掌握核心技術|聯訊儀器WAT半導體參數測試系統實現國產替代再上新臺階

  ICC訊 半導體產業鏈包含芯片設計、晶圓制造、封裝和測試等環節，其中半導體測試在整個價值鏈中起重要作用。WAT(Wafer Acceptance Test)即晶圓允收測試，對晶圓廠的新工藝研發(Process Development)和工藝控制監測(Process Control Monitor或PCM)有重要意義。WAT并不直接測試晶圓上的產品，其待測目標器件位于晶圓切割道(Scribe Line)上的特定測試結構(Test Structure或Test Key)，目標器件包括MOSFET、BJT、電阻、電容等。通過測試上述目標器件的電性參數，建立Device Modeling，改善生產工藝。通過收集和分析WAT數據,可監測生產情況，若有偏差及時預警和糾正。WAT數據也作為晶圓交貨的質量憑證，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計的測試結構完成的(圖1)。通過這些測試結構的組合和測試結果的分析，可以監控晶圓制造過程和工序偏差。

  圖1：晶圓切割道上的測試結構

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

WAT 測試系統

  WAT 參數測試系統挑戰

  WAT 測試是半導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參數測試系統中的核心測量模塊主要是為測試結構提供激勵源和測量各種參數，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 半導體脈沖產生單元)

  CMU(Capacitance Measurement Unit 電容測量單元)

  DMM (Digital Multi-meter高精度數字萬用表)

  SM(Semiconductor Switch Matrix 半導體開關矩陣)

  隨著集成電路的制造工藝一直在往前演進，從微米進入到現在的納米級時代，

  制造工藝越來越復雜，制造工序越來越多。為了保證一定良率，用來監控工藝的

  測試結構和測試參數快速增長，特別是在先進工藝節點(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1fA，測量精度達sub-pA級)

  很高的測試效率 (如借助Per-pin SMU實現并行測試)

  聯訊儀器WAT參數測試系統

  聯訊儀器深耕電性能測試測量領域，持續投入，堅持核心儀表自主研發，先后完成多款WAT核心測試測量儀表研發

  pA級高精度數字源表S2012C

  低漏電半導體矩陣開關RM1010-LLC

  高電壓半導體脈沖源S3023P

  3500V高壓源表S3030F

  基于聯訊核心自主研發電性能測試測量儀表，聯訊儀器先后推出串行半導體參數測試系統WAT6200及并行半導體參數測試系統WAT6600，并即將推出高壓WAT6300。

串行半導體參數測試系統 WAT6200

  串行半導體參數測試系統WAT6200主要特點：

  支持各種半導體芯片的WAT測試，包括Si/GaN/SiC

  最大電壓范圍200V，最大電流范圍1A

  聯訊儀器自有SMU板卡和低漏電開關板卡

  pA級電流精度滿足WAT量產需求

  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，支持用戶開發測試程序和算法

并行半導體參數測試系統WAT6600

  并行半導體參數測試系統WAT6600P主要特點：

  配置Per-Pin SMU，最高達48個SMU，極大提高測試效率

  高分辨率、亞pA級電流測試精度，滿足工藝研發和量產的全部測試需求

  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

  聯訊儀器WAT 半導體參數測試系統基于自主研發pA/亞pA高精度源表，半導體矩陣開關，高電壓半導體脈沖源，3500V高壓源表等基礎儀表，掌握核心技術，通過優化整機軟硬件設計，進一步提高系統精度，提升穩定性，一致性，為半導體參數測試提供高可靠性的測試解決方案。此外聯訊成熟的設備生產和交付經驗，本地化的技術支持團隊，也為整機交付與維護升級提供可靠的保障。