CN103675647A

CN103675647A - 一种基于集成电路标准样片的校准装置及方法

Info

Publication number: CN103675647A
Application number: CN201310663881.0A
Authority: CN
Inventors: 胡勇; 孙崇钧; 王庆
Original assignee: 709th Research Institute of CSIC
Current assignee: 709th Research Institute of CSIC
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2033-12-10
Also published as: CN103675647B

Abstract

一种基于集成电路标准样片的校准装置，包括集成电路标准样片、校准接口板及校准线缆、直流矩阵开关、射频矩阵开关；其优点是：（1）扩展了标准样片的应用范围，实现了标准样片在集成电路测试系统全通道校准中的应用；（2）采用了矩阵开关作为主架构，保证了装置的可扩展性和兼容性；（3）该装置是基于标准样片实现对集成电路测试系统的量值传递，无需配备大量的专测设备，很大程度降低了研制费用；（4）集成度高，便携性能好，运输便捷，能够很好地满足当前集成电路测试系统现场校准的需求。

Description

一种基于集成电路标准样片的校准装置及方法

技术领域

本发明涉及集成电路测试系统计量技术领域，具体的说是一种基于集成电路标准样片的集成电路测试系统校准装置，以及使用该校准装置进行集成电路测试系统校准的方法。

背景技术

集成电路测试系统的校准是微电子计量的重要组成部分，只有校准过的集成电路测试系统才能确保其所复现的量值能通过一条不确定度已知的溯源链与基准量值相联系。目前对于集成电路测试系统的校准主要是研制专用校准装置，这些装置的建立需要经过标准建立考核、配备专用校准软件、以及编制校准规范等过程，具有研制难度大、研制周期长、累计投入经费高等特点；同时，专用校准装置只能用于指定系列的集成电路测试系统的校准，而不能直接应用到其他不同系列测试系统的校准工作。集成电路标准样片是实现量值溯源和传递的良好途径，具有成本低、方便携带、校准过程简单、可以现场校准等诸多优点。然而，标准样片的引脚资源是固定的，直接在被校集成电路测试系统上测量标准样片，无法实现对测试系统全部通道的校准。因此，很有必要研究一种基于标准样片的集成电路测试系统校准装置及其方法，使得标准样片的量值可以准确可靠的传递到测试系统每个通道上，满足测试系统全通道覆盖的校准需求。

发明内容

本发明的目的是研制一种基于集成电路标准样片的校准装置，可以实现标准样片与集成电路测试系统全通道间的量值传递，解决测试系统全通道、多参数、多量程的校准需求, 同时，本发明还提供一种使用该校准装置进行测试系统校准的校准方法。

本发明一种基于集成电路标准样片的校准装置，包括集成电路标准样片、校准接口板及校准线缆、直流矩阵开关、射频矩阵开关；校准装置各部分的连接关系如图1所示，其中，标准样片通过测试夹具置于校准接口板上。直流矩阵开关通过校准线缆一端连接标准样片测试管脚接口，另一端连接直流参量测量接口，用于直流参量测量时标准样片与测试通道间的切换。射频矩阵开关通过校准线缆连接交流参量测量接口，用于交流参量测量时标准样片与测试通道间的切换。通过改变直流矩阵开关和射频矩阵开关的拓扑结构，使矩阵开关连接至标准样片待测管脚的行，依次切换至矩阵开关的所有列，从而实现标准样片待测管脚与测试系统的全通道连接。通过校准装置自有的参量误差修正技术，消除标准样片至被校测试系统通道之间的回路（标准样片接口、探头、连接线、接口电路、矩阵开关等）对整个校准装置性能的影响。

所述集成电路标准样片应具有参数多、量程广、性能稳定等特点，其参数测量不确定度应优于被校测试系统测量部件最大允许误差的3~10倍。

所述校准接口板直接安装于测试系统的测试头上，标准样片非测量管脚通过校准接口板直接连接至测试系统对应资源，标准样片待测管脚连接至校准接口板上接口，测试系统数字通道采用等长走线方式直接引出到校准接口板上多组接口。校准线缆内芯采用标准规格的排线，排线数量需根据矩阵开关规模进行确定，将多股排线进行绞合后外层覆盖屏蔽层，以控制线缆的噪声和漏电流。

