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RÉSUMÉ
Que les composants actifs soient discrets (diodes, transistors) ou intégrés (logiques, analogiques), leur contrôle comporte généralement la vérification des paramètres électriques statiques, le contrôle fonctionnel et la vérification des paramètres dynamiques. Chacune de ces étapes revêt une importance variable selon la finalité du contrôle et le composant concerné. Cet article examine pour chaque famille de semi-conducteurs, donc pour chaque paramètre spécifique (intensité du courant, capacité d’entrée et de sortie, point de compression, résolution, tension de travail…), les mesures à effectuer et les moyens à mettre en œuvre pour les réaliser.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Patrick POULICHET : ESIEE
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Gilles AMENDOLA : ESIEE
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Christophe DELABIE : ESIEE
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Yves BLANCHARD : ESIEE
INTRODUCTION
Que les composants soient discrets (diodes, transistors) ou intégrés (logiques, analogiques), leur contrôle comporte généralement trois étapes :
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la vérification des paramètres électriques statiques (tensions, intensité de courant) définissant les caractéristiques d'interchangeabilité ;
le contrôle fonctionnel vérifiant l'aptitude du composant à remplir sa fonction ;
la vérification des paramètres dynamiques garantissant le fonctionnement du circuit à certaines fréquences ou dans certaines bandes de fréquence.
Ces étapes seront totalement ou partiellement suivies, selon la finalité du contrôle, c'est-à-dire selon que l'on s'intéresse au contrôle de fabrication (test des tranches de silicium, contrôle de sortie de fabrication ou d'entrée chez l'utilisateur), au contrôle de qualité ou d'évaluation, ou au diagnostic de panne (analyse de défaillance).
Ainsi, pour le contrôle de sortie, le temps de test sera un des éléments prépondérants, alors que, pour le contrôle de qualité ou d'évaluation, la précision des mesures sera l'élément primordial.
Nous allons dans la suite de ce dossier examiner, pour chaque famille de semi-conducteurs, les mesures à effectuer, et les moyens à mettre en œuvre pour les réaliser.
Ce texte est la nouvelle édition de l'article Mesure des composants électroniques, rédigé en 1993 par Jean-Claude Gourdon et Paul Prodhomme, dont sont repris quelques extraits. Il fait suite aux articles [R 1 078v2] et [R 1 079] qui traitent des méthodes générales de mesure des composants électroniques, et des composants passifs.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1984 par Jean-François SULZER
- Version archivée 2 de oct. 1996 par Jean-François SULZER
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5. Test des circuits intégrés numériques
Un circuit intégré numérique peut comporter des dizaines de millions de transistors. Même comportant un transistor défaillant, un circuit peut fonctionner pendant des années sans qu'aucun problème ne se manifeste. Cependant, le jour où la partie ayant un défaut est activée, le circuit produira un résultat erroné, ce qui peut avoir des conséquences désastreuses dans l'application où il est utilisé.
L'objectif du test structurel des circuits intégrés est de détecter les circuits ayant des défauts de fabrication les rendant impropres au fonctionnement souhaité.
Les circuits testés sont supposés fonctionnellement corrects. Il faut donc bien différencier ces tests de fin de fabrication des tests fonctionnels de mise au point dont l'objectif est de trouver les erreurs de fonctionnements sur les prototypes du circuit. Dans le premier cas, l'objectif est la détection des défauts, dans le deuxième cas c'est la vérification de la fonction (ce qui incidemment peut aussi détecter des défauts s'ils sont présents).
Ces tests de fin de fabrication sont effectués aussi bien sur le circuit alors qu'il est encore sur la tranche de silicium avant sa découpe, qu'après sa mise en boîtier si elle a lieu, cette étape pouvant faire apparaître de nouveaux défauts.
Pour des circuits devant ensuite être utilisés dans des environnements difficiles (avionique, spatial, militaire...) les tests seront également répétés après avoir stressé les circuits en les faisant vieillir en accéléré par des variations extrêmes de température et de tensions d'alimentation.
Pour tous ces tests, les résultats obtenus par mesure sont comparés avec les résultats espérés obtenus par simulation lors de la conception du circuit.
Le test est une étape importante et indispensable lors de la fabrication d'un circuit intégré. Sa participation dans le coût complet de fabrication est entre 5 et 10 % pour un circuit numérique mais peut approcher les 50 % pour un circuit mixte incorporant des parties radiofréquences.
5.1 Équipement de test
Le test d'un circuit intégré se fait par ses entrées/sorties. Or, dans le cas de circuits numériques, leur nombre peut être de plusieurs milliers, jusqu'à 3 000 en technologie BGA.
Il est nécessaire d'utiliser un équipement spécifique appelé testeur (figure ) dont le coût dépasse le million d'euros....
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