突破集成电路测试设备关键技术

突破集成电路测试设备关键技术

方文明 ,陈君

杭州巨步科技有限公司 浙江淳安 311100

杭州巨步科技有限公司浙江杭州 311100

摘要：集成电路测试设备属于芯片生产过程中的质量控制设备，也是全行业正在全力突破的“卡脖 子”领域之一。芯片制造过程中的几乎每一道工序都要用到质量控制设备，用来对被观测的晶圆 电路上的结构尺寸和材料特性等做出量化描述，如薄膜厚度、关键尺寸、刻蚀深度、表面形貌等。 毫不夸张地说，质量控制设备水平的高低，直接影响着芯片性能的优劣。

关键词：集成电路；测试设备；关键技术

引言

随着集成电路设计逐步复杂，数字集成电路测试逐渐发展成为集成电路产业发展的重要支撑产业，先进的测试方法和数字集成电路测试方法能够有效控制各环节产品的质量和成本因此，必须了解数字集成电路的测试技术，并预测其未来的发展，以便为工业发展提供可持续的动力。

1测试设备领域快速布局

保证芯片生产每道工序几乎“零缺陷” 了解了芯片制造过程中对质量要求的严苛，就自然明白了质量控制设备的重要性。 制造一颗芯片，好比在不到指甲盖大小的面积上建造一座微型城市，任何一道工序“不达标”， 都会对整个产品造成巨大影响。而且，随着制程越来越先进，工艺越来越复杂，对每道生产工序 的质量要求几乎是“零缺陷”。 据行业统计，工艺制程每缩减一代，工艺中产生的致命缺陷数量会增加 50%，因此每一道工 序的良品率都要保持在非常高的水平才能保证最终的良品率。以工艺近千道的 14nm 制程为例， 只有保证每一道工序的良品率都超过 99.99%，最终的良品率方可超过 95%。 随着全球集成电路产业加速向国内转移，我国也已经成为集成电路质量控制设备增长最快的 市场。根据 VSLI Research 统计，2016 年至 2020 年国内市场规模年均复合增长率为 31.6%，到 2020 年市场规模约为 21 亿美元，同比增长 24.3%，在全球市场中的占比达到 27.4%。但与之相对 的是高端设备国产化率仍然较低。市场主要由几家垄断全球市场的国外企业占据主导地位，其中 美国企业科磊半导体在中国市场的占比高达 54.8%。

2集成电路测试分类

2.1设计验证测试

 设计验证测试通常会在集成电路设计的研发阶段，在产品批量生产之前，验证集成电路的功能和性能是否满足设计要求。验证试验项目非常全面，包括三重温度条件下的产品功能测试、静态特性参数测试和动态特性参数测试，用于修正设计、确定装置工作极限参数，以编制最终装置数据手册并进行开发验证测试给出了集成电路的功能性能和指标范围的综合表示，测试内容包括低温和高温极限范围、电源电压极限范围、频率极限范围、静电放电、参数分布。

2.2漏电流测试

漏电距离测试是当半导体部件中的PN节点在过程中有少量电流时称为蠕变电流的流出。原因是芯片在制造过程中存在许多问题，因此不能正常工作。测试蠕变电流时，主要考虑输入信号针脚泄漏电流是否正常。测试过程中，用电量主要是通过PNU压力法测定的。已用IIH代码替换下面的高级漏电距离输入。在测试此蠕变电流时，第一步是将负载转移到要测试的设备的电源端，即在将所需针脚测试设置为0之前，测试您为电源插头输入的最大压力。第二步是通过PMU测试高功耗的测试针脚，以确定测试针脚的电流值。第三步将测量值与规范中指定的IIH进行比较。低漏电距离电流将替换为IIL代码。测试此蠕变电流的第一步是将VDDmax置于芯片的测试端，并将所有受影响的输入销设置为1。在第二步中，通过低电压馈电对要测试的针脚进行测试的针脚电流值。在第三步中，将测量值与规范中指定的IIL进行比较。

