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一文介紹半導(dǎo)體芯片各類測(cè)試

6小時(shí)前
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半導(dǎo)體芯片測(cè)試是指對(duì)芯片在制造和封裝環(huán)節(jié)進(jìn)行的,為檢查其電氣特性、功能和性能等進(jìn)行的驗(yàn)證,目的是判斷其是否符合設(shè)計(jì)要求。

集成電路測(cè)試分為三部分,包括芯片設(shè)計(jì)驗(yàn)證、晶圓制造、封裝環(huán)節(jié)的測(cè)試,這3部分測(cè)試涵蓋了芯片的整個(gè)生命過(guò)程。

下面重點(diǎn)介紹晶圓制造和封裝兩大核心芯片測(cè)試環(huán)節(jié),晶圓制造主要是WAT(Wafer Acceptance Test,晶圓接受測(cè)試)和CP(Chip Probing,晶圓探針測(cè)試),封裝環(huán)節(jié)主要FT(Final Test,最終測(cè)試)。

WAT是Wafer Acceptance Test,晶圓接受測(cè)試:業(yè)界也稱WAT為工藝控制監(jiān)測(cè)(Process Control Monitor,PCM)。對(duì)專門(mén)的測(cè)試圖形(test key)的測(cè)試,通過(guò)電參數(shù)來(lái)監(jiān)控各步工藝是否正常和穩(wěn)定。

WAT測(cè)試內(nèi)容:電氣性能測(cè)量。例如,測(cè)量晶圓上不同測(cè)試結(jié)構(gòu)的電壓、電流等。工藝穩(wěn)定性評(píng)估。通過(guò)對(duì)wafer的不同區(qū)域進(jìn)行取樣,評(píng)估制程的均勻性和穩(wěn)定性。

晶圓測(cè)試(CP):在晶圓尚未切割前,通過(guò)探針卡(Probe Card)接觸芯片Pad,利用自動(dòng)探針臺(tái)和ATE測(cè)試機(jī)臺(tái)系統(tǒng)(如Accretech、TEL、Teradyne、長(zhǎng)川科技等)對(duì)每顆裸片(Die)進(jìn)行功能和參數(shù)篩選,及時(shí)剔除不合格芯片,有效提升后續(xù)封裝良率

CP測(cè)試項(xiàng)目:包括一些基礎(chǔ)的電氣參數(shù),比如I/O Open/Short、芯片ID讀取、閾值電壓(Vt)、導(dǎo)通電阻(Rdson)、漏電流(Idss)、擊穿電壓(BVdss)等。這些都是半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)參數(shù)檢測(cè),在封裝成成品之前,對(duì)CP測(cè)試不良的進(jìn)行標(biāo)記,記錄mapping后續(xù)機(jī)械臂會(huì)根據(jù)mapping來(lái)抓取良品進(jìn)行后面的封裝作業(yè)。

最終測(cè)試(FT):在芯片完成封裝后,通過(guò)測(cè)試座子(Test Socket)開(kāi)展最終功能、電氣和可靠性測(cè)試,確認(rèn)封裝過(guò)程中無(wú)新增缺陷,并根據(jù)需要進(jìn)行Burn-in(老化)環(huán)境測(cè)試和壓力測(cè)試,確保芯片品質(zhì)達(dá)到出廠標(biāo)準(zhǔn)。

FT測(cè)試主要采用ATE測(cè)試系統(tǒng)、溫箱以及Handler上下料設(shè)備,代表廠商包括Teradyne、Advantest、Turbocats?、Cohu及國(guó)內(nèi)的長(zhǎng)川科技、華峰測(cè)控等。

測(cè)試項(xiàng)目:FT測(cè)試的項(xiàng)目包括功能測(cè)試、電氣特性測(cè)試以及一些特殊的耐久性測(cè)試。例如,高電流測(cè)試、待機(jī)測(cè)試、功耗測(cè)試等項(xiàng)目都需要在封裝后的FT階段進(jìn)行,因?yàn)榇藭r(shí)的芯片更接近實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景,測(cè)試設(shè)備也能承受更大的電流和電壓。

按照成品芯片的測(cè)試段分為以下四類:功能測(cè)試、參數(shù)測(cè)試、可靠性測(cè)試。

1. 功能測(cè)試(Functional Test)

目的:驗(yàn)證芯片邏輯功能是否符合設(shè)計(jì)規(guī)范。

方法:利用自動(dòng)測(cè)試設(shè)備(ATE,Automatic Test Equipment),根據(jù)測(cè)試矢量(Test Vector)對(duì)芯片施加輸入信號(hào),檢測(cè)輸出是否與預(yù)期一致。驗(yàn)證邏輯單元、接口協(xié)議等是否正常工作。

儀器設(shè)備:ATE自動(dòng)測(cè)試設(shè)備?、邏輯分析儀

國(guó)內(nèi)測(cè)試服務(wù)商:長(zhǎng)電科技、華天科技、長(zhǎng)川科技、精測(cè)電子,季豐電子等。海外測(cè)試服務(wù)商:Advantest、Teradyne、Cohu、National Instruments。

2.參數(shù)測(cè)試(Parametric Test)

目的:測(cè)量電壓、電流、時(shí)序、功耗、噪聲等關(guān)鍵參數(shù),保證芯片的電氣性能達(dá)標(biāo)。

方法:利用探針臺(tái)+參數(shù)測(cè)試儀對(duì)各引腳進(jìn)行IV特性測(cè)試。時(shí)序測(cè)量設(shè)備檢測(cè)關(guān)鍵路徑的延遲等動(dòng)態(tài)參數(shù)。

儀器設(shè)備:參數(shù)測(cè)試儀(Parametric Tester)、源表(SMU)、示波器、高精度電源。

國(guó)內(nèi)測(cè)試服務(wù)商:華天科技、長(zhǎng)川科技、中科院微電子所、長(zhǎng)電科技、思瑞檢測(cè)、矽力杰等。

海外測(cè)試服務(wù)商:Keysight Technologies、Teradyne、Advantest、National Instruments、FormFactor等。

3.?可靠性測(cè)試(Reliability Test)

目的:評(píng)估芯片在不同環(huán)境(溫度、濕度、振動(dòng)等)下的穩(wěn)定性和壽命,驗(yàn)證長(zhǎng)期工作能力。

方法:

Pre-condition測(cè)試

高溫高濕試驗(yàn)(HAST)

高溫工作壽命測(cè)試(HTOL)

溫度循環(huán)測(cè)試(TCT)

靜電放電測(cè)試(ESD)等

儀器設(shè)備:環(huán)境測(cè)試箱(溫濕度箱)、老化測(cè)試系統(tǒng)、ESD測(cè)試儀。

國(guó)內(nèi)測(cè)試服務(wù)商:勝科納米、華測(cè)檢測(cè)、廣電計(jì)量、中科院微電所、華信通檢測(cè)、艾克瑞、上海計(jì)量測(cè)試院等。

國(guó)外測(cè)試服務(wù)商:UL、Intertek、Keysight Technologies、SGS、TüV SüD、Nemko等。

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