账号:
密码:
最新动态
产业快讯
CTIMES / 文章 /
高频晶圆测试难如上青天 新一代VNA为解决问题而生
220GHz一次到位

【作者: 王岫晨】2021年07月08日 星期四

浏览人次:【3590】

对于晶圆量测来说,高频测试一般都是达到110GHz的频率。我们可以看到以往用于晶圆测试的设备,主要的模组限制都是在这个频率上。


一般来说,晶圆测试都是在晶圆上透过自动化探针台自动去寻找晶圆上的目标,自动点击以进行量测,因此对探针与探针台的要求非常高,这也是晶圆制造商最在意的效能。


高频晶圆测试

安立知业务暨技术支援部专案副理程昭团指出,近年来,晶圆测试所需要用到的频率越来越高。在以往,量测上不需要超过70GHz的频率,只要一台标准的VNA主机就可以满足测试的需求。因此在过去,晶圆测试的主要门槛落在了探针与探针台上。也就是透过依台标准VNA,搭配具有完整功能的探针与探针台来进行测试。


而随着频率渐渐提高之后,探针与探针台的技术也已经可以满足市场需求。因此当晶圆测试的频率越来越高,测试的挑战就逐渐落到如何让探针能够校正得很好,以及怎样的VNA与网路分析仪器可以搭配探针来达到更友善的测试目标,例如整体仪器更容易架设,而且稳定度也要能够达到更长的时间。



图一 : 结晶圆测试中,搭配好的探针与探针台才能发挥更高测试效能。(source:anritsu.com)
图一 : 结晶圆测试中,搭配好的探针与探针台才能发挥更高测试效能。(source:anritsu.com)

程昭团说,我们可以发现,过去的晶圆都是以八到十吋为主,但现在普遍都需要进行12吋晶圆的测试。 12吋晶圆上的晶片数量为数更多,探针如何搭配VNA来提高校正的稳定度,并且要能够持续测试更久的时间。这就关系着晶圆生产验证与导入量产之后的性能确认,以及到后期品质控制或良率确认等,都需要更长的测试时间。


因此到了近期,晶圆测试的门槛就跳脱了稳定度足够的探针与探针台,再次回到了VNA仪器上面。 VNA需要效能稳定,且必须能够覆盖更大频率范围,才能满足使用上的需求。


传统VNA的瓶颈

特别是到了5G时代,毫米波的工作频率大约来到30~40GHz,这样的三倍频就会达到120GHz,大幅超越过去VNA可量测的频率范围。再加上现在电路的耗能要求又更低,此外还希望RF效能还能达到更高的境界,甚至要看到五倍频率。若以5G毫米波接近40GHz的频率来看,五倍频就会达到200GHz了。


若是以传统的VNA仪器要量到200G,网路分析仪的架设必须要分成三阶段来进行量测,先量测到110GHz,更换模组之后测量到140GHz,再更换一次模组来达到200GHz的量测。正因为需要繁复地更换模组,因此出现一个难以自动化的操作瓶颈。此外,也因为要更换模组,使得每换一次模组之后系统需要重新校验,这些操作都使得高频测试存在着一个很明显的操作挑战。


安立知业务暨技术支援部经理林光韦也说明,包括新一代的材料、掺杂的化合物、不同的附加层、金属混合物等,基板内的再定位到更深的位置及更多的穿孔,都会改变封装结构,每一次更改时都会随着一起改变特性,也使得讯号量测的重要性更加被突显。


特性测试一般会在更低于或更高于DUT的频率范围,和频宽的频率范围内的最高准确度来进行。对元件(包括电容器、电感器、二级管、晶体管、电阻器等)来进行特性参数的萃取,然后才能进行电路设计和模拟。而利用各种元件特性资料做整个系统特性的模拟,包括非线性设备的谐波、稳定性标准和高阶模式,这将会影响开发周期的长度与上市时间。


林光韦认为,只有超频测试才能完整确认元件的所有特性,包括完全解析高频与高速讯号失真的原因。


220GHz满足高频测试需求

晶圆测试大厂安立知(Anritsu)推出了新款VNA,可以一路从70KHz扫频到200GHz,克服传统操作必须分频段架设仪器来满足测量200G特性的问题。而安立知的模组将测试频率延伸到220GHz,稳定度也能比传统校正后维持更长的时间,这对于晶圆测试将更有帮助。



