DE4242990C1

DE4242990C1 - Comparator for verifying characteristics of IC monoliths - compares all IC devices with those of reference IC either manually or to PC programme with output to plotter

Info

Publication number: DE4242990C1
Application number: DE19924242990
Authority: DE
Inventors: Mathias Graesl
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1992-12-18
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 1994-04-07
Anticipated expiration: 2012-12-19

Abstract

The measurement device for verifying the characteristics of IC monoliths using comparisons with a standard reference IC has a test module (m) incorporating a test socket (p) for connecting the IC sample to be checked (P) and a socket (r) for accepting the reference IC (R). A multi-stage circuit selection and changeover array (u1, u1', u2, u2', u3) enables each IC connection in turn for both sample (P) and reference (R) to be subjected to a fixed/variable test voltage (h) either by PC programme and times (tg) or manually (tt). Successive connections are indicated by the LED display (w), and their voltage/current characteristics are observable at the plotter (g). USE/ADVANTAGE - Enables comprehensive testing of ICs by semi-skilled personnel in a simple way which minimises concentration, fatigue and time.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Komparatormeßeinrichtung zur elektrischen Prüfung von monolithisch integrierten Schaltkreisen anhand eines Referenzelements. Die Prüfung erfolgt optisch als Kennlinienmessung an den jeweiligen Anschlußkontakten.The invention relates to a comparator measuring device for electrical testing of monolithically integrated Circuits based on a reference element. The exam takes place optically as characteristic curve measurement on the respective Contacts.

Derartige Komparatormeßeinrichtungen sind beispielsweise aus der Vergleichsmessung von Transistoren bekannt, bei denen mittels eines Kennlinienschreibers Kennlinienfelder von zwei Transistoren durch manuelles Umschalten miteinander verglichen werden können. Die Aussage derartiger Kennlinien stellt für den Fachmann eine äußerst aufschlußreiche Information über wesentliche Parameter des Transistors dar. Die Anwendung derartiger Kennliniendarstellungen auf andere Halbleiterbauelemente, z. B. komplexe Schaltungen in monolithisch integrierter Schaltungstechnik, liefert dem Fachmann ebenfalls wesentliche Informationen, unabhängig davon, ob es sich um analoge oder digitale Schaltungen handelt. Besonders hervorzuheben sind hierbei Untersuchungen, die eine Zerstörung der Schaltungsperipherie, beispielsweise durch externe Kurzschlüsse oder elektrostatische Entladungen, erkennen lassen. Derartige Fehler verändern nämlich die Kennlinie des jeweiligen Schaltungsanschlusses in charakteristischer Weise. Von Nutzen hierbei ist, daß die Strom-Spannungskennlinien von intakten Anschlüssen meist gleich sind. Abweichungen fallen daher leicht auf und lassen sich schnell und ohne große Vorkenntnisse erkennen. Schwieriger wird es, wenn unterschiedliche Innenschaltungen, in der Regel handelt es sich um Unterschiede in den verschiedenen Eingangs- Ausgangsschaltungen und gegebenenfalls ihren Schutzschaltungen, unterschiedliche Kennlinien erzeugen. Such comparator measuring devices are, for example known from the comparison measurement of transistors, at those by means of a curve recorder of two transistors by manual switching can be compared with each other. The statement such characteristics represents an extreme for the expert revealing information about essential parameters of the Transistor. The application of such Representation of characteristic curves on other semiconductor components, e.g. B. complex circuits in monolithically integrated Circuit technology, also provides the specialist essential information regardless of whether it is analog or digital circuits. Especially Special mention should be made here of studies Destruction of the circuit periphery, for example by external short circuits or electrostatic discharges, reveal. Such errors change the Characteristic curve of the respective circuit connection in characteristic way. It is useful here that the Current-voltage characteristics of intact connections mostly are the same. Deviations are therefore noticeable and can be recognized quickly and without much previous knowledge. It gets more difficult when different Internal circuits, as a rule, are Differences in the different input Output circuits and, if applicable, their Protection circuits, generate different characteristics.

