一种芯片测试中齐纳修调系统及方法

技术领域

本发明涉及芯片测试领域，具体说是一种芯片测试中齐纳修调系统及方法。特别适用于芯片的CP测试和FT测试。

背景技术

齐纳修调又叫Zener Trim。未被Trimming(修调)的齐纳二极管处于开路状态，当齐纳二极管被反向击穿，造成PN结永久损坏且不可恢复，从而使二极管正负短路，使并联的电阻从电路中短路剔除。这个和传统的电修调正好相反，传统的是铝条熔断后与之并联的电阻就会接入电路。

齐纳二极管在雪崩击穿时可能因为PN结的结温过高而被击穿，称为热击穿。热击穿的齐纳二极管可能处于导通状态，类似一根导线，这就是齐纳修调的原理。反向加上一个电压和电流来使二极管被热击穿从而导通。加的电压和电流的数值根据不同的设计有很大的差别，大部分情况都是加12V左右的电压或者加200-300mA左右的电流。这个加的电压或者电流理论上时间越短越好，时间过长PN结的结温高了容易导致齐纳二极管被击坏而不是击穿。如图1所示，齐纳二极管在击穿时是分成两个阶段的，一开始是初始击穿和加热阶段，这个时候PN结金属原子开始穿过他们的连接；第二步导通后牵引足够的金属原子过来使PN结最终导通。观察到这两个阶段后，得出的齐纳修调过程是在第一个阶段让一个足够短的大电流来进行击穿，接着用一个低的较长的电流来稳固这个过程。这样对齐纳二极管的损伤可以减到最少，防止被击坏。实际齐纳修调时一般不使用加电压的方法，而是向齐纳二极管的反向灌电流。因为如果当二极管被击穿时就相当于一个10Ω或者更小的电阻，这是个非常小的阻值，如果没控制好给脉冲电压的时间时，会产生一个非常大的电流，这个电流极易将电路中的齐纳二极管烧毁，从而损坏芯片。而采用加电流时，击穿时的电压会随着电阻的变化而变化，近似导通的阻值会产生一个很小的电压，对电路基本上没什么影响。齐纳修调一般在芯片的CP测试和FT测试阶段进行，通常采用齐纳修调系统。

目前，传统的芯片测试中齐纳修调系统包括脉冲模块和硬件电路，硬件电路含有多个探针组，探针组用于与芯片修调的PAD相连。所述脉冲模块用于为探针组提供修调脉冲。这种齐纳修调系统的脉冲模块有两种结构，一种是利用MOSFET的开关特性来对电源进行开关来实现脉冲电压的输出。第二种是采用类似JWH7941这种脉冲芯片来实现脉冲电压输出。首先无论是MOSFET的开关特性还是JWH7941脉冲芯片都是只能产生脉冲电压，而不能生成脉冲电流，这易损坏芯片。其次，采用MOSFET的开关和JWH7941脉冲芯片产生的脉冲电压，脉冲脉宽的控制部分将是一个较为复杂的系统。需要考虑到芯片的齐纳二极管因为工艺不同能进行的修调电压是不同的，我们需要经常调整脉冲的电压和脉宽，这样的不仅繁琐而且可靠性也不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种芯片测试中齐纳修调系统及方案，采用该系统可很好的保护芯片，操作简单，可靠性行好。

为解决上述问题，提供以下技术方案：

本发明的芯片测试中齐纳修调系统包括脉冲模块和硬件电路，硬件电路含有多个探针组，探针组用于与芯片修调的PAD相连。所述脉冲模块用于为探针组提供修调脉冲。其特点是，所述脉冲模块包括由ATE测试机提供的VI源，探针组均并联在VI源的两端间，且VI源与探针组形成的环路上均有第一继电器开关和限流保护元件，且探针组均通过一个第一继电器开关与VI源相连。

其中，所述限流保护元件为1个，其一端与VI源的一端相连，所述探针组并联在限流保护元件的另一端与VI源的另一端间。

所述VI源与探针组的并联电路间有第二继电器开关。

所述芯片采用双极齐纳二极管修调电路，所述VI源改变脉冲方向来对一组PAD两个齐纳二极管进行修调。

所述限流保护元件为功率电阻R0。

一种芯片测试中齐纳修调的方法的特点是包括如下步骤：

第一步，将待测试芯片的修调PAD与权利要求1所述的芯片测试中齐纳修调系统的探针组间呈一一对应状连接；

第二步，确认芯片可以修调的齐纳二极管个数N；

第三步，获得每个齐纳二极管对应的参数修调变化值V

第四步，根据待测试芯片的电压目标值与当前值之差V

第五步，对目标齐纳二极管进行修调；

第六步，测序测试芯片当前参数数值是否符合规范要求，符合结束修调，不符合回到第四步。

采取以上方案，具有以下优点：

由于本发明的芯片测试中齐纳修调系统的脉冲模块包括由ATE测试机提供的VI源，探针组均并联在VI源的两端间，且VI源与探针组形成的环路上均有第一继电器开关和限流保护元件，且探针组均通过一个第一继电器开关与VI源相连。采用该系统的修调方法是：S1，将待测试芯片的修调PAD与齐纳修调系统的探针组间呈一一对应状连接。S2，确认芯片可以修调的齐纳二极管个数N。S3，获得每个齐纳二极管对应的参数修调变化值V

