晶圆级电迁移性能测试的改善方法技术

本发明专利技术公开了一种晶圆级电迁移性能测试的改善方法，以解决原先因机台测试程式不合理而造成的设备硬件损伤及晶片状态下器件的烧损。做法是：使用机台型号为“Ａｇｉｌｅｎｔ　４０７０”的测试系统，并使用量测探针两端分别相连于电流电压源及待测对象的端口，对其输入电流及负载端电压进行量测，得出在晶片状态下器件的电迁移性能，其特征在于：在所述机台的测试程式中增加限压设定及限流设定，使电流输入端的量测探针电压限定在电压量测端电流电压源的量测范围之内；并且增加一控制命令，用于在判断功率超过额定值时退出测试。应用本发明专利技术的改善方案，有效杜绝了量测探针针尖发生的熔融、烧焦、结铝现象，同时减轻了机台硬件损伤对晶片状器件所造成的损伤。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种能够有效避免测试设备检测 时发生的硬件及晶圆损伤的改善方法。
技术介绍
在晶圆工艺中，对晶片状态下的器件进行测试，获取其电迁移特性参数 是进行后续制程必不可少的一个重要环节。而由于稳定性及准确率的突出优势，目前本行业内普遍选用安捷伦公司生产的型号为"Agilent 4070"的测试 系统，来进行产品的晶圆参数测试。然而，根据世界电气工业协会标准号为EIA JESD-61中所提供的EMiso 测试方法却仅仅笼统地规定了测试流程以及参数设定范围。在实际测试过程 中，理论上可行的参数设置下，测试设备常常会遭受损伤，导致量测探针烧 损或探针卡烧损等，严重情况下也会使得晶片状态下的器件被烧损。对于高 精密的晶片级器件来说，这将造成可观的报废品数量，非但造成了前功尽弃 的巨额成本，而且报废品也对环境污染埋下了隐患。
技术实现思路
针对上述现有测试方法的缺陷，本专利技术的目的旨在提出一种晶圆级电迁 移性能测试的改善方法，解决原先因机台测试程式不合理而造成的设备硬件 损伤及晶片状态下器件的烧损。本专利技术，将通过以下技术方案来实现使用机台型号为"Agilent 4070"的测试系统，并使用量测探针两端分别 相连于电流电压源及待测对象的端口，对其输入电流及负载端电压进行量 测，得出在晶片状态下器件的电迁移性能，其特征在于在所述机台的测试 程式中增加限压设定及限流设定，使电流输入端的量测探针电压限定在电压 量测端电流电压源的量测范围之内；并且增加一控制命令，用于在判断功率 超过额定值时退出测试。进一步地，所述的量测端电流电压源的最大电压量测能力为ioov。更进一步地，对应所述量测探针的能力范围，则所述的限定电压至多为 40V，限定电流至多为100mA。应用本专利技术的改善方案，其有益效果为(一) 、降低测试系统机台在检测时报错率；(二) 、减轻了机台探针卡等测试硬件的损伤，以及由此造成对晶片状 器件的危害。附图说明图1是中等功率电流电压信号源压流特性的坐标示意图2是高阻抗电流电压信号源压流特性的坐标示意图3是高功率电流电压信号源压流特性的坐标示意图4是量测探针卡针尖被熔损的外观示意图5是图4中A部分的放大示意图6是量测探针卡针尖正常情况下的外观示意图。上述附图中各附图标记的含义为1量测探针 11 针尖12a常规状态下的针尖先端 12b熔损状态下的针尖先端具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易理解，下面特结合本专利技术一优选实施例，作详细说明如下具体来说，对于晶圆或者晶片状态下的器件进行电迁移稳定性的测试过 程大致分为三个阶段首先是初始阻值量测阶段室温下，小电流量测电阻，以判断该结构是 否为预期要进行测试的结构；然后是电流阶跃阶段通过增大电流来对电阻进行加热，通过实际量测 到的阻值以及电阻温度系数来推算某一电流下电阻所达到的温度。最后则是恒定功率阶段电阻达到预设的测试温度时，记录此时的功率 与阻值。保持功率不变，计算后续量测到的阻值与刚刚进入此阶段时量测到 的阻值的相对变化率，该阶段一直持续至电阻变化率达到或超过预设的，或 达到最大测试时间。该测试的具体结构为高功率电流电压源作为电流输出端通过探针与测 试结构的电流输入端相连，而其余各端则通过探针分别接地或者与其他电流电压源(MP/HR SMU)相连。经试验确认，该测试异常报错发生在四端法量测负载电压的量测步骤。