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低成本、高效率8site MOSFET 量产测试解决方案

时间:2017-09-27 17:55来源:www.ictest8.com 作者:PC 点击:
       众所周知,近几年,国内集成电路的飞速发展,让国外友商们刮目相看,其中分立器件的发展并没有因为芯片的集成度越来越高而衰落,反而出现了越来越好的行情,究其原因在于大功率的分立器件由于散热、噪声等问题,集成到相关芯片后会对主芯片的性能产生很大影响,导致芯片整体性能下降。同时对加工工艺要求也提高了很多,导致加工成本也没有明显优势,而小功率分立器件本身的性能要求就比较高,集成到芯片内部后也很难做到良好的性能,所以在未来很长一段时间内分立器件的发展仍然会呈上涨趋势,其晶圆测试及封装测试的需求也会愈来愈旺盛。
       MOSFET是分立器件的一个典型代表,其测试的复杂度虽比不上集成电路,但其高电压,大电流以及雪崩,热阻等动态参数的测试也很难对付,需要一定经验的积累,才能比较好的完成测试。前几年,MOSFET的测试(尤其在CP测试阶段)大多是以抽测的形式来监控良率,但最近几年,因终端客户对质量的要求越来越高,以及LED照明的发展,很多MOSFET需要和IC合封在一起,如果因为MOSFET的失效而导致整颗IC报废,成本将会高出很多,所以很多厂商不得不对wafer上的每颗MOSFET进行测试,而目前MOSFET的CP测试仍然以single site为主,这将大大增加了测试成本,这让本来利润很薄的mosfet变的更加糟糕,本文推荐的这款低成本,高效率的测试解决方案将可以完美解决这一问题。
       在介绍方案之前,我们先来简单普及一下mosfet的知识,下面为mosfet的工艺制作剖面图,以及制作完成后的die顶视图,在mosfet完成FAB加工后即可进入CP测试,然后再进行封装,封装完成后再进行FT测试,测试OK的可以包装发给终端客户使用。所以即使是看似简单的mosfet,也需要经过两道测试才能放心的发给客户使用。

       如下为一颗mosfet的参数列表,从参数列表上可以看出,mosfet的测试参数还是挺多的:

       为方便大家理解,针对以上参数,我们来逐一简单解释一下:
       BVDSS:漏-源击穿电压,有时候叫做V(BR)DSS,是指在特定的温度和栅源短接情况下,流过漏极电流达到一个特定值时的漏源电压,这种情况下的漏源电压为雪崩击穿电压。另外BVDSS是正温度系数,温度低时,BVDSS小于25℃时的漏源电压的最大额定值。在-50℃, BVDSS大约是25℃时最大漏源额定电压的90%。在实际应用中,大部分都是应用mosfet的开关特性,所以在电路中,加在漏源两端的电压必须小于此电压,这样才能起到关断和导通的作用。此电压越高,工艺难度也越大,其价格也越贵。其测试方法如下:在G、S短路的情况下,在D、S端加250uA电流,然后测试D、S两端的电压即为BVDSS,测试图如下:

       IDSS:零栅压漏极电流,IDSS是指在当栅源电压为零时,在特定的漏源电压下的漏源之间泄漏电流。此参数主要考察mosfet的漏源间在特定电压下的漏电,此漏电越小,mosfet的性能越好,不过此泄漏电流会随着温度的增加而增大,所以其测试值跟环境温度相关性很大,上表中分别列出了IDSS在室温和高温下的电流规定。其测试方法也比较简单,在G、S短接的情况下,在D、S端加表中给出的600V(高温时为480V)电压,然后测试D、S流过的电流IDSS即可。测试图如下:
 

       IGSS :栅源漏电流,是指在特定的栅源电压情况下流过栅极的漏电流,此电流也是越小越好。测试图如下

 
       VGS(th) 阈值电压,是指加的栅源电压能使漏极开始有电流,或关断MOSFET时电流消失时的电压,测试的条件(漏极电流,漏源电压,结温)也是有规格的。正常情况下,所有的MOS栅极器件的阈值电压都会有所不同。因此,VGS(th)的变化范围是规定好的。VGS(th)是负温度系数,当温度上升时,MOSFET将会在比较低的栅源电压下开启。此参数的测试相对复杂一些,需要通过扫描VGS的电压,同时检测ID的电流来实现,不过如果不需要知道VGS(th)的准确值,仅需判断此参数的pass或者fail,那么也可以采用简单的方法进行。测试图如下:
 

       RDS(on):导通电阻,是指在特定的ID电流(通常为ID电流的一半)、栅源电压的情况下测得的漏-源电阻。测试图如下:

       另外还有不少动态参数如RG,CISS,Qg,EA,以及开关参数,这些参数目前主要在FT完成测试,CP测试基本很少涉及,在此我们不做详细介绍。如有感兴趣的同学可以先参考一下站内的另外一篇关于mosfet参数测试的技术文章:http://www.ictest8.com/a/example/discrete/2014/10/MOSFET.html
       从具体参数来看,看似简单的MOSFET,其测试参数也不少,甚至感觉有些复杂,尤其目前有很多高电压,大电流的mosfet,给量产测试带来了不少挑战,那么实现multi site将更为不易。
       针对目前mosfet测试亟需降低成本和解决效率的情况下,我们基于宏邦电子的T862设备进行了8site mosfet量产测试开发,此T862配置了1200V高压板HVS和50V/20A大电流板卡DVI3,以及8通道50V/500MA 电压电流源OVI2板卡,针对mosfet的DC参数进行全参数测试,实现了8site仅需500ms左右的测试时间,一片4万颗mosfet的wafer,仅需1个小时左右即可完成测试,相对之前single site的方案效率大大提高了5倍之多!另外从测试成本上来看,此方案的测试成本也比原single site的成本降低了2—3倍左右,目前此方案已在多家CP厂量产,得到业界一致好评。更值得一提的是T862的这款配置不仅满足mosfet的测试,更可以进行模拟IC(如LED driver,DC-DC,AC-DC等)的量产测试,针对不同的IC可以实现4—8site测试,一机两用,一举两得,堪称完美解决方案!(已经采用此方案的测试厂都在偷笑中……)
       如下介绍此解决方案的具体实现,下图为T862设备,我们在此基础上设计了专用的8SITE mosfet测试盒,通过电缆连接到mosfet的测试针卡上,来实现8site测试。

 
       下图为在实际量产中与UF200 probe联机,实现8site 量产测试,

 
 
       下图为mosfet量产的具体测试数据,图中可以看出,全部覆盖了DC参数,而且还测试了不同条件的参数,考核相对比较严格:

 
        下图为8site测试良率数据,每个site均比较稳定在97.5%左右的良率,site与site之间无差异,表现良好:

        在目前半导体行业飞速发展的今天,技术创新将变的尤为重要,在保证产品质量的前提下,提高效率,降低成本将会使我们的产品更有竞争力,本文的这一创新测试解决方案为广大mosfet厂商带来了福音,同时也为广大CP、FT工厂提供了整体的完美解决方案。
       欲了解此方案更多详情,请联系:孙鹏程 电话:13816654535(微信同号)
 
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