IC芯片的晶圓級(jí)射頻(RF)測(cè)試分析

　　不可靠的測(cè)試會(huì)阻礙生產(chǎn)管理。好器件的壞測(cè)量結(jié)果被稱(chēng)為alpha錯(cuò)誤。在生產(chǎn)中，這可能意味著有晶圓被誤廢棄。讓人誤解的ITRS信息，以及許多公司在他們的建模實(shí)驗(yàn)室經(jīng)歷緩慢、艱苦的過(guò)程，這些結(jié)合起來(lái)都使得工程師不情愿采用量產(chǎn)RF測(cè)試，他們認(rèn)為會(huì)有高的alpha錯(cuò)誤率。

　　人們還認(rèn)識(shí)到生產(chǎn)能力和運(yùn)營(yíng)成本將是不可接受的，而且還需要高水準(zhǔn)的技術(shù)支持來(lái)解釋測(cè)量結(jié)果。沒(méi)有可靠的校準(zhǔn)、以及接觸電阻問(wèn)題所帶來(lái)的重復(fù)測(cè)試，造成了早期的RF系統(tǒng)的低生產(chǎn)能力。過(guò)去舊系統(tǒng)的校準(zhǔn)并不是對(duì)不同的測(cè)量頻率配置都有效。高的運(yùn)營(yíng)成本還與手動(dòng)測(cè)試黃金標(biāo)準(zhǔn)校正片有關(guān)系，它用的是軟墊和昂貴的RF探針，這種探針會(huì)由于過(guò)度壓劃而很快壞掉，從而成本大增。市場(chǎng)上還有一種錯(cuò)誤的理解，認(rèn)為晶圓級(jí)的s參數(shù)測(cè)試需要專(zhuān)門(mén)的探針和卡盤(pán)。

　　生產(chǎn)中關(guān)于RF測(cè)試需要額外關(guān)注的方面：

　　● 需要改變大量的測(cè)試結(jié)構(gòu)。

　　● 結(jié)果不穩(wěn)定，隨設(shè)備、人和時(shí)間的變化而發(fā)生變化。

　　● RF專(zhuān)家必須照顧呵護(hù)每一臺(tái)設(shè)備。

　　● 對(duì)于不同的批次可能需要完全不同的處理和操作流程。

　　● 懷疑這是否能夠成為實(shí)時(shí)技術(shù)。

　　● 實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的結(jié)果不可靠。

　　fab在這些認(rèn)知的基礎(chǔ)上仍然維持現(xiàn)狀，像“瞎蒼蠅”一樣進(jìn)行著RF芯片、新柵極材料和其他先進(jìn)器件的設(shè)計(jì)和工藝開(kāi)發(fā)。結(jié)果是設(shè)計(jì)與工藝的相互作用，大大增加了成本和走向市場(chǎng)的時(shí)間，同時(shí)還伴隨著更低的初始良率。

　　生產(chǎn)解決方案

　　使晶圓級(jí)RF測(cè)試成為生產(chǎn)工藝控制工具的關(guān)鍵在于測(cè)試的完全自動(dòng)化。這意味著機(jī)器人要把晶圓、校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)、探針卡傳送到需要這些東西的地方。換句話說(shuō)，設(shè)計(jì)測(cè)試系統(tǒng)時(shí)一個(gè)主要的目標(biāo)是沒(méi)有人為干預(yù)的情況下數(shù)據(jù)的完整性。

　　現(xiàn)在的第三代測(cè)試機(jī)臺(tái)具有達(dá)到40GHz的這種測(cè)試能力。不像實(shí)驗(yàn)室的儀器，這些專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于量產(chǎn)環(huán)境的測(cè)試機(jī)臺(tái)，根據(jù)不同的應(yīng)用，支持從6到65GHz的升級(jí)。要求第三代測(cè)試機(jī)臺(tái)能夠自動(dòng)進(jìn)行寄生去除處理，并根據(jù)DUT特性進(jìn)行選擇測(cè)試，這是獲得可信的Cox, Fmax和Q值所面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)。這些算法，再加上改進(jìn)的互連技術(shù)，以及自動(dòng)的校準(zhǔn)過(guò)程，使得從s參數(shù)測(cè)試迅速準(zhǔn)確地提取RF參數(shù)成為可能。