图二 : 与220GHz VNA搭配的新一代探针系统。 (source:anritsu.com)
图二 : 与220GHz VNA搭配的新一代探针系统。 (source:anritsu.com)

而在安立知推出测试频率达到220GHz的VNA仪器之后,高频测试的下个瓶颈,又会再度回到探针与探针台身上。也就是高频网路分析仪与探针台搭配时,必须能够维持稳定度与更有效的校正方法。而更新一代的高频网路分析仪,也势必将冲击晶圆厂,使其晶圆制程随之更为精进。



图三 : 专为新一代VNA打造的探针系统。(source:anritsu.com)
图三 : 专为新一代VNA打造的探针系统。(source:anritsu.com)

结语

基本上,只要元件在晶圆上需要操作在高频率,就可以设计出相对应的量测探测点为去进行量测。程昭团说,我们可以将晶圆想像成是面粉,可以依据需求做出各种的面包与食物,如果这里面有某个部分需要使用在很高频的地方,就需要进行高频量测,并透过高频的探针台与探针系统去进行测试。


在晶圆上也有低频的区块,这就就很单纯不需要进行高频测试,但是如果电路是需要高频的,就需要进行高频量测。



图四 : 高频测试才能完整确认元件的所有特性。(source:anritsu.com)
图四 : 高频测试才能完整确认元件的所有特性。(source:anritsu.com)

因此我们可以知道,既使是最单纯的传输线路,如果需要与高频元件进行介接,就需要透过VNA来取得其S参数。因为任何传输讯号,低频与高频的特性上设计规范与原则是不同的,因此晶圆上设计的元件,只要是需要操作在高频领域,都需要透过VNA来量测S参数,以确认往后成为系统的一部份之后,不会因为高频问题而影响整体性能。


【技术线上】S参数


S参数,也就是散射参数。是微波传输中的一个重要参数。 S12为反向传输系数,也就是隔离。 S21为正向传输系数,也就是增益。 S11为输入反射系数,也就是输入回波损耗,S22为输出反射系数,也就是输出回波损耗。


S参数的全称为Scatter 参数(散射参数)。 S参数描述了传输通道的频域特性,在进行串列链路SI分析的时候,获得通道的准确S参数是一个很重要的环节,通过S参数,我们能看到传输通道的几乎全部特性。信号完整性关注的大部分问题,例如信号的反射,串扰,损耗,都可以从S参数中找到有用的资讯。


一般来说,在处理高频网路时,等效电压和电流以及有关的阻抗和导纳参数变得较抽象。与直接测量入射、反射及传输波概念更加一致的表示是散射参数,也就是S参数矩阵,它更适合用于分布参数电路。 S参数就是建立在入射波、反射波关系基础上的网路参数,适合用于微波电路分析,以元件连线埠的反射信号以及从该连线埠传向另一连线埠的信号来描述电路网路。


相关文章
分散式模组化VNA有效解决长缆线测试痛点
PCIe技术跃升主流 高速数位测试需求持续升温
新用户设备加速进入 毫米波市场稳定茁壮
5G专网方兴未艾 智慧工厂先蒙其利
5G服务加紧脚步 毫米波频段竞赛越演越烈
comments powered by Disqus
相关讨论
  相关新闻
» GTC 2024:所罗门与NVIDIA合作加速生成式AI应用
» 日月光半导体与文藻外大携手培育高科技跨域人才
» 帆宣与隹世达合组「达宣智慧」公司 启动智慧医疗引擎
» 镭洋叁与美国华盛顿卫星展 展示立方卫星成果和地面设备追星技术
» IDC:2023年亚太区PC市场衰退16.1%


刊登廣告 新聞信箱 读者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2024 远播信息股份有限公司版权所有 Powered by O3  v3.20.1.HK83JAANC5KSTACUKN
地址:台北数位产业园区(digiBlock Taipei) 103台北市大同区承德路三段287-2号A栋204室
电话 (02)2585-5526 #0 转接至总机 /  E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw