集成电路电光测试仪相关技术研究

发布时间：2017-06-03 20:15

  本文关键词：集成电路电光测试仪相关技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着电子工业的高速发展，半导体工艺技术日趋成熟，芯片的性能越来越高，其集成度和复杂度也随之不断地增加。这便给与之相辅发展的集成电路测试领域的发展带来了巨大的挑战和机遇。集成电路测试技术作为支撑集成电路发展不可或缺的部分，在芯片设计、生产、应用过程中都起着至关重要的作用。它几乎贯穿应用于芯片从晶圆到成品应用的各个环节。集成电路测试技术的种类按目的可以分为芯片内部测试、芯片封装后测试、成品老化测试及出厂的质量合格率控制测试。其中芯片内部测试技术是在芯片生产中至为关键的一步，它主要应用于验证设计合理性、缩短研发时间、保障芯片性能、减小设计成本等。对应于其他种类的测试技术主要依靠专用的电子仪器和计算机软件实现，芯片内部测试技术主要是依赖光电检测。如光发射采样技术、光电导开关采样等。我们研究的集成电路电光测试技术就是其中一种利用激光来检测集成芯片内部电路的技术。它的原理主要是基于某些材料的特殊物理效应，通过这些材料，将芯片内部互联线上的电信号变换转变为光的变化。利用外部仪器将这种光变化检测出来，即可以推算出互联线上电信号的大小，达到检测的目的。这一测试技术以其无侵扰、高分辨率和高灵敏度得到了科研工作者的广泛关注。目前对于它的研究主要集中在材料选取、空间分布率提高以及整个仪器系统的构建等方面。本文主要着眼于对集成电路电光测试技术系统的实用化研究，针对实验室自行搭建的直流光检测系统，本文主要研究将其获得的光信号转换为电信号，并将这一电信号进行放大、滤波处理。针对实际需要，本文利用虚拟仪器技术搭建了一套可以实习自主测量和数据采集系统。具体的研究内容包括： 首先，我们回顾了最近几年电光测试技术用于集成电路测试的发展情况，就其中几个主要的研究要点(材料、分辨率、仪器化)的进展情况做了简单的阐述。介绍了我们采用的直流光测试系统的优势，并对我们搭建的测试系统做了详细的介绍。 其次，针对我们的直流光测试系统光学部分取得的光信号，我们利用光电二极管将其转化为电信号。我们先简要介绍了光电二极管的特性及其等效模型，以此为依据搭建了相应的前置放大器和后级电压放大器。介绍了前置放大器的噪声来源及特性，分析了其带宽和稳定性。 再次，为适应实际需要，我们不再采用参数固定的滤波器为信号进行滤波。我们采用了程控滤波器，利用其参数可以编程设定的特点，我们提出了两种可以自动跟踪输入信号频率而改变中心频率的智能带通滤波器的设计方案。介绍了它们的设计过程及实验结果。 最后，为了测试和分析的方便，我们利用Labview、步进电机、串口、ADC等搭建了一套可以进行二维电场信号测量及数据采集的系统。我们将所有分立的模块组合起来，，对自己设计的微型金属线上的信号进行了实际测量，给出了相应的实验数据。 我们搭建的整个系统，基本可以完成光-电信号的转变，以及电信号放大、滤波、采集功能，对于集成电路电光测试有一定的指导作用。
【关键词】：电光采样 集成电路测试 程控滤波器 跨阻放大器
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TN407
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 引言10-12
• 第一章 电光采样系统的原理及其构成12-18
• 1.1 电光采样系统的研究现状12-15
• 1.1.1 电光采样的研究背景12-15
• 1.1.2 直流光电光测试技术15
• 1.2 电光采样系统的构成15-16
• 1.3 本论文主要工作16-18
• 第二章 、光电二极管前置放大器18-33
• 2.1 光电二极管原理及其噪声特性18-20
• 2.1.1 光电二极管的特性18
• 2.1.2 光电二极管的等效模型18-19
• 2.1.3 光电二极管的噪声19-20
• 2.1.4 光电探测器的选择要求20
• 2.2 光电二极管前置放大器设计20-27
• 2.2.1 前置放大器的电路选择21-22
• 2.2.2 前置放大器的带宽和稳定性分析22-25
• 2.2.3 前置放大器的噪声特性分析25-27
• 2.3 前置放大器的性能测试结果27-30
• 2.4 后级电压放大器制作及其测试结果30-33
• 第三章 、中心频率可自动调节的智能带通滤波器设计33-46
• 3.1 程控滤波器简介及智能滤波器的设计方案33-36
• 3.1.1 程控滤波器简介33-34
• 3.1.2 可编程开关电容滤波器 MAX26234-35
• 3.1.3 智能自适应滤波器的设计方案35-36
• 3.2 基于锁相环倍频技术的自动跟踪智能滤波器36-39
• 3.2.1 锁相环倍频电路36
• 3.2.2 NE564 和 CD4040 简介36-38
• 3.2.3 实验结论38-39
• 3.3 基于频率扫描技术的智能滤波器39-46
• 3.3.1 峰值检波器39-40
• 3.3.2 微处理器、A/D 转换、时钟模块40-41
• 3.3.3 软件设计41-42
• 3.3.4 滤波器的实验结果图42-45
• 3.3.5 智能滤波器的改进方案45-46
• 第四章 、二维电场信号测量系统的设计46-55
• 4.1 自动增益控制电路46-48
• 4.2 利用 Labview 搭建的自动测试系统48-52
• 4.2.1 Labview 简介48-49
• 4.2.2 利用 Labivew 搭建的自动测试系统结构图49-52
• 4.3 二维电场信号测试结果52-55
• 参考文献55-58
• 作者简介及在校期间所取得的科研成果58-59
• 致谢59

【参考文献】

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本文编号：419140