IC芯片的晶圓級射頻(RF)測試分析

　　不可靠的測試會阻礙生產(chǎn)管理。好器件的壞測量結(jié)果被稱為alpha錯誤。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、艱苦的過程，這些結(jié)合起來都使得工程師不情愿采用量產(chǎn)RF測試，他們認(rèn)為會有高的alpha錯誤率。

　　人們還認(rèn)識到生產(chǎn)能力和運(yùn)營成本將是不可接受的，而且還需要高水準(zhǔn)的技術(shù)支持來解釋測量結(jié)果。沒有可靠的校準(zhǔn)、以及接觸電阻問題所帶來的重復(fù)測試，造成了早期的RF系統(tǒng)的低生產(chǎn)能力。過去舊系統(tǒng)的校準(zhǔn)并不是對不同的測量頻率配置都有效。高的運(yùn)營成本還與手動測試黃金標(biāo)準(zhǔn)校正片有關(guān)系，它用的是軟墊和昂貴的RF探針，這種探針會由于過度壓劃而很快壞掉，從而成本大增。市場上還有一種錯誤的理解，認(rèn)為晶圓級的s參數(shù)測試需要專門的探針和卡盤。

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

　　● 需要改變大量的測試結(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專家必須照顧呵護(hù)每一臺設(shè)備。

　　● 對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RF測試成為生產(chǎn)工藝控制工具的關(guān)鍵在于測試的完全自動化。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，設(shè)計(jì)測試系統(tǒng)時(shí)一個(gè)主要的目標(biāo)是沒有人為干預(yù)的情況下數(shù)據(jù)的完整性。

　　現(xiàn)在的第三代測試機(jī)臺具有達(dá)到40GHz的這種測試能力。不像實(shí)驗(yàn)室的儀器，這些專門設(shè)計(jì)用于量產(chǎn)環(huán)境的測試機(jī)臺，根據(jù)不同的應(yīng)用，支持從6到65GHz的升級。要求第三代測試機(jī)臺能夠自動進(jìn)行寄生去除處理，并根據(jù)DUT特性進(jìn)行選擇測試，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)，以及自動的校準(zhǔn)過程，使得從s參數(shù)測試迅速準(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限制測量的可重復(fù)性。設(shè)備制造商必須確定RF測試中所有不穩(wěn)定的起源，從而在設(shè)計(jì)測量系統(tǒng)時(shí)有針對性地加以消除。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量的可重復(fù)性，還要注意的其他方面如：測量自動化，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?？刂坪锰结樀淖冃瘟恳约氨匾獣r(shí)對探針進(jìn)行清洗，這些都會明顯延長探針的壽命，這會降低主要的耗材成本(每根RF探針價(jià)值大約$1000)。這應(yīng)該也是測試機(jī)臺統(tǒng)計(jì)過程控制的一部分。

　　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，來源于收集數(shù)據(jù)的史密斯曲線就不會存在非物理假象;不再需要由專家來分析和解釋這些結(jié)果了。在舊的系統(tǒng)中，RF測試專家需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控(跟蹤每個(gè)測試系列的曲線等)，尋找奇怪的、或者意外的測量結(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，而不是測量的異常。

　　第三代參數(shù)測試儀通過改進(jìn)邏輯方法使得持續(xù)監(jiān)控RF測量成為現(xiàn)實(shí)，降低甚或消除了對于RF專家技術(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)的測量結(jié)果。RF測試幾乎和DC測試一樣容易，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測試(見“RF測試的創(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)晶圓級測試方面更實(shí)用。這些特點(diǎn)加速了建模實(shí)驗(yàn)室的測量工作，同時(shí)又不降低測量結(jié)果的實(shí)驗(yàn)室級別，從而縮短了研發(fā)周期和進(jìn)入市場的時(shí)間。所有這些都可以通過簡單的系統(tǒng)升級實(shí)現(xiàn)，而不必購買專用的探針臺。當(dāng)校準(zhǔn)規(guī)格存儲到探針臺后，操作流程與單純的DC測試一樣，只有在周期性的設(shè)備保養(yǎng)時(shí)才會變化。