一種基于集成電路標(biāo)準(zhǔn)樣片的校準(zhǔn)裝置及方法
【專利摘要】一種基于集成電路標(biāo)準(zhǔn)樣片的校準(zhǔn)裝置，包括集成電路標(biāo)準(zhǔn)樣片、校準(zhǔn)接口板及校準(zhǔn)線纜、直流矩陣開關(guān)、射頻矩陣開關(guān)；其優(yōu)點(diǎn)是：（1）擴(kuò)展了標(biāo)準(zhǔn)樣片的應(yīng)用范圍，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)樣片在集成電路測(cè)試系統(tǒng)全通道校準(zhǔn)中的應(yīng)用；（2）采用了矩陣開關(guān)作為主架構(gòu)，保證了裝置的可擴(kuò)展性和兼容性；（3）該裝置是基于標(biāo)準(zhǔn)樣片實(shí)現(xiàn)對(duì)集成電路測(cè)試系統(tǒng)的量值傳遞，無需配備大量的專測(cè)設(shè)備，很大程度降低了研制費(fèi)用；（4）集成度高，便攜性能好，運(yùn)輸便捷，能夠很好地滿足當(dāng)前集成電路測(cè)試系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的需求。
【專利說明】一種基于集成電路標(biāo)準(zhǔn)樣片的校準(zhǔn)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路測(cè)試系統(tǒng)計(jì)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說是一種基于集成電路標(biāo)準(zhǔn)樣片的集成電路測(cè)試系統(tǒng)校準(zhǔn)裝置，以及使用該校準(zhǔn)裝置進(jìn)行集成電路測(cè)試系統(tǒng)校準(zhǔn)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路測(cè)試系統(tǒng)的校準(zhǔn)是微電子計(jì)量的重要組成部分，只有校準(zhǔn)過的集成電路測(cè)試系統(tǒng)才能確保其所復(fù)現(xiàn)的量值能通過一條不確定度已知的溯源鏈與基準(zhǔn)量值相聯(lián)系。目前對(duì)于集成電路測(cè)試系統(tǒng)的校準(zhǔn)主要是研制專用校準(zhǔn)裝置，這些裝置的建立需要經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)建立考核、配備專用校準(zhǔn)軟件、以及編制校準(zhǔn)規(guī)范等過程，具有研制難度大、研制周期長、累計(jì)投入經(jīng)費(fèi)高等特點(diǎn)；同時(shí)，專用校準(zhǔn)裝置只能用于指定系列的集成電路測(cè)試系統(tǒng)的校準(zhǔn)，而不能直接應(yīng)用到其他不同系列測(cè)試系統(tǒng)的校準(zhǔn)工作。集成電路標(biāo)準(zhǔn)樣片是實(shí)現(xiàn)量值溯源和傳遞的良好途徑，具有成本低、方便攜帶、校準(zhǔn)過程簡單、可以現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)等諸多優(yōu)點(diǎn)。然而，標(biāo)準(zhǔn)樣片的引腳資源是固定的，直接在被校集成電路測(cè)試系統(tǒng)上測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣片，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)全部通道的校準(zhǔn)。因此，很有必要研究一種基于標(biāo)準(zhǔn)樣片的集成電路測(cè)試系統(tǒng)校準(zhǔn)裝置及其方法，使得標(biāo)準(zhǔn)樣片的量值可以準(zhǔn)確可靠的傳遞到測(cè)試系統(tǒng)每個(gè)通道上，滿足測(cè)試系統(tǒng)全通道覆蓋的校準(zhǔn)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是研制一種基于集成電路標(biāo)準(zhǔn)樣片的校準(zhǔn)裝置，可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)樣片與集成電路測(cè)試系統(tǒng)全通道間的量值傳遞，解決測(cè)試系統(tǒng)全通道、多參數(shù)、多量程的校準(zhǔn)需求，同時(shí)，本發(fā)明還提供一種使用該校準(zhǔn)裝置進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)校準(zhǔn)的校準(zhǔn)方法。
