IC芯片的晶圆级射频(RF)测试分析

采用RF/RFC-V的顾虑

本文引用地址： //m.amcfsurvey.com/article/154681.htm

　　不可靠的测试会阻碍生产管理。好器件的坏测量结果被称为alpha错误。在生产中，这可能意味着有晶圆被误废弃。让人误解的ITRS信息，以及许多公司在他们的建模实验室经历缓慢、艰苦的过程，这些结合起来都使得工程师不情愿采用量产RF测试，他们认为会有高的alpha错误率。

　　人们还认识到生产能力和运营成本将是不可接受的，而且还需要高水准的技术支持来解释测量结果。没有可靠的校准、以及接触电阻问题所带来的重复测试，造成了早期的RF系统的低生产能力。过去旧系统的校准并不是对不同的测量频率配置都有效。高的运营成本还与手动测试黄金标准校正片有关系，它用的是软垫和昂贵的RF探针，这种探针会由于过度压划而很快坏掉，从而成本大增。市场上还有一种错误的理解，认为晶圆级的s参数测试需要专门的探针和卡盘。

　　生产中关于RF测试需要额外关注的方面：

　　● 需要改变大量的测试结构。

　　● 结果不稳定，随设备、人和时间的变化而发生变化。

　　● RF专家必须照顾呵护每一台设备。

　　● 对于不同的批次可能需要完全不同的处理和操作流程。

　　● 怀疑这是否能够成为实时技术。

　　● 实验室级别的结果不可靠。

　　fab在这些认知的基础上仍然维持现状，像“瞎苍蝇”一样进行着RF芯片、新栅极材料和其他先进器件的设计和工艺开发。结果是设计与工艺的相互作用，大大增加了成本和走向市场的时间，同时还伴随着更低的初始良率。

　　生产解决方案

　　使晶圆级RF测试成为生产工艺控制工具的关键在于测试的完全自动化。这意味着机器人要把晶圆、校准标准、探针卡传送到需要这些东西的地方。换句话说，设计测试系统时一个主要的目标是没有人为干预的情况下数据的完整性。

　　现在的第三代测试机台具有达到40GHz的这种测试能力。不像实验室的仪器，这些专门设计用于量产环境的测试机台，根据不同的应用，支持从6到65GHz的升级。要求第三代测试机台能够自动进行寄生去除处理，并根据DUT特性进行选择测试，这是获得可信的Cox, Fmax和Q值所面临的主要技术挑战。这些算法，再加上改进的互连技术，以及自动的校准过程，使得从s参数测试迅速准确地提取RF参数成为可能。

　　精确的寄生去除处理包括纠正随机的测量假象。比如，在一个特征阻抗为50Ω的系统中，接触电阻的任何变化都会限制测量的可重复性。设备制造商必须确定RF测试中所有不稳定的起源，从而在设计测量系统时有针对性地加以消除。系统互联的创新设计改进了系统中主要部件之间连接的可重复性。

　　设备制造商为了保证测量的可重复性，还要注意的其他方面如：测量自动化，探针接触阻抗的修正，探针变形量(overdrive)的调整，探针的清洁初始化。控制好探针的变形量以及必要时对探针进行清洗，这些都会明显延长探针的寿命，这会降低主要的耗材成本(每根RF探针价值大约$1000)。这应该也是测试机台统计过程控制的一部分。

　　在具有稳定已知的误差分布，以及不确定性特征的条件下，来源于收集数据的史密斯曲线就不会存在非物理假象;不再需要由专家来分析和解释这些结果了。在旧的系统中，RF测试专家需要对数据进行监控(跟踪每个测试系列的曲线等)，寻找奇怪的、或者意外的测量结果，然后分析这些结果以确认它们代表的是工艺的变化，而不是测量的异常。

　　第三代参数测试仪通过改进逻辑方法使得持续监控RF测量成为现实，降低甚或消除了对于RF专家技术支持的需求。使用这些系统，不周生产层面的操作者能够通过大量的产品和生产设备获取可重复的、实时的测量结果。RF测试几乎和DC测试一样容易，它也成为完全表征晶圆器件时的必需之举。实际上，一套第三代系统可以同时进行DC和RF测试(见“RF测试的创新设计”)。这个系统包含了许多其他的改进，以提高产能，使它在工艺监控的量产晶圆级测试方面更实用。这些特点加速了建模实验室的测量工作，同时又不降低测量结果的实验室级别，从而缩短了研发周期和进入市场的时间。所有这些都可以通过简单的系统升级实现，而不必购买专用的探针台。当校准规格存储到探针台后，操作流程与单纯的DC测试一样，只有在周期性的设备保养时才会变化。