所述直流矩阵开关用于标准样片直流参数测量时待测管脚与测试通道之间的切换，矩阵规模应在4×50以上。

所述射频矩阵开关用于标准样片交流参数测量时待测管脚与测试通道之间的切换，开关的带宽应在300MHz以上，矩阵规模应在2×16以上，具有50ohm阻抗。

所述参量误差修正技术，即测量任一数字通道至标准样片待测管脚的回路电阻，通过计算补偿到直流参量测量结果中。测量任一数字通道至标准样片待测管脚的传输延时，通过计算补偿到交流参量测量结果中。

本发明一种基于集成电路标准样片的测试系统校准方法是通过以下步骤实现：

（1）将校准装置与测试系统对接，通过校准接口板及校准线缆将标准样片待测管脚引至矩阵开关X端，将测试系统数字通道引至矩阵开关Y端。

（2）通过设定矩阵开关的拓扑结构，从而使标准样片待测管脚连接测试系统任意一数字通道。

（3）测试系统对标准样片进行测量，测量得到的参数示值与标准样片的参数标准值进行比较，得出参数在集成电路测试系统该数字通道上的误差。

（4）重复步骤（2）、（3），得出各参数在测试系统上所有数字通道上的误差，从而实现测试系统的全通道校准。

本发明一种基于集成电路标准样片的校准装置及方法的优点是：

（1）扩展了标准样片的应用范围，实现了标准样片在集成电路测试系统全通道校准中的应用；

（2）本发明提供的校准装置采用了矩阵开关作为主架构，保证了装置的可扩展性和兼容性；

（3）该装置是基于标准样片实现对集成电路测试系统的量值传递，无需配备大量的专测设备，很大程度降低了研制费用；

（4）集成度高，便携性能好，运输便捷，能够很好地满足当前集成电路测试系统现场校准的需求。

附图说明

图１是基于集成电路标准样片的校准装置组成结构示意图；

图２是校准接口板设计示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此：

根据图1所示，基于集成电路标准样片的校准装置，包括集成电路标准样片、校准接口板及校准线缆、直流矩阵开关、射频矩阵开关。

标准样片应包含的参数有输入低电平电压（V _IL），输入高电平电压（V _IH），输出低电平电压（V _OL），输出高电平电压（V _OH），输出低电平电流（I _OL），输出高电平电流（I _OH），输出低电平转高电平时间延迟（t _PLH），输出高电平转低电平时间延迟（t _PHL）。所有参数均可编程，且能够覆盖被校测试系统的测量范围，测量不确定度应优于被校测试系统测量部件最大允许误差的3~10倍。

根据图2所示，校准接口板上包含标准样片测试夹具、标准样片测试管脚接口、直流参量测量接口、交流参量测量接口。其中，标准样片测试管脚接口采用IDC10插座，经校准线缆与直流矩阵开关X端相连，IDC10插座每一路通过板上走线连至标准样片待测管脚。直流参量测量接口采用IDC50插座，经校准线缆与直流矩阵开关Y端相连，测试系统数字通道采用等长走线方式直接引出至IDC50插座，每个IDC50插座至少连接32路数字通道， n个IDC50插座实现测试系统全通道连接。每路IDC50插座上数字通道与地交错排列，用以减小测量过程中相邻通道之间的干扰。交流参量测量接口采用SMA插座，通过射频矩阵开关将标准样片待测管脚与测试系统数字通道相连，板上采用50ohm阻抗走线。

标准样片至被校测试系统通道之间的回路（标准样片接口、探头、连接线、接口电路、矩阵开关等）会对整个校准装置的性能指标产生较大的影响，采用参数误差补偿技术可消除此影响。测试系统数字通道采用等长走线方式直接引出至IDC50插座，测量任一数字通道至标准样片待测管脚的回路电阻，通过计算补偿到直流参量测量结果中。保证交流参量测量过程中整个回路（板上走线、校准线缆、接口、测试系统）50ohm阻抗匹配，测量任一数字通道至标准样片待测管脚的传输延时，通过计算补偿到交流参量测量结果中。直流参量校准线缆内芯采用标准规格的排线，排线数量需根据直流矩阵开关规模进行确定，将多股排线进行绞合后外层覆盖屏蔽层，以控制线缆的噪声和漏电流。交流参量校准线缆采用不小于300MHz带宽的SMA射频线缆，具体数量由射频矩阵开关规模进行确定。

