第单元集成电路晶圆测试基础课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,1,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,第二单元 集成电路晶圆测试基础,2,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,3,硅片,硅片几何尺寸,圆形薄片，边缘有定位边或定位槽。,硅片硅片几何尺寸,4,硅片,直径（,mm,）,厚度（,m,）,面积（,cm,2,）,质量（,g,）,100(4),525 25,78.54,9.65,125(5),625 25,122.72,17.95,150(6),675 20,176.71,28.00,200(8),725 20,314.16,53.08,300(12),775 20,706.86,127.64,450(18)?,硅片直径（mm）厚度（m）面积（cm2）质量（g）100,5,硅片,加工工艺流程,硅片加工工艺流程,6,硅片,基本检测项目,掺杂类型,掺杂浓度（个,/cm,3,）,10,19,P,型,P,-,P,P,+,N,型,N,-,N,N,+,硅片基本检测项目掺杂类型掺杂浓度（个/cm3）10141,7,硅片,商用硅片举例一,硅片商用硅片举例一,8,硅片,硅片,9,硅片,硅片,10,硅片,商用硅片举例二,硅片商用硅片举例二,11,硅片,硅片,12,硅片,硅片,13,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,14,硅片,半导体材料与特性,硅片半导体材料与特性,15,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,第二单元 集成电路晶圆测试基础,16,2.,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.晶圆晶圆基础,17,2.,晶圆,芯片,2.晶圆芯片,18,2.,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。,2.晶圆辅助测试结构,19,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,第二单元 集成电路晶圆测试基础,20,3.,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.晶圆测试项目晶圆测试是在探针台上进行的。按测试方法和过,21,3.,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,I,I,=,f,(,V,I,),输出特性,I,O,=,f,(,V,O,),转移特性,V,O,=,f,(,V,I,),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.晶圆测试项目性能参数测试项目,22,3.,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（IV曲线）,23,3.,晶圆测试项目,直流参数测试实例（,WAT,：,Wafer Acceptance Test,）,3.晶圆测试项目直流参数测试实例（WAT：Wafer Ac,24,3.,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.晶圆测试项目功能,25,3.,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.晶圆测试项目微电子测试结构图,26,3.,晶圆测试项目,3.晶圆测试项目,27,3.,晶圆测试项目,3.晶圆测试项目,28,3.,晶圆测试项目,3.晶圆测试项目,29,3.,晶圆测试项目,3.晶圆测试项目,30,3.,晶圆测试项目,3.晶圆测试项目,31,3.,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.晶圆测试项目范德堡测试图形,32,3.,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.晶圆测试项目常用的方块电阻测试结构,33,3.,晶圆测试项目,延层和外延沟道层方块电阻测试结构,3.晶圆测试项目延层和外延沟道层方块电阻测试结构,34,3.,晶圆测试项目,埋层和隔离掺杂方块电阻测试结构,3.晶圆测试项目埋层和隔离掺杂方块电阻测试结构,35,3.,晶圆测试项目,发射区和金属层方块电阻测试结构,3.晶圆测试项目发射区和金属层方块电阻测试结构,36,3.,晶圆测试项目,测试结构版图实例,3.晶圆测试项目测试结构版图实例,37,3.,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,3.晶圆测试项目测试结果绘图（Wafer mapping）,38,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,第二单元 集成电路晶圆测试基础,39,4.,晶圆测试设备,信号控制仪器,+,机械设备,4.晶圆测试设备信号控制仪器+机械设备,40,4.,晶圆测试设备,手动探针台,4.晶圆测试设备手动探针台,41,4.,晶圆测试设备,4.晶圆测试设备,42,4.,晶圆测试设备,4.晶圆测试设备,43,4.,晶圆测试设备,自动探针台,4.晶圆测试设备自动探针台,44,4.,晶圆测试设备,探针卡,4.晶圆测试设备探针卡,45,4.,晶圆测试设备,信号控制仪器,Keithley 4200A-SCS,参数分析仪,B1500A,半导体器件参数分析仪,4.晶圆测试设备信号控制仪器,46,4.,晶圆测试设备,器件类型,应用测试,CMOS,晶体管,Id-Vg、Id-Vd、Vth、,击穿、电容、,QSCV,等,双极晶体管,Ic-Vc,、二极管、,Gummel,曲线图、击穿、三极管、电容等,分立器件,Id-Vg、Id-Vd、Ic-Vc、,二极管等,存储器,Vth,、电容、耐久测试等,功率器件,脉冲,Id-Vg,、脉冲,Id-Vd,、击穿等,纳米器件,电阻、,Id-Vg、Id-Vd、Ic-Vc,等,可靠性测试,NBTI/PBTI,、电荷泵、电迁移、热载子注入、恒增电流（,J-Ramp,）、,TDDB,等,其它,其它,4.晶圆测试设备器件类型应用测试CMOS 晶体管Id-Vg,47,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,第二单元 集成电路晶圆测试基础,48,5.,晶圆测试操作,属于实验内容（略）,5.晶圆测试操作属于实验内容（略）,49,