半導體產(chǎn)品的附加價值高、制造成本高,且產(chǎn)品的性能對于日后其用于最終電子商品的功能有關(guān)鍵性的影響。因此,在半導體的生產(chǎn)過程中的每個階段,對于所生產(chǎn)的半導體IC產(chǎn)品,都有著層層的測試及檢驗來為產(chǎn)品的質(zhì)量作把關(guān)。然而一般所指的半導體測試則是指晶圓制造與IC封裝之后,以檢測晶圓及封裝后IC的電信功能與外觀而存在的測試制程。
以下即針對「半導體測試制程」中之各項制程技術(shù)進行介紹。
測試制程乃是于IC構(gòu)裝后測試構(gòu)裝完成的產(chǎn)品之電性功能以保證出廠IC功能上的完整性,并對已測試的產(chǎn)品依其電性功能作分類(即分Bin),作為IC不同等級產(chǎn)品的評價依據(jù);最后并對產(chǎn)品作外觀檢驗(Inspect)作業(yè)。
電性功能測試乃針對產(chǎn)品之各種電性參數(shù)進行測試以確定產(chǎn)品能正常運作,用于測試之機臺將根據(jù)產(chǎn)品不同之測試項目而加載不同之測試程序;而外觀檢驗之項目繁多,且視不同之構(gòu)裝型態(tài)而有所不同,包含了引腳之各項性質(zhì)、印字(mark)之清晰度及膠體(mold)是否損傷等項目。而隨表面黏著技術(shù)的發(fā)展,為確保構(gòu)裝成品與基版間的準確定位及完整密合,構(gòu)裝成品接腳之諸項性質(zhì)之檢驗由是重要。以下將對測試流程做一介紹。
其流程包括下面幾道作業(yè):
1.上線備料
上線備料的用意是將預備要上線測試的待測品,從上游廠商送來的包箱內(nèi)拆封,并一顆顆的放在一個標準容器(幾十顆放一盤,每一盤可以放的數(shù)量及其容器規(guī)格,依待測品的外形而有不同)內(nèi),以利在上測試機臺(Tester)時,待測品在分類機(Handler)內(nèi)可以將待測品定位,而使其內(nèi)的自動化機械機構(gòu)可以自動的上下料。
2.測試機臺測試(FT1、FT2、FT3)
待測品在入庫后,經(jīng)過入庫檢驗及上線備料后,再來就是上測試機臺去測試;如前述,測試機臺依測試產(chǎn)品的電性功能種類可以分為邏輯IC測試機、內(nèi)存IC測試機及混合式IC(即同時包含邏輯線路及模擬線路)測試機三種,測試機的主要功能在于發(fā)出待測品所需的電性訊號并接受待測品因此訊號后所響應的電性訊號并作出產(chǎn)品電性測試結(jié)果的判斷,當然這些在測試機臺內(nèi)的控制細節(jié),均是由針對此一待測品所寫之測試程序(Test Program)來控制。
即使是同一類的測試機,因每種待測品其產(chǎn)品的電性特性及測試機臺測試能力限制而有所不同。一般來說,待測品在一家測試廠中,會有許多適合此種產(chǎn)品電性特性的測試機臺可供其選擇;除了測試機臺外,待測品要完成電性測試還需要一些測試配件:
1)分類機(Handler)
承載待測品進行測試的自動化機械結(jié)構(gòu),其內(nèi)有機械機構(gòu)將待測品一顆顆從標準容器內(nèi)自動的送到測試機臺的測試頭(Test Head)上接受測試,測試的結(jié)果會從測試機臺內(nèi)傳到分類機內(nèi),分類機會依其每顆待測品的電性測試結(jié)果來作分類(此即產(chǎn)品分Bin)的過程;此外分類機內(nèi)有升溫裝置,以提供待測品在測試時所需測試溫度的測試環(huán)境,而分類機的降溫則一般是靠氮氣,以達到快速降溫的目的。不同的Handler、測試機臺及待測品的搭配下,其測試效果會有所同,因此對測試產(chǎn)品而言,對可適用的Handler與Tester就會有喜好的選擇現(xiàn)象存在。測試機臺一般會有很多個測試頭(Test Head),個數(shù)視測試機臺的機型規(guī)格而定,而每個測試頭同時可以上一部分類機或針測機,因此一部測試機臺可以同時的與多臺的分類機及針測機相連,而依連接的方式又可分為平行處理,及乒乓處理,前者指的是在同一測試機臺上多臺分類機以相同的測試程試測試同一批待測品,而后者是在同一測試機臺上多臺分類機以不同的測試程序同時進行不同批待測品的測試。
2)測試程序(Test Program)
每批待測產(chǎn)品都有在每個不同的測試階段(FT1、FT2、FT3),如果要上測試機臺測試,都需要不同的測試程序,不同品牌的測試機臺,其測試程序的語法并不相同,因此即使此測試機臺有能力測試某待測品,但卻缺少測試程序,還是沒有用;一般而言,因為測試程序的內(nèi)容與待測品的電性特性息息相關(guān),所以大多是客戶提供的。
