IC半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)(一)

一、物理基礎(chǔ) 所有物質(zhì)按照導(dǎo)電能力的差別可分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體三類。半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間?；蛘哒f，半導(dǎo)體是介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)。DB文件獲得網(wǎng)表和時(shí)序約束信息進(jìn)行自動(dòng)放置標(biāo)準(zhǔn)單元，同時(shí)進(jìn)行時(shí)序檢查和單元放置優(yōu)化。常用的半導(dǎo)體材料有：元素半導(dǎo)體硅(Si)和鍺(Ge)、化合物半導(dǎo)體(GaAs)等。導(dǎo)體的電阻率在10-4Ω?cm以下，如銅的電阻率為1.67×10-6 Ω?cm，絕緣體的電阻率在1010 Ω?cm以上，半導(dǎo)體的電阻率在10-3Ω?cm～109Ω?cm之間，與導(dǎo)體的電阻率相比較，半導(dǎo)體的電阻率有以下特點(diǎn)。

1.對(duì)溫度反映靈敏

導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高略有升高，如銅的電阻率僅增加0.4%左右，但半導(dǎo)體的電阻率則隨溫度的上升而急劇下降，如純鍺，溫度從20℃上升到30℃時(shí)，電阻率降低一半左右。

2.雜質(zhì)的影響顯著

金屬中含有少量雜質(zhì)其電阻率不會(huì)發(fā)生顯著變化，但是，極微量的雜質(zhì)摻在半導(dǎo)體中，會(huì)引起電阻率的極大變化。如在純硅中加入百萬分之一的硼，就可以使硅的電阻率從2.3×105 Ω?cm急劇減少到0.4 Ω?cm左右。

3.光照可以改變電阻率

例如，有些半導(dǎo)體(如)受到光照時(shí)，其導(dǎo)電能力會(huì)變得很強(qiáng)；當(dāng)無光照時(shí)，又變得像絕緣體那樣不導(dǎo)電，利用這種特性可以制成光敏元件。而金屬的電阻率則不受光照的影響。

溫度、雜質(zhì)、光照對(duì)半導(dǎo)體電阻率的上述控制作用是制作各種半導(dǎo)體器件的物理基礎(chǔ)。

數(shù)字IC自動(dòng)測(cè)試設(shè)備

集成電路(Integrated Circuit,IC)測(cè)試是集成電路產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要組成部分,它貫穿IC設(shè)計(jì)、制造、封裝、應(yīng)用的全過程。集成電路晶圓(Wafer Test)測(cè)試是集成電路測(cè)試的一種重要方法,是保證集成電路性能、質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,是發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的一門支撐技術(shù)。而IC自動(dòng)測(cè)試設(shè)備(Automatic Test Equipment,ATE)是實(shí)現(xiàn)晶圓測(cè)試必不可少的工具。net）更重要的是，藉由這個(gè)方法可以增加Gate端和下層的接觸面積。 首先介紹數(shù)字IC自動(dòng)測(cè)試設(shè)備的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu),分析了板級(jí)子系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及功能。

***討論了數(shù)字IC自動(dòng)測(cè)試設(shè)備中兩種關(guān)鍵的測(cè)試技術(shù):邏輯功能測(cè)試和直流參數(shù)測(cè)量,在系統(tǒng)分析其工作原理和測(cè)試方法的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了硬件電路,并通過實(shí)驗(yàn)平臺(tái)分別驗(yàn)證了電路的測(cè)試功能。 在IC自動(dòng)測(cè)試設(shè)備中,實(shí)現(xiàn)直流參數(shù)測(cè)量的模塊稱為參數(shù)測(cè)量單元(Parametric Measurement Unit,PMU)。PMU的測(cè)量方法有兩種,加壓測(cè)流和加流測(cè)壓。VCS和Scirocco都集成了Virsim圖形用戶界面，它提供了對(duì)模擬結(jié)果的交互和后處理分析。為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的直流參數(shù)測(cè)試單元硬件電路,在的第四章介紹了一種構(gòu)建簡(jiǎn)單自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的驗(yàn)證方法。