直流矩阵开关采用pickering公司的40-541-021，单个开关节点的热电动势5μV，矩阵开关规模为8×66。射频矩阵开关采用pickering公司的40-728-001，带宽300MHz，矩阵开关规模为2×16。

在使用上诉校准装置进行测试系统校准时，下面以标准样片其中一种参量V _OL为例详细描述其校准方法。首先将校准线缆及校准接口板与集成电路测试系统进行机械对接，在规定条件下，将标准样片接入校准接口板上。再通过设定直流矩阵开关的特定拓扑结构，从而使标准样片待测管脚连接至测试系统任意一数字通道。此时电源电压设定规定的电压值，标准样片输入端设定低电平，被测管脚灌入规定的负载电流I _OL，在被测管脚测得输出低电平电压V _OLX。测试系统对标准样片进行测量得到的参数示值V _OLX，与标准样片的参数标准值V _OLS进行比较，得到测试系统该数字通道直流电压测量误差为V _OLX与V _OLS的差值。再次通过设定直流矩阵开关的特定拓扑结构，将标准样片待测管脚连接至测试系统下一个数字通道，并对标准样片参量V _OL进行测量并计算误差，依此类似，直至得到测试系统所有数字通道直流电压测量的误差值，从而实现数字通道直流电压测量的全通道校准。

Claims

1.一种基于集成电路标准样片的校准装置，其特征在于：本发明一种基于集成电路标准样片的校准装置，包括集成电路标准样片、校准接口板及校准线缆、直流矩阵开关、射频矩阵开关；其中，标准样片通过测试夹具置于校准接口板上；直流矩阵开关通过校准线缆一端连接标准样片测试管脚接口，另一端连接直流参量测量接口，用于直流参量测量时标准样片与测试通道间的切换；射频矩阵开关通过校准线缆连接交流参量测量接口，用于交流参量测量时标准样片与测试通道间的切换；通过改变直流矩阵开关和射频矩阵开关的拓扑结构，使矩阵开关连接至标准样片待测管脚的行，依次切换至矩阵开关的所有列，从而实现标准样片待测管脚与测试系统的全通道连接。

2.根据权利要求1所述的集成电路标准样片，其特征在于：包含的参数有输入低电平电压（V _IL），输入高电平电压（V _IH），输出低电平电压（V _OL），输出高电平电压（V _OH），输出低电平电流（I _OL），输出高电平电流（I _OH），输出低电平转高电平时间延迟（t _PLH），输出高电平转低电平时间延迟（t _PHL）,所有参数均可编程，且能够覆盖被校测试系统的测量范围，测量不确定度应优于被校测试系统测量部件最大允许误差的3~10倍。

3.根据权利要求1所述的校准接口板，其特征在于：包含标准样片测试夹具、标准样片测试管脚接口、直流参量测量接口、交流参量测量接口；校准接口板直接安装于测试系统的测试头上，标准样片非测量管脚通过校准接口板直接连接至测试系统对应资源，标准样片待测管脚连接至校准接口板上标准样片测试管脚接口，测试系统数字通道采用等长走线方式直接引出到校准接口板上多组直流参量测量接口和交流参量测量接口。

4.根据权利要求1所述的直流矩阵开关和交流矩阵开关，其特征在于：直流矩阵开关的规模应在4×50以上；射频矩阵开关带宽应在300MHz以上，矩阵规模应在2×16以上，具有50ohm阻抗。

5.根据权利要求1所述的一种基于集成电路标准样片的测试系统校准方法，其特征在于：通过校准接口板及校准线缆将标准样片待测管脚引至矩阵开关X端，将测试系统数字通道引至矩阵开关Y端；再通过设定矩阵开关的拓扑结构，从而使标准样片待测管脚依次连至测试系统任意一数字通道，测试系统对标准样片进行测量得到的参数示值，与标准样片的参数标准值进行比较，得出该参数在集成电路测试系统任意一数字通道上的误差。