Unterschiedliche Kennlinien weisen in diesem Fall nicht unbedingt auf Zerstörungen hin. Noch schwieriger wird es, wenn der zu untersuchende Prüfling eine Vielzahl von Anschlußkontakten aufweist, die auch noch unterschiedliche Kennlinien zeigen. Dann gelingt es nur einem sehr geübten Betrachter oder einschlägigen Fachmann defekte Anschlüsse zu erkennen.In this case, there are no different characteristic curves necessarily for destruction. It gets even more difficult if the examinee to be examined has a large number of Has connection contacts, which are also different Show characteristic curves. Then only a very experienced one succeeds Viewer or relevant specialist defective connections to recognize.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine leicht bedienbare Komparatormeßeinrichtung anzugeben, die die Prüfung einer monolithisch integrierten Schaltung mit einer Vielzahl von Anschlußkontakten auf einfache Weise, auch für eine ungeübte Person, ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Komparator meßeinrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.It is therefore the job of Invention an easy-to-use comparator measuring device specify the testing of a monolithically integrated Circuit with a large number of connection contacts simple way, even for an inexperienced person. This object is achieved with a comparator Measuring device solved with the features specified in claim 1.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, das beispielsweise von der Transistormessung her bekannte Komparatorprinzip auch auf die Messung einzelner Kennlinien von monolithisch integrierten Schaltungen mit einer Vielzahl von Anschlußkontakten anzuwenden. Durch eine weitgehende Automatisierung der Kontaktumschaltung bei der Erfindung wird erreicht, daß dem Betrachter in einer zeitlich angenehmen Abfolge die einzelnen Kennlinien dargeboten werden. Der Vergleich findet entweder zwischen Nachbaranschlüssen des Prüflings oder zwischen dem zu prüfenden Anschluß und dem entsprechenden Anschluß eines Referenzelementes statt. Dabei kann die Umschaltung von einem Anschluß auf den anderen manuell oder automatisch oder zyklisch erfolgen, indem in einer bestimmten Reihenfolge die zu untersuchenden Anschlüsse einzeln gemessen werden. Die Erfindung ermöglicht somit ein Meßverfahren, das weniger Konzentration erfordert, weniger ermüdet, eine einfache Gut-Schlecht-Entscheidung erlaubt und zudem schnell ist.The basic idea of the invention is that known for example from transistor measurement Comparator principle also on the measurement of individual characteristics of monolithically integrated circuits with one Use a variety of connection contacts. By a extensive automation of the contact changeover at Invention is achieved that the viewer in one chronologically pleasant sequence of the individual characteristics are presented. The comparison takes place between either Neighboring connections of the device under test or between the testing connection and the corresponding connection of a Reference element instead. The switchover from one connection to the other manually or automatically or be done cyclically by in a particular Order the connections to be examined individually be measured. The invention thus enables one Measurement method that requires less concentration, less tired, a simple good-bad decision allowed and is also fast.

Die Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert: The invention and further advantages are now based on the Figures of the drawing explained in more detail:

Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Komparatormeßeinrichtung und Fig. 1 shows schematically an embodiment of the comparator and

Fig. 2 zeigt eine typische Strom-Spannungskennlinie eines Anschlusses. Fig. 2 is a typical current-voltage characteristic shows a port.

