 摘要：晶圆测试每完成一片晶圆都会生成一张测试Map，在晶圆没有进行研磨、划片、挑粒和键合等封装工序之前，这张测试Map就是这片晶圆的“身份证”，“身份证”办理通常分为首次“申领”和“补办”等，首次“申领”适用于晶圆常规测试流程，“补办”适用于二次及以上处理，其场景包括但不限于测试数据存在但测试Map丢失、客户提供电子Map要求测试但非探针台接受格式等情况。测试Map补办“身份证”的需求促使测试Map的“重生”技术应运而生。以TSK系列探针台为例，介绍了测试Map“重生”的技术流程，为这一特殊生产流程的进一步研究提供参考。1 引言集成电路测试贯穿于集成电路设计、制造、封装及应用的全过程，是集成电路产业链中一个极为重要的组成部分。集成电路测试通常分为晶圆测试（Chip Probing，CP）、成品测试（Final Test，FT）和可靠性测试（Burn In Test）。其中CP测试是验证集成电路设计和制造是否异常的核心环节，是芯片级异常把关的前站。CP测试平台由自动测试机（Automatic Test Equipment，ATE）和探针台（Prober）组成，ATE有V93K、J750HD和AccoTest8200等，探针台有东京精密（TSK）的UF200/3000系列、东京电子（TEL）的P8/12系列及国产深圳矽电PT912A系列等。其中TSK系列探针台因具备性能稳定、界面友好和软件便利等特点，正逐步成为国内测试工厂的首选。CP测试每完成一片晶圆都会生成一张测试Map，包含产品对应的菜单名称、尺寸、步距和每颗芯片的自然属性（Mark、Skip、Test等）及结果属性（Pass/Fail、Soft Bin等）。在晶圆没有进行研磨、划片、挑粒和键合等封装工序之前，这张测试Map就是这片晶圆的“身份证”。身份证办理通常分为首次申领和补办等，补办是件麻烦的事情，但有时又不得不面对，测试Map的“补办”同等道理。首次“申领”适用于晶圆常规测试流程。“补办”适用于二次及以上处理，其场景包括但不限于以下情况：测试数据存在，但测试Map丢失；客户提供电子Map要求测试，但非探针台接受格式等。每种场景数据来源多样化，但最终均可做数据归一化处理，形成一个标准化处理流程。测试Map补办“身份证”的需求促使测试Map的“重生”技术应运而生本文根据行业探针台受欢迎程度，选取TSK系列探针台进行阐述。2 TSK Map的数据结构TSK Map有3种类型的数据结构，分别为常规型数据文件（Normal Map Data File），最大芯片数25万的数据文件（Map Data File for 250000 Chips）和256工位的数据文件（Map Data File for 256 Multi-sites）。为了降低测试成本，多工位并行测试已成常态，Map Data File for 256 Multi-sites数据结构逐渐成为主角，表1是其数据结构说明。表1 256工位TSK Map数据结构 从表1中可以看出头文件信息和每颗管芯测试数据两个项目一直存在，是TSK Map的“基石”。头文件信息保存了产品名称、尺寸、Flat/Notch和测试时间等参数，其中可由Map版（Map Version）字节得到TSK Map版本信息，由MAP文件配置（Map File Configuration）2个字节得到Option项开启情况。Option项的开启与否由测试晶圆的工位、Soft Bin等需求决定。每颗管芯测试数据块保存了每颗芯片的自然属性和结果属性。测试Map的“重生”主要围绕着这个数据块展开。3 测试Map的“重生”场景测试Map的“重生”场景分为内部和外部两类。内部场景为测试Map丢失，测试数据存在： · TSK探针台自身各种硬件异常，导致测试Map丢失； · ATE与TSK探针台信息交互异常，导致测试Map丢失； · 人为误操作造成晶圆直接退片，导致测试Map丢失等。 外部场景是有电子Map但非探针台接受格式： · A、B工厂探针台平台不一致，A只能提供电子Map给B; · A、B工厂探针台平台一致，CP1在A工厂，CP2在B工厂，A因种种原因只提供电子Map给B等。 如上所述，内部和外部场景输入虽有不同，但数据均可进行归一化处理（比如根据测试数据生成标准格式数据数组，将电子Map数据转换为标准格式数据数组等），最终形成一个标准化的处理流程。4 测试Map的“重生”为便于论述，用案例进行说明。图1是一个客户提供的电子Map截图，要求在TSK探针台上进行测试。  图1 客户提供的电子Map信息客户提供的电子Map用UE（UltraEdit，适用于二进制和ASCII码等多种格式文件）打开。电子Map是由A工厂根据已完成CP1测试的原始Map进行二次处理后的文件，不体现测试芯片的自然属性和Soft Bin等信息，只单纯体现测试结果和状态，字符“.”