掌握核心技術(shù)|聯(lián)訊儀器WAT半導(dǎo)體參數(shù)測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代再上新臺階

  ICC訊 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈包含芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝和測試等環(huán)節(jié)，其中半導(dǎo)體測試在整個(gè)價(jià)值鏈中起重要作用。WAT(Wafer Acceptance Test)即晶圓允收測試，對晶圓廠的新工藝研發(fā)(Process Development)和工藝控制監(jiān)測(Process Control Monitor或PCM)有重要意義。WAT并不直接測試晶圓上的產(chǎn)品，其待測目標(biāo)器件位于晶圓切割道(Scribe Line)上的特定測試結(jié)構(gòu)(Test Structure或Test Key)，目標(biāo)器件包括MOSFET、BJT、電阻、電容等。通過測試上述目標(biāo)器件的電性參數(shù)，建立Device Modeling，改善生產(chǎn)工藝。通過收集和分析WAT數(shù)據(jù),可監(jiān)測生產(chǎn)情況，若有偏差及時(shí)預(yù)警和糾正。WAT數(shù)據(jù)也作為晶圓交貨的質(zhì)量憑證，提交給晶圓廠的客戶。

  WAT 測試簡介

  WAT是Wafer出Fab廠前的最后一道測試工序。WAT測試通常都是利用晶圓切割道上專門設(shè)計(jì)的測試結(jié)構(gòu)完成的(圖1)。通過這些測試結(jié)構(gòu)的組合和測試結(jié)果的分析，可以監(jiān)控晶圓制造過程和工序偏差。

  圖1：晶圓切割道上的測試結(jié)構(gòu)

  WAT 測試系統(tǒng)如圖所示，主要由測試機(jī)機(jī)柜(Cabinet)，測試頭(Test head)和探針臺(Prober)組成.測試機(jī)機(jī)柜主要包括各種測試儀表及PC控制系統(tǒng)，測試頭中包含開關(guān)矩陣及高精度源表及探針接口子系統(tǒng)(Probe Card Interface)等，探針臺負(fù)責(zé)Wafer載入載出，并精確定位 Wafer上的待測器件。

WAT 測試系統(tǒng)

  WAT 參數(shù)測試系統(tǒng)挑戰(zhàn)

  WAT 測試是半導(dǎo)體測試中對量測精度要求最高的，對各種測試測量儀表提出了較高的要求。WAT參數(shù)測試系統(tǒng)中的核心測量模塊主要是為測試結(jié)構(gòu)提供激勵(lì)源和測量各種參數(shù)，主要包括：

  SMU(Source Measurement Unit 源測量單元)

  FMU(Frequency Measurement Unit 頻率測量單元)

  SPGU(Semiconductor Pulse Generate Unit 半導(dǎo)體脈沖產(chǎn)生單元)

  CMU(Capacitance Measurement Unit 電容測量單元)

  DMM (Digital Multi-meter高精度數(shù)字萬用表)

  SM(Semiconductor Switch Matrix 半導(dǎo)體開關(guān)矩陣)

  隨著集成電路的制造工藝一直在往前演進(jìn)，從微米進(jìn)入到現(xiàn)在的納米級時(shí)代，

  制造工藝越來越復(fù)雜，制造工序越來越多。為了保證一定良率，用來監(jiān)控工藝的

  測試結(jié)構(gòu)和測試參數(shù)快速增長，特別是在先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)(14 nm以下)顯得尤為

  突出。這要求：

  極高的測試精度(如電流測量分辨率達(dá)1fA，測量精度達(dá)sub-pA級)

  很高的測試效率 (如借助Per-pin SMU實(shí)現(xiàn)并行測試)

  聯(lián)訊儀器WAT參數(shù)測試系統(tǒng)

  聯(lián)訊儀器深耕電性能測試測量領(lǐng)域，持續(xù)投入，堅(jiān)持核心儀表自主研發(fā)，先后完成多款WAT核心測試測量儀表研發(fā)

  pA級高精度數(shù)字源表S2012C

  低漏電半導(dǎo)體矩陣開關(guān)RM1010-LLC

  高電壓半導(dǎo)體脈沖源S3023P

  3500V高壓源表S3030F

  基于聯(lián)訊核心自主研發(fā)電性能測試測量儀表，聯(lián)訊儀器先后推出串行半導(dǎo)體參數(shù)測試系統(tǒng)WAT6200及并行半導(dǎo)體參數(shù)測試系統(tǒng)WAT6600，并即將推出高壓WAT6300。

串行半導(dǎo)體參數(shù)測試系統(tǒng) WAT6200

  串行半導(dǎo)體參數(shù)測試系統(tǒng)WAT6200主要特點(diǎn)：

  支持各種半導(dǎo)體芯片的WAT測試，包括Si/GaN/SiC

  最大電壓范圍200V，最大電流范圍1A

  聯(lián)訊儀器自有SMU板卡和低漏電開關(guān)板卡

  pA級電流精度滿足WAT量產(chǎn)需求

  PXIE板卡提供串行的靈活性和通用性

  支持所有種類商用探針臺

  支持集成第三方儀表

  軟件可配置，支持用戶開發(fā)測試程序和算法

并行半導(dǎo)體參數(shù)測試系統(tǒng)WAT6600

  并行半導(dǎo)體參數(shù)測試系統(tǒng)WAT6600P主要特點(diǎn)：

  配置Per-Pin SMU，最高達(dá)48個(gè)SMU，極大提高測試效率

  高分辨率、亞pA級電流測試精度，滿足工藝研發(fā)和量產(chǎn)的全部測試需求

  最大電壓范圍200V，最大電流范圍1A

  支持所有種類商用探針臺

  支持集成第三方儀表

  軟件可配置，支持用戶開放測試程序和算法

  總結(jié)

  聯(lián)訊儀器WAT 半導(dǎo)體參數(shù)測試系統(tǒng)基于自主研發(fā)pA/亞pA高精度源表，半導(dǎo)體矩陣開關(guān)，高電壓半導(dǎo)體脈沖源，3500V高壓源表等基礎(chǔ)儀表，掌握核心技術(shù)，通過優(yōu)化整機(jī)軟硬件設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)精度，提升穩(wěn)定性，一致性，為半導(dǎo)體參數(shù)測試提供高可靠性的測試解決方案。此外聯(lián)訊成熟的設(shè)備生產(chǎn)和交付經(jīng)驗(yàn)，本地化的技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)，也為整機(jī)交付與維護(hù)升級提供可靠的保障。