2.3直流参数的测试

在系统测试技术中涉及的指标较多，测试时可以结合指标进行测试。其中直流参数测试是一种常见的测试，直流参数测试与此测试相关联进行分析。直流参数测试可以判断参数的稳定程度，保证工作顺利完成。分析测试方法，包括接触测试、电平转换测试等其他方法。应用触头试验时，要加强操作细节控制，明确试验要点，进行试验时，要知道试验路径的连接，试验才能顺利进行。此外，有必要对出入境状态进行测试，结合旁遮普保护减压情况，判断其是否在规定范围内。如果不符合要求，则必须重新建立连接，以确保测试顺利进行，并避免影响测试结果。在漏电测试中，由于其特殊性，必须根据实际情况进行操作。在实际应用中，当存在漏电情况时，设备内部和入口端之间存在漏电现象，一般情况下绝缘氧化膜在生产中可表现出相对较薄的现象，容易引起短路。当电流通过时，有漏电的情况，有一定的隐患测试漏电距离时，通常对参数进行测试，从而获得输出和输入负载特性，并提高源测试的效果。转换电平测试是一种比较成熟的测试方法，在应用过程中具有重复计算功能的特点，需要利用该技术进行测试。

3加快研发进度，突破集成电路测试设备关键技术

虽然从磁性芯片量测设备切入，但通用测试设备才是张学莹和致真精密仪器的“诗和远方”。 “集成电路测试设备是一个由若干细分领域组成的市场，每一个都不太大，公司要很好地生 存和发展，就必须要多个方向出击。”而这也是国外多数集成电路检测设备企业一 直在走的路径。 目前，国内越来越多企业正在进军半导体检测设备市场。致真精密仪器相继开发出高精度磁滞回线测量仪、晶圆级磁场 探针台、微型 MOKE 磁性测量仪等产品。 前不久正式问世的国内首台产业级晶圆磁光克尔测量仪，进一步奠定了致真精密仪器在磁性 芯片领域地位。磁性芯片生产过程中，需将磁性原子均匀铺在晶圆上形成纳米磁性薄膜。这相当 于要在青岛的大地上平整铺满 5 层厚的小米粒。铺得是否平整，性能是否合乎质量标准？就要用 到晶圆磁光克尔测量仪。目前的新产品包括无图形晶圆缺陷检测设备系列、图形晶圆缺陷检测设备系列、 三维形貌测量设备系列和薄膜膜厚量测设备系列等，已应用于国内 28nm 及以上制程的集成电路 制造产线。致真精密 仪器必须在产品研发上加快速度。

4数字集成电路测试技术的未来发展趋势

在集成电路技术发展的当前背景下，设计方法逐步完善，半导体浓度也有所提高，纯数字电路向混合电路方向发展。在未来的技术研发中，综合系统可以集成到一个芯片中，从而改进了传统的设计和测试方法，大规模集成电路测试设备和技术也面临着巨大的挑战。实现技术创新需要分析当前的技术准备缺陷，采取有效措施解决缺陷，更有效地支持数字集成电路测试技术的应用，不断学习掌握先进测试技术，提高通过改进数字集成电路测试技术，可以利用电子技术在同一行业的应用优势，并为今后电子产品的设计和使用提供良好条件。

结束语

由于集成电路的复杂性、学科性和通用性，生产也变得繁琐复杂。这将导致集成电路中的某些错误，并可能导致故障。因此，在集成电路的设计阶段，应使用集成电路的测试方法。通过检查集成电路，消除了垃圾，提高了电子产品的质量。

参考文献

[1]韦紫菱,常郝.超大规模集成电路测试技术综述[J].电子世界,2019(15)

[2]王辉.集成电路测试技术的应用研究[J].电子世界,2018(14)

[3]张舒怡.集成电路测试的意义和作用[J].电子技术与软件工程,2018(11):99.

[4]徐志君.集成电路测试技术的应用研究[J].电子测试,2018(09)

[5]宋铁生.集成电路测试技术的应用研究[J].电子测试,2018(16)方文明 男 1981 浙江淳安 311100 杭州巨步科技有限公司 本科 集成电路控制方向
陈君 男 1981 浙江杭州 311100 杭州巨步科技有限公司 本科 自动化设备方向