际，巩固和理解所学的理论知识，不断完善知识体系。同时了解测试技术的发展现状、趋势以及本专业的发展现状，把握科技前进脉搏，开阔专业视野，从而巩固专业思想，明确努力方向。另外，培养在实际生产过程中发现问题、分析问题、解决问题和独立工作的能力，增强综合实践能力，建立劳动观念、实践观念和创新意识，树立实事求是、严谨认真的科学态度，提高综合素质。二、实践安排三、实践过程和具体内容1、测试的一般要求必须按照微电子器件试验方法的军用国家标准进行测试，其中就对测试环境提出了严格的要求，这样可以避免外界因素对器件造成的误差或失效影响。下面具体介绍测试环境要求以及测试工艺流程中的注意事项。1.1室内温度要求由于器件对周围环境的要求非常严格，所以测试的室内温度常年控制在25℃-5~25℃+3，必须定期对室内环境进行测试及监控。1.2防静电措施随着技术的发展，集成电路元器件的线路密集、面积小，耐压降低，使得器件耐静电冲击能力的减弱，静电对元器件应用造成的危害越来越明显。近期美国公布了涉及10多个行业的因静电造成的损失调查结果,平均每年的直接经济损失高达200多亿美元，仅电子工业部门每年因静电危害损坏电子元器件的损失高达100多亿美元。人们一般认为只有CMOS类的晶片才对静电敏感，实际上，2集成度高的元器件电路都很敏感，因此必须采取一定的静电防护措施。a.静电的产生静电的产生有多种，这里主要讲述与电子制程紧密相关的接触起电、感应起电、剥离起电、摩擦起电；其它如：粉体带电、液体静电、气体带电、飞沫带电、喷出带电在此不进行讲述。⑴接触起电：当两种物质接触时，其间距小于2.5×10-8cm时在其间即发生电子的转移，界面两侧出现大小相等，符号相反的两种电荷；⑵感应起电：它是导体在外部静电场作用下，在不同部位表面感应出不同符号的电荷；⑶剥离起电：两个接触非常紧密的物质，在外力作用下突然分开，由于剥离的原因使物体带电；⑷摩擦起电：由于摩擦生热，热使离子(电子)的活性增加，容易向其他物体转移。b.静电发生源人：人是最大的静电发生源。人在作业过程中的任何操作都可能使人的皮肤、头发、衣服等带上静电。环境：地板、工作台面、仪器设备等都是静电发生源。材料：生产中的一些原材料、生产辅助材料、包装材料等也可能是静电发生源。c.静电对电子器件的危害⑴静电吸附灰尘，改变线路间的阻抗，影响产品的功能与寿命。⑵因电场或电流破坏元件的绝缘或导体，使元件不能工作(完全破坏)。⑶因瞬间的电场或电流产生的热，元件受伤，仍能工作，寿命受损。静电放电损伤可分为2类失效模式：突发性完全失效和潜在性失效。突发性完全失效是器件的一个或多个参数突然劣化,完全失去规定功能的一种失效，如介质击穿、烧毁或永久性失效。潜在性缓慢失效是指对于某些集成电路虽然PN结已受到ESD损伤，但电路的参数退化并不明显，只给电路留下了隐患，它使该电路在以后的加电工作中参数退化逐渐加重，因此ESD损伤具有潜在性3和累积性的特点。d.防静电材料根据防静电材料的导电性能，可分为静电绝缘、耗散、导电、屏蔽四种：静电绝缘材料：表面电阻率≥1012Ω；静电耗散材料：表面电阻率105~1011Ω；静电导电材料：表面电阻率103~105Ω；静电屏蔽材料：表面电阻率103Ω；e.静电的防护防静电具体措施有很多，其总的原则：一是避免产生静电，即设法消除一切可能出现的静电源；二是消除静电，即是设法加速静电荷的泄放，防止静电荷的积累。所有的措施都是从这两点出发的。⑴接地地线接地就是直接将静电通过一条导线的连接泄放到大地，这是防静电措施中最直接、最有效的方法。多数静电防护系统的效果，都依赖于接地地线的质量，静电接地技术是静电泄放中的主要环节。在工作区的静电地线应为静电专用地线，不得与其他地线共用。防静电接地是厂房基建工程中重要的指标之一。静电防护地线的接地电阻4Ω。⑵控制静电生成环境1)湿度控制：静电电压跟环境条件特别是湿度具有密切关系，在不致导致设备或器件腐蚀生锈或其它危害的前提下，尽量加大湿度。