集成電路晶圓測(cè)試基礎(chǔ).PPT

1、第二單元第二單元 集成電路晶圓測(cè)試基礎(chǔ)集成電路晶圓測(cè)試基礎(chǔ)1第二單元第二單元 集成電路晶圓測(cè)試基礎(chǔ)集成電路晶圓測(cè)試基礎(chǔ)1. 硅片硅片2. 晶圓晶圓3. 晶圓測(cè)試項(xiàng)目晶圓測(cè)試項(xiàng)目4. 晶圓測(cè)試設(shè)備晶圓測(cè)試設(shè)備5. 晶圓測(cè)試操作晶圓測(cè)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(jiǎn)稱“九個(gè)9” 。 硅片制備與檢測(cè)硅片制備與檢測(cè)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(kù)清洗與質(zhì)量檢驗(yàn)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(cè)項(xiàng)目基本檢測(cè)項(xiàng)目摻雜類型摻雜類型摻雜濃度（個(gè)摻雜濃度（個(gè)/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(cè)方法基本檢測(cè)方法檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)項(xiàng)目主要方法主要方法缺陷化學(xué)/電化學(xué)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?lè)?、四探針?lè)ā-V法、渦電流法和擴(kuò)散電阻法刃型位錯(cuò)螺型位錯(cuò)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(cè)試基礎(chǔ)集成電路晶圓測(cè)試基礎(chǔ)1. 硅片硅片2. 晶圓晶圓3. 晶圓測(cè)試項(xiàng)目晶圓測(cè)試項(xiàng)目4. 晶圓測(cè)試設(shè)備晶圓測(cè)試設(shè)備5. 晶

4、圓測(cè)試操作晶圓測(cè)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(guò)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(cè)試結(jié)構(gòu)輔助測(cè)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(jì)，包括芯片制造過(guò)程的工藝監(jiān)控參數(shù)、過(guò)程質(zhì)量控制參數(shù)、電路設(shè)計(jì)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(cè)試基礎(chǔ)集成電路晶圓測(cè)試基礎(chǔ)1. 硅片硅片2. 晶圓晶圓3. 晶圓測(cè)試項(xiàng)目晶圓測(cè)試項(xiàng)目4. 晶圓測(cè)試設(shè)備晶圓測(cè)試設(shè)備5. 晶圓測(cè)試操作晶圓測(cè)試操作203. 晶圓測(cè)試項(xiàng)目晶圓測(cè)試項(xiàng)目晶圓測(cè)試是在探針

5、臺(tái)上進(jìn)行的。按測(cè)試方法和過(guò)程分類，可以分為加電壓測(cè)電流（VFIM）、加電流測(cè)電壓（IFVM）、加電壓測(cè)電壓（VFVM）和加電流測(cè)電流（IFIM）。213. 晶圓測(cè)試項(xiàng)目晶圓測(cè)試項(xiàng)目 性能參數(shù)測(cè)試項(xiàng)目性能參數(shù)測(cè)試項(xiàng)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(cè)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(cè)試包括開(kāi)路測(cè)試、短路測(cè)試、輸入電流測(cè)試、漏電流測(cè)試、電源電流測(cè)試、閾值電壓測(cè)試等。223. 晶圓測(cè)試項(xiàng)目晶圓測(cè)試項(xiàng)目 直流參數(shù)測(cè)試實(shí)例（直流參數(shù)測(cè)試實(shí)例（IV曲線）曲線）233. 晶圓測(cè)試項(xiàng)目晶圓測(cè)試項(xiàng)目 直流參數(shù)

6、測(cè)試實(shí)例（直流參數(shù)測(cè)試實(shí)例（WAT：Wafer Acceptance Test）243. 晶圓測(cè)試項(xiàng)目晶圓測(cè)試項(xiàng)目l 功能功能功能測(cè)試在集成電路測(cè)試中最重要，包括數(shù)字邏輯運(yùn)算，數(shù)字和模擬信號(hào)的處理、控制、存儲(chǔ)、發(fā)射、接收、放大、變換、驅(qū)動(dòng)、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(dòng)態(tài)功耗等。l 交流（交流（AC）參數(shù)）參數(shù)包括上升時(shí)間和下降時(shí)間、傳輸過(guò)程的延遲時(shí)間、建立和保持時(shí)間、刷新和暫停時(shí)間、訪問(wèn)時(shí)間和功能速度時(shí)間，易受寄生參數(shù)的影響。253. 晶圓測(cè)試項(xiàng)目晶圓

7、測(cè)試項(xiàng)目 微電子測(cè)試結(jié)構(gòu)圖微電子測(cè)試結(jié)構(gòu)圖微電子測(cè)試圖與電路管芯經(jīng)歷相同的工藝過(guò)程，通過(guò)對(duì)這些圖形進(jìn)行簡(jiǎn)單的電學(xué)測(cè)量（一般為直流測(cè)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(jìn)行工藝認(rèn)證，也可以把微電子測(cè)試結(jié)構(gòu)圖組單獨(dú)做成一套專用的光掩模版，然后按預(yù)先設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行流片，得到規(guī)則布滿微電子測(cè)試結(jié)構(gòu)圖組的工藝認(rèn)證晶圓片。263. 晶圓測(cè)試項(xiàng)目晶圓測(cè)試項(xiàng)目273. 晶圓測(cè)試項(xiàng)目晶圓測(cè)試項(xiàng)目283. 晶圓測(cè)試項(xiàng)目晶圓測(cè)試項(xiàng)目293. 晶圓測(cè)試項(xiàng)目晶圓測(cè)試項(xiàng)目303. 晶圓測(cè)試項(xiàng)目晶圓測(cè)

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

9、試結(jié)果繪圖（測(cè)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(cè)試基礎(chǔ)集成電路晶圓測(cè)試基礎(chǔ)1. 硅片硅片2. 晶圓晶圓3. 晶圓測(cè)試項(xiàng)目晶圓測(cè)試項(xiàng)目4. 晶圓測(cè)試設(shè)備晶圓測(cè)試設(shè)備5. 晶圓測(cè)試操作晶圓測(cè)試操作394. 晶圓測(cè)試設(shè)備晶圓測(cè)試設(shè)備 信號(hào)控制儀器信號(hào)控制儀器 + 機(jī)械設(shè)備機(jī)械設(shè)備404. 晶圓測(cè)試設(shè)備晶圓測(cè)試設(shè)備 手動(dòng)探針臺(tái)手動(dòng)探針臺(tái)414. 晶圓測(cè)試設(shè)備晶圓測(cè)試設(shè)備424. 晶圓測(cè)試設(shè)備晶圓測(cè)試設(shè)備434. 晶圓測(cè)試設(shè)備晶圓測(cè)試設(shè)備 自動(dòng)探針臺(tái)自動(dòng)探針臺(tái)444. 晶圓測(cè)試設(shè)備晶圓測(cè)試設(shè)備探針卡探針卡454. 晶圓測(cè)試設(shè)備晶圓測(cè)試設(shè)備 信號(hào)控制儀器信號(hào)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(cè)試設(shè)備晶圓測(cè)試設(shè)備器件類型器件類型應(yīng)用測(cè)試應(yīng)用測(cè)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(chǔ)器Vth、電容、耐久測(cè)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(cè)試NBTI/PBTI、電荷泵、電遷移、