　　精確的寄生去除處理包括糾正隨機(jī)的測(cè)量假象。比如，在一個(gè)特征阻抗為50Ω的系統(tǒng)中，接觸電阻的任何變化都會(huì)限制測(cè)量的可重復(fù)性。設(shè)備制造商必須確定RF測(cè)試中所有不穩(wěn)定的起源，從而在設(shè)計(jì)測(cè)量系統(tǒng)時(shí)有針對(duì)性地加以消除。系統(tǒng)互聯(lián)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)改進(jìn)了系統(tǒng)中主要部件之間連接的可重復(fù)性。

　　設(shè)備制造商為了保證測(cè)量的可重復(fù)性，還要注意的其他方面如：測(cè)量自動(dòng)化，探針接觸阻抗的修正，探針變形量(overdrive)的調(diào)整，探針的清潔初始化。控制好探針的變形量以及必要時(shí)對(duì)探針進(jìn)行清洗，這些都會(huì)明顯延長(zhǎng)探針的壽命，這會(huì)降低主要的耗材成本(每根RF探針價(jià)值大約$1000)。這應(yīng)該也是測(cè)試機(jī)臺(tái)統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制的一部分。

　　在具有穩(wěn)定已知的誤差分布，以及不確定性特征的條件下，來(lái)源于收集數(shù)據(jù)的史密斯曲線就不會(huì)存在非物理假象;不再需要由專(zhuān)家來(lái)分析和解釋這些結(jié)果了。在舊的系統(tǒng)中，RF測(cè)試專(zhuān)家需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控(跟蹤每個(gè)測(cè)試系列的曲線等)，尋找奇怪的、或者意外的測(cè)量結(jié)果，然后分析這些結(jié)果以確認(rèn)它們代表的是工藝的變化，而不是測(cè)量的異常。

　　第三代參數(shù)測(cè)試儀通過(guò)改進(jìn)邏輯方法使得持續(xù)監(jiān)控RF測(cè)量成為現(xiàn)實(shí)，降低甚或消除了對(duì)于RF專(zhuān)家技術(shù)支持的需求。使用這些系統(tǒng)，不周生產(chǎn)層面的操作者能夠通過(guò)大量的產(chǎn)品和生產(chǎn)設(shè)備獲取可重復(fù)的、實(shí)時(shí)的測(cè)量結(jié)果。RF測(cè)試幾乎和DC測(cè)試一樣容易，它也成為完全表征晶圓器件時(shí)的必需之舉。實(shí)際上，一套第三代系統(tǒng)可以同時(shí)進(jìn)行DC和RF測(cè)試(見(jiàn)“RF測(cè)試的創(chuàng)新設(shè)計(jì)”)。這個(gè)系統(tǒng)包含了許多其他的改進(jìn)，以提高產(chǎn)能，使它在工藝監(jiān)控的量產(chǎn)晶圓級(jí)測(cè)試方面更實(shí)用。這些特點(diǎn)加速了建模實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量工作，同時(shí)又不降低測(cè)量結(jié)果的實(shí)驗(yàn)室級(jí)別，從而縮短了研發(fā)周期和進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間。所有這些都可以通過(guò)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)升級(jí)實(shí)現(xiàn)，而不必購(gòu)買(mǎi)專(zhuān)用的探針臺(tái)。當(dāng)校準(zhǔn)規(guī)格存儲(chǔ)到探針臺(tái)后，操作流程與單純的DC測(cè)試一樣，只有在周期性的設(shè)備保養(yǎng)時(shí)才會(huì)變化。