半導體生產流程由晶圓制造,晶圓測試,芯片封裝和封裝后測試組成。而測試環節主要集中在CP(chip probing)、FT(Final Test)和WAT(Wafer Acceptance Test)三個環節。
CP測試,英文全稱Circuit Probing、Chip Probing,也稱為晶圓測試,測試對象是針對整片wafer中的每一個Die,目的是確保整片wafer中的每一個Die都能基本滿足器件的特征或者設計規格書,通常包括電壓、電流、時序和功能的驗證,如vt(閾值電壓),Rdson(導通電阻),BVdss(源漏擊穿電壓),Igss(柵源漏電流),Idss(漏源漏電流)等,可以用來檢測fab廠制造的工藝水平。可以更直接的知道Wafer的良率。
CP的難點是如何在最短的時間內挑出壞的die,修補die。
常用到的設備有測試機(Tester) 、探針臺(Prober) 以及測試機與探針卡之間的接口(Mechanical lnterface)。一般測試機臺的電壓和功率不會很高。
FT測試,英文全稱Final Test,是芯片出廠前的最后一道攔截。測試對象是針對封裝好的chip,CP測試之后會進行封裝,封裝之后進行FT測試,也叫“終測”。可以用來檢測封裝廠的工藝水平。FT是把壞的chip挑出來;檢驗封裝的良率。測試完這道工序就直接賣去做應用了。
FT測試一般分為兩個步驟:1)自動測試設備 (ATE) 2) 系統級別測試SLT) --2是必須項,1一般小公司可能用不起,ATE試一般只需要幾秒鐘;SLT一般需要幾個小時,邏輯比較簡單。
FT的難點是如何在最短的時間內保證出廠的Unit能夠完成全部的功能。FT需要tester (ATE) + handler + socket。
CP對整片Wafer的每個Die來測試,而FT則對封裝好的Chip來測試。CP Pass 才會去封裝。然后FT,確保封裝后也Pass。
WAT是Wafer Acceptance Test,對專門的測試圖形(test key)的測試,通過電參數來監控各步工藝是否正常和穩定;WAT(Wafer Acceptance Test)測試,也叫PCM(Process Control Monitoring),對Wafer 劃片槽(Scribe Line)測試鍵(Test Key)的測試,通過電性參數來監控各步工藝是否正常和穩定。
WAT測試有問題,超過SPEC,一般對應Fab各個Module制程工藝或者機臺Shift,例如Litho OVL異常,ETCH CD 偏小,PVD TK偏大等等。WAT有嚴重問題的Wafer會直接報廢。
對于測試項來說,有些測試項在CP時會進行測試,在FT時就不用再次進行測試了,節省了FT測試時間;但是有些測試項必須在FT時才進行測試(不同的設計公司會有不同的要求)。
一般來說,CP測試的項目比較多,比較全;FT測的項目比較少,但都是關鍵項目,條件嚴格。但也有很多公司只做FT不做CP(如果FT和封裝yield高的話,CP就失去意義了)。
在測試方面,CP比較難的是探針卡的制作,并行測試的干擾問題。FT相對來說簡單一點。還有一點,memory的CP測試會更難,因為要做redundancy analysis,寫程序很麻煩。
CP在整個制程中算是半成品測試,目的有2個,一個是監控前道工藝良率,另一個是降低后道成本(避免封裝過多的壞芯片),其能夠測試的項比FT要少些。
最簡單的一個例子,碰到大電流測試項CP肯定是不測的(探針容許的電流有限),這項只能在封裝后的FT測。不過許多項CP測試后FT的時候就可以免掉不測了(可以提高效率),所以有時會覺得FT的測試項比CP少很多。
應該說WAT的測試項和CP/FT是不同的。
CP不是制造(FAB)測的!而CP的項目是從屬于FT的(也就是說CP測的只會比FT少),項目完全一樣的;不同的是卡的SPEC而已;
因為封裝都會導致參數漂移,所以CP測試SPEC收的要比FT更緊以確保最終成品FT良率。還有相當多的Design House把wafer做成幾個系列通用的die,在CP是通過trimming來定向確定做成其系列中的某一款,這是解決相似電路節省光刻版的最佳方案;所以除非你公司的wafer封裝成device是唯一的,且WAT良率在99%左右,才會盲封的。
CP用prober,probe card。FT是handler,socket CP比較常見的是room temperature=25度,FT可能一般就是75或90度 CP沒有QA buy-off(質量認證、驗收)。
FT測試通常是測試項最多的測試了,有些客戶還要求3溫測試,成本也最大。至于測試項。如果測試時間很長,CP和FT又都可以測,像trim項,加在probe能顯著降低時間成本,當然也要看客戶要求。?關于大電流測試,FT多些,但是我在probe也測過十幾安培的功率mosfet,一個PAD上十多個needle。
有些PAD會封裝到device內部,在FT是看不到的,所以有些測試項只能在CP直接測,像功率管的GATE端漏電流測試Igss CP測試主要是挑壞die,修補die,然后保證die在基本的spec內,function well。FT測試主要是package完成后,保證die在嚴格的spec內能夠function。
關于3溫測試:這是一種特殊的測試方法,它要求在三個不同的溫度下對產品進行測試,通常是常溫(25℃左右)、高溫(如60℃或70℃)和低溫(如-20℃或-40℃)。這種測試的目的是為了檢查產品在不同溫度下的性能和可靠性,以確保產品能在不同環境下正常工作。
審核編輯:劉清
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原文標題:芯片的幾個重要測試-CP、FT、WAT
文章出處:【微信號:SI_PI_EMC,微信公眾號:信號完整性】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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