RF测试的创新设计

很多年以来,晶圆级RF参数测试是给人的印象是频率局限于6 GHz的"大铁盒子"自动测试设备（ATE），或者是不能用于生产的实验室系统。对于统计过程表征与控制都是不实用的。为了解决现有系统的问题，Keithley公司在2001年推出DC/RF系列参数测试机台。近，它提出了第三代的RF测试能力（如图）。

利用这些系统，探针只需压入，DC和R F测试就可以并行进行。当RF测试进行时，DC测试可以在后台运行，或者相反，这取决于哪种测试更复杂。系统软件提供实时的后序寄生消除处理和参数提取。
系统设计受到了几家客户成功合作的影响，使得所有公司的DC参数测试机台在升级到第三代RF时都会大有收益（如表）。在半导体晶圆工厂中证明，不同技术人员使用生产设备的同一系统得到了相同的结果，在过去，即使是在实验室级别的系统上或者其他供应商的设备上，这都是不可能的。

从一开始，设计的目标就是使得fab设备操作人员能够通过使用DC/RF参数测试系统，得到高质量的RF测试结果。现在，没有经过专门RF培训的操作人员只需要把晶圆放入测试系统，就能够得到实验室级别的结果。但操作人员要知道要测参数和器件的名字。

这些能力的获得来源于、未决的软硬件。每个系统包含的是业界的RF参数提取库。

在65nm及以下结点，这是量产中高耗散因数（high D）、高介电常数(high K)材料RF C-V测试的解决方案。Keithley是20GHZ以上通过量产验证的RF测试系统供应商。虽然这些系统主要是为了实验室中的参数测试而设计，但是它在建模实验室、量产参数监控以及后道功能测试中都是非常实用的。一个使用该测试机台的实验室报道，以前要花费13周的时间来收集和分析的数据，利用这个系统只需要一个8小时的工作日就可以完成。用这种系统验证一个新的RF工艺模型可能在几天内就可以完成，而如果用以前的RF方法则要花两个多月的时间。

软接触（自动Z方向调整）控制方式使得RF测试更出众，耗材成本更低。这种新系统测量接触电阻，从而限制探针变形量和探针疲劳。接触电阻的值还被用来修正测量结果。

在别的系统中，RF探针的使用寿命是大约3000次压触。采用软接触控制，在一种应用中，客户获得的探针有效寿命高达300,000次压触。 另外，一个用户的一套RF探针，甚至将要用到4百万次压触。在后面的一个中，六个月里少更换探针所节省下来的钱，可以支付由DC系统升级到RF系统的费用。

这套系统中探针控制的另外一个特点是更好地利用探针抬起的时间。当探针在寻址、针在空气中时，系统进行s参数测量以确定针尖是否变脏了。如果脏了的话，探针会移动到清洗垫进行清洁工作。300mm主机中，这种单次测试中能够自动触发针尖清洁的功能与执行单条命令时的校准功能一样，是这些第三代系统所特有的。

探针卡更换在RF测试机台中非常频繁，因此机械损伤时有发生。在许多其他系统中，机械互连需要使用转矩扳手。这经常会造成：扳手掉在探针卡上的事故性损伤，或者过扭损伤，或者连接不充分造成错误校准。在第三代系统中，操作者只需要简单地掀一下按钮，探针卡出来、拿掉、新卡放在卡槽-所有这些都由机械手来做。此时测试头在里面，因此对于大部分类型的探针台来说，校准不会受到影响。