在芯片制造領(lǐng)域，電阻的測試至關(guān)重要，它主要分為方塊電阻和接觸電阻的測試。其中，方塊電阻是電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵組成部分，其阻值的準(zhǔn)確性會嚴(yán)重影響電路的性能。Fab 廠通常通過 WAT 參數(shù)方塊電阻 Rs 來對其進(jìn)行監(jiān)測。在 CMOS 工藝中，方塊電阻主要有以下幾種類型：NW 方塊電阻、PW 方塊電阻、Poly 方塊電阻、AA 方塊電阻以及 Metal 方塊電阻。目前，業(yè)界通用的方塊電阻測試方法有電阻條圖形、范德堡圖形和開爾文圖形三種，接下來以電阻條為例詳細(xì)介紹相關(guān)測試。

1. NW 方塊電阻

NW 方塊電阻屬于三端器件，它的三個(gè)端口分別為電阻的兩端和襯底（P - sub），并分別連接到 PAD_N1、PAD_N2 和 PAD_B。WAT 測試機(jī)器通過這三個(gè)端口將電壓激勵(lì)信號加載在電阻兩端和襯底上，進(jìn)而測得所需的電性特性參數(shù)數(shù)據(jù)，其 WAT 參數(shù)為 Rs_NW。測量 NW 方塊電阻 Rs_NW 的基本原理是在電阻的一端加載 DC 電壓 1V，另一端和襯底接地，從而測得電流 In，計(jì)算公式為 Rs_NW = (1 / In) / (L / W)，其中 W 和 L 分別是 NW 方塊電阻的寬度和長度。

2. PW 方塊電阻

與 NW 電阻不同，在 bulk wafer 中，PW 方塊電阻需通過 DNW 隔離襯底（P - sub），若沒有 DNW 的隔離，該 PW 方塊電阻會與 P - sub 短路。PW 方塊電阻同樣是三端器件，其三個(gè)端口分別為電阻的兩端和襯底（DNW），連接到 PAD_P1、PAD_P2 和 PAD_B。WAT 測試機(jī)器通過這些端口加載電壓激勵(lì)信號，測得所需數(shù)據(jù)，WAT 參數(shù)為 Rs_PW。測量 PW 方塊電阻 Rs_PW 時(shí)，在電阻的一端和襯底加載 DC 電壓 1V，另一端接地，測得電流 Ip，計(jì)算公式為 Rs_PW = (1 / Ip) / (L / W)。

3. Poly 方塊電阻

CMOS 工藝平臺的 Poly 方塊電阻有四種類型，分別是 n 型金屬硅化物 Poly 方塊電阻、p 型金屬硅化物 Poly 方塊電阻、n 型非金屬硅化物 Poly 方塊電阻和 p 型非金屬硅化物 Poly 方塊電阻。其測試結(jié)構(gòu)主要分為狗骨頭狀和蛇形兩種。Poly 方塊電阻是三端器件，端口分別為電阻兩端和襯底（NW），連接到 PAD_P1、PAD_P2 和 PAD_B。WAT 測試機(jī)器通過電阻兩端端口加載電壓激勵(lì)信號獲取數(shù)據(jù)，由于襯底的偏置電壓對 Poly 的方塊電阻無影響，測試時(shí)襯底懸空。測量這四種 Poly 方塊電阻的原理相同，在電阻一端加載 DC 電壓 1V，另一端接地，測得電流 Ip，計(jì)算公式為 Poly 方塊電阻 = (1 / Ip) / (L / W)。

4. AA 方塊電阻

CMOS 工藝平臺的 AA 方塊電阻也有四種類型，測試結(jié)構(gòu)與 poly 電阻類似，包括狗骨頭狀和蛇形兩種。狗骨頭狀結(jié)構(gòu)可減小接觸電阻對 AA 方塊電阻的影響，n 型 AA 方塊電阻需設(shè)計(jì)在 PW 里，p 型則需設(shè)計(jì)在 NW 里。蛇形結(jié)構(gòu)能增加方塊電阻個(gè)數(shù)，平均化方塊電阻，有效減小兩端接觸電阻影響，測試結(jié)果更準(zhǔn)確。測量 n 型 AA 方塊電阻時(shí)，在電阻一端加載 DC 電壓 1V，另一端和襯底接地，測得電流 In，計(jì)算公式為 Rs_NAA = (1 / I) / (L / W)。

5. Metal 方塊電阻

CMOS 工藝平臺的金屬方塊電阻測試結(jié)構(gòu)包含該平臺的所有金屬層。以 M1 方塊電阻為例，其版圖是蛇形的兩端器件，設(shè)計(jì)成蛇形是為了增加 M1 金屬電阻線長度，得到更多 M1 方塊電阻整體阻值，平均化測試結(jié)果以減小兩端接觸電阻對單個(gè) M1 方塊電阻的影響。測量 M1 方塊電阻時(shí)，在電阻一端加載 DC 電壓 1V，另一端接地，測得電流 Id，計(jì)算公式為 Rs_PW = (1 / Id) / (L / W)。

影響因素

電阻測試結(jié)果會受到多種因素的影響，主要包括：

1. n + 和 p + 離子注入異常：離子注入過程中的參數(shù)偏差可能導(dǎo)致電阻值的變化。
2. AA 刻蝕尺寸異常：刻蝕尺寸的不準(zhǔn)確會影響電阻的幾何形狀和尺寸，進(jìn)而影響電阻值。
3. Poly 刻蝕尺寸異常：同樣，Poly 刻蝕尺寸的偏差會對 Poly 方塊電阻產(chǎn)生影響。
4. 硅金屬化（Salicide）相關(guān)工藝：該工藝的不穩(wěn)定可能導(dǎo)致電阻值的波動。
5. M1 刻蝕尺寸異常：M1 刻蝕尺寸的異常會影響 M1 方塊電阻的性能。
6. 淀積金屬層的厚度異常：金屬層厚度的變化會直接影響電阻的阻值。

綜上所述，在芯片電阻測試過程中，了解各種方塊電阻的類型、測量原理以及可能的影響因素，對于確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和電路性能的穩(wěn)定性至關(guān)重要。

在實(shí)際測試中，工程師需要嚴(yán)格控制各項(xiàng)工藝參數(shù)，以減少這些因素對電阻測試結(jié)果的影響。同時(shí)，不斷優(yōu)化測試方法和技術(shù)，提高測試的準(zhǔn)確性和可靠性，為芯片的高質(zhì)量生產(chǎn)提供有力保障。