2)尘埃控制：保持清洁，减少尘埃，可以有效防止附着(吸附)静电。⑶防止人体带电1)佩戴防静电腕带：直接接触器件的人员必须带防静电腕带，腕带与人体皮肤应有良好接触，腕带系统对地电阻值应为1MΩ。2)穿戴防静电工作服和防静电鞋：进入静电工作区的人员和接触器件的人员必须穿防静电工作服和防静电工作鞋。3)佩戴防静电指套。4)严格禁止与工作无关的人体活动，减少摩擦。5)进行离子风浴：绝缘体往往是易产生静电的，对绝缘体静电的消除，用4接地方法是无效的，通常采用的方法是离子中和。⑷建立防静电安全工作区1)接地：接地是最有效且经济的方法。将所有具有导电性的对象实施接地，并保持低的接地电阻，将累计在人体身上(或其他物体上)的电荷迅速向大地散逸，以避免发生静电危害事故。2)避免使用产生静电的材料：采用专门的防静电的塑料及橡胶(在塑料或橡胶中添加碳黑或碳等导电剂)来制作各种容器、包装材料、工作台垫、设备垫和地板等，避免因材料引起静电的积累。3)电子器件应在防静电工作台上操作：工作台面铺有防静电专用垫子并通过1MΩ电阻接地。垫子上应有可转动的接头用来连接手腕扣带。4)静电放电敏感器件必须采用防静电材料包装：电子元器件在传输和存储时，应采取防静电措施，使用防静电专用盒子和包装袋。存放器件的物品架也应铺有防静电专用垫子，并接地。5)防静电工作区入口应安装防静电测试台，每个进入该现场的人员均进行防静电测试，合格后方能进入。6)在防静电安全工作区明显处，张贴防静电警示标志。7)必要时安装离子静电消除器，以消除绝缘材料上的静电。绝缘体往往是易产生静电的，对绝缘体静电的消除，用接地方法是无效的，通常采用的方法是离子中和。⑸监控防静电安全工作区防静电工作区虽然已经建立运行起来，但是它的效果如何，必须还要有一套较为完善的监控系统和管理制度来进行实时或定期监测。例如对接地系统应做到实时监测和保护，否则无法判断静电消除的效果，且防护体系是否能保证电子元器件在检测过程中所要求的安全静电环境。又如对经过长时间使用的防静电地板，其电阻值是否有改变等，这些需要定期监测。⑹加强人员培训实验室人员必须进行静电防护知识培训，使他们对在电子元器件检测试验过程中静电放电的危害性有充分的认识，经过培训后，方能上岗操作。51.3一般注意事项a.基本注意事项⑴安全：生产加工过程中不需要注意防火、防电、防事故，保证人身、设备和器件的安全。⑵保密：每个公司都有自己的核心技术或根据生产加工的产品用途不同有不同的保密等级，员工要遵守公司的保密协议，加强保密意识，不外泄公司的重要信息。b.操作注意事项⑴器件接入测试线路之前，所有设备应接地；⑵在器件接入设备之前，或为了进行测试必须取出器件之前，应尽可能把它们一直放在金属屏蔽容器内；⑶使用时，在测试期间器件应一直装在载体或其他防护包装内。2、半导体测试半导体测试技术是现代微电子和光电子器件不可缺少的“推进器”。半导体测试贯穿原材料的质量保证，硅片(芯片)筛选方法，设备和制造过程的控制和监控，失效分析及诊断以及根据预定设计和功能的终端器件生产。西安西谷微电子有限责任公司主要是对封装后的分立器件和集成电路的测试。试验方法包括环境试验、机械试验、电学实验、试验程序。测试的一般过程为根据送检单位的测试要求，根据器件手册给出的性能参数，建立描述电路的“好”或“坏”的模型；设计出能检验电路“好”或“坏”的测试数据；把设计好的数据加在被检验的电路上；观察被检验电路的输出结果；最后分析与理想结果是否一致。2.1试验的方法根据国军标GJB548B-2005微电子器件试验方法和程序规定的试验方法分类：⑴环境试验6⑵机械试验⑶电学试验⑷试验程序下面介绍几个经常用到的实验方法。a.绝缘电阻试验⑴目的：本试验的目的是测量元器件的绝缘部分对外加直流电压所呈现的电阻。施加的外加电压会使绝缘部分表面或其内部产生漏电流。