代表非测试状态，字符“1”代表良品芯片，字符“X”代表不良品芯片，字符“M”代表强制打点芯片等。客户要求B工厂进行CP2测试，将字符“1”芯片进行再次测试和分BIN，字符“X”芯片强制归类为BIN X（X可以自定义，比如8），代表不良品。TSK Map生成的标准流程为： · 新建一个对应产品品名的菜单（Device），包含测试总数（Gross Die）、坐标和自然属性（Skip Die，Test Die）等信息； · 根据批号（Lot No.）和片号（Slot No.）组合进行每片晶圆的测试，每个坐标对应的芯片根据其自然属性和测试结果进行数据写入； · 流程循环，生成一张张测试Map。 参考TSK Map生成的标准流程，测试Map“重生”的步骤如下。4.1 建立Device根据客户需求制作一个标准菜单（Golden Device）。图1电子Map中测试数据的行、列数目和Golden Device的行、列数目进行比对确认数值左偏移（Offset）和上偏移。偏移的存在是因为晶圆制造时硅片边缘会留下3mm左右的空白区域，俗称“光边”，Golden Device制作原理基于图像算法及探针台运动规则，所以这个区域同样计算进Golden Device的生成，因此Golden Device行、列数目要大于等于图1中电子Map测试数据的行、列数目（必须确保条件）。4.2 生成参考测试MapTSK探针台和ATE联机，探针卡无需和晶圆接触，实际测试一片晶圆，生成一张测试Map，按行业惯例这是一张所有芯片属性为失效、Soft Bin为Bin2的Map。这张测试Map很重要，是后续软件批处理数据的标准“模板”。4.3 软件批处理软件批处理开发环境基于Excel VBA6.5及以上版本。首先读取测试Map“模板”文件，Binary编码格式，字节读取模式，得到测试数据行、列数目并建立对应的二维数组，数组初始值根据要求全“.”或“，”等。根据客户提供的电子Map读取图1所示的文件，ASCII编码格式，行读取模式。前7行信息是晶圆的一些基础信息，如批号、片号和良品芯片等。从第8行起是测试数据的数据段。通过行顺序读取，再利用VBAStrConv()指令进行数据拆解，得到每个芯片的信息（空白字符、字符“1”和字符“X”等）。再根据左偏移和上偏移数值将拆解得到的芯片信息装入根据测试Map“模板”建立的二维数组，至此完成了数组层面的数据替换。再次打开测试Map“模板”文件，同时新建一个待写入文件（Binary格式，字节写）。首先进行TSK Map头文件信息数据段的替换，有3个关键参数晶圆刻号（Wafer ID）、Lot No.和Slot No.,这是区分每批和每片晶圆的关键索引，这部分正常替换即可。下一步进行TSK Map每颗管芯测试数据段的处理，这是测试Map“重生”的关键步骤，因为每颗芯片测试结果的替换会涉及到其自然属性和结果属性的组合变更。为便于下文的理解，先简单介绍TSK Map每颗管芯测试数据的组成结构，参见图2。  图2 每颗管芯测试数据结构图每颗芯片信息用3个字（6B）数据进行表征，测试Map“重生”的目标是对上述字/字节进行内容替换和更新。具体算法如下：依次抓取测试Map“模版”的数据，芯片属性（Die Property）非测试芯片（Probing Die）不做任何处理，直接写入新的文件中。Probing Die先将芯片测试数据设置为良品芯片（Pass Die）和软件Bin 1（Soft Bin 1），再将数组中对应位置保存的数据取出进行替换比较和处理，空白字符、字符“1”和字符“M”不做任何处理，字符“X”自定义一个数值进行替换，同步将此颗芯片设置为失效状态。整体数据替换流程如图3所示。  图3 数据替换程序段执行流程图程序执行完毕后，待写入文件另存为Slot No.+“.”+Lot No.+“-”+Slot No.组合的文件（比如“002.A123456-2”，不同TSK探针台命名规则会有稍许差别）。4.4 后期比对为了确保“重生”的测试Map数据的准确性，需要使用专业工具软件（一般用MapEditor）进行检查，检查点主要分为两方面，一是数量检查（测试总数、良品总数和失效总数）；二是Map偏移的检查，这是一个致命的缺陷项。假如检查有异常，调整左偏移和上偏移数值，再次重复测试Map的“重生”流程，直至准确无误。图4是测试Map“重生”前后的比对。  图4 测试Map“重生”前后的比对5 结束语测试Map的“重生”不属于正常的生产流程，它的出现代表某个输入条件发生了变化，这个变化可能来自工厂自身，也有可能来自于客户。出于质量异常的闭环和客户订单的需求，这项技术虽然小众但却有着特殊的行业地位。本文只是针对TSK Map相对大众化的数据结构进行测试Map“重生”的论述，其他组合需要对更全面的数据结构加以了解，本文只是起到抛砖引玉的作用，欢迎业内同仁一起进行更专业和更深层次的探讨。 |
