半导体制造技术 第十九章课件.ppt

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1、硅片测试19.1引言19.1.1集成电路电学测试19.2硅片测试19.2.1在线参数测试19.2.2硅片拣选测试19.2.3成品率19.2.4硅片拣选测试成品率模型19.3测试质量检测目标19.1引言工艺，有过多坏芯片的硅片保存用于修正。不正确的测试数据将给客户，并最终给芯片制造者带来严重的后果。19.1.1集成电路电学测试电学测试在硅片的不同阶段进行。这些测试在早期设计阶段开始，在硅片制造的重要步骤继续，以最后封装的IC产品测试结束。表19.1给出了重要芯片测试的概要，保罗硅片及和已封装的IC电路。19.2

2、硅片测试在硅片制造工艺过程中有两种类型的电学测试。称他们为硅片测试是因为他们是在硅片（而不是封装的硅片）上进行的。他们是：在线参数测试硅片拣选测试这两种电学测试的条件不同，在硅片制造的不同阶段进行。在线参数测试在完成第一层金属刻蚀（前段工艺的结束）后马上进行，已获得工艺和器件特性的早期信息。硅片拣选测试是IC制造中的一个重要测试阶段，它在硅片制造完成后进行，已确定硅片上的哪些芯片符合产品规格可以送到装配和封装部门。19.2.1在线参数测试在线参数测试（也称硅片电学测试，Waferelegtricaltest，

3、WET)是对硅片上的测试图形结构进行的电学测试。因为他是把直流电压加在器件的物理结构上进行测试，有时候也被看成是一种直流测试。在线参数测试在完成前端工艺（例如，扩散、光刻、注入）后进行的越早越好。典型的测试是在第一层金属被淀积并刻蚀后进行，这是允许接触式探针和特殊测试结构的压点进行的压点进行电学接触。在线参数测试的原因有：硅片结构测试参数测试并不是在单独的硅片器件上，而是在安放在硅片特殊位置的特殊测试结构（也称工艺监控，processcontrolmonitors，PCM）中进行的。使用测试结构是因为测试会对

4、实际的产品芯片造成破坏。对早期的设计验证而言，由于需要很多结构和测试数据，测试结构可以是在整个特殊芯片上的测试样本。对产品硅片来说，面积是额外的费用；因此测试结构通常放在独立芯片之间的划片处（也称划片道监控，scribelinemonitors，SLM）。SLM容身其中的划片道宽度一般有100到150微米，因此SLM是有尺寸限制的。PCM（工艺监控）测试结构被用于测试的参数范围很大。各种测试的标准测试结构在业界正逐渐成为一种趋势，这主要是因为结构设计的复杂性和新产品有限的开发时间。表19.2给出了一些典型测

5、试结构的实例参数测试的类型解释参数数据数据倾向参数测试的一个重要方面就是观察数据倾向。不可接受的数据倾有：1.一个硅片上相同芯片的位置持续不合格2.同一参数在不同硅片上总是不合格3.不同硅片之间测试数据差别过大4.同一参数成批不合格，暗示有很严重的工艺问题硅片及可靠性1.为了电迁移失效，对金属线实施高电流密度2.评估氧化层能容忍多少电荷以及被破坏前能工作多长时间3.确定氧化层能限制多少电荷4.估计新的湿法清洗工艺对氧化层生长的影响IC可靠性IC可靠性是指器件在其预期寿命内，在其使用环境中正常工作的概率。换句话

6、说就是集成电路能正常使用多长时间。尽管集成电路的可靠性非常高，但它们也不是100%保险。可靠性测试有助于确保交给客户的芯片能在客户指定的环境中无故障工作。传统上，可靠性测试是通过对封装芯片进行老化测试完成的老化测试是在很苛刻的环境中（如把温度提高到85℃，提高偏置电压）给芯片加电并测试，使不耐用的器件失效，从而避免它们被交给客户。这种测试能够产生更可靠的集成电路，但往往需要更长时间的测试十几甚至数百小时，这哈斯一种费钱耗时的工作。在线参数测试设备在线参数测试设备是为连接硅片上的测试结构而设计的一套自动化测试仪

7、器，它具有执行电学测试需要的复杂软硬件设施。如图19.6所示，主要的测试子系统如下：探针卡接口硅片定位测试仪器作为网络主机或客户机的计算机探针卡接口硅片定位测试仪器作为网络主机或客户机的计算机在线参数设置的挑战由于大硅片上有更多代表性的测试位置，硅片越大测试的数目越多因为在线参数测试的数目越多。因为在线参数测试是在硅片测试过程中进行的测试速度是对获得足够的硅片产量非常重要。在线参数的一个挑战是测试仪器和DUT（待测器件）之间的物理距离。长电缆和连接器增加了测试噪音，也具有更高的寄生电容。这些都降低了测量的灵敏

8、度和准确性