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管理。好器件的壞測量結果被稱為alpha錯誤。在生產中，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驗室經(jīng)歷緩慢、艱苦的過程，這些結合起來都使得工程師不情愿采用量產RF測試，他們認為會有高的alpha錯誤率。

　　人們還認識到生產能力和運營成本將是不可接受的，而且還需要高水準的技術支持來解釋測量結果。沒有可靠的校準、以及接觸電阻問題所帶來的重復測試，造成了早期的RF系統(tǒng)的低生產能力。過去舊系統(tǒng)的校準并不是對不同的測量頻率配置都有效。高的運營成本還與手動測試黃金標準校正片有關系，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，認為晶圓級的s參數(shù)測試需要專門的探針和卡盤。

　　生產中關于RF測試需要額外關注的方面：

　　● 需要改變大量的測試結構。

　　● 結果不穩(wěn)定，隨設備、人和時間的變化而發(fā)生變化。

　　● RF專家必須照顧呵護每一臺設備。

　　● 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時技術。

　　● 實驗室級別的結果不可靠。

　　fab在這些認知的基礎上仍然維持現(xiàn)狀，像“瞎蒼蠅”一樣進行著RF芯片、新柵極材料和其他先進器件的設計和工藝開發(fā)。結果是設計與工藝的相互作用，大大增加了成本和走向市場的時間，同時還伴隨著更低的初始良率。

　　生產解決方案

　　使晶圓級RF測試成為生產工藝控制工具的關鍵在于測試的完全自動化。這意味著機器人要把晶圓、校準標準、探針卡傳送到需要這些東西的地方。換句話說，設計測試系統(tǒng)時一個主要的目標是沒有人為干預的情況下數(shù)據(jù)的完整性。

　　現(xiàn)在的第三代測試機臺具有達到40GHz的這種測試能力。不像實驗室的儀器，這些專門設計用于量產環(huán)境的測試機臺，根據(jù)不同的應用，支持從6到65GHz的升級。要求第三代測試機臺能夠自動進行寄生去除處理，并根據(jù)DUT特性進行選擇測試，這是獲得可信的Cox, Fmax和Q值所面臨的主要技術挑戰(zhàn)。這些算法，再加上改進的互連技術，以及自動的校準過程，使得從s參數(shù)測試迅速準確地提取RF參數(shù)成為可能。

　　精確的寄生去除處理包括糾正隨機的測量假象。比如，在一個特征阻抗為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性。設備制造商必須確定RF測試中所有不穩(wěn)定的起源，從而在設計測量系統(tǒng)時有針對性地加以消除。系統(tǒng)互聯(lián)的創(chuàng)新設計改進了系統(tǒng)中主要部件之間連接的可重復性。

　　設備制造商為了保證測量的可重復性，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)的調整，探針的清潔初始化?？刂坪锰结樀淖冃瘟恳约氨匾獣r對探針進行清洗，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探針價值大約$1000)。這應該也是測試機臺統(tǒng)計過程控制的一部分。

　　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果了。在舊的系統(tǒng)中，RF測試專家需要對數(shù)據(jù)進行監(jiān)控(跟蹤每個測試系列的曲線等)，尋找奇怪的、或者意外的測量結果，然后分析這些結果以確認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)測試儀通過改進邏輯方法使得持續(xù)監(jiān)控RF測量成為現(xiàn)實，降低甚或消除了對于RF專家技術支持的需求。使用這些系統(tǒng)，不周生產層面的操作者能夠通過大量的產品和生產設備獲取可重復的、實時的測量結果。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的必需之舉。實際上，一套第三代系統(tǒng)可以同時進行DC和RF測試(見“RF測試的創(chuàng)新設計”)。這個系統(tǒng)包含了許多其他的改進，以提高產能，使它在工藝監(jiān)控的量產晶圓級測試方面更實用。這些特點加速了建模實驗室的測量工作，同時又不降低測量結果的實驗室級別，從而縮短了研發(fā)周期和進入市場的時間。所有這些都可以通過簡單的系統(tǒng)升級實現(xiàn)，而不必購買專用的探針臺。當校準規(guī)格存儲到探針臺后，操作流程與單純的DC測試一樣，只有在周期性的設備保養(yǎng)時才會變化。