集成電路晶圓測試基礎(chǔ).PPT

1、第二單元第二單元 集成電路晶圓測試基礎(chǔ)集成電路晶圓測試基礎(chǔ)1第二單元第二單元 集成電路晶圓測試基礎(chǔ)集成電路晶圓測試基礎(chǔ)1. 硅片硅片2. 晶圓晶圓3. 晶圓測試項目晶圓測試項目4. 晶圓測試設(shè)備晶圓測試設(shè)備5. 晶圓測試操作晶圓測試操作21. 硅片硅片制備集成電路芯片的晶圓片，其襯底材料主要為硅片，其純度為99.9999999%，簡稱“九個9” 。 硅片制備與檢測硅片制備與檢測硅材料單晶硅直拉單晶Czochralski: CZ直徑大、成本低集成電路主要材料區(qū)熔單晶Float Zone: FZ純度高、含氧量低、直徑小高壓功率器件多晶硅非晶硅31. 硅片硅片l 硅片幾何尺寸硅片幾何尺寸圓形薄片，邊

2、緣有定位邊或定位槽。41. 硅片硅片直徑（直徑（mm）厚度（厚度（m）面積（面積（cm2）質(zhì)量（質(zhì)量（g）100 (4)525 2578.549.65125 (5)625 25122.7217.95150 (6)675 20176.7128.00200 (8)725 20314.1653.08300 (12)775 20706.86127.64450 (18)?51. 硅片硅片l 加工工藝流程加工工藝流程包裝入庫清洗與質(zhì)量檢驗腐蝕與拋光倒角與磨片定位于切片整形處理硅單晶棒61. 硅片硅片l 基本檢測項目基本檢測項目摻雜類型摻雜類型摻雜濃度（個摻雜濃度（個/cm3） 1019P型P-PP+N型N

3、-NN+71. 硅片硅片l 商用硅片舉例一商用硅片舉例一81. 硅片硅片91. 硅片硅片101. 硅片硅片l 商用硅片舉例二商用硅片舉例二111. 硅片硅片121. 硅片硅片131. 硅片硅片l 基本檢測方法基本檢測方法檢測項目檢測項目主要方法主要方法缺陷化學/電化學腐蝕導(dǎo)電類型（N/P）熱電、光電、整流、霍爾等效應(yīng)電阻率兩探針法、四探針法、C-V法、渦電流法和擴散電阻法刃型位錯螺型位錯141. 硅片硅片 半導(dǎo)體材料與特性半導(dǎo)體材料與特性15第二單元第二單元 集成電路晶圓測試基礎(chǔ)集成電路晶圓測試基礎(chǔ)1. 硅片硅片2. 晶圓晶圓3. 晶圓測試項目晶圓測試項目4. 晶圓測試設(shè)備晶圓測試設(shè)備5. 晶

4、圓測試操作晶圓測試操作162. 晶圓晶圓 晶圓基礎(chǔ)晶圓基礎(chǔ)“硅片硅片”：未加工的原始硅圓片；“晶圓晶圓”：通過芯片制造工藝，在圓硅片上已形成芯片（晶片）陣列的硅圓片。172. 晶圓晶圓l 芯片芯片182. 晶圓晶圓l 輔助測試結(jié)構(gòu)輔助測試結(jié)構(gòu)為了提取集成電路的各種參數(shù)而專門設(shè)計，包括芯片制造過程的工藝監(jiān)控參數(shù)、過程質(zhì)量控制參數(shù)、電路設(shè)計模型參數(shù)和可靠性模型參數(shù)的提取。19第二單元第二單元 集成電路晶圓測試基礎(chǔ)集成電路晶圓測試基礎(chǔ)1. 硅片硅片2. 晶圓晶圓3. 晶圓測試項目晶圓測試項目4. 晶圓測試設(shè)備晶圓測試設(shè)備5. 晶圓測試操作晶圓測試操作203. 晶圓測試項目晶圓測試項目晶圓測試是在探針

5、臺上進行的。按測試方法和過程分類，可以分為加電壓測電流（VFIM）、加電流測電壓（IFVM）、加電壓測電壓（VFVM）和加電流測電流（IFIM）。213. 晶圓測試項目晶圓測試項目 性能參數(shù)測試項目性能參數(shù)測試項目l 直流（直流（DC）參數(shù)）參數(shù)器件/電路端口的穩(wěn)態(tài)電氣特性測試。例如：例如：輸入特性II = f(VI)輸出特性IO = f(VO)轉(zhuǎn)移特性VO = f(VI)直流參數(shù)測試包括開路測試、短路測試、輸入電流測試、漏電流測試、電源電流測試、閾值電壓測試等。223. 晶圓測試項目晶圓測試項目 直流參數(shù)測試實例（直流參數(shù)測試實例（IV曲線）曲線）233. 晶圓測試項目晶圓測試項目 直流參數(shù)

