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半导体工艺(二十一):晶圆CP测试

时间:2025-11-27 20:17来源:吃喝玩乐第一名 眼前 另一 作者:ictest8_edit 点击:

 

 

CP测试定义

晶圆CP(Chip Probing)测试,全称是晶圆级芯片测试,也称为探针卡测试 或 中测。它是在晶圆制造完成之后、切割和封装之前,通过探针卡与芯片的焊盘接触,对晶圆上的每一颗芯片进行电性功能和性能参数的初步测试。
和WAT测试相比,两者处于不同工艺位置,具体流程如下图:




CP测试的目的

1. 筛选良品,剔除坏品:晶圆在制造过程中,难免会因为尘埃、工艺波动、设备误差等原因产生缺陷。CP测试可以快速找出这些功能失效或性能不达标的芯片。

2. 节省成本:封装是芯片制造成本中非常昂贵的一环。通过CP测试,可以只对那些“好的”芯片进行后续的封装,避免了在坏掉的芯片上浪费封装成本。

 3. 数据反馈:CP测试会产生大量的测试数据图,这些数据可以帮助芯片设计公司和制造厂分析设计缺陷和工艺问题,从而改进下一代产品设计和优化制造工艺。

 4. 性能分档:对于像CPU、GPU等复杂芯片,即使在合格的芯片中,其性能(如最高工作频率、功耗)也存在差异。CP测试可以对这些芯片进行性能分档,不同等级的芯片以不同的价格销售。

CP测试设备

CP测试目前采用专用设备ATE(Automated Test Equipment ), 其主要厂商如下表所示:
厂商 国家 主要优势领域 市场定位
爱德万测试 日本 SoC,存储器,射频 全球领导者,高端全能
泰瑞达 美国 SoC,模拟/混合信号,射频 全球领导者,高端全能
科休半导体 美国 探针卡,接触器 探针卡绝对龙头,测试系统有特色
华峰测控 中国 功率器件,模拟/混合信号 中国龙头,全球功率测试重要玩家
长川科技 中国 模拟/混合信号,数字 中国主要供应商,快速发展
美国国家仪器 美国 射频,无线通信,定制化 基于PXI的灵活解决方案
东京精密/电子 日本 探针台 探针台设备领导者

CP测试流程


CP 测试流程主要包括DCtest, Functionaltest和Parametric test三部分:

1.连通性测试(DC test):Open/Short test, Power short test, l/O leakage test, IDDQ/lSB;

其中OS(Open short): 用来确认信号引脚是否与其他信号引脚、电源或地之间有短路/断路的问题,测试中通常放在第一项,既可以排除测试机是否有setup问题,也可以节约测试成本。

Power Short Test用来确认电源引脚是否与地之间有短路的问题。测试中通常会在Open/Short之后,防止电地短路产生的大电流损害测试机本身.

Dc Test: 常见的测试项有 VOH/OL、VIH/VIL、IIH/IIL等。VOHNOL:检测输出管脚处于逻辑高/低的电压值是否达标;VIH/VIL:检测输入管脚正确识别逻辑高/低的电压值是否达标;IIH/IIL: 检测输入管脚和地/电源之间的漏电流大小是否达标;先测输出,再测输入。

2.功能性测试(Functional test):Bscan/Chain/Stuck/Mbist; 这一部分主要运行测试向量(test vector),测试向量是设计公司DFT工程师使用ATPG(自动测试模式生成)工具生成的。

BoundryScan:用于检测芯片管脚功能是否正确。通过在IO管脚间插入边界寄存器,监测管脚的输入输出状态Chain:测试即是对扫描链进行自检;
Stuck:检查logic 部分电路是否健康;

Tansition: 电路中有很多工艺造成的soft fail,比如metal将断未断的时候,一般的scan测试是测不出来的,只有通过快速的翻转,才能抓出来,device速度也会导致该功能fail.

Mbist:内建自测试逻辑产生激励,对SRAM 进行读写,然后在内建自测试逻辑中去比较测试结果,所以不依赖机台也能完成测试。

3.参数性测试(parametrictest):HPM/T-sensor/DDR/IDDQ:

HPM: Hardware Perfommance Monitor; HPM的主要作用是在电路中对于速度和时序要求比较高的模块(例如CPU)周围放置一个HPM模块,表征chip整体速度来监控它的实时速度,HPM 输出码字越大,表征chip整度。芯片上会有很多HPM模块,一般采用RO作为载体测试频率;

IDDQ Test: Q 代表静态(quiescent),IDDQ 测试分DC IDDDQ和FC IDDQ测试。FC IDDQ在电压测试生成中加少量的测试图形,就可以大幅度提高测试覆盖率。及时电路功能正常,可以检测出桥接、短路、栅氧短路等物缺陷(hard fail),DC IDDQ可以表征部分芯片性能;

T-sensor - 温度传感器, 测试芯片内部集成的温度传感器的功能与精度。将晶圆或芯片置于一个可控的温度环境中(通过热 chuck)。,在不同的温度点(例如 -40°C, 25°C, 125°C),读取温度传感器输出的数字码或电压值。

DDR是对存储器接口进行严格的时序和电压参数测试,以确保与内存条的可靠通信。

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