針對(duì)一種DC-DC開關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片,首先詳細(xì)分析了該芯片各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)試原理,設(shè)計(jì)了以MCU作為控制核心、集成2個(gè)PMU和其他一些硬件電路的簡(jiǎn)單測(cè)試板;然后根據(jù)芯片的測(cè)試要求設(shè)計(jì)了流程控制程序;后,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了測(cè)試板的PMU能夠滿足參數(shù)測(cè)量精度要求。 的后部分,詳細(xì)列出了直流參數(shù)測(cè)量單元驗(yàn)證板對(duì)19片WAFER的測(cè)試統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)表明,PMU模塊的電壓測(cè)試精度為0.5%以內(nèi),微安級(jí)電流的測(cè)試精度為5%以內(nèi),自動(dòng)測(cè)試過程中沒有出現(xiàn)故障。這個(gè)步驟就像是在設(shè)計(jì)建筑前，先決定要幾間房間、浴室，有什么建筑***需要遵守，在確定好所有的功能之后在進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣才不用再花額外的時(shí)間進(jìn)行后續(xù)修改。驗(yàn)證了PMU模塊能夠滿足數(shù)字IC自動(dòng)測(cè)試設(shè)備的直流參數(shù)測(cè)試要求。

大功率模擬集成電路

隨著集成電路產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,集成電路的集成度越來越高,內(nèi)部結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜,對(duì)于測(cè)試的要求也越來越高。集成電路測(cè)試技術(shù)作為保障集成電路性能、質(zhì)量的重要技術(shù)之一也得到了很快的發(fā)展。直流參數(shù)測(cè)試是集成電路測(cè)試技術(shù)的重要組成部分,能夠快速有效的檢測(cè)芯片的性能,受到集成電路測(cè)試行業(yè)的高度重視。芯片組，則是一系列相互關(guān)聯(lián)的芯片組合，它們相互依賴，組合在一起能發(fā)揮更大的作用，比如計(jì)算機(jī)里面的處理器和南北橋芯片組，手機(jī)里面的射頻、基帶和電源管理芯片組。實(shí)現(xiàn)了一種大功率直流參數(shù)測(cè)試的研制,可以實(shí)現(xiàn)高電壓、大電流的直流參數(shù)測(cè)試,具有很高的測(cè)試精度,而且具有一定的通用性。

首先根據(jù)文獻(xiàn)資料分析本課題研究的背景以及意義,介紹了集成電路測(cè)試系統(tǒng)組成、分類以及國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r。介紹了集成電路直流參數(shù)測(cè)試的基本原理與方法,在此基礎(chǔ)上分析了大功率模擬集成電路直流參數(shù)測(cè)試的設(shè)計(jì)需求,提出了設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)的功能與設(shè)計(jì)指標(biāo),構(gòu)建了大功率模擬集成電路直流參數(shù)測(cè)試實(shí)現(xiàn)的原理方案;設(shè)計(jì)了接口控制模塊、邏輯控制模塊與精密測(cè)量單元,詳細(xì)分析了精密測(cè)量單元的工作原理,并搭建了具體的硬件電路;根據(jù)硬件所需要實(shí)現(xiàn)的測(cè)試功能,設(shè)計(jì)了測(cè)試底層驅(qū)動(dòng)函數(shù),提供給應(yīng)用軟件測(cè)試函數(shù)接口實(shí)現(xiàn)可編程測(cè)試,并對(duì)測(cè)試進(jìn)行了軟件校正;后文章給出了功能測(cè)試數(shù)據(jù)與報(bào)告,分析了集成運(yùn)算放大器的測(cè)試原理和方法,并給出了測(cè)試過程與測(cè)試數(shù)據(jù),表明測(cè)試性能達(dá)到了比較好的效果。不管是在空氣流通的熱帶區(qū)域中，還是在潮濕的區(qū)域中運(yùn)輸，潮濕都是顯著增加電子工業(yè)開支的原因。設(shè)計(jì)的大功率模擬直流參數(shù)測(cè)試模塊,已經(jīng)被廣東某集成電路制造企業(yè)使用,使用效果表明測(cè)試模塊性能穩(wěn)定,通用性強(qiáng),成本低,特別適合國內(nèi)集成電路企業(yè)的應(yīng)用,具有比較高的實(shí)用價(jià)值。