集成電路靜態參數測試

張 靜，水銘旗

(中國電子科技集團公司第四十七研究所，沈陽110032)

1 引言

隨著半導體集成電路事業的飛速發展，對半導體集成電路的性能要求越來越高，為了保證集成電路的質量，半導體集成電路的測試技術就非常重要。半導體集成電路的測試主要包括功能測試、靜態參數測試、動態參數測試。這些參數是用來衡量電路功能、性能是否符合規范或者用戶要求的指標。現簡單介紹一下靜態參數的概念、基本測試原理及方法。

2 靜態參數簡介

靜態參數測試是檢驗電路中晶體管開關閉合的狀態是否正確的指標，電路基本邏輯實現后，是否可以應用到具體設備上，是否符合用戶需求，還要看其靜態參數是否符合要求。

靜態參數也叫做直流參數，現介紹幾個主要的靜態參數:

(1)輸入高電平電壓VIH，輸入低電平電壓VIL

定義:使輸出端電平為規定值時，輸入端所施加的最小高電平電壓為VIH。

使輸出端電平為規定值時，輸入端所施加的最大低電平電壓為VIL。

(2)輸出高電平電壓VOH，輸出低電平電壓VOL

定義:輸入端在施加規定的電平下，使輸出端為邏輯高電平H時的電壓為VOH。

輸入端在施加規定的電平下，使輸出端為邏輯低電平L時的電壓為VOL。

(3)輸入高電平電流IIH，輸入低電平電流IIL

定義:輸入端在施加規定的高電平電壓VIH時流入器件的電流為IIH。

輸入端在施加規定的低電平電壓VIL時流出器件的電流為IIL。

(4)輸出高電平電流IOH，輸出低電平電流IOL

定義:輸入端在施加規定的電平使輸出為高電平H時，輸出端施加規定的電平下流出器件的電流為IOH。

輸入端在施加規定的電平使輸出為低電平L時，輸出端施加規定的電平下流入器件的電流為IOL。

(5)輸出高阻態時高電平電流IOZH，輸出高阻態時低電平電流IOZL

定義:三態輸出的器件，三態控制端在施加規定的電平使輸出為高阻態下，輸出端施加規定的高電平電壓VO時流入器件的電流為IOZH。

三態輸出的器件，三態控制端在施加規定的電平使輸出為高阻態下，輸出端施加規定的低電平電壓VO時流出器件的電流為IOZL。

(6)電源電流IDD

定義:輸入端在施加規定的電平下，經電源端流入器件的電流。

3 靜態參數測試原理

靜態參數測試是在大規模集成電路測試系統上完成的，以26C31為例介紹一下各參數的測試方法。

簡單例舉26C31的幾個靜態參數來介紹測試方法。其電特性如表1所示。

表1 26C31靜態參數表(摘錄)

(1)輸入高電平電壓VIH，輸入低電平電壓VIL的測試

輸入高、低電平的測試有兩種方法，一是掃描測試法，二是功能驗證法。大都采用第二種方法:首先設置電源電壓VDD=5V，輸入端的輸入高電平設置為2.0V，輸入端的輸入低電平設置為0.8V，測試電路的功能，如果功能通過，就證明輸入高、低電平合格;如果功能沒能通過，就證明輸入高、低電平不合格。

(2)輸出高電平電壓VOH，輸出低電平電壓VOL的測試

輸出高電平電壓VOH的測試:首先設置電源電壓VDD=4.5V，輸入端的輸入高電平設置為2.0V，輸入端的輸入低電平設置為0.8V，被測輸出端為邏輯高電平時，被測輸出端強制-20mA的電流，測試輸出端的電壓值，若大于2.5V，合格;否則，失效。

輸出低電平電壓VOL的測試:首先設置電源電壓VDD=5.5V，輸入端的輸入高電平設置為2.0V，輸入端的輸入低電平設置為0.8V，被測輸出端為邏輯低電平時，被測輸出端強制20mA的電流，測試輸出端的電壓值，若小于0.5V，合格;否則，失效。

需要說明的是在測試輸出高、低電平的同時也驗證了輸出高電平電流IOH和輸出低電平電流IOL。測試時強制的電流值就是輸出高電平電流IOH和輸出低電平電流IOL的極限值。輸出高、低電平合格，就證明輸出高、低電平電流合格。

