IC芯片的晶圓級射頻(RF)測試分析

　對于超薄介質(zhì)，由于存在大的漏電和非線性，通過標(biāo)準(zhǔn)I-V和C-V測試不能直接提取氧化層電容(Cox)。然而，使用高頻電路模型則能夠精確提取這些參數(shù)。隨著業(yè)界邁向65nm及以下的節(jié)點，對于高性能/低成本數(shù)字電路，RF電路，以及模擬/數(shù)?；旌想娐分械钠骷?，這方面的挑戰(zhàn)也在增加。

　　減少使用RF技術(shù)的建議是在以下特定的假設(shè)下提出來： 假設(shè)RF技術(shù)不能有效地應(yīng)用，尤其是在生產(chǎn)的環(huán)境下，這在過去的確一直是這種情況。

　　但是，現(xiàn)在新的參數(shù)測試系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確、可重復(fù)地提取RF參數(shù)，幾乎和DC測試一樣容易。最重要的是，通過自動校準(zhǔn)、去除處理(de-embedding)以及根據(jù)待測器件(DUT)特性進(jìn)行參數(shù)提取，探針接觸特性的自動調(diào)整，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)RF的完整測試。這方面的發(fā)展使得不必需要RF專家來保證得到好的測試結(jié)果。在生產(chǎn)實驗室，根據(jù)中間測試結(jié)果或者操作需要，自動探針臺和測試控制儀能夠完成過去需要人為干涉的事情。世界范圍內(nèi)，已經(jīng)有7家半導(dǎo)體公司驗證了這種用于晶圓RF生產(chǎn)測試的系統(tǒng)。

　　RF測試的應(yīng)用

　　無論你是利用III-V簇晶圓生產(chǎn)用于手機(jī)配件的RF芯片，還是利用硅技術(shù)生產(chǎn)高性能模擬電路，在研發(fā)和生產(chǎn)中預(yù)測最終產(chǎn)品的性能和可靠性，都需要晶圓級RF散射參數(shù)(s)的測量。這些測試對DC數(shù)據(jù)是重要的補充，相對于單純的DC測試，它用更少的測試卻能提供明顯更多的信息。實際上，一個兩通道的s參數(shù)掃描能同時提取阻抗和電容參數(shù)，而采用常規(guī)DC方法，則需要分開測試，甚至需要單獨的結(jié)構(gòu)以分離工藝控制需要的信息。

　　功放RF芯片的功能測試是這種性能的另外一種應(yīng)用。這些器件非常復(fù)雜，然而價格波動大。生產(chǎn)中高頻低壓的測試條件排除了通常阻礙晶圓級測試的功耗問題。也不存在次品器件昂貴的封裝費用。已知良品芯片技術(shù)也可以應(yīng)用于晶圓級測試中，它能夠明顯改進(jìn)使用RF芯片的模塊的良率。

　　芯片制造商也可以利用晶圓級RF測試來提取各種高性能模擬和無線電路的品質(zhì)因數(shù)。比如濾波器、混頻器以及振蕩器。SoC(System-on-chip)器件制造商希望這種子電路測試技術(shù)能夠降低總體的測試成本。

　　130nm節(jié)點以下的高性能邏輯器件中，表征薄SiO2和高介電常數(shù)(high-k)柵介質(zhì)的等效氧化層厚度(EOT)非常關(guān)鍵。RF測試在介電層的精確建模方面扮演了重要角色，它能夠去除掉寄生元件，而這種寄生效應(yīng)在傳統(tǒng)的二元模型中將阻礙C-V數(shù)據(jù)的正確表示。中高頻 (MFCV, HFCV) 電容測量技術(shù)不可能因為儀器而對測試引入串聯(lián)阻抗。

　　標(biāo)準(zhǔn)I-V/C-V測試面臨的挑戰(zhàn)

　　產(chǎn)品研發(fā)階段的設(shè)計工程師采用的仿真模型，包括從s參數(shù)數(shù)據(jù)提取的RF參數(shù)和I-V/C-V數(shù)據(jù)。先進(jìn)的設(shè)計工具要求的是統(tǒng)計模型，不是單個的一套參數(shù)。這使得良率和功能特性的最優(yōu)化成為可能。如果I-V和C-V參數(shù)基于統(tǒng)計結(jié)果，而RF不是的話，那么這個模型就是非物理的和不可靠的。

　　在有些情況下，比如電感、I-V和C-V信息的價值都非常有限。但是，Q在使用的頻率之下，作為電感表征和控制的參數(shù)，則具有很高的價值。I-V和C-V測試中面臨的挑戰(zhàn)是要理解，什么時候它是產(chǎn)品特性的主要表征，什么時候不是。許多模擬和無線器件特性的只要表征參數(shù)是Ft和Fmax。理想的情況下，在第3諧波以外的使用情況下，它們是需要測量并提取出來的RF參數(shù)。對于數(shù)字和存儲器產(chǎn)品，只要器件的模型保持簡化，那么I-V和C-V對于有源和無源器件來說都是很有價值的測量項目。前面提到的，柵介質(zhì)的測量具有復(fù)雜的C-V模型。