半導(dǎo)體產(chǎn)品的附加價(jià)值高、制造成本高,且產(chǎn)品的性能對(duì)于日后其用于最終電子商品的功能有關(guān)鍵性的影響。因此,在半導(dǎo)體的生產(chǎn)過程中的每個(gè)階段,對(duì)于所生產(chǎn)的半導(dǎo)體IC產(chǎn)品,都有著層層的測(cè)試及檢驗(yàn)來(lái)為產(chǎn)品的質(zhì)量作把關(guān)。然而一般所指的半導(dǎo)體測(cè)試則是指晶圓制造與IC封裝之后,以檢測(cè)晶圓及封裝后IC的電信功能與外觀而存在的測(cè)試制程。
以下即針對(duì)「半導(dǎo)體測(cè)試制程」中之各項(xiàng)制程技術(shù)進(jìn)行介紹。
測(cè)試制程乃是于IC構(gòu)裝后測(cè)試構(gòu)裝完成的產(chǎn)品之電性功能以保證出廠IC功能上的完整性,并對(duì)已測(cè)試的產(chǎn)品依其電性功能作分類(即分Bin),作為IC不同等級(jí)產(chǎn)品的評(píng)價(jià)依據(jù);最后并對(duì)產(chǎn)品作外觀檢驗(yàn)(Inspect)作業(yè)。
電性功能測(cè)試乃針對(duì)產(chǎn)品之各種電性參數(shù)進(jìn)行測(cè)試以確定產(chǎn)品能正常運(yùn)作,用于測(cè)試之機(jī)臺(tái)將根據(jù)產(chǎn)品不同之測(cè)試項(xiàng)目而加載不同之測(cè)試程序;而外觀檢驗(yàn)之項(xiàng)目繁多,且視不同之構(gòu)裝型態(tài)而有所不同,包含了引腳之各項(xiàng)性質(zhì)、印字(mark)之清晰度及膠體(mold)是否損傷等項(xiàng)目。而隨表面黏著技術(shù)的發(fā)展,為確保構(gòu)裝成品與基版間的準(zhǔn)確定位及完整密合,構(gòu)裝成品接腳之諸項(xiàng)性質(zhì)之檢驗(yàn)由是重要。以下將對(duì)測(cè)試流程做一介紹。
其流程包括下面幾道作業(yè):
1.上線備料
上線備料的用意是將預(yù)備要上線測(cè)試的待測(cè)品,從上游廠商送來(lái)的包箱內(nèi)拆封,并一顆顆的放在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)容器(幾十顆放一盤,每一盤可以放的數(shù)量及其容器規(guī)格,依待測(cè)品的外形而有不同)內(nèi),以利在上測(cè)試機(jī)臺(tái)(Tester)時(shí),待測(cè)品在分類機(jī)(Handler)內(nèi)可以將待測(cè)品定位,而使其內(nèi)的自動(dòng)化機(jī)械機(jī)構(gòu)可以自動(dòng)的上下料。
2.測(cè)試機(jī)臺(tái)測(cè)試(FT1、FT2、FT3)
待測(cè)品在入庫(kù)后,經(jīng)過入庫(kù)檢驗(yàn)及上線備料后,再來(lái)就是上測(cè)試機(jī)臺(tái)去測(cè)試;如前述,測(cè)試機(jī)臺(tái)依測(cè)試產(chǎn)品的電性功能種類可以分為邏輯IC測(cè)試機(jī)、內(nèi)存IC測(cè)試機(jī)及混合式IC(即同時(shí)包含邏輯線路及模擬線路)測(cè)試機(jī)三種,測(cè)試機(jī)的主要功能在于發(fā)出待測(cè)品所需的電性訊號(hào)并接受待測(cè)品因此訊號(hào)后所響應(yīng)的電性訊號(hào)并作出產(chǎn)品電性測(cè)試結(jié)果的判斷,當(dāng)然這些在測(cè)試機(jī)臺(tái)內(nèi)的控制細(xì)節(jié),均是由針對(duì)此一待測(cè)品所寫之測(cè)試程序(Test Program)來(lái)控制。