而根据当时测试的设定(高功率电流电压信号源 负责输入电流，而中等功率/高精度电流电压源则被用于电压量测)，推测出错原因为当高功率电流电压源输出的电流较小时(小于50mA)时，如图3所示的能力范围坐标示意图可看出，对应的电压为200V。而如果负载电阻 此时由于电流的作用产生突变呈断开状，则在无限压措施的情况下，高功率 电流电压源的电压瞬间值将达到最大值200V，而用于量测该电压的其他电 流电压源所检测到的电压极有可能会超出其测量能力范围(如图1、图2所 示，最大量测电压为100V)，由此可显而易见，异常错误产生的根源及原 因。针对这样的分析结果，寻求改善的方法从硬件设备的替换上作为出发点显然可操作性较低，故而本专利技术的改善方法立足于机台设备，针对其测试程式提出相应的改进。即在该测试程式中增加限压设定及限流设定，使电流输入端的量测探针电压限定在电压量测端其他电流电压源的量测范围之内；并且增加一控制命令，用于在判断功率超过额定值时退出测试。Istress=Istress+(Rilnu-Rstress)*.004/Rini IF ABS(Istress)<=.05 THEN Vlimit=200IF ABS(Istress)>.05 AND ABS(Istress) <=.125 THEN Vlimit=100 改善前 IF ABS(Istress)>.125 AND ABS(Istress) <=.35 THEN Vlimit=40n IF ABS(Istress)>.35 AND ABS(Istress) <=.7 THEN Vlimit=20 程式中IF ABS(Istress)>.7 AND ABS(Istress) <= 1 THEN Vlimit=14Force—i(FNPort(0,3),Istress, Istress, Vlimit) 的相关 WAIT.l 、五Measure一v(FNPort(;0,1), V1 ，0) ln ^ IF Vl>Vlimit-. 1 THEN GOTO Em—end Measure—v(FNPort(0,2),V2，0) Rstress=(V 1 -V2)/Istress Power= IstressA2* Rstress改善后 Vlimit=40Istress= Istress+(Rfinu-Rstress)* .004/Rini 程式中if lstress>. 1 THEN GOTO Em—f2 的古日主 Power 1 =Rstress * IstressA2 的和天 if power 1 >2.0 THEN GOTO Em—语句 Force—i(FNPort(0，3),Istress, Istress, Vlimit) 口 WAIT.lMeasure—v(FNPort(O， 1), V1,0)IF Vl>Vlimit-.l THEN GOTO Em—f4Measure一v(FNPort(0，2),V2,0)Rstress=(Vl -V2)/IstressPower= Power= IstressA2* Rstress改善的说明由上述程式语句可见，对量测探卡的输出电压限制40V以下、限制电流设定为100mA, —旦测试电流超过限定值便当即退出该测试点的检测，由此确保电压量测端所测的电压值不会超过量测电流电压源的量测范围，从而有效降低了测试系统的报错率。此外，在机台的测试过程中，对于功率预测在2W时退出测试，又或者将电阻突变引起瞬时功率限制在4w以下；如此则对于各个有害于检测硬件设备的危害可能性逐一被改善，再也不会发生如图4和图5所示的那样，在探针1的针尖11发生熔融现象，尤其本文档来自技高网...

【技术保护点】
晶圆级电迁移性能测试的改善方法，即使用机台型号为“Ａｇｉｌｅｎｔ４０７０”的测试系统，并使用量测探针两端分别相连于电流电压源及待测对象的端口，对其输入电流及负载端电压进行量测，得出在晶片状态下器件的电迁移性能，其特征在于：在所述机台的测试程式中增加限压设定及限流设定，使电流输入端的量测探针电压限定在电压量测端电流电压源的量测范围之内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭昶，
申请(专利权)人：和舰科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]