3)測試機臺接口
這是一個要將待測品接腳上的訊號連接上測試機臺的測試頭上的訊號傳送接點的一個轉(zhuǎn)換接口,此轉(zhuǎn)換接口,依待測品的電性特性及外形接腳數(shù)的不同而有很多種類,如:Hi-Fix(內(nèi)存類產(chǎn)品)、Fixture Board(邏輯類產(chǎn)品)、Load Board(邏輯類產(chǎn)品)、Adopt Board + DUT Board(邏輯類產(chǎn)品)、Socket(接腳器,依待測品其接腳的分布位置及腳數(shù)而有所不同)。
每批待測品在測試機臺的測試次數(shù)并不相同,這完全要看客戶的要求,一般而言邏輯性的產(chǎn)品,只需上測試機臺一次(即FT2)而不用FT1、FT3,如果為內(nèi)存IC則會經(jīng)過二至三次的測試,而每次的測試環(huán)境溫度要求會有些不同,測試環(huán)境的溫度選擇,有三種選擇,即高溫、常溫及低溫,溫度的度數(shù)有時客戶也會要求,升溫比降溫耗時許多,而即于那一道要用什么溫度,這也視不同客戶的不同待測品而有所不同。
每次測試完,都會有測試結(jié)果報告,若測試結(jié)果不佳,則可能會產(chǎn)生Hold住本批待測品的現(xiàn)象產(chǎn)生。
3.預燒爐(Burn-In Oven)(測試內(nèi)存IC才有此程序)
在測試內(nèi)存性產(chǎn)品時,在FT1之后,待測品都會上預燒爐里去Burn In,其目的在于提供待測品一個高溫、高電壓、高電流的環(huán)境,使生命周期較短的待測品在Burn In的過程中提早的顯現(xiàn)出來,在Burn In后必需在96個小時內(nèi)待測品Burn In物理特性未消退之前完成后續(xù)測試機臺測試的流程,否則就要將待測品種回預燒爐去重新Burn In。在此會用到的配件包括Burn-In Board及Burn In Socket..等。
4.電性抽測
在每一道機臺測試后,都會有一個電性抽測的動作(俗稱QC或Q貨),此作業(yè)的目的在將此完成測試機臺測試的待測品抽出一定數(shù)量,重回測試機臺在測試程序、測試機臺、測試溫度都不變下,看其測試結(jié)果是否與之前上測試機臺的測試結(jié)果相一致,若不一致,則有可能是測試機臺故障、測試程序有問題、測試配件損壞、測試過程有瑕疵..等原因,原因小者,則需回測試機臺重測,原因大者,將能將此批待測品Hold住,等待工程師、生管人員與客戶協(xié)調(diào)后再作決策。
5.卷標掃描(Mark Scan)
利用機械視覺設備對待測品的產(chǎn)品上的產(chǎn)品Mark作檢測,內(nèi)容包括Mark的位置歪斜度及內(nèi)容的清晰度..等。
6.人工檢腳或機器檢腳
檢驗待測品IC的接腳的對稱性、平整性及共面度等,這部份作業(yè)有時會利用雷射掃描的方式來進行,也會有些利用人力來作檢驗。
7.檢腳抽檢與彎腳修整
對于彎腳品,會進行彎腳品的修復作業(yè),然后再利用人工進行檢腳的抽驗。
8.加溫烘烤(Baking)
在所有測試及檢驗流程之后,產(chǎn)品必需進烘烤爐中進行烘烤,將待測品上水氣烘干,使產(chǎn)品在送至客戶手中之前不會因水氣的腐蝕而影響待測品的質(zhì)量。
9.包裝(Packing)
將待測品依其客戶的指示,將原來在標準容器內(nèi)的待測品的分類包裝成客戶所指定的包裝容器內(nèi),并作必要的包裝容器上之商標粘貼等。
10.出貨的運送作業(yè)
由于最終測試是半導體IC制程的最后一站,所以許多客戶就把測試廠當作他們的成品倉庫,以避免自身工廠的成品存放的管理,另一方面也減少不必要的成品搬運成本,因此針對客戶的要求,測試廠也提供所謂的「Door to Door」的服務,即幫助客戶將測試完成品送至客戶指定的地方(包括客戶的產(chǎn)品買家),有些客戶指的地點在海外者,便需要考慮船期的安排,如果在國內(nèi)者,則要考慮貨運的安排事宜。
半導體組件制造過程可概分為晶圓處理制程(Wafer Fabrication;簡稱Wafer Fab)、晶圓針測制程(Wafer Probe)、封裝(Packaging)、測試制程(Initial Test and Final Test)等幾個步驟。一般稱晶圓處理制程與晶圓針測制程為前段(Front End)制程,而構(gòu)裝、測試制程為后段(Back End)制程。
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