Die Komparatormeßeinrichtung von Fig. 1 zeigt zwei wesentliche Schaltungsteile. Das eine ist ein Wiedergabegerät g, das vorzugsweise ein Transistor- Kennlinienschreiber ist, und das andere ist ein kastenförmiges Meßgerät m, das die übrige Meßschaltung enthält. Eine Prüffassung p dient der Aufnahme des Prüflings P. Jeder Anschlußkontakt der Prüffassung ist einer Schalteinheit s in einem ersten Vielfachumschalter u1 zugeführt. Da in Fig. 1 eine Symmetrie der Anschlußkontakte beim Prüfling P angenommen ist, befindet sich ein zweiter Teil u1′ des ersten Vielfachumschalters auf der anderen Längsseite der Prüffassung p. Eine gleiche Anordnung befindet sich bei dem Meßteil, der einem Referenzelement R zugeordnet ist. Ein zweiter Vielfachumschalter u2, u2′ befindet sich auch hier beidseitig zur Längsseite einer Referenzfassung r. Die jeweilige Schaltposition der einzelnen Schalteinheiten s in dem ersten und zweiten Vielfachumschalter wird durch einen Steuerbus sb gesteuert, der am Ausgang eines elektronischen Steuerwerkes w liegt. Im Steuerwerk w ist die logische Zuordnung der einzelnen Schalterpositionen mittels einer realen Schaltungsanordnung (= hardware) oder mittels eines Programmablaufs in einem digitalen Prozessor (= software) realisiert. Bei der Schaltungsanordnung enthält das Steuerwerk mindestens zwei (in Fig. 1 nicht dargestellt) Schieberegister, deren Parallelausgänge mit den Steuereingängen der Schalteinheiten s gekoppelt sind.The comparator measuring device of Fig. 1 shows two essential circuit parts. One is a reproduction device g, which is preferably a transistor characteristic recorder, and the other is a box-shaped measuring device m, which contains the rest of the measuring circuit. A test socket p serves to hold the test object P. Each connection contact of the test socket is fed to a switching unit s in a first multiple changeover switch u1. Since in Fig. 1 a symmetry of the connection contacts in the device under test P is assumed, there is a second part u1 'of the first multiple switch on the other long side of the test version p. The same arrangement is found in the measuring part which is assigned to a reference element R. A second multiple switch u2, u2 'is also here on both sides to the long side of a reference frame r. The respective switching position of the individual switching units s in the first and second multiple changeover switches is controlled by a control bus sb, which is located at the output of an electronic control unit w. In the control unit w, the logical assignment of the individual switch positions is realized by means of a real circuit arrangement (= hardware) or by means of a program sequence in a digital processor (= software). In the circuit arrangement, the control unit contains at least two shift registers (not shown in FIG. 1), the parallel outputs of which are coupled to the control inputs of the switching units s.

Die Schalteinheiten s für die Prüffassung p und die Referenzfassung r arbeiten streng parallel, damit bei der alternativen Kennliniendarstellung des Prüflings und des Referenzelements die einander entsprechenden Kennlinien dargestellt werden, die miteinander verglichen werden können.The switching units s for the test version p and the Reference version r work strictly in parallel, so with the alternative representation of the characteristic of the test object and the Reference element the corresponding characteristic curves are shown, which are compared with each other can.

An das Steuerwerk w ist ein einstellbare Taktgeber tg angeschlossen, daß den Takt liefert, mit dem die Weiterschaltung der einzelnen Anschlüsse gesteuert wird. Mittels eines manuell betätigten Tasters tt können auch Einzelimpulse erzeugt werden, so daß die Fortschaltung nicht automatisch, sondern manuell erfolgt. Welcher Anschlußkontakt dabei jeweils gemessen wird, kann durch eine Anzeigeeinrichtung a, beispielsweise eine LED-Anzeige im Steuerwerk w, sichtbar gemacht werden.An adjustable clock generator tg is connected to the control unit w connected that delivers the clock with which the Forwarding of the individual connections is controlled. With a manually operated button tt can also Individual pulses are generated so that the advance is not automatically but manually. Which one Connection contact is measured in each case by a display device a, for example an LED display be made visible in the control unit w.

