李幸和，蔣大偉，陳培倉

（中國電子科技集團公司第58研究所，江蘇 無錫 214035）

1 引言

當兩個或兩個以上負載共用同一個電源時，不可避免地要產(chǎn)生交互干擾。在某些特定條件下，這種干擾可能不很明顯，但是當負載靈敏度較高時，這種干擾就可能使負載的工作產(chǎn)生很大誤差，甚至不能正常工作。

由于PCM（參數(shù)監(jiān)控）測試需要借助一整套完整的測試系統(tǒng)和測試代碼來保證工藝處于受控狀態(tài)，而集成電路制造工藝越來越復(fù)雜，目前一般都需要幾百道的制作工序，必須要保證每道工序都處于受控狀態(tài)，使之達到一定的參數(shù)指標，這是通過PCM測試來保證的。然而在測試過程中，由于各種原因，勢必會引入這樣或那樣的異常，導(dǎo)致測試結(jié)果的不真實性，給監(jiān)控工藝帶來困難，給產(chǎn)品的質(zhì)量帶來誤判。所以，在實際工作中，必須認真多分析測試報告，對有波動的參數(shù)進行適當?shù)拇_認，保證測試的準確性和結(jié)果的真實性。

2 研究背景

由于PCM間凈化級別的需要，更換高效過濾芯，使測試間的環(huán)境達到1W級標準，保證裸片在進行PCM測試時不會受到環(huán)境顆粒的沾污，為客戶提供更潔凈的圓片加工服務(wù)。雖然提高了凈化級別，高效過濾芯卻降低了測試間的送風量，致使環(huán)境溫度不再受控，達到30 ℃，遠超控制規(guī)范的23±2 ℃。經(jīng)過權(quán)衡，決定在高效過濾芯前面再加裝一臺風機，專門用于增加送風量，以期降低測試間溫度。因為風機需要接工業(yè)380 V電壓并配備了一臺變頻控制開關(guān)，必須對風機安裝的可行性進行必要的參數(shù)評估。

3 測試評估

更換風機之前，選取一批測試完好的鐘表電路，借助S500&UF200自動參數(shù)測試系統(tǒng)進行了相關(guān)參數(shù)的收集，比如MOS管的開啟電壓、飽和電流、漏電流、襯底電流、擊穿電壓、跨導(dǎo)和場管開啟電壓等，未發(fā)現(xiàn)異常，截取NMOS擊穿電壓和金屬場開啟正常曲線如圖1所示。

安裝風機，將變頻控制開關(guān)安裝在PCM間內(nèi)部，電源接在測試間的變電箱上并正常運行，繼續(xù)對選取的電路進行相關(guān)參數(shù)對比驗證，突然發(fā)現(xiàn)監(jiān)測到NMOS管的擊穿電壓和金屬場開啟有不同程度的偏低現(xiàn)象，且穩(wěn)定性很好，其中擊穿電壓低1～2 V（見圖2），金屬場開啟低4 V左右（見圖3），其他參數(shù)都無明顯異常，一致性很好。為了判斷該現(xiàn)象是否正常，用HP4155B&CASCADE手動測試分析系統(tǒng)進行了驗證，發(fā)現(xiàn)個別測過點有損傷導(dǎo)致?lián)舸┳冘?，如圖4（a）所示。個別點擊穿值也確實偏低，但是檢查發(fā)現(xiàn)未測試過的點全部正常，如圖4（b）所示。

圖1 NMOS擊穿電壓和金屬場開啟正常曲線

考慮到安裝了風機和變頻控制開關(guān)的影響，所以使變頻控制開關(guān)關(guān)閉，再進行同樣條件的參數(shù)測試，發(fā)現(xiàn)一切正常。但是只要打開變頻控制開關(guān)，參數(shù)馬上就進行了躍變，大部分參數(shù)變化不明顯，主要還是體現(xiàn)在N管擊穿和金屬場開啟，就會出現(xiàn)如圖2和圖3所示的相同異常。因此判斷是變頻開關(guān)導(dǎo)致的測試異常。

圖2 擊穿電壓變化情況

圖3 金屬場開啟變化情況

圖4 HP4155B&CASCADE手動測試分析系統(tǒng)驗證結(jié)果

4 實驗分析

為了進一步判斷變頻控制開關(guān)的影響機理，特設(shè)計如下實驗方案：（1）將變頻開關(guān)位置靠近和遠離測試系統(tǒng)測試比較以排除高頻脈沖干擾的影響；（2）電源接到PCM間外面的電源上以排除電源的影響。

4.1 實驗1

變頻開關(guān)位置靠近測試系統(tǒng)，測試結(jié)果見圖5。

圖5 變頻開關(guān)位置靠近測試系統(tǒng)測試結(jié)果

變頻開關(guān)位置遠離測試系統(tǒng)，測試結(jié)果如圖6所示。結(jié)果顯示了異?，F(xiàn)象基本一致，大部分參數(shù)均勻性和一致性都很好，N管擊穿和N金屬場管開啟兩項依舊偏低。至此排除了變頻開關(guān)位置的影響，測試異常并不是由于變頻控制開關(guān)放置在PCM間內(nèi)產(chǎn)生高頻無線信號干擾所致。

4.2 實驗2

電源接到PCM間外面的電源上，遠離PCM測試設(shè)備電源，測試結(jié)果如圖7所示。

圖6 變頻開關(guān)位置遠離測試系統(tǒng)測試結(jié)果

圖7 電源接到PCM間外面電源的測試結(jié)果

結(jié)果顯示N管擊穿和N金屬場管仍存在異常降低的臺階，但是異常程度明顯減輕，由此看來共電源的影響可能性比較大，但是結(jié)果仍異常，經(jīng)過分析，可能是由于外面的電源雖然遠離PCM測試間電源，但是兩處電源仍是并聯(lián)共通的，即PCM間電源是外面電源的支線。因此增加實驗3，單獨拉一根動力線給變頻開關(guān)供電，測試結(jié)果如圖8所示。

圖8 單獨拉線給變頻開關(guān)供電后的測試結(jié)果

結(jié)果顯示參數(shù)完全恢復(fù)正常，因此判定最終影響因素是變頻控制開關(guān)的共電串擾。

5 結(jié)束語

為了提高PCM測試間凈化級別，增加高效過濾裝置，但是影響了送風量，致使測試間溫濕度超標，不利于設(shè)備運作和圓片保存。經(jīng)考慮增加風機以提高送風量，接踵而來的是PCM測試參數(shù)發(fā)生不同程度的躍變。經(jīng)過不斷的實驗探索，最終確定為高頻的風機控制器與測試間設(shè)備共用電源，從而引入的共電串擾導(dǎo)致的，此異常比較隱蔽而且可參閱性較少。目前我們采取了單獨設(shè)立變頻開關(guān)供電電源的方法，很好地解決了測試異?，F(xiàn)象，從而實現(xiàn)了對測試間溫濕度和凈化環(huán)境的有效控制，保證了測試工作的正常運作。

[1] 孫以材. 半導(dǎo)體測試技術(shù)[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1984.