基于高吞吐率WLR測試的 ACS集成測試系統(tǒng)

圖4. 使用左半部的共用SMU架構(gòu)以及右半部的SMU-per-pin 架構(gòu)進(jìn)行TDDB測試。

NBTI測試面臨不同的問題。NBTI測試 結(jié)構(gòu)是一個(gè)MOSFET，其中在柵極施加應(yīng)力 并在漏極進(jìn)行測量，源極和襯底接地。由 于劣化恢復(fù)問題，NBTI要求極高的測量速 度。特性分析帶來的應(yīng)力中斷時(shí)間應(yīng)盡量 短。測量速度越快，劣化測量的準(zhǔn)確度越 高。2 很明顯，共用SMU系統(tǒng)在應(yīng)力和測量 周期之間引入了延時(shí)，并在特性分析之間 的應(yīng)力持續(xù)期帶來了可變性。即便使用可 能造成損害的熱開關(guān)技術(shù)3，也必須測量應(yīng) 力周期長度的變化并在壽命分析過程中加 以考慮。

并行測試和多個(gè)組 并行測試提高了測試儀和探測器的利 用率并通過同時(shí)測量多個(gè)器件提高了吞吐 量。所提高的吞吐量相對標(biāo)準(zhǔn)可靠性測試而言可能是圖5所示順序測試流的好幾倍。

對于僅包含應(yīng)力-測量序列的簡單測試 而言，采用共用SMU方法能以更快速的源、 更短的建立延時(shí)和更高的積分速率縮短測 試時(shí)間。但這樣做付出的昂貴代價(jià)是測量 誤差升高。另一種并行測試方法可以在先 前測試一個(gè)器件的時(shí)間內(nèi)提供4個(gè)器件的 測試結(jié)果。當(dāng)然，這假定了測試時(shí)間比開 銷（例如，探測器移動）時(shí)間長得多。增 加被測器件的數(shù)量，尤其在時(shí)間較長的可 靠性測試中，能節(jié)省大量時(shí)間并得到更多 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)樣本。

圖5. 在順序測試與并行測試之間的時(shí)間差

并行SMU-per-pin ACS集成測試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

使用多個(gè)GPIB組的2600系列源表實(shí)現(xiàn) ACS集成測試系統(tǒng)的并行測試。通常使用4 個(gè)SMU（2臺2600系列儀器）一組來測量4 端FET或4個(gè)電容器。組內(nèi)的2600系列儀器 用TSP-LinkTM 連接起來作為一臺儀器那樣進(jìn)行控制。此方法實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)可擴(kuò)展性而且簡化了ACS內(nèi)的測試管理。因此，可以 建立多組SMU-per-pin測試系統(tǒng)。 對于并行測試而言，測試腳本預(yù)裝載 至每臺2600主機(jī)并保存在它的存儲器內(nèi)。 觸發(fā)后，控制器將啟動一個(gè)函數(shù)調(diào)用每個(gè) 組的主機(jī)，主機(jī)將運(yùn)行腳本來協(xié)調(diào)其它 2600儀器。然后，此控制器掃描總線并 接收來自2600主機(jī)的測試結(jié)果。

圖6. 采用GPIB和TSP-Link連接的多組2600系列儀器設(shè)置示例。每組在相同時(shí)間開始運(yùn)行（相同或不同的）腳本。

結(jié)論

面市時(shí)間延長和測試成本壓力增大意 味著測試工程師必須用更少的投入做更多的事。利用吉時(shí)利久經(jīng)驗(yàn)證的儀器和測量， ACS集成測試系統(tǒng)填補(bǔ)了基于交互式實(shí)驗(yàn) 室工具與高吞吐量生產(chǎn)測試工具之間的空白。 圖1所示的ACS系統(tǒng)表示了一種SMU-per -pin配置，這對于縮微CMOS可靠性測試非 常有利。工程師使用此系統(tǒng)就擁有了極大的系統(tǒng)靈活性和吞吐量，不僅能提供數(shù)量 巨大的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，還實(shí)現(xiàn)了性能卓越的獨(dú) 立器件測量。