[0004]本發(fā)明一種基于集成電路標(biāo)準(zhǔn)樣片的校準(zhǔn)裝置，包括集成電路標(biāo)準(zhǔn)樣片、校準(zhǔn)接口板及校準(zhǔn)線纜、直流矩陣開關(guān)、射頻矩陣開關(guān)；校準(zhǔn)裝置各部分的連接關(guān)系如圖1所示，其中，標(biāo)準(zhǔn)樣片通過測(cè)試夾具置于校準(zhǔn)接口板上。直流矩陣開關(guān)通過校準(zhǔn)線纜一端連接標(biāo)準(zhǔn)樣片測(cè)試管腳接口，另一端連接直流參量測(cè)量接口，用于直流參量測(cè)量時(shí)標(biāo)準(zhǔn)樣片與測(cè)試通道間的切換。射頻矩陣開關(guān)通過校準(zhǔn)線纜連接交流參量測(cè)量接口，用于交流參量測(cè)量時(shí)標(biāo)準(zhǔn)樣片與測(cè)試通道間的切換。通過改變直流矩陣開關(guān)和射頻矩陣開關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使矩陣開關(guān)連接至標(biāo)準(zhǔn)樣片待測(cè)管腳的行，依次切換至矩陣開關(guān)的所有列，從而實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)樣片待測(cè)管腳與測(cè)試系統(tǒng)的全通道連接。通過校準(zhǔn)裝置自有的參量誤差修正技術(shù)，消除標(biāo)準(zhǔn)樣片至被校測(cè)試系統(tǒng)通道之間的回路(標(biāo)準(zhǔn)樣片接口、探頭、連接線、接口電路、矩陣開關(guān)等)對(duì)整個(gè)校準(zhǔn)裝置性能的影響。
[0005]所述集成電路標(biāo)準(zhǔn)樣片應(yīng)具有參數(shù)多、量程廣、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，其參數(shù)測(cè)量不確定度應(yīng)優(yōu)于被校測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量部件最大允許誤差的3?10倍。
[0006]所述校準(zhǔn)接口板直接安裝于測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試頭上，標(biāo)準(zhǔn)樣片非測(cè)量管腳通過校準(zhǔn)接口板直接連接至測(cè)試系統(tǒng)對(duì)應(yīng)資源，標(biāo)準(zhǔn)樣片待測(cè)管腳連接至校準(zhǔn)接口板上接口，測(cè)試系統(tǒng)數(shù)字通道采用等長走線方式直接引出到校準(zhǔn)接口板上多組接口。校準(zhǔn)線纜內(nèi)芯采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的排線，排線數(shù)量需根據(jù)矩陣開關(guān)規(guī)模進(jìn)行確定，將多股排線進(jìn)行絞合后外層覆蓋屏蔽層，以控制線纜的噪聲和漏電流。
[0007]所述直流矩陣開關(guān)用于標(biāo)準(zhǔn)樣片直流參數(shù)測(cè)量時(shí)待測(cè)管腳與測(cè)試通道之間的切換，矩陣規(guī)模應(yīng)在4X50以上。
[0008]所述射頻矩陣開關(guān)用于標(biāo)準(zhǔn)樣片交流參數(shù)測(cè)量時(shí)待測(cè)管腳與測(cè)試通道之間的切換，開關(guān)的帶寬應(yīng)在300MHz以上，矩陣規(guī)模應(yīng)在2X16以上，具有50ohm阻抗。
[0009]所述參量誤差修正技術(shù)，即測(cè)量任一數(shù)字通道至標(biāo)準(zhǔn)樣片待測(cè)管腳的回路電阻，通過計(jì)算補(bǔ)償?shù)街绷鲄⒘繙y(cè)量結(jié)果中。測(cè)量任一數(shù)字通道至標(biāo)準(zhǔn)樣片待測(cè)管腳的傳輸延時(shí)，通過計(jì)算補(bǔ)償?shù)浇涣鲄⒘繙y(cè)量結(jié)果中。
[0010]本發(fā)明一種基于集成電路標(biāo)準(zhǔn)樣片的測(cè)試系統(tǒng)校準(zhǔn)方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
(I)將校準(zhǔn)裝置與測(cè)試系統(tǒng)對(duì)接，通過校準(zhǔn)接口板及校準(zhǔn)線纜將標(biāo)準(zhǔn)樣片待測(cè)管腳引至矩陣開關(guān)X端，將測(cè)試系統(tǒng)數(shù)字通道引至矩陣開關(guān)Y端。
[0011](2)通過設(shè)定矩陣開關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而使標(biāo)準(zhǔn)樣片待測(cè)管腳連接測(cè)試系統(tǒng)任意