即使是同一類的測(cè)試機(jī),因每種待測(cè)品其產(chǎn)品的電性特性及測(cè)試機(jī)臺(tái)測(cè)試能力限制而有所不同。一般來(lái)說,待測(cè)品在一家測(cè)試廠中,會(huì)有許多適合此種產(chǎn)品電性特性的測(cè)試機(jī)臺(tái)可供其選擇;除了測(cè)試機(jī)臺(tái)外,待測(cè)品要完成電性測(cè)試還需要一些測(cè)試配件:
1)分類機(jī)(Handler)
承載待測(cè)品進(jìn)行測(cè)試的自動(dòng)化機(jī)械結(jié)構(gòu),其內(nèi)有機(jī)械機(jī)構(gòu)將待測(cè)品一顆顆從標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)自動(dòng)的送到測(cè)試機(jī)臺(tái)的測(cè)試頭(Test Head)上接受測(cè)試,測(cè)試的結(jié)果會(huì)從測(cè)試機(jī)臺(tái)內(nèi)傳到分類機(jī)內(nèi),分類機(jī)會(huì)依其每顆待測(cè)品的電性測(cè)試結(jié)果來(lái)作分類(此即產(chǎn)品分Bin)的過程;此外分類機(jī)內(nèi)有升溫裝置,以提供待測(cè)品在測(cè)試時(shí)所需測(cè)試溫度的測(cè)試環(huán)境,而分類機(jī)的降溫則一般是靠氮?dú)猓赃_(dá)到快速降溫的目的。不同的Handler、測(cè)試機(jī)臺(tái)及待測(cè)品的搭配下,其測(cè)試效果會(huì)有所同,因此對(duì)測(cè)試產(chǎn)品而言,對(duì)可適用的Handler與Tester就會(huì)有喜好的選擇現(xiàn)象存在。測(cè)試機(jī)臺(tái)一般會(huì)有很多個(gè)測(cè)試頭(Test Head),個(gè)數(shù)視測(cè)試機(jī)臺(tái)的機(jī)型規(guī)格而定,而每個(gè)測(cè)試頭同時(shí)可以上一部分類機(jī)或針測(cè)機(jī),因此一部測(cè)試機(jī)臺(tái)可以同時(shí)的與多臺(tái)的分類機(jī)及針測(cè)機(jī)相連,而依連接的方式又可分為平行處理,及乒乓處理,前者指的是在同一測(cè)試機(jī)臺(tái)上多臺(tái)分類機(jī)以相同的測(cè)試程試測(cè)試同一批待測(cè)品,而后者是在同一測(cè)試機(jī)臺(tái)上多臺(tái)分類機(jī)以不同的測(cè)試程序同時(shí)進(jìn)行不同批待測(cè)品的測(cè)試。
2)測(cè)試程序(Test Program)
每批待測(cè)產(chǎn)品都有在每個(gè)不同的測(cè)試階段(FT1、FT2、FT3),如果要上測(cè)試機(jī)臺(tái)測(cè)試,都需要不同的測(cè)試程序,不同品牌的測(cè)試機(jī)臺(tái),其測(cè)試程序的語(yǔ)法并不相同,因此即使此測(cè)試機(jī)臺(tái)有能力測(cè)試某待測(cè)品,但卻缺少測(cè)試程序,還是沒有用;一般而言,因?yàn)闇y(cè)試程序的內(nèi)容與待測(cè)品的電性特性息息相關(guān),所以大多是客戶提供的。
3)測(cè)試機(jī)臺(tái)接口