6、測試實例（直流參數(shù)測試實例（WAT：Wafer Acceptance Test）243. 晶圓測試項目晶圓測試項目l 功能功能功能測試在集成電路測試中最重要，包括數(shù)字邏輯運算，數(shù)字和模擬信號的處理、控制、存儲、發(fā)射、接收、放大、變換、驅(qū)動、顯示等。l 極限（裕量）參數(shù)極限（裕量）參數(shù)極限參數(shù)與集成電路工作環(huán)境變化密切相關(guān)，包括電源電壓的拉偏情況下的電參數(shù)、許可的極限環(huán)境溫度下的電參數(shù)、最壞情況下的靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗等。l 交流（交流（AC）參數(shù)）參數(shù)包括上升時間和下降時間、傳輸過程的延遲時間、建立和保持時間、刷新和暫停時間、訪問時間和功能速度時間，易受寄生參數(shù)的影響。253. 晶圓測試項目晶圓

7、測試項目 微電子測試結(jié)構(gòu)圖微電子測試結(jié)構(gòu)圖微電子測試圖與電路管芯經(jīng)歷相同的工藝過程，通過對這些圖形進行簡單的電學測量（一般為直流測量）或直接用顯微鏡觀察，就可以提取到有關(guān)生產(chǎn)工藝參數(shù)和單元器件或電路的電參數(shù)，成為收集微電子器件生產(chǎn)工藝參數(shù)信息的主要手段。為打通生產(chǎn)線，調(diào)試和穩(wěn)定工藝與設(shè)備，進行工藝認證，也可以把微電子測試結(jié)構(gòu)圖組單獨做成一套專用的光掩模版，然后按預(yù)先設(shè)計的要求進行流片，得到規(guī)則布滿微電子測試結(jié)構(gòu)圖組的工藝認證晶圓片。263. 晶圓測試項目晶圓測試項目273. 晶圓測試項目晶圓測試項目283. 晶圓測試項目晶圓測試項目293. 晶圓測試項目晶圓測試項目303. 晶圓測試項目晶圓測

8、試項目313. 晶圓測試項目晶圓測試項目 范德堡測試圖形范德堡測試圖形正十字范德堡結(jié)構(gòu)是應(yīng)用最廣泛的測試結(jié)構(gòu)。323. 晶圓測試項目晶圓測試項目 常用的方塊電阻測試結(jié)構(gòu)常用的方塊電阻測試結(jié)構(gòu)以典型的雙極工藝為例333. 晶圓測試項目晶圓測試項目延層和外延溝道層方塊電阻測試結(jié)構(gòu)延層和外延溝道層方塊電阻測試結(jié)構(gòu)343. 晶圓測試項目晶圓測試項目埋層和隔離摻雜方塊電阻測試結(jié)構(gòu)埋層和隔離摻雜方塊電阻測試結(jié)構(gòu)353. 晶圓測試項目晶圓測試項目發(fā)射區(qū)和金屬層方塊電阻測試結(jié)構(gòu)發(fā)射區(qū)和金屬層方塊電阻測試結(jié)構(gòu)363. 晶圓測試項目晶圓測試項目測試結(jié)構(gòu)版圖實例測試結(jié)構(gòu)版圖實例373. 晶圓測試項目晶圓測試項目 測

9、試結(jié)果繪圖（測試結(jié)果繪圖（Wafer mapping）方塊電阻等值線圖電阻條寬度38第二單元第二單元 集成電路晶圓測試基礎(chǔ)集成電路晶圓測試基礎(chǔ)1. 硅片硅片2. 晶圓晶圓3. 晶圓測試項目晶圓測試項目4. 晶圓測試設(shè)備晶圓測試設(shè)備5. 晶圓測試操作晶圓測試操作394. 晶圓測試設(shè)備晶圓測試設(shè)備 信號控制儀器信號控制儀器 + 機械設(shè)備機械設(shè)備404. 晶圓測試設(shè)備晶圓測試設(shè)備 手動探針臺手動探針臺414. 晶圓測試設(shè)備晶圓測試設(shè)備424. 晶圓測試設(shè)備晶圓測試設(shè)備434. 晶圓測試設(shè)備晶圓測試設(shè)備 自動探針臺自動探針臺444. 晶圓測試設(shè)備晶圓測試設(shè)備探針卡探針卡454. 晶圓測試設(shè)備晶圓測試設(shè)備 信號控制儀器信號控制儀器Keithley 4200A-SCS 參數(shù)分析儀B1500A 半導(dǎo)體器件參數(shù)分析儀464. 晶圓測試設(shè)備晶圓測試設(shè)備器件類型器件類型應(yīng)用測試應(yīng)用測試CMOS 晶體管Id-Vg、Id-Vd、Vth、擊穿、電容、QSCV 等雙極晶體管Ic-Vc、二極管、Gummel 曲線圖、擊穿、三極管、電容等分立器件Id-Vg、Id-Vd、Ic-Vc、二極管等存儲器Vth、電容、耐久測試等功率器件脈沖 Id-Vg、脈沖 Id-Vd、擊穿等納米器件電阻、Id-Vg、Id-Vd、Ic-Vc 等可靠性測試NBTI/PBTI、電荷泵、電遷移、