一數(shù)字通道。
[0012](3)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣片進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量得到的參數(shù)示值與標(biāo)準(zhǔn)樣片的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，得出參數(shù)在集成電路測(cè)試系統(tǒng)該數(shù)字通道上的誤差。
[0013](4)重復(fù)步驟(2)、(3)，得出各參數(shù)在測(cè)試系統(tǒng)上所有數(shù)字通道上的誤差，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的全通道校準(zhǔn)。
[0014]本發(fā)明一種基于集成電路標(biāo)準(zhǔn)樣片的校準(zhǔn)裝置及方法的優(yōu)點(diǎn)是:
(1)擴(kuò)展了標(biāo)準(zhǔn)樣片的應(yīng)用范圍，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)樣片在集成電路測(cè)試系統(tǒng)全通道校準(zhǔn)中的應(yīng)用；
(2)本發(fā)明提供的校準(zhǔn)裝置采用了矩陣開關(guān)作為主架構(gòu)，保證了裝置的可擴(kuò)展性和兼容性；
(3)該裝置是基于標(biāo)準(zhǔn)樣片實(shí)現(xiàn)對(duì)集成電路測(cè)試系統(tǒng)的量值傳遞，無需配備大量的專測(cè)設(shè)備，很大程度降低了研制費(fèi)用；
(4)集成度高，便攜性能好，運(yùn)輸便捷，能夠很好地滿足當(dāng)前集成電路測(cè)試系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是基于集成電路標(biāo)準(zhǔn)樣片的校準(zhǔn)裝置組成結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是校準(zhǔn)接口板設(shè)計(jì)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此:
根據(jù)圖1所示，基于集成電路標(biāo)準(zhǔn)樣片的校準(zhǔn)裝置，包括集成電路標(biāo)準(zhǔn)樣片、校準(zhǔn)接口板及校準(zhǔn)線纜、直流矩陣開關(guān)、射頻矩陣開關(guān)。
[0017]標(biāo)準(zhǔn)樣片應(yīng)包含的參數(shù)有輸入低電平電壓(輸入高電平電壓(Kih),輸出低電平電壓(Foli),輸出高電平電壓(Kqh),輸出低電平電流(Toli),輸出高電平電流(Jqh),輸出低電平轉(zhuǎn)高電平時(shí)間延遲(iPm)，輸出高電平轉(zhuǎn)低電平時(shí)間延遲(iPm)。所有參數(shù)均可編程，且能夠覆蓋被校測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)量范圍，測(cè)量不確定度應(yīng)優(yōu)于被校測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量部件最大允許誤差的3?10倍。
[0018]根據(jù)圖2所示，校準(zhǔn)接口板上包含標(biāo)準(zhǔn)樣片測(cè)試夾具、標(biāo)準(zhǔn)樣片測(cè)試管腳接口、直流參量測(cè)量接口、交流參量測(cè)量接口。其中，標(biāo)準(zhǔn)樣片測(cè)試管腳接口采用IDClO插座，經(jīng)校準(zhǔn)線纜與直流矩陣開關(guān)X端相連，IDClO插座每一路通過板上走線連至標(biāo)準(zhǔn)樣片待測(cè)管腳。直流參量測(cè)量接口采用IDC50插座，經(jīng)校準(zhǔn)線纜與直流矩陣開關(guān)Y端相連，測(cè)試系統(tǒng)數(shù)字通道采用等長走線方式直接引出至IDC50插座，每個(gè)IDC50插座至少連接32路數(shù)字通道，η個(gè)IDC50插座實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)全通道連接。每路IDC50插座上數(shù)字通道與地交錯(cuò)排列，用以減小測(cè)量過程中相鄰?fù)ǖ乐g的干擾。交流參量測(cè)量接口采用SMA插座，通過射頻矩陣開關(guān)將標(biāo)準(zhǔn)樣片待測(cè)管腳與測(cè)試系統(tǒng)數(shù)字通道相連，板上采用50ohm阻抗走線。
