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隨著半導體制造商向65納米技術轉移并展望更小節(jié)點，嚴峻的測試挑戰(zhàn)也開始浮出水面。現(xiàn)在，工藝開發(fā)工程師們必須放棄由硅、二氧化硅、多晶硅和鋁材料構成的良性世界，而將自己置于由硅鍺(SiGe)、絕緣體上硅(SOI)、亞硝酸鉿(HfNO2)、金屬柵、低k和銅材料構成的充滿挑戰(zhàn)的世界中。這些新材料對工藝和器件特性提出了新的測試要求，其中一些關鍵的應用包括先進的高k柵測試、晶圓上射頻s參數(shù)測試、SOI基底的等溫直流和射頻測試，以及低至千萬億分之一安培(fA)水平的泄漏電流測試。 因此，傳統(tǒng)的直流測試方法已經(jīng)無法再為器件的性能和可靠性提供準確的模型。現(xiàn)在，從建模到制造整個過程都需要進行正確的RF和脈沖測試，包括確定柵介質可靠性、高頻電容值、銅過孔可靠性和RF性能等測試。各種測試方法正在改變I-V特性、RF電容-電壓測試、s參數(shù)、NBTI、TDDB、 HCI、SILC和電荷泵(CP)。 這些新的方法呼喚能夠以更快速度完成測試的新型儀器和軟件。同時，還必須以某種方式建立測試，以縮短產(chǎn)品上市時間并確保其長期可靠性。 應該采用的方式 * 應該更多地進行晶圓上(on-wafer)測量，以便在前端線(FEOL光阻去除創(chuàng)新解決方案問世，可縮短工藝流程" target=_blank＞FEOL)工藝中揭示問題。一個關鍵的FEOL評估任務就是建立與特定工藝有關的產(chǎn)品可靠性，特別是對那些包含新異材料的工藝。 * 應該尋求面向先進CMOS技術的測試設備和技術。例如，利用更好的方法刻畫熱應力松弛過程中的過孔應力遷移(VSM)，以便在50小時等溫測試的3/4時間內都獲得良好結果。這種新技術通過在最大蔓延速率范圍內的溫度循環(huán)和跟蹤較小阻抗偏移來改進故障統(tǒng)計結果。在FEOL進行的參數(shù)測試可能會繼金屬測試之后完成，從而將工藝控制反饋時間縮短50%或更多。 * 應該進行脈沖型直流應力測試，以便獲得更多樣的數(shù)據(jù)，并在頻率制約電路中獲取更易理解的動態(tài)現(xiàn)象和器件性能。特別的是，短脈沖測試可以克服柵極泄漏，并在電荷捕獲(CT)測量中提供界面捕獲密度的準確圖像。 * 應該選擇具有短脈沖能力的測試系統(tǒng)和包含較新測試方法的軟件。這些系統(tǒng)應該有能力在不使用開關矩陣的情況下，對少量引腳提供直流信號和上升時間在納秒級的脈沖信號支持。 * 應該選擇專為大吞吐量射頻測試設計的參數(shù)測試系統(tǒng)。它們與老式系統(tǒng)有著天壤之別，后者的設計目的主要是面向直流I-V和C-V測量，之后才重新改進用于 RF。新設計可以快速、準確，并重復地提取RF參數(shù)，易操作性直逼直流測試，甚至還可以同時進行精確的直流和射頻測試。 應該避免的方式 * 不要將測試方式限定為靜態(tài)直流測試。為了獲得準確的CT測試結果，需要進行交流和脈沖直流測試以便限定高k柵電介質。電荷泵等動態(tài)應力測量技術，在描述與NBTI、TDDB、HCI和SILC有關的可靠性問題時也是有價值的。 * 不要回避晶圓級的RF參數(shù)測試。晶圓公司現(xiàn)在不得不承認，在構建先進IC的過程中，射頻s參數(shù)的測量至關重要。隨著行業(yè)轉向65納米或更精密節(jié)點，在1到40GHz頻率下提取正確的RF參數(shù)已經(jīng)成為RF緊湊模型(compact model)驗證的關鍵。 * 不要過于依賴線端(end-of-line)可靠性測試。測試已封裝的器件會對揭示可靠性問題帶來障礙，還會造成成本大幅增加以及出貨時間高達三周的延遲(與封裝有關)。 * 不要墨守陳規(guī)，只進行老測試、使用老方法、利用陳舊的測試系統(tǒng)設計。例如，從鋁到銅的金屬材料改變，在過孔應力遷移和參數(shù)化晶圓探測原型等領域，為新測試需要和新測試可能性開啟了大門。 * 不要對參數(shù)測試和功能測試使用相同的組織和報告結構，因為從經(jīng)濟角度而言兩者大不相同。參數(shù)測試使用了一種采樣策略進行工藝控制和良品率改進，但需要分別進行評價。例如，在一個參數(shù)測試單元中的設備通常可以廣泛復用，在5個或更多的工藝節(jié)點上達到高達85%的復用率。 圖1：靜態(tài)直流測量已無法滿足高k電介質要求，需要采用交流和脈沖直流測試來描述電荷捕獲效應。 1. 在信號上升之前執(zhí)行“去捕獲(detrap)”，清除界面電荷 2. 上跟蹤(up-trace)捕獲 3. 在晶體管導通狀態(tài)下的電荷捕獲 4. 下跟蹤(down-trace)捕獲 5. 資料來源: 美國吉時利儀器公司 |
