[發明專利]一種用于測試半導體生產工藝缺陷的測試芯片及制作方法

有效

• 申請號: 200910102099.5
• 申請日: 2009-08-31
• 公開（公告）號: CN101640180A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 潘偉偉;鄭勇軍;馬鐵中;史崢;嚴曉浪
• 申請（專利權）人: 浙江大學;杭州廣立微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種用于測試半導體生產工藝缺陷的測試芯片。?

背景技術

傳統半導體制造通過兩種測試電路來獲取生產工藝缺陷和成品率，一是依靠靜態記憶體芯片，二是通過短程測試芯片。?

靜態記憶體芯片是一種比較特殊的測試芯片。記憶體電路是由兩部分組成的：一部分是周圍的地址譯碼電路和放大電路，即X地址譯碼器和Y地址譯碼器，它們用來給記憶體單元賦予一個地址，并且能夠單獨地寫和讀；另一部分是記憶體單元，是由單個的單元重復而組成的，每一個記憶體的最小單元是完全相同的。記憶體電路的優點是這種結構決定了其失效特征的確定性，并且其失效特征和其內部電路版圖圖形的失效特征具有對應性，可以根據缺陷發生在電路的位置和設計層的不同，來預測任何缺陷可能造成的特征失效的種類。但這種方法有很大的局限性，主要表現在以下幾個方面：?

(1)每種特征失效的缺陷原因不是唯一的，以單BIT失效為例，它可能是很多種缺陷造成的，如多晶硅短路、接觸孔失效、第一層金屬M1線間漏電等。如要精確地確定是何種缺陷，就必須做大量的物性故障分析(PFA)來積累失效的例子。通常來說，PFA是很費時費力，并且PFA也不一定能發現真正的缺陷。?

(2)記憶體電路并沒有代表設計標準所規定的所有可能，通常記憶體電路都比較密集，只能反映出電路在密集狀態下的成品率，實際的電路版圖可以千變萬化，所以記憶體芯片的高成品率并不意味著其他實際產品的高成品率。?

(3)從重要面積的計算來說，記憶體電路對每一種特征失效的重要面積都是很小的，從統計學來上說，很難找到精確的缺陷失效原因。?

現在普遍采用的是短程測試芯片。短程測試芯片是將每一種測試單元連接到單獨的終端PAD，通常一個測試單元需要兩個或多個PAD。芯片進行測量時，連接測試儀器的探針打在PAD上，測量信號通過探針進入到PAD，進而進入到該PAD相連接的測試單元中，從而對該測試單元進行測量來檢測是否存在缺陷。短程測試芯片的優點在于其生產周期小，測試靈活性大，測試單元可以反應實際產品的各種情況，可以快速地獲取生產線工藝的缺陷情況。但是，因為每一個測試單元都需要單獨的終端PAD，一塊包含數千個測試單元的測試芯片就需要數千個PAD，往往一個PAD的面積都比較大，不僅整個芯片的有效面積利用率不高，而且每個測試單元的面積一般也要設計得比較大，整個芯片的PFA比較困難。而且，在芯片測試的過程中，探針的數量是固定的，一次測量時探針只能連接固定數量的PAD，做完一次測量后，探針需要作相應地移動打到其它未測量PAD繼續下一次測量，所以測量的速度比較慢。?

隨著制造工藝技術的日益復雜，測試芯片需要更多更復雜的測試單元來獲取生產工藝缺陷和成品率，PAD的存在限制了一個測試芯片中放置更多的測試單元，同時也限制了測量速度的提高。所以用于半導體生產線工藝的測試芯片的設計方法和結構的調整是必要的。?

發明內容

本發明提供了一種新型的用于半導體生產線工藝的測試芯片，該測試芯片結合靜態記憶體芯片和短程測試芯片的設計思路，具有記憶體測試芯片和短程測試芯片的雙重優點。?

本發明用于半導體生產線工藝的測試芯片的工作原理為：?

采用類似靜態記憶體芯片的周圍地址譯碼電路和短程測試芯片的測試單元。所述的測試單元類似記憶體單元按行列排布成陣列。測試單元的測量采用短程測試芯片的測量方式。周圍地址譯碼電路用來給測試單元賦予一個地址。測量信號通過尋址，每次唯一地進入一個測量單元，對其進行測量。該尋址方式就是測量信號與測試單元之間加入信號選擇電路作為開關通路，而周圍地址譯碼電路產生的地址控制信號控制通路的導通或關斷。周圍地址譯碼電路的地址線和測試信號線最后都要連接到單獨的終端PAD，以便測量。?

本發明用于半導體生產線工藝的測試芯片，包括：?

(1)周圍地址譯碼電路，用來給測試單元賦予一個地址；?

所述的周圍地址譯碼電路由行地址的譯碼電路和列地址的譯碼電路組成。?

所述的行地址的譯碼電路產生行選擇信號，控制信號選擇電路行通導管的通斷，從測試單元陣列諸多行中選出所需的行；列地址的譯碼電路產生列選擇信號，控制信號選擇電路列通導管的通斷，從行地址的譯碼電路選擇的行的多個信號通路中選出所需要的某個測試單元的信號通路。?