变频共电串扰对PCM测试的影响

李幸和，蒋大伟，陈培仓

（中国电子科技集团公司第58研究所，江苏 无锡 214035）

1 引言

当两个或两个以上负载共用同一个电源时，不可避免地要产生交互干扰。在某些特定条件下，这种干扰可能不很明显，但是当负载灵敏度较高时，这种干扰就可能使负载的工作产生很大误差，甚至不能正常工作。

由于PCM（参数监控）测试需要借助一整套完整的测试系统和测试代码来保证工艺处于受控状态，而集成电路制造工艺越来越复杂，目前一般都需要几百道的制作工序，必须要保证每道工序都处于受控状态，使之达到一定的参数指标，这是通过PCM测试来保证的。然而在测试过程中，由于各种原因，势必会引入这样或那样的异常，导致测试结果的不真实性，给监控工艺带来困难，给产品的质量带来误判。所以，在实际工作中，必须认真多分析测试报告，对有波动的参数进行适当的确认，保证测试的准确性和结果的真实性。

2 研究背景

由于PCM间净化级别的需要，更换高效过滤芯，使测试间的环境达到1W级标准，保证裸片在进行PCM测试时不会受到环境颗粒的沾污，为客户提供更洁净的圆片加工服务。虽然提高了净化级别，高效过滤芯却降低了测试间的送风量，致使环境温度不再受控，达到30 ℃，远超控制规范的23±2 ℃。经过权衡，决定在高效过滤芯前面再加装一台风机，专门用于增加送风量，以期降低测试间温度。因为风机需要接工业380 V电压并配备了一台变频控制开关，必须对风机安装的可行性进行必要的参数评估。

3 测试评估

更换风机之前，选取一批测试完好的钟表电路，借助S500&UF200自动参数测试系统进行了相关参数的收集，比如MOS管的开启电压、饱和电流、漏电流、衬底电流、击穿电压、跨导和场管开启电压等，未发现异常，截取NMOS击穿电压和金属场开启正常曲线如图1所示。

安装风机，将变频控制开关安装在PCM间内部，电源接在测试间的变电箱上并正常运行，继续对选取的电路进行相关参数对比验证，突然发现监测到NMOS管的击穿电压和金属场开启有不同程度的偏低现象，且稳定性很好，其中击穿电压低1～2 V（见图2），金属场开启低4 V左右（见图3），其他参数都无明显异常，一致性很好。为了判断该现象是否正常，用HP4155B&CASCADE手动测试分析系统进行了验证，发现个别测过点有损伤导致击穿变软，如图4（a）所示。个别点击穿值也确实偏低，但是检查发现未测试过的点全部正常，如图4（b）所示。

图1 NMOS击穿电压和金属场开启正常曲线

考虑到安装了风机和变频控制开关的影响，所以使变频控制开关关闭，再进行同样条件的参数测试，发现一切正常。但是只要打开变频控制开关，参数马上就进行了跃变，大部分参数变化不明显，主要还是体现在N管击穿和金属场开启，就会出现如图2和图3所示的相同异常。因此判断是变频开关导致的测试异常。

图2 击穿电压变化情况

图3 金属场开启变化情况

图4 HP4155B&CASCADE手动测试分析系统验证结果

4 实验分析

为了进一步判断变频控制开关的影响机理，特设计如下实验方案：（1）将变频开关位置靠近和远离测试系统测试比较以排除高频脉冲干扰的影响；（2）电源接到PCM间外面的电源上以排除电源的影响。

4.1 实验1

变频开关位置靠近测试系统，测试结果见图5。

图5 变频开关位置靠近测试系统测试结果

变频开关位置远离测试系统，测试结果如图6所示。结果显示了异常现象基本一致，大部分参数均匀性和一致性都很好，N管击穿和N金属场管开启两项依旧偏低。至此排除了变频开关位置的影响，测试异常并不是由于变频控制开关放置在PCM间内产生高频无线信号干扰所致。

4.2 实验2

电源接到PCM间外面的电源上，远离PCM测试设备电源，测试结果如图7所示。

图6 变频开关位置远离测试系统测试结果

图7 电源接到PCM间外面电源的测试结果

结果显示N管击穿和N金属场管仍存在异常降低的台阶，但是异常程度明显减轻，由此看来共电源的影响可能性比较大，但是结果仍异常，经过分析，可能是由于外面的电源虽然远离PCM测试间电源，但是两处电源仍是并联共通的，即PCM间电源是外面电源的支线。因此增加实验3，单独拉一根动力线给变频开关供电，测试结果如图8所示。

图8 单独拉线给变频开关供电后的测试结果

结果显示参数完全恢复正常，因此判定最终影响因素是变频控制开关的共电串扰。

5 结束语

为了提高PCM测试间净化级别，增加高效过滤装置，但是影响了送风量，致使测试间温湿度超标，不利于设备运作和圆片保存。经考虑增加风机以提高送风量，接踵而来的是PCM测试参数发生不同程度的跃变。经过不断的实验探索，最终确定为高频的风机控制器与测试间设备共用电源，从而引入的共电串扰导致的，此异常比较隐蔽而且可参阅性较少。目前我们采取了单独设立变频开关供电电源的方法，很好地解决了测试异常现象，从而实现了对测试间温湿度和净化环境的有效控制，保证了测试工作的正常运作。

[1] 孙以材. 半导体测试技术[M]. 北京：冶金工业出版社，1984.