WAT工艺参数测试

毕业设计论文

WAT工艺参数测试

系 电子信息工程系 专业 微电子技术 姓名 钦 班级 微电 学号 1003320 指导教师 席 职称 讲师 设计时间 201.9.19－.1.4

摘要:

。要晶圆的工艺参数测试方法。主要介绍以下几个方面的内容 ：参数测试在现在集成电路产业中的重要性；晶圆可靠性参数测试的相关知识的介绍；测试参数的介绍；以及测试所需的软件和硬件的介绍；系统的并详细的说明了在测试过程中会遇到哪些问题，以及在测试过程中操作者经常会犯得错误。错误的种类等，以及相关工程师如：工艺工程师；（负责相关产品的测试程序编写）设备工程师(负责测试机台的检测与维修）相关问题本文将做进一步解释。

关键词：可靠性； 监测系统；晶圆测试；

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目录

摘要: ................................................................................................................................................. 1 第一章 引言 .................................................................................................................................. 3

1.1课题背景............................................................................................................................. 3 1.2课题意义............................................................................................................................. 3 第二章 ＷＡＴ测试介绍............................................................................................................... 4

2.1 ＷＡＴ的作用 .................................................................................................................. 4 2.2 ＷＡＴ测试参数介绍 ...................................................................................................... 4 第三章 测试系统介绍 .................................................................................................................... 6

3.1 硬件系统介绍 .................................................................................................................. 6 3.2 测试操作流程................................................................................................................... 7

3. 2.1 针卡放置 ................................................................................................................ 7 3.2.2 产品片的放置 ......................................................................................................... 7 3.2.3 测试窗口的打开 ..................................................................................................... 7 3.2.4 P8测试程序的介绍................................................................................................ 7 3.2.5 主要操作流程 ......................................................................................................... 7 3.4 显微镜的使用................................................................................................................... 9 3.5 P-8上产品测试操作 ..................................................................................................... 11 第四章 ＷＡＴ测试问题改善方案 ............................................................................................. 12

4.1 常见的测试问题 ............................................................................................................ 12 4.2 测试输入监测系统 .......................................................................................................... 12 4.3测试输入检查系统 ........................................................................................................... 12 总结 ................................................................................................................................................ 14 致谢 ................................................................................................................................................ 15 参考文献 ........................................................................................................................................ 16

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第一章 引言

1.1课题背景

中国是世界上增长最快的半导体市场，目前中国市场占全球市场约15%。据市场调研机构预测，中国在2008年前将成为全球最大的半导体市场，市场份额约占全球市场１／４。

我国集成电路在20世纪90年代以前大部分为垂直生产的“准IBM”模式。那是集成电路刚刚萌芽，国内也没有真正意义是的代工企业，只是有能力的企业进行集成电路，为小部分企业产能为国内设计服务。进入21世纪，以中芯国际，上海宏利等公司的建设为代表，国内才有了真正意义上的代工企业。这种国际化的产业模式在国内的创新迅速缩小了我国与世界集成电路水平的差异，不仅生产规模与生产能力的迅速扩大，生产技术也在几年里达到65纳米—90纳米，与国际先进水平只差1-2技术点。 1.2课题意义

晶圆可靠性参数测试（简称WAT测试）大多以完成制成、待出货的芯片为测试对象。如果wafer在WAT站点由于测试问题造成报废对工厂是很大损失，所以减少由于测试问题影响的wafer片数可以大大降低由此所产生的成本消耗。也降低工厂的成本，提高获利。在中芯国际上海厂原来的三个厂由于之前是分别发展，系统有所区别，不同的系统会浪费公司的很多资源需要更多的工程师进维护。对系统进行统一，可降低工程师的维护成本，提高系统的可靠性，降低新人训练所需时间。

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第二章 ＷＡＴ测试介绍

2.1 ＷＡＴ的作用

WAT在代工厂中处于比较特殊地位，位于所有加工工艺之后出货品质检测之前，所有wafer必须经过WAT的测试，并且测试结果必须面满足客户给出的规格要求WAT在集成电路芯片测试过程中显得尤为重要.

WAT测试出来的窗口数据，除了作为出货的判断依据外，还有很多方面的用途，包括检测工艺窗口，对工艺进行除错，对可靠性刻画，对电路设计进行器件建模，开发下一代产品。WAT数据使用者包括：工艺整合工程，工艺工程，产品工程，器件工程师。 2.2 ＷＡＴ测试参数介绍

一般来说WAT参数测试分为两大类，一类和器件相关的，包括MOS开启

电压饱和电流，关闭电流，击穿电压等。另一类和工艺相关的，包括结膜层接触电阻栅氧华层电性厚度隔离等。

开启电压为MOS从关闭状态到开启状态时，栅极上的电压，开启电压分线性区开启电压和饱和区开启电压，线性开启电压测试条件为源和衬底接地，漏极接小电压通常为0.1伏。NMOS为正，PMOS为负，栅极从0伏扫到工作电压，在漏极电流达到一个给定值的时候栅极的电压就是开启电压，饱和区线性开其电压和线性区开启电压测试条件类似，区别在于漏极电压为开启电压，开启电压如果则再有微小的情况容易打开，造成错误。图1为MOS击穿电压图。

图 1 MOS击穿电压图

（1）饱和电压：以硅二极管为例，它的饱和电压就大概在0.7V左右，当二极管两端加上顺向电压时(可以用电源供应器串接一个电阻)，就会产生电流，在二极管的两端就会有电压差，当这个电流由小变大时，电压差也会逐渐变大，但

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大到接近饱和电压以后，电压差就不再明显的随电流上升而上升，这时，这个电压差就是二极管的饱和电压。

（2）击穿电压：使电介质击穿的电压。电介质在足够强的电场作用下将失去其介电性能成为导体,称为电介质击穿,所对应的电压称为击穿电压。电介质击穿时的电场强度叫击穿场强。不同电介质在相同温度下,其击穿场强不同。当电容器介质和两极板的距离d一定后,由U1-U2=Ed知,击穿场强决定了击穿电压。击穿场强通常又称为电介质的介电强度。提高电容器的耐压能力起关键作用的是电介质的介电强度。附表为各种电介质的相对介电常量εr和介电强度。

（3）接触电阻 ：对导体件呈现的电阻成为接触电阻。 一般要求接触电阻在10-20 mohm以下。 有的开关则要求在100-500uohm以下。有些电路对接触电阻的变化很敏感。 应该指出， 开关的接触电阻是在开关在若干次的接触中的所允许的接触电阻的最大值。

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第三章 测试系统介绍

3.1 硬件系统介绍

WAT由测试机（tester） 探针机 （ｐrober），探针卡（ｐｒｏｂe）组成，如图2 、3所示。测试机主要施加直流信号，控制探针机托盘的移动，提供操作界面，探针机的功能主要将晶圆载入和载出对晶圆进行精确定位，和测试通信。探针卡主要功能是连接测试机和探针机托盘上的晶圆。

图2测试机台4070

图3 CP测试机台

测试机主要为WAT测试机台（4070） 它的内部主要具有各种电压源和电流源。主要功能为为芯片提供直流源信号，和精密测量单元。测量输出参数，再与工艺预设好的参数做比较。测试结果为合格和不合格两种，用图形文件记录将不合格的芯片打点作标记，经工艺查看分析过后，再进行复测方可流入下一站。 CP测试机Correctness Proofs正确性证明。它是软件工程中软件测试的一种方法，该方法采用一种数学技术，也就是一种数学证明过程（即数字认证） 针卡用于不同产品的测试测试需求需要不同的针卡， 这里常用的针卡主要有测试DMOS所用的2根针，测试GOI所用的8根针以及测试正常片子所用的16根针和18根针；测试时每天都要清针卡，目的是为了保证产品的良率。产品良率越高产品的质量也就越好。

