半导体器件管脚漏电流检测技术的研究

魏全顺

珠海格力电器股份有限公司 广东珠海 519000

IC电路封装时，需要对焊盘管脚和衬底漏电流进行检测，对于后封装设备，需要确保不毁坏芯片的基础上实现迅速检测，这对于漏电检测而言十分重要。基于此，本文从漏电流检测技术展开研究，以微小漏电流的检测难点和特点作为开端，设计能够满足测试要求的半导体管脚漏电流检测系统，确保电路能够正常运行。

1 半导体器件管脚漏电检测技术概述

1.1 检测要求

不同芯片在工艺要求上也不同，其参数设定不同导致管脚和导线之间的连接点也有所差异，在进行检测时，需要分别对电压、漏电流范围、持续时间等进行分别设置。首先，检测时通常尽可能减少工作电流，避免由于检测而导致芯片损坏，并提高检测速度。其次，检测工作具有较高的可靠性要求，每个引脚的检测点有2个，而由于检测速度及其准确性相互矛盾，因此，检测时必须要注意设备以及电磁的干扰，尤其是微小电流快速检测，需要采用特殊方式才能够完成[1]。

1.2 技术难点

半导体器件各有差异，但是不管是何种器件，焊盘和衬底皆表现以下几点：一是绝缘，这时电阻呈现无穷大表现；二是电阻与二极管之间存在串联通路；三是测试时线路由于传输干扰等虚拟电容而受到干扰，尽管虚拟电容pF比较少，但是其存在极有可能影响漏电流测试。其为测试器件模型代表，其中，任意器件焊盘和衬底都能够使用一个电阻、一个二极管和PN电容形成并联构成电路，在对其线路进行测量时，虚拟电容可以代表并联器件两端，也就是半导体电路模型[2]。通常情况下，虚拟电容不会消失，其是在回路中反应出来的一种无法可视东西，但是其能够被测量。电阻阻抗相较于二极管而言要小，TTL电路中焊盘和衬底存在二极管特征，MOS电路中焊盘和衬底属于绝缘体，其具有节电容特征。在测试漏电流时，需要注意非线性器件模型。

在了解器件物理模型后，我们可以根据其特点来解决技术难题。为了能够保护芯片在测试中不会受损，需要施加直流或交流电压，其中，交流信号抗干扰性较强，极易被实现。其为检测系统原理图，通过设置参数来实现串行接口，掉电后工艺参数可以被保存在系统中，数据能够实现动态上传下载。而IO接口与测试有着直接的关系，其能够使实时检测速度提升，有利于控制器直接操控端口[3]。不过，串行接口以及并行IO接口彼此相互隔离，其在运行速度上比较快。信号采样通过数字处理直接能够传输到中央处理器中，进而利用软件算法对漏电流进行判断。

2 半导体器件管脚漏点检测结构设计

2.1 硬件设计

（1）微处理模块。该系统为智能测量系统，芯片为ATmega16，其中含有8位通用工作寄存器，16kB程序存储器，1KB数据存储器和512字节在线可编程数字存储器，以及下载接口。利用软件算法能够与不同芯片测量相适应，接口属于标准串行接口，利用IO接口实时触发装置来测试，使测试速度能够得以提升。

（2）串并口和电源系统。该系统采用的通信模式是RS422/485，便于用户应用，这一模式下，通信距离最大可达到1.2km，同时能够实现单双工位的可切换通信，为了便于用户实时操作设计，建设并口用于测试启停，当然，若是对速度不作出考虑，一个串口就能够完成全部操作[4]。

芯片中含有JTAGA和ISP两个接口，能够在线下载编程。工艺参数具备掉电保护功能，出于可靠性，系统单独为其提供了220V电源进行供电，整个接口利用高速光带你隔离实现输入输出。

（3）线性整流比较电路。信号Uo为异常交流信号，其幅值直接反应了漏电流。而计数器数值直接表现了这一情况，通过数字化处理模拟信号，来了解漏电流。除了钱，可以通过线性整流电路来处理信号。

（4）采样放大电路。回路漏电流比较小，通常无法通过采样获取信号，一般需要应用差分式电路来，将零点漂移抑制住，做好共模抑制比，降低干扰。对于衬底而言，电路管脚为负载，若负载回路出现漏电流，就需要对电压进行输入监测。

2.2 软件设计

（1）主程序设计。检测系统主程序开始时，需要先对堆栈指针进行设置，建立软件堆栈区，并将中断寄存器进行初始化，之后将I/O端口进行初始化，选择好工作的参数和方式。之后对内设看门狗，为软件运行提供保障。系统中，使用软件定时器来实现外部和串口通信两部分的中断。

（2）中断程序。系统中，T0定时器可以进行定时中断，其直接决定系统计数周期，并通过外部中断启动检测功能。其为INT1中断程序，测试和内部定时器同时启动，工艺参数决定了内部定时器时间，限定期间内，利用算反对漏电流进行判断，并对芯片管脚连线进行判断[5]。

3 结语

从上文中可以发现，该系统通过对管脚漏电流进行检测对芯片管脚连接性进行判断，多次测试无误判。实验中，管脚断开无漏电流，差分放大电路所输出的电压极小，管脚连接可靠，电路输出的电压则比较大，二者相差幅度大于为100-200mV，若是管脚在芯片中短路，则二者会出现最大电压差。