附图说明

图1是齐纳二极管在击穿时两个阶段的示意图；

图2是单极齐纳二极管修调修调电路的修调前后示意图；

图3是双极齐纳二极管修调的电路的修调前后示意图；

图4是本发明的芯片测试中齐纳修调系统的示意图；

图5是限制电路的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细描述。

图2左侧的称为单极齐纳二极管修调电路，右侧是单极齐纳二极管修调的电路前后示意图。图3是左侧的称为双极齐纳二极管修调电路，右侧是双极齐纳二极管修调的电路前后示意图。

通过对比可以得出双极齐纳二极管的电路给了我们更多的修调选择，理论上假设我们有N个修调PAD，那么我们的修调档位就有2N-1个，同样的修调PAD,电修调的档位只有2N-1个。这就大大增加了我们的修调档位选择，同时也就相应节省了芯片的尺寸，节约了成本。说明下一个芯片的N个修调档位并不是可以修调出N个不同的电压值，而是可以修调2

如图4所示，本发明的芯片测试中齐纳修调系统包括脉冲模块和硬件电路。硬件电路含有探针组。脉冲模块用于为探针组提供修调脉冲，脉冲模块是能够实现芯片的齐纳修调脉冲以及保护芯片不被这个脉冲损坏的保护装置。脉冲模块含有由ATE测试机提供的VI源和1个限流保护元件，限流保护元件的一端与VI源的一端相连，探针组并联在限流保护元件的另一端与VI源的另一端间。第二继电器开关位于限流保护元件与探针组和VI源探针组间。每一个探针组环路上均有第一继电器开关。

本实施例中，第一个探针组的探针为PAD_1和PAD_2，第二个探针组的探针为PAD_2和PAD_3，如此类推，第N个探针组的探针为PAD_N和PAD_N+1。每个探针组对应的继电器依次为继电器K1、继电器K2、……继电器Kn-1。第二继电器为继电器K0。

本实施例中，VI源使用的是华峰测试机STS8200F的FPIV源，通过算法编程控制，来实现脉冲电流的输出。硬件电路集成在测试板上，测试板含有ATE测试机VI源接口，继电器开关，芯片齐纳修调的连接线路以及芯片功能测试的相关外围器件等。这个是根据芯片的实际测试需求来搭建测试系统。这是每个芯片ATE自动测试系统都需要搭建的，具体结构属于现有技术，这里不再赘述。

芯片采用双极齐纳二极管修调电路，所述VI源改变脉冲方向来对一组PAD两个齐纳二极管进行修调。

限流保护元件为功率电阻R0。

齐纳二极管修调时熔断二极管的瞬间电路是处于短路状态的，会产生一个极大的电流或者极大的电压。因芯片的工艺不同电路中齐纳二极管和铝条的耐压，耐流等参数也会有相应的差异，一旦电压电流超过耐压耐流那么芯片就会损坏。为了解决这个问题，实际试验中考虑过很多的办法，首先尝试使用VI源本身自带的限压限流功能，但是在脉冲电压的瞬间限制不了电流，同理电流脉冲限制不住电压。尝试过用稳压二极管来限压，发现限制不住；尝试用ns级脉冲来减少脉冲能量，发现耐压超过后仍然打坏芯片等等。后来发现损坏的芯片大多数是电路中的铝条烧毁，齐纳二极管却没有击穿。后来试验把5um铝条改成28um铝条，试验确认当使用如下电流脉冲，450mA电流，脉宽400uS时可以偶尔击穿齐纳二极管，且无法进行二次修调，二次修调后铝条烧毁，而5um工艺无一次修调成功。实际情况是给450mA的电流脉冲时在击穿齐纳二极管的瞬间电流可以达到1A以上。最后通过串联一个功率电阻来对电路击穿二极管的瞬间进行限流，这才成功对齐纳二极管进行修调。通过计算50Ω的功率电阻比较合适。这就是本系统中的限流保护装置。这个保护功率电阻根据芯片工艺不同，齐纳二极管击穿电流数值不同来计算出。最后本系统对应的28um铝条工艺的测试系统的电流脉冲参数是电流450mA，脉宽400uS，串联功率电阻50Ω。这个可以作为一个参考参数来应对不同工艺的齐纳二极管的修调。具体的限制电路见图5。

本发明的芯片测试中齐纳修调系统的测试过程如下：

第一步，将待测试芯片的修调PAD与权利要求1所述的芯片测试中齐纳修调系统的探针组间呈一一对应状连接；

第二步，确认芯片可以修调的齐纳二极管个数N；

第三步，获得每个齐纳二极管对应的参数修调变化值V

第四步，根据待测试芯片的电压目标值与当前值之差V

第五步，对目标齐纳二极管进行修调；

第六步，测序测试芯片当前参数数值是否符合规范要求，符合结束修调，不符合回到第四步。本系统是应用在芯片测试中齐纳修调的自动化测试修调，优化的创新点有：一是可以利用算法编程实现不同工艺对应的不同电流脉冲参数条件；二是根据实际需求可以实时一次性修调出需要的目标值，简化测试流程，提高测试效率，减少测试成本。三是通过一个限流保护装置来保护芯片防止芯片损坏。四是总共只使用一个VI源的前提下，利用算法编程控制每个齐纳二极管进行齐纳修调，在资源的利用和测试效率都有改善。