Keithley Instruments ha apportato significative migliorie al software ACS che ora include come opzione i tool per il collaudo WLR (Wafer Level Reliability) utili per prevedere la durata e l’affidabilità dei dispositivi a semiconduttore. La nuova versione 4.0, realizzata sfruttando le funzionalità esistenti per il test parallelo single o multi-site, integra ora risorse di database così come tool software e licenze opzionali per le nuove funzionalità di analisi dei dati e il modulo RTM (Reliability Test Module). Insieme, i tool per il collaudo di affidabilità e l’analisi dei dati consentono ai sistemi di test basati su ACS di generare previsioni di durata a una velocità fino a cinque volte superiore rispetto a quella delle tradizionali soluzioni per il collaudo WLR. Mediante l’accelerazione del collaudo WLR nelle fasi di sviluppo tecnologico, integrazione di processo e monitoraggio dello stesso connesse allo sviluppo di nuovi circuiti integrati, i sistemi ACS possono contribuire a ridurre in maniera significativa il time to market.
I sistemi di test basati su ACS garantiscono la flessibilità a livello di configurazione hardware necessaria per soddisfare una molteplicità di esigenze per la caratterizzazione dei semiconduttori a livello di dispositivo, wafer o cassetti. Essi possono integrare gli strumenti della serie 2600 SourceMeter, il sistema per la caratterizzazione dei semiconduttori mod. 4200-SCS o entrambi.
Il collaudo WLR (Wafer Level Reliability) è impiegato per prevedere in maniera affidabile la durata di dispositivi a semiconduttore quali transistor, condensatori e interconnessioni. Tali test, effettuati su strutture di collaudo on-wafer, possono svelare importanti informazioni di affidabilità durante la fase di ricerca e sviluppo; collaudi analoghi sono utilizzati per monitorare la coerenza del processo manifatturiero una volta che i dispositivi sono in produzione. Il collaudo WRL è stato ideato per accelerare i meccanismi di guasto mediante la sollecitazione dei dispositivi con elevati livelli di tensione, corrente e/o calore. Per determinare i fattori di accelerazione dei fenomeni, un insieme di dispositivi è sottoposto nel tempo a vari livelli di sollecitazione. A differenza dei tradizionali sistemi WLR, che sottopongono al test di sollecitazione un solo dispositivo alla volta, i nuovi tool WRL presenti nel software ACS permettono di collaudare più dispositivi in parallelo mentre applicano differenti condizioni di sollecitazione (in termini di tensione o corrente) a ciascun dispositivo.
Nuove problematiche di natura tecnica,tra cui la costante riduzione dello spessore del film e la sempre maggiore importanza dell’affidabilità dei dispositivi in applicazioni ad alta temperatura, hanno fatto del collaudo WLR parallelo un elemento sempre più critico. Il collaudo parallelo permette agli ingegneri di estrarre i fattori di accelerazione che interessano la durata mediante il test di una singola struttura composta da parecchi dispositivi. Molte delle strutture di test già utilizzate nel collaudo WLR tradizionale sono compatibili con le tecniche del collaudo parallelo, consentendo quindi di incrementare il throughput del sistema di un fattore compreso tra 2 e 5 senza dover modificare le loro strutture di test. Il collaudo WLR parallelo di questo tipo è possibile solamente in presenza di architetture di sistemi di test nei quali ciascun pin dispone della propria unità SMU (Source-Measure Unit) dedicata.
Durante il test di affidabilità, i dati grezzi di collaudo possono essere registrati in una database e/o rappresentati graficamente in tempo reale. Questi grafici in tempo reale danno la possibilità ai tecnici di dare un’occhiata agli esiti dei test prima del loro completamento, che consente loro di valutare se i collaudi sono in grado di fornire risultati significativi.
Il modulo di analisi dei dati opzionale importa i risultati di test dal database e quindi applica le regole e i modelli definiti nel progetto di analisi scelti dagli ingegneri che si occupano di affidabilità. Una volta definito un processo di analisi, può essere riutilizzato per analizzare con semplicità i dati appena importati. Per i neofiti del collaudo WLR, tale opzione elimina la necessità di creare software di analisi custom e di manipolare dati in maniera manuale mediante spreadsheet. Per tutti coloro che hanno già sviluppato il proprio software di analisi e vogliono continuare a utilizzarlo, ACS 4.0 rende disponibile tool software che semplificano l’estrazione dei dati dal database.
L’opzione di analisi dei dati supporta le tecniche di analisi standard come riempimento normale, accelerazione e modelli di distribuzione, compresi Lognormal e Weibull. I modelli possono essere riorganizzati ed editati con facilità per generare nuovi processi di analisi. Un linguaggio di scripting incorporato permette agli utenti di definire i loro propri modelli con estrema semplicità. Il tool per la formulazione dell’affidabilità mette a disposizione una gamma di funzioni avanzate, tra cui modellazione, riempimento delle linee (line-fitting), estrazioni parametriche standard oltre a funzionalità matematiche standard che permettono la manipolazione dei dati custom.
Il software ACS 4.0 può essere usato per pilotare sistemi di test realizzati esclusivamente dai SourceMeter della serie 2600, oppure il sistema per la caratterizzazione dei semiconduttori mod. 4200-SCS o una combinazione di entrambi. Grazie all’integrazione delle funzionalità di ciascuna di queste soluzioni in un singolo sistema, gli ingegneri che si occupano di affidabilità possono abbinare i vantaggi della velocità e della flessibilità dell’architettura SMU-per-pin (serie 2600) a quelli del collaudo I-V impulsivo ad alta potenza (Mod. 4200-PIV), elementi necessari per caratterizzare trappole interfaccia (interface traps) e comportamenti isotermici, fenomeni comuni nelle nuove tecnologie a impilamento di gate (gate stack). Il mod. 4200-SCS può essere utilmente impiegato nei laboratori di affidabilità, mentre l’elevata velocità della serie 2600 rende tali strumenti ideali per le applicazioni di sviluppo, integrazione e monitoraggio di processo. Un sistema basato su ACS che utilizzando tutte e due le tipologie di strumenti semplifica il passaggio dei dispositivi dai laboratori alla fabbrica in quanto permette l’utilizzo del medesimo tool di caratterizzazione in entrambi gli ambienti.