半导体 WAT 测试是什么?

时间:2026-05-18
  在半导体制造领域,WAT 测试是一项至关重要的环节。WAT(Wafer Acceptance Test)测试,也被称作 PCM(Process Control Monitoring),它主要针对 Wafer 划片槽(Scribe Line)测试键(Test Key)进行测试,通过对电性参数的监测来确保各步工艺的正常与稳定。
  划片槽和测试键是 WAT 测试的两个关键元素。划片槽是沿着晶圆边缘的窄条区域,其作用是为后续的切割(dicing)过程做准备。而测试键则设置在划片槽内或边缘的特定区域,专门用于 WAT 测试。电性参数涵盖了电容、电阻、接触以及金属线路等方面,这些参数反映了半导体器件的电气特性,如电流传导能力、电压承受能力等,是制造过程中需要重点监控的指标。
  除了 WAT 测试,半导体测试还包括 CP(Circuit Probing)和 FT(final test)。CP 也叫 “Wafer Probe” 或者 “Die Sort”,它对整片 Wafer 的每个 Die 的基本器件参数进行测试,例如 Vt(阈值电压),Rdson(导通电阻),BVdss(源漏击穿电压),Igss(栅源漏电流),Idss(漏源漏电流)等。通过 CP 测试,能够将坏的 Die 挑出来,并用墨点(Ink)标记,这样可以有效减少封装和测试的成本。只有 CP pass 的 Die 才会进行封装,一般测试机台的电压和功率不高。CP 测试主要是检查 Fab 厂制造的工艺水平。
  FT 是对封装好的 Chip 进行 Device 应用方面的测试,目的是把坏的 chip 挑出来。FT pass 后还会进行 process qual 和 product qual,它主要检查封装造厂的工艺水平。广义上的 FT 也称为 ATE(Automatic Test Equipment),通常情况下,ATE 通过后就可以出货给客户。但对于要求较高的公司或产品,FT 测试通过之后,还会进行 SLT(System Level Test)测试,也称为 Bench Test。SLT 测试比 ATE 测试更为严格,一般是功能测试,用于测试具体模块的功能是否正常,经过长期的多工况验证,能够满足更多生产环境和工程环境的要求。
  WAT 监控工艺有其特定的流程,而 WAT 测试也有多种常见结构。
  隔离结构:用于测量黄光、刻蚀与导线相关的能力,如 AA,Poly,Metal。测试方法是在两个 Pad 上加电压测量电流或加电流测量电压。

 

  导通结构:同样用于测量黄光、刻蚀与导线相关的能力,测试方法是在两个 Pad 上加电压测量电阻。

  孔接触结构:用于测量孔相关的工艺能力,测试方法为在两个 Pad 上加电压测量电阻。

  薄层电阻结构:用于测量导线的 Rs,测试方法是在两个 Pad 上加电压测量电阻。

 

  栅介质结构:用于监控栅介质的厚度,通过测量 MOS 电容的容值,然后计算得出栅介质厚度。

 

  接点泄漏结构:用于监控 S/D 接点漏电流,测试方法是在两个 Pad 上加电压测量电流或加电流测量电压。

  场效应器件结构:用于监控隔离能力,有 Poly 和 Metal 2 种结构。测试方法是体硅接地,栅极加载扫描电压,测量 Pad 间的电流。
  
  硅化物桥连结构:用于监控 Spacer 是否存在硅化物残留,测试方法是 Pad 间加电压,测量电流。

  

  器件结构:用于监控器件表现,Vt,Ion,Ioff,Idsat,DIBL,Isub,Ig 等按定义进行测试。

  

  此外,还有一些其他结构。设计规则检查结构,例如结到阱间距规则检查、阱包围规则检查、多晶硅端帽规则检查、接触孔到多晶硅间距规则检查等。H 型器件用于监测器件的 “驼峰现象”(hump phenomena)。米勒电容用于监测多晶硅的边缘放置误差(E - CD,Edge Critical Dimension)。同时,还会使用小电阻监测晶圆允收测试(WAT,Wafer Acceptance Test)探针卡的接触电阻。
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