第2单元-集成电路晶圆测试基础.pptxVIP

第二单元 集成电路晶圆测试基础 第二单元 集成电路晶圆测试基础 硅片 晶圆 晶圆测试项目 晶圆测试设备 晶圆测试操作 硅片 制备集成电路芯片的晶圆片，其衬底材料主要为硅片，其纯度为99.9999999%，简称“九个9” 。 硅片制备与检测 硅片 硅片几何尺寸 圆形薄片，边缘有定位边或定位槽。 硅片 直径（mm） 厚度（μm） 面积（cm2） 质量（g） 100 (4ʺ) 525 ± 25 78.54 9.65 125 (5ʺ) 625 ± 25 122.72 17.95 150 (6ʺ) 675 ± 20 176.71 28.00 200 (8ʺ) 725 ± 20 314.16 53.08 300 (12ʺ) 775 ± 20 706.86 127.64 450 (18ʺ)? 硅片 加工工艺流程 硅片 基本检测项目 掺杂类型 掺杂浓度（个/cm3） 1014 1014 ~ 1016 1016 ~ 1019 1019 P型 π P- P P+ N型 ν N- N N+ 硅片 商用硅片举例一 硅片 硅片 硅片 商用硅片举例二 硅片 硅片 硅片 基本检测方法 检测项目 主要方法 缺陷 化学/电化学腐蚀 导电类型（N/P） 热电、光电、整流、霍尔等效应 电阻率 两探针法、四探针法、C-V法、涡电流法和扩散电阻法 刃型位错 螺型位错 硅片 半导体材料与特性 第二单元 集成电路晶圆测试基础 硅片 晶圆 晶圆测试项目 晶圆测试设备 晶圆测试操作 2. 晶圆 晶圆基础 “硅片”：未加工的原始硅圆片； “晶圆”：通过芯片制造工艺，在圆硅片上已形成芯片（晶片）阵列的硅圆片。 2. 晶圆 芯片 2. 晶圆 辅助测试结构 为了提取集成电路的各种参数而专门设计，包括芯片制造过程的工艺监控参数、过程质量控制参数、电路设计模型参数和可靠性模型参数的提取。 第二单元 集成电路晶圆测试基础 硅片 晶圆 晶圆测试项目 晶圆测试设备 晶圆测试操作 3. 晶圆测试项目 晶圆测试是在探针台上进行的。按测试方法和过程分类，可以分为加电压测电流（VFIM）、加电流测电压（IFVM）、加电压测电压（VFVM）和加电流测电流（IFIM）。 3. 晶圆测试项目 性能参数测试项目 直流（DC）参数 器件/电路端口的稳态电气特性测试。 例如：输入特性II = f(VI) 输出特性IO = f(VO) 转移特性VO = f(VI) 直流参数测试包括开路测试、短路测试、输入电流测试、漏电流测试、电源电流测试、阈值电压测试等。 3. 晶圆测试项目 直流参数测试实例（IV曲线） 3. 晶圆测试项目 直流参数测试实例（WAT：Wafer Acceptance Test） 3. 晶圆测试项目 功能 功能测试在集成电路测试中最重要，包括数字逻辑运算，数字和模拟信号的处理、控制、存储、发射、接收、放大、变换、驱动、显示等。 极限（裕量）参数 极限参数与集成电路工作环境变化密切相关，包括电源电压的拉偏情况下的电参数、许可的极限环境温度下的电参数、最坏情况下的静态功耗和动态功耗等。 交流（AC）参数 包括上升时间和下降时间、传输过程的延迟时间、建立和保持时间、刷新和暂停时间、访问时间和功能速度时间，易受寄生参数的影响。 3. 晶圆测试项目 微电子测试结构图 微电子测试图与电路管芯经历相同的工艺过程，通过对这些图形进行简单的电学测量（一般为直流测量）或直接用显微镜观察，就可以提取到有关生产工艺参数和单元器件或电路的电参数，成为收集微电子器件生产工艺参数信息的主要手段。 为打通生产线，调试和稳定工艺与设备，进行工艺认证，也可以把微电子测试结构图组单独做成一套专用的光掩模版，然后按预先设计的要求进行流片，得到规则布满微电子测试结构图组的工艺认证晶圆片。 3. 晶圆测试项目 3. 晶圆测试项目 3. 晶圆测试项目 3. 晶圆测试项目 3. 晶圆测试项目 3. 晶圆测试项目 范德堡测试图形 正十字范德堡结构是应用最广泛的测试结构。 3. 晶圆测试项目 常用的方块电阻测试结构 以典型的双极工艺为例 3. 晶圆测试项目 延层和外延沟道层方块电阻测试结构 3. 晶圆测试项目 埋层和隔离掺杂方块电阻测试结构 3. 晶圆测试项目 发射区和金属层方块电阻测试结构 3. 晶圆测试项目 测试结构版图实例 3. 晶圆测试项目 测试结果绘图（Wafer mapping） 方块电阻等值线图 电阻条宽度 第二单元 集成电路晶圆测试基础 硅片 晶圆 晶圆测试项目 晶圆测试设备 晶圆测试操作 4. 晶圆测试设备 信号控制仪器 + 机械设备 4. 晶圆测试设备 手动探针台 4. 晶圆测试设备 4. 晶圆测试设备 4. 晶圆测试设备 自动探针台 4. 晶圆测试设备 探针卡 4. 晶圆测试设备 信号控制仪器 Keithley 4200