《集成电路制造工艺与工程应用》第三十三讲.pptxVIP

第三十三讲：晶圆接受测试（WAT）;内容;WAT简介;晶圆接受测试的概念：业界通常称晶圆接受测试为WAT，它是英文(WaferAcceptanceTest)的缩写，或者也称WAT为工艺控制监测（ProcessControlMonitor-PCM）。WAT是在晶圆产品流片结束之后和品质检验之前，是晶圆产品出货前第一次经过一套完整的电学特性测试流程，通过测量晶圆上特定测试结构的电性参数，检验每片晶圆产品的工艺情况，评估半导体制造过程的质量和稳定性，判断晶圆产品是否符合该工艺技术平台的电性设计规格要求。

WAT测试结构：晶圆上用于收集WAT参数数据的测试结构称为WAT测试结构（WATtestkey）。WAT测试结构是放置在划片槽（ScribeLine）上PAD与PAD之间的，不需占用额外的芯片面积，成本最低。划片槽的宽度可以从最小的60um到150um，芯片代工厂依据芯片切割机器（DieSaw）的精度和WAT测试结构的要求制定划片槽的宽度设计要求，力求做到最小面积。;WAT数据的用途：

第一、WAT数据可以作为晶圆产品出货的判断依据，对晶圆产品进行质量检验。所有的WAT数据必须符合电性规格要求，否则不允许出货给客户。

第二、对WAT数据进行数理统计分析。通过收集WAT数据，获取工艺技术平台生产线的工艺信息，检测各个WAT参数的波动问题，评估工艺的变化的趋势（例如最近一段时间某一技术平台MOS晶体管Vt的数值按生产时间排列是否有逐渐变大或者变小趋势），从而可以对工艺生产线进行预警，还可以通过分析特定的WAT参数的数据得知相关工艺步骤的工艺稳定性。

第三、通过特定的WAT测试结构监测客户特别要求的器件结构，检测它们是否符合电性设计规格要求。

第四、通过WAT数据对客户反馈回来的异常晶圆产品进行分析。对WAT数据与良率（CP）做相关性，可以得到每个WAT参数与CP的相关性，再检查相关性最强的WAT参数的相关工艺请况，这样可以快速找出有问题的相关工艺步骤。

第五、代工厂内部随机审查晶圆的可靠性测试（金属互连线电迁移和栅氧化层的寿命等）。

第六、为器件工艺建模提供数据，通过测试不同尺寸器件的WAT参数数据，进行器件建模。

第七、测试和分析特定的WAT测试结构，改善工艺，或者开发下一代工艺技术平台。

;WAT测试类型;WAT测试结构的类型：包含该工艺技术平台所有的有源器件、无源器件和特定的隔离结构。例如有源器件包括MOS晶体管、栅氧化层和寄生MOS晶体管。无源器件包括方块电阻、通孔接触电阻、金属导线电阻和电容等。隔离结构包括有源区（AA）之间的隔离，多晶硅之间的隔离和金属之间的隔离。WAT参数是指有源器件、无源器件和隔离结构的电学特性参数。

电性设计规则的概念：芯片代工厂会依据该工艺技术平台所有的有源器件和无源器件的典型尺寸制定一套完整的WAT参数文件，这份文件称为PCM文件或者电性设计规则（ElectricalDesignRule–EDR），电性设计规则可以作为客户设计阶段的参考。

?;WAT测试参数类型：CMOS工艺技术平台的WAT测试类型为例，可以把WAT测试参数类型分为八大类：MOS晶体管、栅氧化层的完整性、多晶硅栅场效应晶体管（PolyFieldDevice）和第1层金属栅场效应晶体管（Metal1FieldDevice）、N型结（N-diode)和P型结（P-diode）、金属电容（MIMCapacitor）和多晶硅电容（PIPCapacitor）、方块电阻Rs（SheetResistance）、接触电阻Rc(ContactResistance)和隔离等。

MOS晶体管包括低压NMOS和PMOS，以及中压NMOS和PMOS的参数：

栅氧化层完整性（GateOxideIntegrity-GOI）的参数：

;多晶硅栅场效应晶体管和第1层金属栅场效应晶体管的参数：

N型结和P型结的参数：

方块电阻Rs的参数：

;接触电阻Rc的参数：

隔离的参数：

金属电容和多晶硅电容的参数：

;谢谢