(3)輸入高電平電流IIH，輸入低電平電流IIL的測試

輸入高電平電流IIH的測試:首先設置電源電壓VDD=5.5V，輸入端的高電平設置為2.0V，低電平設置為0.8V，被測輸入端強制2.0V的電壓，測得電流就是輸入高電平電流IIH，若在-1.0uA和1.0uA之間，參數就合格;否則，失效。

輸入低電平電流IIL的測試:首先設置電源電壓VDD=5.5V，輸入端的高電平設置為2.0V，低電平設置為0.8V，被測輸入端強制0.8V的電壓，測得電流就是輸入低電平電流IIL，若在-1.0uA和1.0uA之間，參數就合格;否則，失效。

(4)輸出高阻態時高電平電流IOZH，輸出高阻態時低電平電流IOZL的測試

輸出高阻態時高電平電流IOZH:首先設置電源電壓VDD=5.5V，輸入端的高電平設置為2.0V，低電平設置為0.8V，使能端口ENABLE設置邏輯0，/ENABLE設置邏輯1，使被測輸出端為高阻態，被測輸入端強制5.5V的電壓，測得電流就是輸出高電平電流IOZH，若在-5.0uA和5.0uA之間，參數就合格;否則，失效。

輸出高阻態時低電平電流IOZL的測試:首先設置電源電壓VDD=5.5V，輸入端的高電平設置為2.0V，低電平設置為0.8V，使能端口ENABLE設置邏輯0，/ENABLE設置邏輯1，使被測輸出端為高阻態，被測輸入端強制0V的電壓，測得電流就是輸出低電平電流IOZL，若在-5.0uA和5.0uA之間，參數就合格;否則，失效。

(5)電源電流IDD的測試

首先設置電源電壓VDD=5.5V，輸入端的高電平設置為5.5V，低電平設置為0V，使電路處于靜態，輸出端開路，測試流經電源的電流，如果小于500uA，參數合格;否則失效。

4 測試中應該注意的問題

在進行電路測試時，我們要注意的是要完全按照技術指標或詳細規范來進行測試，規范和指標沒有明確提出的測試條件，我們要按照最嚴格的情況設置。電路測試要力求做到嚴格、準確、有效。比如電源電壓的設置和測試碼點生成調制的好壞就會直接影響到測試結果的正確與否。

4.1 電源電壓的設置問題

參數測試時電源電壓的設置都應是最嚴格的條件，比如電源電流測試時設置VDD=5.5V，該條件下測試的電源電流值比VDD=4.5V或5.0V時測得的值都大，電壓越大電流越大，而電源電流是越小越好，說明其功耗小省電，所以在VDD=5.5V時測試電源電流最嚴格;測試輸出高電平時，設置VDD=4.5V，該條件下測得的電壓值就比VDD=5.5V或5.0V時測得的值都小，輸出高電平電壓應該是越大越好，說明其帶載能力強;相反地，測試輸出低電平時，設置VDD=5.5V，該條件下測得的電壓值就比VDD=4.5V或5.0V時測得的值都大，而輸出低電平電壓是越小越好，說明其帶載能力強;還有輸入漏電流測試時電壓都設置為5.5V，該條件下測試出的電流是大的，而漏電流也是越小越好。電路的參數都應是在極限條件下測試的，也就是在最差、最嚴格的條件下進行測試，只有這樣才能保證所測電路的性能達標。

4.2 完善的測試碼點

電路的邏輯是否正確需要用測試碼點來驗證，而測試碼點覆蓋率的高低，碼點調制的是否合理、正確，直接影響到測試程序的正確有效性。完善的測試碼點能夠有效地測試出電路邏輯功能的正確與否。所以應盡量提高測試碼點的覆蓋率，保證測試碼點的合理正確，從而篩選出存在邏輯缺陷的電路，以保證用戶在使用中不出現問題。

5 結束語

以上簡單介紹了靜態參數的概念，測試原理及方法，并以26C31為例，簡單介紹了輸入高電平、低電平，輸出高電平、低電平，輸入電流，輸出高阻態電流，電源電流等幾個主要靜態參數在測試系統上的測試方法，并且指出了在參數測試中應該注意的一些問題。

［1］ 國家標準局.GB 3834-83半導體集成電路CMOS電路測試方法的基本原理［S］.中國標準出版社，2007:22-23.

［2］ National Semiconductor. DS008574 DS26C31T/DS26C31M COMS Quad TRI-STATE Differential Line Driver［S］.National Semiconductor Corporation，1998.