集成电路芯片测试（一）

集成电路芯片测试（一）
集成电路应用于电子电路系统中芯片是集成电路的核心功能块,电子电路系统的综合功能是靠各种功能的集成电路芯片来实现的。

要保证电子电路系统的正常稳定和可靠地工作,就必须保证集成电路芯片的正常稳定和可靠地工作集成电路芯片品检就是通过对裸芯片成品芯片的测试和分析来确定芯片的质量,从而筛选出不合格品(又称为不良品)包括测试分类工序在内的硅片制造工艺流程如下图所示对集成电路芯片不良品的处置方式主要有纠正返修纠正措施和预防措施
据估计,集成电器芯片成品率每降低一个百分点,其制造商将损失1000000到8000000美元由于新产品推广的市场窗口很小,加上市场份额的激烈竞争,低产出的硅片意味着芯片制造商可能没有能力生产足够的芯片供应市场,这使他们的产品在其他高成品率芯片供应充足的竞争者面前不堪一击,所以.拥有能反映IC产品性能的良好测试数据就显得十分重要
（一）裸芯片测试
武器装备电子系统和民用便携式电子产品向小型化高性能高可靠性方向的发展,使得市场对多芯片组件(MCM)混合集成电路(HIC)有着强烈和旺盛的需求,而MCM和HIC都需要大量的裸芯片目前裸芯片的主要来源是国内加工和国外进口,无论是哪种渠道来源,这些裸芯片都只
经历了工艺中测试的一个测试环节,其质量和可靠性基本无法保证优质芯片(KGD)概念的提出正是为了从根本上解决这个问题KGD技术通过对裸芯片的功能测试参数测试老化筛选和可靠性试验,使裸芯片在技术指标和可靠性指标上达到封装成品的等级要求,从而解决了MCM和HIC中的裸芯片质量和可靠性问题
1.从裸芯片到KGD
一般的裸芯片只经过常温下基本的直流(DC)测试,芯片电性能质量可靠性保证主要来自芯片制造工艺的稳定生产和质量控制,以及芯片制造商的信誉由于没有经过电测试和老化筛选程序,所以芯片中存在着可能早期失效的样品,其可靠性无法得到根本的保证而KGD在注重芯片生产阶段质量保证的同时,还要经过更多的测试老化筛选以及可靠性评价等技术过程下图给出了裸芯片和KGD产品的生产流程
2.棵芯片的测试
裸芯片测试的目的是为了验证裸芯片的电学参数和功能,同时保证裸芯片在测试过程中的完好性,从而使裸芯片达到KGD的要求裸芯片的测试方法和技术与标准封装集成电路的测试相类似,但是裸芯片的测试夹具只提供了裸芯片测试时的临时封装,在测试过程中,裸芯片所承受的气氛与测试的环境气氛相同,因此测试过程中必须对裸芯片进行气氛控制同时裸芯片与KGD夹具间的接触是一定压力下的硬接触,其能承受冲击和振动的能力很弱,在测试过程中都必须进行特殊处理和对待
要测试裸芯片,必须具备以下3种设备,即满足测试裸芯片功能和基本参数的测试仪,用于裸芯片高低温测试的高低温控制设备,测试过程中对裸芯片充氮气的保护设备测试裸芯片功能的裸芯片全能测试仪如下图所示
裸芯片的测试可根据产品规范和用户需求进行常温低温和高温测试
在测试过程中,对于常温和低温测试,不需要对裸芯片进行防氧化保护,但为了减小环境中水汽对裸芯片功能和参数的影响,可对裸芯片所处的局部空间进行干燥空气或氮气保护对裸芯片进行高温测试时,要避免芯片表面的键合区金属化在高温下发生氧化,影响KGD以后的使用需要在高温测试时对裸芯片所处局部空间充干燥氮气等惰性气体进行保护
针对裸芯片有两种类型的电学测试,即在线参数测试和硅片拣选测试
这两种电学测试的条件不同,故在硅片制造的不同阶段进行在线参数测试在完成第一层金属刻蚀(前端工艺结束)后马上进行,以获得工艺和器件特性的早期信息硅片拣选测试是IC制造中的一个重要测试阶段,它在硅片制造完成后进行,以确定硅片上的哪些芯片符合产品规格可以送到装配和封装部门
(1)在线参数测试
在线参数测试也称为硅片电学测试(Wafer Electrical,WET),是对硅片上的测试图形结构进行的电学测试因为它是把直流电压加在器件的物理结构上进行测试,有时候也被看成是一种直流测试在线参数测试在完成前端工艺(例如,扩散光刻注入)后进行得越早越好典型的测试是在第一层金属被淀积并刻蚀后进行,这就允许接触式探针和特殊测试结构的压点进行电学接触硅片制造中在线测试的流程位置如下图所示：
1)在线参数测试的内容如下：
鉴别工艺问题
硅片制造过程中工艺问题的早期鉴定(而不是等到已经完成了硅片制造发现有问题才进行测试)
通过/失效标准
依据通过/失效标准决定硅片是否继续后面的制造程序
数据收集
为了改进工艺,收集硅片数据以评估工艺倾向(如沟道长度的变化) 特殊测试
在需要的时候,评估特殊性能参数(如特殊的客户需求)
硅片级可靠性
当需要确定可靠性与工艺条件的联系时,进行随机的硅片级可靠性测试
在线参数测试在制造过程中进行得越早越好硅片上的器件没有电源供应和信号电压,而是用一些特殊的参数测试结构来替代电流电压和电容的测试,以确定其工艺能力测试之所以重要,是因为这是硅片第一次经过一套完整的测试来检验制造过程是否完全正确通过/失效数据在工艺条件和器件特性之间建立了更为紧密的联系
随着集成电路复杂程度的提高,工艺过程中的早期测试显得越来越重要如果硅片制造的工艺条件不合适,参数测试就将不能通过测试的电学限制缺陷小组也会对问题产生警觉并马上采取修正措施。

测试数据提供实时信息来监控并优化前端半导体工艺
在线参数测试设备是为连接硅片上的测试结构而设计的一套自动化测试仪器,它具有执行电学测试需要的复杂的软硬件设施自动参数测试系统的组成如下图所示：。