[0019]標(biāo)準(zhǔn)樣片至被校測(cè)試系統(tǒng)通道之間的回路(標(biāo)準(zhǔn)樣片接口、探頭、連接線、接口電路、矩陣開關(guān)等)會(huì)對(duì)整個(gè)校準(zhǔn)裝置的性能指標(biāo)產(chǎn)生較大的影響，采用參數(shù)誤差補(bǔ)償技術(shù)可消除此影響。測(cè)試系統(tǒng)數(shù)字通道采用等長走線方式直接引出至IDC50插座，測(cè)量任一數(shù)字通道至標(biāo)準(zhǔn)樣片待測(cè)管腳的回路電阻，通過計(jì)算補(bǔ)償?shù)街绷鲄⒘繙y(cè)量結(jié)果中。保證交流參量測(cè)量過程中整個(gè)回路(板上走線、校準(zhǔn)線纜、接口、測(cè)試系統(tǒng))50ohm阻抗匹配，測(cè)量任一數(shù)字通道至標(biāo)準(zhǔn)樣片待測(cè)管腳的傳輸延時(shí)，通過計(jì)算補(bǔ)償?shù)浇涣鲄⒘繙y(cè)量結(jié)果中。直流參量校準(zhǔn)線纜內(nèi)芯采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的排線，排線數(shù)量需根據(jù)直流矩陣開關(guān)規(guī)模進(jìn)行確定，將多股排線進(jìn)行絞合后外層覆蓋屏蔽層，以控制線纜的噪聲和漏電流。交流參量校準(zhǔn)線纜采用不小于300MHz帶寬的SMA射頻線纜，具體數(shù)量由射頻矩陣開關(guān)規(guī)模進(jìn)行確定。
[0020]直流矩陣開關(guān)采用pickering公司的40-541-021,單個(gè)開關(guān)節(jié)點(diǎn)的熱電動(dòng)勢(shì)5 μ V，矩陣開關(guān)規(guī)模為8X66。射頻矩陣開關(guān)采用pickering公司的40-728-001，帶寬300MHz，矩陣開關(guān)規(guī)模為2X16。
[0021]在使用上訴校準(zhǔn)裝置進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)校準(zhǔn)時(shí)，下面以標(biāo)準(zhǔn)樣片其中一種參量&為例詳細(xì)描述其校準(zhǔn)方法。首先將校準(zhǔn)線纜及校準(zhǔn)接口板與集成電路測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)械對(duì)接，在規(guī)定條件下，將標(biāo)準(zhǔn)樣片接入校準(zhǔn)接口板上。再通過設(shè)定直流矩陣開關(guān)的特定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而使標(biāo)準(zhǔn)樣片待測(cè)管腳連接至測(cè)試系統(tǒng)任意一數(shù)字通道。此時(shí)電源電壓設(shè)定規(guī)定的電壓值，標(biāo)準(zhǔn)樣片輸入端設(shè)定低電平，被測(cè)管腳灌入規(guī)定的負(fù)載電流/%，在被測(cè)管腳測(cè)得輸出低電平電壓測(cè)試系統(tǒng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣片進(jìn)行測(cè)量得到的參數(shù)示值Kcm，與標(biāo)準(zhǔn)樣片的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值Km進(jìn)行比較，得到測(cè)試系統(tǒng)該數(shù)字通道直流電壓測(cè)量誤差為Km與‘的差值。再次通過設(shè)定直流矩陣開關(guān)的特定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將標(biāo)準(zhǔn)樣片待測(cè)管腳連接至測(cè)試系統(tǒng)下一個(gè)數(shù)字通道，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣片參量Fol進(jìn)行測(cè)量并計(jì)算誤差，依此類似，直至得到測(cè)試系統(tǒng)所有數(shù)字通道直流電壓測(cè)量的誤差值，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字通道直流電壓測(cè)量的全通道校準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于集成電路標(biāo)準(zhǔn)樣片的校準(zhǔn)裝置，其特征在于:本發(fā)明一種基于集成電路標(biāo)準(zhǔn)樣片的校準(zhǔn)裝置，包括集成電路標(biāo)準(zhǔn)樣片、校準(zhǔn)接口板及校準(zhǔn)線纜、直流矩陣開關(guān)、射頻矩陣開關(guān)；其中，標(biāo)準(zhǔn)樣片通過測(cè)試夾具置于校準(zhǔn)接口