嵌入式存储器的修复在ATE上的测试解决方案

摘要

现在，半导体集成技术已经在最新的电子设备中得到广泛的应用，其中，嵌入式存储器在芯片中占有绝对地位，所占芯片的面积比例越来越大，而且对于芯片的作用也越来越突出，成为芯片发展的一个显著特点。然而由于其结构密度高以及工艺复杂，所以经常在晶圆测试过程中，会发现很多芯片未通过测试的原因就是在于其嵌入式存储器发生了故障，导致整个晶圆的良率都比较低，成为影响芯片良率的一个至关重要的因素，而较低的良率是制造芯片所不允许的。为了改善整个晶圆的良率，提高嵌入式存储器的可靠度，在测试过程中对于存在故障的嵌入式存储器进行修复就显得非常重要与迫切，而且具有很大的市场应用价值，因此值得深入研究。
　　本文介绍了嵌入式存储器修复的发展背景以及国内外研究现状。从嵌入式存储器的故障类型和算法分析出发，引出嵌入式存储器测试的三种基本方法，对嵌入式存储器内建自测试进行了深入研究。在阐述嵌入式存储器内建自测试的基础上，对于发现的故障，进行算法分析，进而引入传统修复技术。针对于传统修复技术耗费过多芯片面积的问题，提出具体的优化传统修复技术的方法，并且对于具体的优化过程做了深入分析，重点探究了优化以后的新形式修复技术的基本部分以及实现过程。本文设计了基于这种新形式修复技术所形成的七个主要测试模块，深入研究了各个模块的具体设计思路与设计方法；除此之外，为了减少该测试流程中的测试时间，为企业节省更多的测试成本，本文基于七个测试模块之一的熔断模块，阐释对其优化的依据以及方法，创新性的提出三种优化流程代码的改善方式，大大减少了该流程的测试时间，最终给出了嵌入式存储器修复的整个测试流程解决方案。最后，在以上各个模块设计的基础上，在实际的AT E（自动测试机）测试平台中搭建了整体的测试流程，经过调试和优化测试程序后，进行实际晶圆的在线测试。通过分析和总结测试后系统生成的测试结果，可以发现，经过测试过程中嵌入式存储器的自修复，整个晶圆一共修复了42个芯片，直接使得芯片良率由55.98％提高到59.54%，将良率提高3.56%，减少了芯片的损失，达到了预期的目标，同时也验证了整个测试流程解决方案的可行性以及正确性；另外，经过流片验证，对于进行时间优化后的测试流程，可以节省熔断模块将近一半的测试时间，将整个晶圆在该模块的测试时间由189.701s减少到94.752s，平均每一个芯片在该模块的测试时间由160.848ms减少到了80.362ms，相应的也验证了三种优化流程代码方式的正确性。结果表明，整体测试流程解决方案实现了晶圆良率的提高以及测试时间的减少，方法行之有效，为嵌入式存储器修复技术的发展提供了技术支撑，具有广阔的应用前景。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 存储器修复技术的发展现状

1.3 本文内容安排

第二章 嵌入式存储器的测试原理

2.1 嵌入式存储器故障分析

2.2 嵌入式存储器的内建自测试

2.3 本章小结

第三章 嵌入式存储器的修复设计

3.1 嵌入式存储器修复理论

3.2 传统修复方式

3.3 新形式修复方式

3.4 本章小结

第四章 嵌入式存储器修复的测试流程设计

4.1 控制接口与指令

4.2 测试流程模块设计

4.3 测试时间的优化

4.4 整体测试流程解决方案

4.5 本章小结

第五章 整体解决方案在ATE上实现与验证

5.1 被测晶圆简介

5.2 测试平台

5.3 测试平台上测试程序的配置

5.4 修复测试结果及分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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