新闻动态

一文看懂易捷测试的主要工作内容



半导体测试贯穿设计、生产过程的核心环节。广议的半导体测试包括前道工艺检测和中后道性能测试。狭义的半导体测试,则主要指中后道的性能测试,对应设备包括:探针台、测试机、分选机等。

所有的芯片产品需要两个最关键的测试节点:


  • 晶圆探针测试(Chip Probing简称CP):主要设备,探针台Prober。

  • 终测(Final Test 简称FT):芯片封装完毕后进行测试。



而不同的芯片类型则有不同的测试方法和要求。一般来说,每个芯片都要经过两类测试:参数(包括DC和AC)以及功能测试。

(1)参数测试。包括DC(Direct Current)与AC(Alternating Current)参数测试。DC参数测试包括:短路测试、开路测试、漏流测试、最大电流、输出驱动电流测试、阈值电压测试,电流电压参数测试。AC参数测试包括:传输延迟测试、建立和保持时间测试、功能速度测试、访问时间测试、刷新和暂停时间测试、上升和下降时间测试,以及与时间有关的电性参数等

(2)功能测试。功能测试决定芯片的内部数字逻辑和模拟子系统的行为是否符合期望。主要针对逻辑运算、信号处理、控制、存储、发射等进行测试。



640 (5)

图1,探针台,测试机,分选机,各检测设备必不可少




按照生产流程分类,半导体测试可以按流程分为三类:验证测试、晶圆测试测试、封装检测。涵盖了设计、制造、封装、应用全过程。从最初形成满足特定功能需求的芯片设计,经过晶圆制造、封装环节,在最终形成合格产品前,需要检测产品是否符合各种规范。按生产流程分类。半导体测试可以按生产流程可以分为三类:验证测试、晶圆测试测试、封装检测。


640 (6)


图2,一图看懂半导体产业链



(1) 验证测试:又称实验室测试或特性测试,是在器件进入量产之前验证设计是否正确,需要进行功能测试和全面的AC/DC。特性测试确定器件工作参数的范围。通常测试最坏情况,因为它比平均情况更容易评估,并且通过此类测试的器件将会在其他任何条件下工作。


(2) 晶圆测试:每一块加加工完成后的芯片都需要进行晶圆测试,他没有特性测试全面,但必须判定芯片是否符合设计的质量和需求。测试矢量需要高的故障覆盖率,但不需要覆盖所有的功能和数据类型。晶圆测试主要考虑的是测试成本,需要测试时间最小,只做通过/不通过的判决。

晶圆测试大致分为两个步骤:

①单晶硅棒经标准制程制作的晶圆,在芯片之间的划片道上会有预设的测试结构图,在首层金属刻蚀完成后,对测试结构图进行晶圆可靠性参数测试(WAT)来监控晶圆制作工艺是否稳定,对不合格的芯片进行墨点标记,得到芯片和微电子测试结构的统计量;

②晶圆制作完成后,针对制作工艺合格的晶圆再进行CP测试,通过完成晶圆上芯片的电参数测试,反馈芯片设计环节的信息。完成晶圆测试后,合格产品才会进入切片和封装步骤。



640 (7)

图3,Wafer Probing




(3) 封装测试:是在封装完成后的测试。根据具体情况,这个测试内容可以与生产测试相似,或者比生产测试更全面一些,甚至可以在特定的应用系统中测试。封装测试最重要的目标就是避免将有缺陷的器件放入系统之中。晶圆测试又称前道测试、“Chip porbing”(即CP测试)、“Wafer porbing”或者“Die sort”。


封装测试:在一个Die封装之后,需要经过生产流程中的再次测试。这次测试称为“Final test”(即通常说的FT测试)或“Package test”、成品测试。在电路的特性要求界限方面,FT测试通常执行比CP测试更为严格的标准。芯片也许会在多组温度条件下进行多次测试以确保那些对温度敏感的特征参数。商业用途(民品)芯片通常会经过0℃、25℃和75℃条件下的测试,而军事用途(军品)芯片则需要经过 -55℃、25℃和125℃。



640 (8)


图4,WAT,CP和FT对比


由于元器件设计和生产工艺的不断进步,器件性能迅速提升,产品生命周期越来越短,相应的测试设备也必须及时升级换代,近年来国内集成电路测试需求主要包括:


①模拟信号测试强调大功率、高精度、覆盖关键交流参数;②数字信号测试从中低速向高速跨越式发展,测试通道数倍增;③混合信号测试从模拟信号测试中逐渐剥离,追求高速、高带宽、高采样率,射频(RF)测试的需求日渐增长;④存储器测试产品更新换代较快,需要独立的测试平台。

在检测设备领域,包括工艺过程控制、CP测试、FT测试等,其占整个半导体设备市场空间的大致在15%\~20%,其中半导体测试设备(包括ATE、探针台、分选机)大概占比8%\~10%。



640 (9)

图5,易捷测试全方位整合供应封装微组装及检测工艺系统


目前的高端测试机已经由自动测试设备向开放式测试平台方向发展,基于开放式系统(如OpenStar2000等),通过搭建自定义的PXI模块,以适应日益增多的参数测试需求,增强了测试机的灵活性和兼容性。而探针台和分选机实现的则是机械功能,将被测晶圆/芯片拣选至测试机进行检测。探针台和分选机的主要区别在于,探针台针对的是晶圆级检测,而分选机则是针对封装的芯片级检测。


易捷测试有较强的系统集成能力,近年来,不仅在射频RF测试领域积累了良好的市场口碑,同时更加全方位提升了系统集成服务,提供从CP到FT的一条龙软件整合和数据共享。


640


图6,半导体芯片测试全方位系统集成解决方案