⑵设备：绝缘电阻的测量设备应与被测元件的特性相适应，如兆欧电桥、兆欧表、绝缘电阻测量装置或其他适应设备。b.稳态寿命⑴目的：本试验的目的是验证承受规定条件的器件在整个工作实践内的质量或可靠性。在额定工作条件下进行的寿命试验。⑵设备：提供适当的插座或其他安装手段。使得与被测器件的引出端在规定的线路中实现可靠的电连接。当有规定时，还应恩呢该监视输入激励或输出响应。c.温度循环⑴目的：本试验的目的是测定器件承受极端高温和极端低温的能力，以及极端高温与极端低温交替变换对器件的影响。⑵设备：所用试验箱在加在最大负荷时，能为工作区提供和控制规定的温度。d.老练试验⑴目的：老练试验的目的是为了筛选或剔除那些勉强合格的器件。这些器件或是本身具有固有的缺陷，或其制造工艺控制不当产生缺陷，这些缺陷会造成与时间和应力有关的失效。如不进行试验，这些有缺陷的器件在使用条件下会出现初期致命失效或早期寿命失效。⑵设备：不同的器件有不同的老练系统。例如二极管的老练系统为SPCP-T7的电容高温老练系统⑶老练及筛选过程：让器件工作在它的极限温度，之后再测量老练后的各项参数看是否达标。老练实验一般施加长时间的温度应力或电应力，老练实验也会剔除部分不能进入期望状态的产品。⑷结果分析：将电路安装在模拟板上，在测试台上调出对应程序，给一个输入看输出是不是与电路的本身功能一致，如不一致则电路有问题，不能进行老化实验，老化试验进行完之后还需到测试组进行再测试，看器件是否合格。2.2数字电路器件的筛选随着数字计算机日益广泛的应用以及电路的集成度越来越高，数字系统的可靠性越来越显著，无论元件还是电路和系统，由于制造工艺的限制、使用寿命以及工作条件等影响，故障产生是不可避免的，随意数字系统的测试问题便成为亟待解决的问题。a.数字电路的测试系统本公司用的数字电路测试系统主要有ST-3010数字集成电路测试系统。b.数字电路测试的流程⑴先阅读被检器件的使用手册，根据手册上的动、静态参数编写测试程序；⑵根据送测单位的测试流程单给出的测试设备选择设备；⑶如果被检器件没有自带程序，就无需给器件写程序，直接选择设备测试，如果被检器件有自带程序，就需写入程序，再进行测试，最后再擦除程序即可。需注意的是，对于有窗口的芯片，必须使用紫外线擦除程序。c.注意事项⑴放被测元件时，必须注意引脚顺序，并确定放好了，再进行测试；⑵放被测元件时，必须带防静电腕带和防静电指环；⑶如果一次测试失效，要重新检查是否因为器件和检测设备接触不好造成的，还是失效，就要分析失效原因。82.3模拟电路的测试模拟集成电路的最大特点在于其输入、输出信号是连续变化的，这就决定了模拟集成电路测试的复杂性，和多样性。a.测试系统ST-3000，主要用于对运算放大器、比较器、稳压器、模拟开关等测试。b.ST-3000的主要系统指标⑴电压电流源：功能：加压、加流、测压、测流；施加分辨率：16位DA测试分辨率：16位AD电压范围：-15V~+15V电压精度：±0.1%电流范围：-300mA~+300mA电流精度：±0.1%最小电流量程：±2μA最高电流分辨率：0.1nA⑵偏置电压源加压范围：-15V~+15V加压精度：±0.25%⑶时间测量单位测量范围：200nS~40S分辨率：10nSc.测试步骤根据被测器件和测试流程单选择测试板和测试系统，调出测试程序，先测首件，如果结果正确，再批量测试。d.注意事项有些器件的管脚比较多，有些可能还需要单独接线，除了要把器件放好外，还要注意接的线之间不能短路，避免人为造成的器件失效。2.4分立元件的测试分立元件是与集成电路相对而言的，包括电阻、电容、电感、晶体管等电子9元件。下面主要介绍二极管的测试，二极管的类型不同，封装和测试也不同。a.二极管的分类二极管按用途分为：晶体二极管、双向触发二极管、高频变阻二极管、变容二极管、发二极管、肖特基二极管，瞬态电压抑制二极管、稳压二极管。二极管的识别很简单