Mit dem Schieberegister im Steuerwerk w kann auf einfache Weise eine Weiterschaltung der Anschlußkontakte in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung realisiert werden. Dies ist jedoch nicht in allen Fällen optimal. Wenn beispielsweise mittels der Schalterbank k einzelne Anschlüsse auf ein Massepotential M oder ein Versorgungspotential v oder ein Hilfspotential h gelegt werden müssen, dann muß diese Anschlußbedingung auch beibehalten werden, wenn die Schieberegister sukzessive weitergeschaltet werden. Es wäre nun sinnvoll, wenn die Kennlinien dieser speziellen Anschlüsse übersprungen würden. Dies erfordert jedoch eine programmierbare Reihenfolge der zu messenden Anschlüsse. Die Schalterbank k ist hierzu mittels einer Programmiereinrichtung PC zu ergänzen, beispielsweise durch einen gebräuchlichen Personal-Tischrechner PC. Die Vorgabe der Meßreihenfolge ermöglicht dann auch, daß gleiche Kennlinien unmittelbar nacheinander dargestellt werden, daß andere Kennlinien übersprungen werden und daß schließlich ein oder mehrere Hilfssignale uh, die Spannungen oder Ströme sein können, während der jeweiligen Kennliniendarstellungen verändert werden. Die Hilfssignale uh entstammen dabei einer Hilfssignalquelle h, die auch das Massepotential M und die Versorgungsspannung v liefert. Wenn die Hilfssignalquelle h in ihren Ausgangssignalen variabel sein soll, dann wird sie über einen Hilfsbus hb vom Steuerwerk w gesteuert.With the shift register in the control unit w can easily Way forwarding of the contacts in Forward or backward direction can be realized. This however, is not optimal in all cases. If for example by means of the switch bank k individual Connections to a ground potential M or a Supply potential v or an auxiliary potential h placed then this connection condition must also be be maintained if the shift registers are successive be forwarded. It would now make sense if the Characteristics of these special connections skipped would. However, this requires a programmable one Sequence of the connections to be measured. The switch bench k is to do this by means of a programming device PC supplement, for example with a common one Personal desktop computer PC. The specification of the measurement sequence then also enables the same characteristic curves immediately are shown in succession that other characteristics are skipped and that eventually one or more Auxiliary signals uh that can be voltages or currents changed during the respective characteristic curve displays become. The auxiliary signals uh come from one Auxiliary signal source h, which is also the ground potential M and the Supply voltage v delivers. If the auxiliary signal source h should be variable in its output signals, then it will controlled by the control unit w via an auxiliary bus hb.

Die Schalteinheiten s in den Vielfachumschaltern u1, u1′, u2, u2′ sind vorzugsweise Relais-Umschalter, um die störenden Einflüsse von rein elektronischen Schaltern zu vermeiden. Werden beispielsweise Transistoren als Schalter eingesetzt, dann würde sich eine Veränderung der Kennlinien allein schon aufgrund der bestehenden Spannungsabfälle über deren Diodenstrecken und deren Verstärkungseigenschaften ergeben. Zur Realisierung der Schalteinheiten s als Vielfachumschalter, werden mehrere Relais-Umschalter zusammengefaßt. Der zentrale Ausgang der Schalteinheit s ist dabei mit dem Anschlußkontakt der jeweiligen Fassung p, r verbunden. Die Eingänge sind beispielsweise wie folgt angeschlossen: ein Eingang an das Potential M, ein anderer an die Versorgungsspannung v, ein dritter an das Hilfssignal uh, ein vierter offen, ein fünfter an eine erste Meßleitung f1 und ein sechster an eine zweite Meßleitung f2.The switching units s in the multiple switches u1, u1 ′, u2, u2 'are preferably relay switches to the disturbing influences of purely electronic switches avoid. For example, use transistors as switches used, then there would be a change in the characteristic curves just because of the existing voltage drops their diode paths and their gain properties surrender. To implement the switching units s as Multiple changeover switches, multiple relay changeover switches summarized. The central output of the switching unit s is with the connection contact of the respective socket p, r connected. The inputs are as follows, for example connected: one input to the potential M, another to the supply voltage v, a third to the Auxiliary signal uh, a fourth open, a fifth to one first measuring line f1 and a sixth to a second Measuring line f2.