板上；直流矩陣開關(guān)通過校準(zhǔn)線纜一端連接標(biāo)準(zhǔn)樣片測(cè)試管腳接口，另一端連接直流參量測(cè)量接口，用于直流參量測(cè)量時(shí)標(biāo)準(zhǔn)樣片與測(cè)試通道間的切換；射頻矩陣開關(guān)通過校準(zhǔn)線纜連接交流參量測(cè)量接口，用于交流參量測(cè)量時(shí)標(biāo)準(zhǔn)樣片與測(cè)試通道間的切換；通過改變直流矩陣開關(guān)和射頻矩陣開關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使矩陣開關(guān)連接至標(biāo)準(zhǔn)樣片待測(cè)管腳的行，依次切換至矩陣開關(guān)的所有列，從而實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)樣片待測(cè)管腳與測(cè)試系統(tǒng)的全通道連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路標(biāo)準(zhǔn)樣片，其特征在于:包含的參數(shù)有輸入低電平電壓(Klli),輸入高電平電壓(KIH)，輸出低電平電壓(&)，輸出高電平電壓(Kra),輸出低電平電流(4)，輸出高電平電流輸出低電平轉(zhuǎn)高電平時(shí)間延遲(?Μ)，輸出高電平轉(zhuǎn)低電平時(shí)間延遲Upm)，所有參數(shù)均可編程，且能夠覆蓋被校測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)量范圍，測(cè)量不確定度應(yīng)優(yōu)于被校測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量部件最大允許誤差的3~10倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)接口板，其特征在于:包含標(biāo)準(zhǔn)樣片測(cè)試夾具、標(biāo)準(zhǔn)樣片測(cè)試管腳接口、直流參量測(cè)量接口、交流參量測(cè)量接口 ；校準(zhǔn)接口板直接安裝于測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試頭上，標(biāo)準(zhǔn)樣片非測(cè)量管腳通過校準(zhǔn)接口板直接連接至測(cè)試系統(tǒng)對(duì)應(yīng)資源，標(biāo)準(zhǔn)樣片待測(cè)管腳連接至校準(zhǔn)接口板上標(biāo)準(zhǔn)樣片測(cè)試管腳接口，測(cè)試系統(tǒng)數(shù)字通道采用等長走線方式直接引出到校準(zhǔn)接口板上多組直流參量測(cè)量接口和交流參量測(cè)量接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流矩陣開關(guān)和交流矩陣開關(guān)，其特征在于:直流矩陣開關(guān)的規(guī)模應(yīng)在4X 50以上；射頻矩陣開關(guān)帶寬應(yīng)在300MHz以上，矩陣規(guī)模應(yīng)在2 X 16以上，具有50ohm阻抗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于集成電路標(biāo)準(zhǔn)樣片的測(cè)試系統(tǒng)校準(zhǔn)方法，其特征在于:通過校準(zhǔn)接口板及校準(zhǔn)線纜將標(biāo)準(zhǔn)樣片待測(cè)管腳引至矩陣開關(guān)X端，將測(cè)試系統(tǒng)數(shù)字通道引至矩陣開關(guān)Y端；再通過設(shè)定矩陣開關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而使標(biāo)準(zhǔn)樣片待測(cè)管腳依次連至測(cè)試系統(tǒng)任意一數(shù)字通道，測(cè)試系統(tǒng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣片進(jìn)行測(cè)量得到的參數(shù)示值，與標(biāo)準(zhǔn)樣片的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，得出該參數(shù)在集成電路測(cè)試系統(tǒng)任意一數(shù)字通道上的誤差。
【文檔編號(hào)】G01R31/28GK103675647SQ201310663881
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】胡勇, 孫崇鈞, 王慶 申請(qǐng)人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七〇九研究所