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芯片測試具體測的是什么?涉及哪些環節?

發表時間: 2022-10-25

芯片的產生會經過芯片設計、晶圓制造和封裝測試幾個大的環節。實際上在設計階段,芯片有完備的驗證流程,仿真驗證、UVM、形式驗證以及基于FPGA的系統級驗證(SLE,System Level Emulation)等驗證手段可以保證100%設計功能正確性。一般來說芯片能夠進行到流片階段,芯片的netlist是經過了所有測試用例的驗證,完美實現設計需求的。所以,半導體的測試重點就是要針對制造過程進行檢測、驗證。

芯片的制造過程極度復雜,每一步都有可能帶來誤差從而影響最終的良率,因此在關鍵的制程環節,都會加入測試過程。行業內基于半導體制造過程工藝及產業鏈的分工,將芯片制造過程劃分為前道制程和后道制程,相應的測試也分為前道測試和后道測試。

一 、前道測試

前道制程主要是晶圓制造的過程,是在硅片上多次進行進行涂膜、曝光、顯影、蝕刻、離子植入、金屬濺鍍等環節,最終形成多層電路交疊的集成電路。

因此,前道測試的對象就是工藝過程中的晶圓,主要測試內容總體上可分為兩個方面:

1、量測類,主要量測芯片制程尺寸、材料性質等,如膜厚度量測、OCD尺寸量測等

2、檢測類,主要檢測芯片雜質顆粒、表面機械劃傷、晶圓圖案缺陷等

前道測試涉及的技術主要包括材料、光學、微觀物理、化學等多個方面,相應的測試設備包括膜厚量測設備、OCD關鍵尺寸量測設備、光刻校準量測設備、圖形缺陷檢測設備等。

二.后道測試

后道制程從收到一盤包含成百上千個排列整齊的Die的Wafer開始,主要工序就是對Die進行切割、引線鍵合、封裝,整個過程從CP測試開始、以FT測試完成作為結束。

CP測試,也稱為晶圓測試,測試對象是針對整片wafer中的每一個Die,目的是驗證整片wafer中的每一個Die是否都能基本滿足芯片的特征或者設計規格書。直白的說就是對送入的Wafer進行驗收測試,避免不達標的Die進入封裝環節,減少封裝成本浪費。測試項主要針對功能和電性參數的驗證。

FT測試是芯片出廠前的最后一道攔截。FT測試的對象是封裝后的芯片,主要目標是避免在Wafer切割時導致損傷或者切割后引線鍵合異常的芯片直接流出。FT測試的主要測試內容也是功能和電性參數測試。

值得注意的是,CP測試和FT測試的測試項目是類似的,他們的測試儀表有些甚至可以是同一種,但因測試對象處于芯片不同階段,裝載連接方式不同,所以需要不同的配套設備。那么作為核心部分的測試儀表要執行的功能測試與電性測試,具體要測試哪些內容呢?一般主要包含三個方面的測試:

DC參數測試:主要是針對各種情況下的電壓、電流參數進行測量,驗證芯片是否符合設計規范,如開短路、漏電流等等。

AC參數測試:主要是針對時序相關指標進行測試,驗證芯片是否符合設計規范,如傳輸延遲、信號上升/下降時間等等。

功能測試:主要針對芯片的邏輯運算、信號處理、控制、存儲、發射等進行測試。

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