In einem dritten Vielfachumschalter u3 schaltet eine erste Doppelumschalteinheit s′ alternativ die erste Meßleitung f1 zwischen der Prüffassung p und der Referenzfassung r um. Eine zweite Doppelumschalteinheit s′′ schaltet alternativ die zweite Meßleitung f2 zwischen der Prüffassung p und der Referenzfassung r um. Die Ausgänge der ersten und zweiten Doppelumschalteinheiten s , s′′ sind mit den Meßbuchsen E bzw. K des Wiedergabegeräts g verbunden. Im Falle eines Transistors-Kennlinienschreibers ist dies die Meßbuchse E für den Emitter und die Meßbuchse K für den Kollektor. Die Meßbuchse E ist in der Regel mit dem Masseanschluß M der zu messenden Schaltung verbunden und erlaubt eine niederohmige Strommessung. Die Meßbuchse K ist in der Regel mit dem zu prüfenden Anschlußkontakt verbunden und legt an diesen Anschluß eine Meßspannung u an, die zwischen einem positiven Spannungswert (z. B. 7 Volt) und einem negativen Spannungswert (z. B. -2 Volt) variiert. Der Innenwiderstand ist am Kennlinienschreiber dabei auf einen vorgegebenen Wert einstellbar.In a third multiple changeover switch u3, a first one switches Double changeover unit s' alternatively the first measuring line f1 between the test version p and the reference version r. A second double switching unit s '' switches alternatively the second measuring line f2 between the test version p and the Reference version r um. The outputs of the first and second Double switching units s, s '' are with the measuring sockets E or K of the playback device g connected. in case of an Transistor characteristic recorder, this is the measuring socket E. for the emitter and the measuring socket K for the collector. The Test socket E is usually connected to the ground connection M measuring circuit connected and allows a low impedance Current measurement. The measuring socket K is usually with the testing connecting contact connected and attaches to this Connecting a measuring voltage u between a positive voltage value (e.g. 7 volts) and a negative one Voltage value (e.g. -2 volts) varies. The internal resistance is on the curve recorder to a predetermined one Value adjustable.

In Fig. 2 ist eine typische Strom-Spannungskennlinie k1 im i/u-Diagramm dargestellt. Oberhalb von 5 Volt steigt die Kennlinie k1 steil an - dies kann Folge einer Schutzdiode sein, die den Anschluß auf eine positive Versorgungsspannung v von 5 Volt klemmt. Eine ähnliche Klemmwirkung tritt durch eine Substratdiode bei etwa -0,5 Volt auf. Wenn der Anschluß zerstört ist, dann verschiebt sich der Stromeinsatz beispielsweise in Richtung der Kennlinie k2 oder es wird eine Kurzschlußkennlinie k3 angezeigt.In FIG. 2, a typical current-voltage characteristic curve k1 is shown in the I / V diagram. The characteristic curve k1 rises steeply above 5 volts - this can be the result of a protective diode which clamps the connection to a positive supply voltage v of 5 volts. A similar clamping effect occurs with a substrate diode at around -0.5 volts. If the connection is destroyed, the current input shifts, for example, in the direction of the characteristic curve k2 or a short-circuit characteristic curve k3 is displayed.

Claims

1. Comparator measuring device for the electrical testing of monolithically integrated circuits containing:

- a test version (p) for receiving a large number of connection contacts of a test object to be measured (P),
a reference socket (r) for receiving a multiplicity of connection contacts of a reference element (R),
- A multiple switching device (u1, u1 ', u2, u2', u3), which is designed so that each connection contact of the test socket (p) and each connection contact of the reference socket (r) the output is assigned to a switching unit (s) and that the inputs of the respective switching unit (s) are either connected to an auxiliary signal source (h) or to one of several measuring sockets (K, E) of a reproduction device (g), the reproduction device showing a characteristic (k1) of the test object (P) or the reference element (R) on the by means of the multiple switching device (u1, u1 ', u2, u2', u3) determined, and
- The respective switching position of each of the switching units (s) and further switching units (s', s'') are determined by means of a control unit (w) and a switch bank (k).

2. Comparator measuring device according to claim 1, characterized characterized in that the control unit (w) in forward or Reverse direction in a predetermined order Connections between the contacts of the test version (p) and / or the reference version (r) with one of the Manufactures measuring sockets (K, E), whereby either the corresponding connection contacts of the test version (p) and the Reference version (r) alternating during the Forwarding in forward or reverse direction with one of the measuring sockets (K, E) are connected or the Switching from the test version (p) to the reference version (r) at the earliest after a complete cycle.

3. Comparator measuring device according to claim 2, characterized characterized in that a clock to the control unit (w) (tg) is connected via an adjustable Clock frequency the speed of switching in Controls forward and backward direction.

4. Comparator measuring device according to claim 3, characterized characterized in that a manually operated button (tt) a single one by means of a single pulse trigger Advancement of the control unit (w) causes.

5. Comparator measuring device according to claim 1, characterized characterized in that in the control unit (w) the logical Assignment as a circuit arrangement or as Program flow of a digital processor is realized.