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虽然可以对各种器件进行开路和短路测试，但这在半导体验证测试中最为常见。本文将详细描述在CMOS芯片上测试开路和短路的过程。

 

在深入研究开路和短路测试的技术细节之前，我们必须首先了解其与半导体验证的相关性。半导体验证通常分为结构和功能两部分。结构测试可确保芯片正确构建。功能测试确定芯片是否符合设计规范并在最终环境中按预期执行。打开和短路测试检查半导体芯片的?；ざ艿缏分械墓收?。因此，它是一种结构测试。
 

下图表示典型的CMOS芯片?？梢钥闯?，每个引脚都具有?；ざ芎虲MOS晶体管的网络。

 

 

图1： CMOS芯片的内部电路

 

每个输入引脚上的CMOS晶体管通过允许电流从V DD（芯片的电源电压）流入DUT电路以及从DUT电路流向V SS（地）来起到开关的作用。如果在输入或输出引脚上感应出过压，可能会损坏CMOS晶体管。为了?；ふ庑┢骷?，每个信号引脚都放置了两个二极管（参见图1）。第一个位于信号引脚和V DD之间，第二个位于信号引脚和V SS之间。如果在任何引脚上施加大于V DD的正过压，则V DD二极管变为正向偏置，允许电流在信号引脚和V DD之间流动。类似地，如果在任何引脚上施加大于V SS的负过压，则V SS二极管变为正向偏置，允许电流在V SS和信号引脚之间流动。这样，?；ざ芸煞乐乖诠固跫滤鸹礐MOS晶体管和DUT电路。V DD和V SS?；ざ鼙匦朐诳泛投搪诽跫陆胁馐裕匀繁Ｆ湔９ぷ?。如果保护二极管缺失或功能不正常，可能会出现开路情况。如果存在直接连接，则可能出现短暂情况：

 

引脚和V DD之间

引脚和V SS之间

引脚和另一个信号引脚之间

 

这些短路故障模式中的每一种都妨碍了设备的正确操作。打开并短接所有上述故障模式的测试检查。

 

注：CMOS集成电路基于FET技术，因此通常使用V DD / V SS术语来确定正电源电压/负电源电压（接地）。这些端子也可以记录为V CC / Gnd。

 

1.第1节：硬件设置

 

测试设置

开路和短路的测试设置分为两个例程：测试V DD?；ざ芎筒馐訴 SS保护二极管。

 

测试V DD保护二极管

为了检测信号引脚的V DD?；ざ艿目坊蚨搪?，将V SS，V DD和所有其他信号引脚连接到SMU地，并将最小电流（即100μA）强制插入信号引脚。如果V DD保护二极管正常工作，它将变为正向偏置，电流将在信号引脚和V DD之间流动（见图2）。

 

 

图2：测试VDD二极管（开关未显示）

 

通过测量正向偏置V DD二极管两端的压降，我们可以确定它是否正常工作。如果信号引脚和地之间测量的电压接近0 V（或接地），则信号引脚与地之间通过V SS，V DD和/或另一个信号引脚之间存在一个或多个短路。如果在信号引脚之间测量的电压或上升到高于可接受的正向偏置电压的电位，则信号引脚和地之间存在开路。如果测得的电压是可接受的正向偏压，则V DD?；ざ苷９ぷ?。表1显示了V DD的示例 ?；ざ懿馐越峁陀纱瞬耐ü?失败规范。

 

注意： 没有电流（除少量漏电流外）流过V SS?；ざ?，因为它会反向偏置。

 

注意： 可接受的正向偏压通常取决于制造半导体二极管的材料。然而，制造技术也可用于降低正向偏置电压降。硅二极管的正向偏压通常被认为是0.65 V.精确的电压降取决于流过二极管pn结的电流，结的温度和几个物理常数。正向偏置电压降，施加电流和相关变量之间的关系如下图3所示，通常称为二极管方程：

 

 

图3：二极管方程

 

二极管方程中的变量如下所述。ID =二极管电流（A）IS =饱和电流（A）VD =二极管两端的电压降（V）N =理想系数，介于1和2 Vt之间=热电压（V），室温下约25.85 mV两者之间的电压信号引脚和地将接近0 V，测试结果将为Fail：Shorted。如果其他信号引脚未全部接地，电流仍会流过正向偏置的V DD?；ざ埽ㄈ缤?所示），测试结果为Pass。

 

测试V SS?；ざ?/div>