基于高吞吐率WLR測試的 ACS集成測試系統（二）

圖4示出了多器件TDDB測試結構的共用 SMU和SMU-per-pin配置。在開(kāi)關(guān)（共用SMU） 情況下，SMU1提供連續應力至測試序列的全 部結構，SMU2順序測量每個(gè)器件。在順序分 析結構的過(guò)程中，開(kāi)關(guān)延時(shí)和有限的測量速 度合在一起會(huì )限制每個(gè)結構的測量速度。因 此，必須分析這些延時(shí)并折合至壽命分析以保證準確推測壽命。而且，如果一個(gè)結構遭 受災難性的故障，本組的其它結構將遭受電 壓瞬變、暫時(shí)失去應力條件并可能使測量結 果不準確。SMU-per-pin架構不受開(kāi)關(guān)延時(shí) 和結構不良連接的影響，但更重要的是測量 速度非�？�，這對于采集高速漸進(jìn)擊穿現象 而言至關(guān)重要。

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

NBTI測試面臨不同的問(wèn)題。NBTI測試 結構是一個(gè)MOSFET，其中在柵極施加應力 并在漏極進(jìn)行測量，源極和襯底接地。由 于劣化恢復問(wèn)題，NBTI要求極高的測量速 度。特性分析帶來(lái)的應力中斷時(shí)間應盡量 短。測量速度越快，劣化測量的準確度越 高。2 很明顯，共用SMU系統在應力和測量 周期之間引入了延時(shí)，并在特性分析之間 的應力持續期帶來(lái)了可變性。即便使用可 能造成損害的熱開(kāi)關(guān)技術(shù)3，也必須測量應 力周期長(cháng)度的變化并在壽命分析過(guò)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(guò)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準可靠性測試而言可能是圖5所示順序測試流的好幾倍。

對于僅包含應力-測量序列的簡(jiǎn)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)間內提供4個(gè)器件的 測試結果。當然，這假定了測試時(shí)間比開(kāi) 銷(xiāo)（例如，探測器移動(dòng)）時(shí)間長(cháng)得多。增 加被測器件的數量，尤其在時(shí)間較長(cháng)的可 靠性測試中，能節省大量時(shí)間并得到更多 的統計數據樣本。

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圖5. 在順序測試與并行測試之間的時(shí)間差

使用多個(gè)GPIB組的2600系列源表實(shí)現 ACS集成測試系統的并行測試。通常使用4 個(gè)SMU（2臺2600系列儀器）一組來(lái)測量4 端FET或4個(gè)電容器。組內的2600系列儀器 用TSP-LinkTM 連接起來(lái)作為一臺儀器那樣進(jìn)行控制。此方法實(shí)現了系統可擴展性而且簡(jiǎn)化了ACS內的測試管理。因此，可以 建立多組SMU-per-pin測試系統。 對于并行測試而言，測試腳本預裝載 至每臺2600主機并保存在它的存儲器內。 觸發(fā)后，控制器將啟動(dòng)一個(gè)函數調用每個(gè) 組的主機，主機將運行腳本來(lái)協(xié)調其它 2600儀器。然后，此控制器掃描總線(xiàn)并 接收來(lái)自2600主機的測試結果。

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

面市時(shí)間延長(cháng)和測試成本壓力增大意 味著(zhù)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)驗證的儀器和測量， ACS集成測試系統填補了基于交互式實(shí)驗 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。工程師使用此系統就擁有了極大的系統靈活性和吞吐量，不僅能提供數量 巨大的統計數據，還實(shí)現了性能卓越的獨 立器件測量。