硅片测试是为了检验规格的一致性而在硅片级集成电路上进行的电学参数测量。在不断变化的产品环境中，硅片测试对于检验芯片的功能性来说是一项非常重要的工作。基本的一点是，硅片测试必须能够分辨一个好的芯片和一个有缺陷的芯片。带有合格芯片的硅片继续下面的工艺，有过多坏芯片的硅片保存用于修正。对于电学测试来讲，因为其在芯片工艺的不同阶段进行，所以测试必须迅速、准确地完成，以保证整个工艺流程的正常运行。 集成电路的失效分析是在对其进行电学性能和功能测试完成的基础上进行的。当集成芯片的电学测试或者功能测试失败时，我们就要利用一些分析仪器对其进行物理层的失效分析，找出其失效机理，从而提高制造工艺以达到提高产品良率的目的。本论文首先介绍了集成电路测试的研究意义以及主要作用，重点对0.15μmLogicCMOS集成电路进行电学性能测试和失效分析。 主要的研究工作和结论如下： 一、对MOS场效应管(MOSFET)的特性进行了理论分析。 集成电路中，有源元件起着极为关键的作用。本文针对MOSFET进行了理论分析。阐述了MOSFET的基本结构，分析了MOSFET的基本电流方程，重点对饱和电流进行了分析。分析了电容的组成以及相关影响因素。运用能带理论对阈值电压进行了理论分析并引出阈值电压公式。 二、对0.15μmLogicCMOS集成电路的电学性能测试进行了深入研究。 1.采用最大跨导斜率法对0.15μmLogicCMOS集成电路的阈值电压VT进行了测试，测量了MOS沟道形成强反型时的栅极电压。 2.对0.15μmLogicCMOS集成电路的核心电路(Ncore和Pcore)的漏极饱和电流进行了测试。根据其转移特性曲线和输出特性曲线分析了漏极饱和电流与背栅压的变化关系并得到Ids的具体值。 3.对0.15μmLogicCMOS集成电路的阈值电压和漏极饱和电流随器件的长度和宽度的变化曲线(Roll-off曲线)进行了分析，探索沟道的宽度和长度对器件稳定性的影响。 4.对0.15μmLogicCMOS集成电路的电容进行了测试。通过对MOS管栅氧化物电容的测量，我们可以监测氧化物的电容值是否正常，生产线干法氧化的氧化物薄膜的工艺是否正常。另外我们还可以根据测试的电容值来推算氧化物的厚度，从而进一步监控生产线的工艺。 5.对0.15μmLogicCMOS集成电路的漏电流(Ioff)进行了测试分析。随着MOS管特征尺寸的不断减少，MOS管的漏电流(Ioff)已变得越来越重要，尤其在低功率的集成芯片中。因为漏电流(Ioff)的大小直接影响了芯片的工作速度和功耗，只有分析清楚它的组成成分，才能采取有效的方法减少它的产生。 6.利用反相器原理采用多级结构对0.15μmMOSFET的速度进行测试分析。 三、对0.15μmLogicCMOS集成电路的失效分析进行了深入研究并分类总结。 1、集成芯片的短路是造成芯片失效的常见的模式。尤其是金属连线的短路，一旦短路则可能引起整个芯片的失效，通过研究和分析，其失效主要由于微尘颗粒、刻蚀不够或者刻蚀后的残留物等情况引起的。 2、集成芯片的开路也是造成芯片失效的常见的模式。其主要原因是刻蚀不够。 3、集成芯片的可靠性问题关系到芯片工作的寿命及在高低温情况下的工作稳定性。芯片的可靠性在制造工艺的前端主要有栅极氧化物的完整性及后端的金属电子迁移(EM)等问题。我们通过具体例子对此进行了分析总结。