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3.2 测试操作流程 3. 2.1 针卡放置

测试产品时首先要看产品片子类型，即决定用哪类针卡 测试该批片子针卡的真确与否关系片子的测试结果的好坏。测试之前先将测试机台的探头抬起待抬起后将针卡放入探针机的槽中，拿针卡时注意双手千万不要碰到针卡的针尖以免将针头碰弯或划伤，针卡放入槽中要将针卡上的箭头朝自己的方向放置(正确的放置方法）。 3.2.2 产品片的放置

测试产品片之前首先要将该产品做账到WAT并通过主机台查看该批产品相关信息;产品的的批号，产品的工艺（这里主要工艺有0.18um，0.35um，0.5um等）片数及片号，核实片号是否正确，是否有片号没有放入相应的槽位顺序是否颠倒，片号是否与槽号一致。放片时先将测试机台的盖子打开用两只手钳住casstte将其缓慢的放入盖内并按下绿色按钮将其固定，再将盖子盖上。 3.2.3 测试窗口的打开

测试窗口主要反映测试产品的各项性能指标。如测试电压，测试电流，方块电阻等近二十项参数。若测试窗口不小心被关掉了，可以从新将其打。 主要操作如下；先输入rmb再按回车， 过后在输入大写START后回车counitue方可打开测试菜单窗口。 3.2.4 P8测试程序的介绍

规范P-8探针台（Prober）新品编程操作流程，统一PCM测试人员操作流程，保证产品在探针台上的正常测试。测试范围仅适用于在P-8探针台上测试的所有工艺圆片。 PCM编程人员: 指PID测试工程师、技术员 PCM测试人员：PCM课作业员以及PCM编程人员。 Chuck：指探针台盘； Stage：位于P-8探针台的右侧，是控制整个探针台操作的微处理系统Cassette: 位于P-8探针台显示屏的下方，用来放待测试/编程WAFER的片盒的架。： P-8新品WAFER FILE程序以及完成相关产品测试需求。PCM区域编程人员负责所编制的WAFER文件准确无误；编制WAFER文件的过程中如果遇到异常情况，需及时通知相关工艺工程师；新品文件编制完成后，PCM编程人员必须测试一片圆片验证程序的正确性；编程完成后必须由确认人员确认程序的正确性。PCM课作业员按操作流程完成P-8上产品的测试。 3.2.5 主要操作流程

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当p8选完之后按操作界面上的开始按钮即开始测试此时操作者开始将测试相关的信息输入测试窗口主要信息有测试项，测试名，片子的的批号，以及工艺。当输入片号时一定要检查片号输入是否正确若输入有误将会带来不可预见的的损失。轻则产品结构异常重则整批全部报废。则将给公司以及个人带来巨大损失。所以输入片号时一定要细心认真。测试操作如表1）所示。

表1 P8操作流程

序号流程名称1开始需求部门作业说明无在显微镜下观察待测圆片的PCM测试模块位置,平边朝向等使用表单备注2收集WAFER的编程信息3进入Setup New Wafer界面输入待编程产品名及对应的工艺信息 设置WAFER文件所需的BLOCK尺寸等测试参数设置探针卡参数以及完成针尖定位参数设置在低倍/高倍下找目标以及完成PAD定位等参数的设置 调整探针的高度并完成针迹检查的参数设置测试第一点(参考Die)的参数设置完成WAFER FILE所有参数的设置456Sepup Wafer NameSepup Wafer ParameterSetup Probe7Setup Wafer89Check ContactReference Die Setting101112退回Main Menu主菜单测试一片进行确认结束3.3 P-8 WAFER 文件编程操作步骤

编程P-8 WAFER 文件时，首先找到与所编产品对应的坐标文件，并在显微镜下确定平边朝向，在显微镜下观察PCM测试图形，测试模块应与人成垂直角度，测试模块名在测试图形的下方；此时圆片平边的方向即为编程时圆片平边的方向。确保P-8处于正常状态时，点击Main Menu上的Setup按钮，出现操作界面。在操作界面上，要进行圆片尺寸、圆片厚度等参数和探针卡的设置。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/4oct.html