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1. 芯片測試臺
晶圓（On Wafer）測試需要在芯片測試臺上 進行�；镜臏y試臺由四部分組成：載片部分、接觸和調(diào)整部分、顯微鏡部分和控制部分。載片部分有如下功能: 用具有水平平面的圓柱體裝載晶圓或芯片，并利用吸盤將它固定。接觸和調(diào)整部分用來裝配和調(diào)整探針、探針陣列或探頭。顯微鏡部分也包括一個位置調(diào)整裝置，以 便對待測芯片進行聚焦�？刂撇糠钟脕砜刂�芯片測試臺的移動和旋轉(zhuǎn)，并實現(xiàn)其它一些功能，如激活標(biāo)記不合格芯片的標(biāo)記筆。許多控制系統(tǒng)都有自動和手動兩種操作模式。
2. 與芯片接觸方式
為了測試芯片上的集成電路，必須有輸人信號和直流電壓，并且要從集成芯片中得到輸出信號。這就意味著必須與芯片上的焊盤（Pad）相接觸。這將用到探針、 探針陣列或探頭。單個探針必須是在三維空間可移動的，而探針陣列和探頭還需要額外的裝置以調(diào)整探針陣列或探頭平面與芯片的夾角，以保證所有觸點都能與焊盤 相接觸。探針和探針陣列可用來測試低速芯片，也可用于測試高速IC或MMIC的直流性能。利用單個的可調(diào)節(jié)的探針的優(yōu)點在于其靈活性。 除了芯片邊緣的大面積焊盤外，單個探針還可用于接觸芯片中間小面積的金屬，從而獲得有關(guān)實驗電路的更多信息。很明顯，采用單個可調(diào)節(jié)的探針來測試復(fù)雜電路 將十分困難，且相當(dāng)費時。
探針陣列適于測試焊盤排列預(yù)先確定的IC。因為整個探針陣列是一個統(tǒng)一的三維可調(diào)的機械裝置，所有的探針同時進行 整體調(diào)節(jié)。這種測試的前提是被測芯片的焊盤陣列必須與探針陣列在數(shù)目和間距上相一致。這種方案具有標(biāo)準(zhǔn)性，在版圖設(shè)計和測試中推薦使用。圖1為一個10針 探頭的實物照片。
圖1 10針探頭的實物照片
若要在晶片上測試RFIC, MMIC和髙速IC，就要用到微波探針。 如圖2(a)所示，共面波導(dǎo)探針包括探針體、同軸連接器、探針針尖和針尖末端的接觸點。共面?zhèn)鬏斁�在同軸連接器和探針接觸點之間傳輸信號。圖2(b)中給 出了最簡單的探針針尖的頂視圖、側(cè)視圖和俯視圖。探針有一個信號接觸點S(Signal)和一個接地點G(Ground)。S接觸點通過共面線連接到同軸 連接器的引腳上，G端則連接到共面連接器上。這種SG型探針可在20GHz的頻率范圍內(nèi)應(yīng)用。對于更高的頻率，則需要用到圖3給出的GSG型探針。對于差 分信號，針對不同的版圖可運用SS型或SGS型探針。另外，多接觸點的探針組中，允許對指定的接觸點通過跨接電容實現(xiàn)旁路P(Pass)或端接 T(Terminal)50Ω阻抗匹配電阻。因此，有很多種芯片測試探針類型，如GSSG,SSGSS,GSSPSG等。探針 的另外一個特性就是它的間距。
圖2 微波探頭：(a)實物照片，(b)探頭末端的頂視圖、側(cè)視圖和底視圖(自上而下)
圖3 GSG組合150um間距微波探針照片
3. 綁定和封裝后化的測試
ICs 必須經(jīng)過綁定(Bonding的音譯，又稱之為壓焊或鍵合)和封裝，以便能和它所在的環(huán)境保持固定的接觸。綁定和封裝后還應(yīng)對芯片性能再進行測試。一些 ICs需要片外器件才能實現(xiàn)其功能。如高Q值的低頻振蕩器通常需要1個或2個片外的高Q電感器件。在這種情況下，IC必須和片外器件結(jié)合在一起才能正確工 作。另外，要對一個包含多個芯片的系統(tǒng)進行測試，也需要首先對芯片進行綁定。因此，綁定后芯片的測試也是一種關(guān)鍵的測試。
在晶圓測試與綁定封裝后的芯片測試之間的區(qū)別在于連線和封裝過程引起了多種參數(shù)發(fā)生變化。例如，綁定線會產(chǎn)生寄生電感，引起電路高頻性能惡化，這種惡化可能在電路模擬和優(yōu)化時是沒有考慮的。封裝過程同樣會引起電路參數(shù)的變化，這些變化只有通過測試才能得出。
4. 測試系統(tǒng)
不同的IC測試需要搭建不同的測試系統(tǒng)。對于大多數(shù)IC尤其是數(shù)字IC的測試，需要用到信號源和示波器。正弦信號用于測試窄帶系統(tǒng)，而脈碼發(fā)生器則用于測試數(shù)字傳輸系統(tǒng)的化。利用圖4所示的主要由脈碼發(fā)生器、芯片測試臺和示波器構(gòu)成的測試系統(tǒng)亦可以直接得到眼圖。
圖4 測試系統(tǒng)
對于工作在微波和毫米波頻段的放大器IC，采用S參數(shù)分析儀可以直接測試出其增益和輸入輸出匹配特性等。
對于低噪聲放大器的測量，需用到噪聲分析儀。對于振蕩器、混頻器和其它一些頻率轉(zhuǎn)換電路，則需要利用頻帶范圍較寬的頻譜分析儀。若測試LED/Laser驅(qū)動器或激光調(diào)制器,則要利用光接收器。而要測試包括光檢測器和相關(guān)的放大器的光接收電路，則要用到光調(diào)制器作信源。
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