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WAT測(cè)試作為集成電路測(cè)試中的重要環(huán)節(jié)，依賴于高精度設(shè)備的支持和工程師的專業(yè)操作。從測(cè)試設(shè)備的選型與維護(hù)，到探針臺(tái)的使用技巧與探針校準(zhǔn)，工程師在每個(gè)環(huán)節(jié)上都需要具備高度的專業(yè)性和細(xì)致的操作，才能保障測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和生產(chǎn)線的工藝質(zhì)量穩(wěn)定性。本文通過(guò)采訪并整理了在某知名Fab廠工作5年的WAT工程師李總的耐心解答，僅供參考。

一、基本概念與原理

1. WAT測(cè)試的主要目的

WAT（Wafer Acceptance Test）測(cè)試的主要目的是在晶圓制造過(guò)程中，通過(guò)測(cè)量晶圓上特定測(cè)試結(jié)構(gòu)的電性參數(shù)，評(píng)估和監(jiān)控晶圓的生產(chǎn)工藝質(zhì)量。具體來(lái)說(shuō)，WAT測(cè)試能夠反映生產(chǎn)工藝是否符合既定的技術(shù)規(guī)范和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而為是否繼續(xù)生產(chǎn)、進(jìn)入封裝階段提供決策依據(jù)。通過(guò)對(duì)不同參數(shù)的測(cè)試，WAT測(cè)試能夠快速檢測(cè)和識(shí)別生產(chǎn)中的異常和潛在問(wèn)題，幫助工藝工程師采取糾正措施，優(yōu)化制程并提高生產(chǎn)線的整體穩(wěn)定性和一致性。

2. WAT測(cè)試與CP測(cè)試的主要區(qū)別

WAT測(cè)試與CP（Chip Probing）測(cè)試都是晶圓測(cè)試的一部分，但兩者有顯著的區(qū)別。WAT測(cè)試是針對(duì)晶圓上的特定測(cè)試結(jié)構(gòu)進(jìn)行的電性測(cè)試，通常在晶圓生產(chǎn)工藝的前道完成后進(jìn)行，測(cè)試位置多在劃片槽內(nèi)。它更關(guān)注工藝質(zhì)量、制程穩(wěn)定性和一致性。而CP測(cè)試則是在晶圓加工完畢后，對(duì)芯片功能模塊進(jìn)行測(cè)試，直接測(cè)量芯片的功能和性能。這種測(cè)試通常在切割前，通過(guò)針探與芯片接觸，確認(rèn)其邏輯功能、I/O特性、性能參數(shù)等是否滿足要求。因此，WAT測(cè)試側(cè)重工藝過(guò)程監(jiān)控，而CP測(cè)試側(cè)重最終產(chǎn)品質(zhì)量和功能驗(yàn)證。

3. WAT測(cè)試在晶圓生產(chǎn)流程中的位置和作用

WAT測(cè)試通常在前道工藝完成后、晶圓切割之前進(jìn)行。其作用是為晶圓制程提供一個(gè)實(shí)時(shí)反饋和質(zhì)量監(jiān)控手段。通過(guò)對(duì)不同區(qū)域測(cè)試點(diǎn)的電性參數(shù)測(cè)試，WAT可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)制程中的缺陷或工藝波動(dòng)，幫助工程師做出相應(yīng)調(diào)整，確保晶圓生產(chǎn)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量。此外，它還對(duì)后續(xù)工序的產(chǎn)品性能和良率有重要的預(yù)測(cè)作用。其位置和作用使得WAT測(cè)試成為整個(gè)晶圓生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要質(zhì)量控制環(huán)節(jié)。

4. 摩爾定律對(duì)WAT測(cè)試的重要性

摩爾定律描述了集成電路復(fù)雜度的倍增趨勢(shì)，即芯片的晶體管數(shù)量每隔18到24個(gè)月便會(huì)增加一倍。隨著芯片制程的不斷縮小和復(fù)雜度的增加，WAT測(cè)試的重要性也隨之提升。因?yàn)樵诠に囋絹?lái)越精密的情況下，微小的制程波動(dòng)對(duì)器件性能和良率的影響更為顯著。WAT測(cè)試能夠在每個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)上提供詳細(xì)的參數(shù)監(jiān)控和反饋，為實(shí)現(xiàn)更小制程、更高集成度的芯片提供支持，確保摩爾定律所推動(dòng)的創(chuàng)新和發(fā)展能夠順利進(jìn)行。

5. 在CMOS工藝中，WAT測(cè)試結(jié)構(gòu)的意義

在CMOS工藝中，WAT測(cè)試結(jié)構(gòu)用于評(píng)估和驗(yàn)證工藝過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)。這些測(cè)試結(jié)構(gòu)通常包括簡(jiǎn)單的晶體管、金屬電阻、電容等，通過(guò)測(cè)量這些測(cè)試結(jié)構(gòu)的電氣特性，可以反映出關(guān)鍵工藝參數(shù)的波動(dòng)。WAT測(cè)試結(jié)構(gòu)的測(cè)量數(shù)據(jù)能夠提供對(duì)工藝質(zhì)量的定量評(píng)估，幫助工藝工程師優(yōu)化氧化、摻雜、金屬化等工藝步驟，以保證整體生產(chǎn)質(zhì)量的提升和工藝一致性。

6. WAT參數(shù)的種類及作用

WAT參數(shù)通常包括電阻、電容、漏電流、閾值電壓、導(dǎo)通電阻等。這些參數(shù)主要分為以下幾類：

電阻參數(shù)：用于監(jiān)控金屬線路或多晶硅線路的阻值，反映導(dǎo)電層的導(dǎo)電性能和均勻性。

電容參數(shù)：用于評(píng)估寄生電容和絕緣層厚度的變化，確保電容特性滿足設(shè)計(jì)要求。

漏電流參數(shù)：用于檢測(cè)絕緣層質(zhì)量、晶體管的柵極漏電情況。

閾值電壓：評(píng)估晶體管開(kāi)啟電壓的變化，反映工藝的一致性。

導(dǎo)通電阻：用于監(jiān)控晶體管或金屬連接的導(dǎo)通性能，保證電路的正常導(dǎo)通特性。