掌握核心技术|联讯仪器WAT半导体参数测试系统实现国产替代再上新台阶

  ICC讯 半导体产业链包含芯片设计、晶圆制造、封装和测试等环节，其中半导体测试在整个价值链中起重要作用。WAT(Wafer Acceptance Test)即晶圆允收测试，对晶圆厂的新工艺研发(Process Development)和工艺控制监测(Process Control Monitor或PCM)有重要意义。WAT并不直接测试晶圆上的产品，其待测目标器件位于晶圆切割道(Scribe Line)上的特定测试结构(Test Structure或Test Key)，目标器件包括MOSFET、BJT、电阻、电容等。通过测试上述目标器件的电性参数，建立Device Modeling，改善生产工艺。通过收集和分析WAT数据,可监测生产情况，若有偏差及时预警和纠正。WAT数据也作为晶圆交货的质量凭证，提交给晶圆厂的客户。

  WAT 测试简介

  WAT是Wafer出Fab厂前的最后一道测试工序。WAT测试通常都是利用晶圆切割道上专门设计的测试结构完成的(图1)。通过这些测试结构的组合和测试结果的分析，可以监控晶圆制造过程和工序偏差。

  图1：晶圆切割道上的测试结构

  WAT 测试系统如图所示，主要由测试机机柜(Cabinet)，测试头(Test head)和探针台(Prober)组成.测试机机柜主要包括各种测试仪表及PC控制系统，测试头中包含开关矩阵及高精度源表及探针接口子系统(Probe Card Interface)等，探针台负责Wafer载入载出，并精确定位 Wafer上的待测器件。

WAT 测试系统

  WAT 参数测试系统挑战

  WAT 测试是半导体测试中对量测精度要求最高的，对各种测试测量仪表提出了较高的要求。WAT参数测试系统中的核心测量模块主要是为测试结构提供激励源和测量各种参数，主要包括：

  SMU(Source Measurement Unit 源测量单元)

  FMU(Frequency Measurement Unit 频率测量单元)

  SPGU(Semiconductor Pulse Generate Unit 半导体脉冲产生单元)

  CMU(Capacitance Measurement Unit 电容测量单元)

  DMM (Digital Multi-meter高精度数字万用表)

  SM(Semiconductor Switch Matrix 半导体开关矩阵)

  随着集成电路的制造工艺一直在往前演进，从微米进入到现在的纳米级时代，

  制造工艺越来越复杂，制造工序越来越多。为了保证一定良率，用来监控工艺的

  测试结构和测试参数快速增长，特别是在先进工艺节点(14 nm以下)显得尤为

  突出。这要求：

  极高的测试精度(如电流测量分辨率达1fA，测量精度达sub-pA级)

  很高的测试效率 (如借助Per-pin SMU实现并行测试)

  联讯仪器WAT参数测试系统

  联讯仪器深耕电性能测试测量领域，持续投入，坚持核心仪表自主研发，先后完成多款WAT核心测试测量仪表研发

  pA级高精度数字源表S2012C

  低漏电半导体矩阵开关RM1010-LLC

  高电压半导体脉冲源S3023P

  3500V高压源表S3030F

  基于联讯核心自主研发电性能测试测量仪表，联讯仪器先后推出串行半导体参数测试系统WAT6200及并行半导体参数测试系统WAT6600，并即将推出高压WAT6300。

串行半导体参数测试系统 WAT6200

  串行半导体参数测试系统WAT6200主要特点：

  支持各种半导体芯片的WAT测试，包括Si/GaN/SiC

  最大电压范围200V，最大电流范围1A

  联讯仪器自有SMU板卡和低漏电开关板卡

  pA级电流精度满足WAT量产需求

  PXIE板卡提供串行的灵活性和通用性

  支持所有种类商用探针台

  支持集成第三方仪表

  软件可配置，支持用户开发测试程序和算法

并行半导体参数测试系统WAT6600

  并行半导体参数测试系统WAT6600P主要特点：

  配置Per-Pin SMU，最高达48个SMU，极大提高测试效率

  高分辨率、亚pA级电流测试精度，满足工艺研发和量产的全部测试需求

  最大电压范围200V，最大电流范围1A

  支持所有种类商用探针台

  支持集成第三方仪表

  软件可配置，支持用户开放测试程序和算法

  总结

  联讯仪器WAT 半导体参数测试系统基于自主研发pA/亚pA高精度源表，半导体矩阵开关，高电压半导体脉冲源，3500V高压源表等基础仪表，掌握核心技术，通过优化整机软硬件设计，进一步提高系统精度，提升稳定性，一致性，为半导体参数测试提供高可靠性的测试解决方案。此外联讯成熟的设备生产和交付经验，本地化的技术支持团队，也为整机交付与维护升级提供可靠的保障。