[發(fā)明專利]用于進行加速軟錯誤率測試的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810040292.6
• 申請日: 2008-07-03
• 公開（公告）號: CN101620254A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張榮哲;簡維廷
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: G01R31/311
• 分類號: G01R31/311
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 徐 謙;楊紅梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于對包括集成電路和半導體器件的半導體樣本進 行加速軟錯誤率(ASER)測試的系統(tǒng)和方法。具體來說，本發(fā)明提供 了用于以可信性和可靠性來實現(xiàn)加速軟錯誤率測試的系統(tǒng)和方法。本 發(fā)明提供了用于提高可以將半導體器件的軟錯誤率模型化的有效性及 增強可以對半導體器件實現(xiàn)的質(zhì)量控制的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明還提供 了用于進行減少對進行測試的操作員的輻射照射的加速軟錯誤率測試 的系統(tǒng)和方法。僅作為實例，本發(fā)明可以用來以符合JEDEC標準的 方式對BIB板或DUT板進行測試。基于軟錯誤的數(shù)量可確定是否可 以接受半導體。還有其他實施例。應認識到，本發(fā)明具有寬得多的適 用范圍。

背景技術(shù)

集成電路或“IC”已經(jīng)從在單個硅芯片上制造的少數(shù)互連器件 發(fā)展到數(shù)百萬器件。當前IC提供了遠遠超出最初想象的性能和復雜 性。為了改善復雜性和電路密度(即，能夠被封裝到給定芯片面積上 的器件的數(shù)量)，最小的器件部件的尺寸(也稱為器件“幾何形 狀”)，對于每一代IC都變得更小。現(xiàn)在半導體器件正在按小于四 分之一微米寬的部件來制造。

然而，隨著由持續(xù)的縮小和迅速的技術(shù)進步導致的柵氧化物變 得更薄以及單元密度提高，半導體器件的軟錯誤率(SER)變得越來 越重要。軟錯誤(SE)是由損壞存儲在器件中的數(shù)據(jù)但不是永久地損 壞器件上的任何部件的事件所產(chǎn)生的隨機誤差。軟錯誤可以由包括 α粒子撞擊和中子粒子撞擊的粒子撞擊所引起。作為當今標準制造 工藝的一部分，當在IC加工裝置內(nèi)制造單個器件之后，必須對器件 進行測試及封裝，以確保所制造的電路的可靠性。一個重要測試是表 征所制造器件的軟錯誤率(SER)的測試。

盡管SER不是永久的，但它通常定義了芯片對錯誤的敏感性和 總可靠性。過去，對SER的測試是可選的。而現(xiàn)在，SER測試對于 許多工藝來說已經(jīng)變?yōu)閺娭菩詼y試。此外，芯片的SER是對芯片質(zhì) 量的重要度量。因此，希望對芯片的SER進行有效且可靠的測試， 特別是在半導體制造工藝中。

為正確地測試芯片的SER，常常需要模擬在半導體芯片或器件 上引起SE的條件。導致SE的一個常見的原因是粒子撞擊。由于在 被認為有許多宇宙射線和粒子撞擊的太空中越來越多地應用集成電 路，因此較新的半導體芯片變得對粒子撞擊所導致的SE越來越敏 感。諸如宇宙射線之類的條件通常隨著時間的推移而起作用。為了迅 速地測試芯片的SER，通常確定加速軟錯誤率(ASER)，該加速軟錯 誤率通過時間故障率(FIT)來測量。

軟錯誤可以由單粒子翻轉(zhuǎn)(SEU)所引起，單粒子翻轉(zhuǎn)是由宇宙 射線或如α粒子的瞬時電離粒子的通過所引起的隨機、孤立的事 件。例如，雜散電離粒子可以產(chǎn)生足夠的自由電荷，以將結(jié)構(gòu)或器件 翻轉(zhuǎn)到其相對狀態(tài)，從而破壞器件的工作。在集成電路(IC)芯片封 裝中，微量的放射性雜質(zhì)的發(fā)射是導致SEU的一個原因。

加速軟錯誤率(ASER)測試是一種在加速的和縮短的時間段內(nèi) 表征半導體器件對軟錯誤的健壯性的切實可行的方式。典型的ASER 測試在給定已知量的輻射源的情況下根據(jù)FIT(時間故障率)來測量 半導體器件。在典型的ASER測試中，將輻射源置于待測試的半導體 器件附近。然后，將測試設(shè)備連接到老化測試板(BIB)或被測器件 (DUT)板，以記錄輻射源在正被測試的半導體上引起的時間故障率。

為了實現(xiàn)可靠的系統(tǒng)，希望對由于輻射照射所導致的電子系統(tǒng) 中的軟錯誤率(SER)進行準確的估計。輻射源的實例包括具有已知 發(fā)射率的α粒子源，如釷箔。根據(jù)一個實施例，DUT板包括用于在 待測試的半導體器件(例如，集成電路)和連接到自動測試設(shè)備 (ATE)的測試頭之間進行接口的印刷電路板。DUT板可以用于在硅晶 片的各芯片被切割分離及封裝之前來測試各芯片，或者可以用于測試 已封裝的IC。

在諸如太空應用之類的專用場合，由于在外層空間遇到的宇宙 輻射的照射，軟錯誤測試甚至更重要。但是一般而言，即使在實際應 用中，對于由高密度器件引起的軟錯誤率的關(guān)注，意味著在越來越多 的應用中，對軟錯誤率的測試正變?yōu)槭菑娭菩缘摹＠纾谠S多應用 中，在0.1um或亞0.1um技術(shù)平臺上，維持對于ASER的通用行 業(yè)標準1,000-FIT是一個挑戰(zhàn)。