這是一個(gè)要將待測(cè)品接腳上的訊號(hào)連接上測(cè)試機(jī)臺(tái)的測(cè)試頭上的訊號(hào)傳送接點(diǎn)的一個(gè)轉(zhuǎn)換接口,此轉(zhuǎn)換接口,依待測(cè)品的電性特性及外形接腳數(shù)的不同而有很多種類,如:Hi-Fix(內(nèi)存類產(chǎn)品)、Fixture Board(邏輯類產(chǎn)品)、Load Board(邏輯類產(chǎn)品)、Adopt Board + DUT Board(邏輯類產(chǎn)品)、Socket(接腳器,依待測(cè)品其接腳的分布位置及腳數(shù)而有所不同)。
每批待測(cè)品在測(cè)試機(jī)臺(tái)的測(cè)試次數(shù)并不相同,這完全要看客戶的要求,一般而言邏輯性的產(chǎn)品,只需上測(cè)試機(jī)臺(tái)一次(即FT2)而不用FT1、FT3,如果為內(nèi)存IC則會(huì)經(jīng)過二至三次的測(cè)試,而每次的測(cè)試環(huán)境溫度要求會(huì)有些不同,測(cè)試環(huán)境的溫度選擇,有三種選擇,即高溫、常溫及低溫,溫度的度數(shù)有時(shí)客戶也會(huì)要求,升溫比降溫耗時(shí)許多,而即于那一道要用什么溫度,這也視不同客戶的不同待測(cè)品而有所不同。
每次測(cè)試完,都會(huì)有測(cè)試結(jié)果報(bào)告,若測(cè)試結(jié)果不佳,則可能會(huì)產(chǎn)生Hold住本批待測(cè)品的現(xiàn)象產(chǎn)生。
3.預(yù)燒爐(Burn-In Oven)(測(cè)試內(nèi)存IC才有此程序)
在測(cè)試內(nèi)存性產(chǎn)品時(shí),在FT1之后,待測(cè)品都會(huì)上預(yù)燒爐里去Burn In,其目的在于提供待測(cè)品一個(gè)高溫、高電壓、高電流的環(huán)境,使生命周期較短的待測(cè)品在Burn In的過程中提早的顯現(xiàn)出來(lái),在Burn In后必需在96個(gè)小時(shí)內(nèi)待測(cè)品Burn In物理特性未消退之前完成后續(xù)測(cè)試機(jī)臺(tái)測(cè)試的流程,否則就要將待測(cè)品種回預(yù)燒爐去重新Burn In。在此會(huì)用到的配件包括Burn-In Board及Burn In Socket..等。
4.電性抽測(cè)
在每一道機(jī)臺(tái)測(cè)試后,都會(huì)有一個(gè)電性抽測(cè)的動(dòng)作(俗稱QC或Q貨),此作業(yè)的目的在將此完成測(cè)試機(jī)臺(tái)測(cè)試的待測(cè)品抽出一定數(shù)量,重回測(cè)試機(jī)臺(tái)在測(cè)試程序、測(cè)試機(jī)臺(tái)、測(cè)試溫度都不變下,看其測(cè)試結(jié)果是否與之前上測(cè)試機(jī)臺(tái)的測(cè)試結(jié)果相一致,若不一致,則有可能是測(cè)試機(jī)臺(tái)故障、測(cè)試程序有問題、測(cè)試配件損壞、測(cè)試過程有瑕疵..等原因,原因小者,則需回測(cè)試機(jī)臺(tái)重測(cè),原因大者,將能將此批待測(cè)品Hold住,等待工程師、生管人員與客戶協(xié)調(diào)后再作決策。
5.卷標(biāo)掃描(Mark Scan)
利用機(jī)械視覺設(shè)備對(duì)待測(cè)品的產(chǎn)品上的產(chǎn)品Mark作檢測(cè),內(nèi)容包括Mark的位置歪斜度及內(nèi)容的清晰度..等。
6.人工檢腳或機(jī)器檢腳
檢驗(yàn)待測(cè)品IC的接腳的對(duì)稱性、平整性及共面度等,這部份作業(yè)有時(shí)會(huì)利用雷射掃描的方式來(lái)進(jìn)行,也會(huì)有些利用人力來(lái)作檢驗(yàn)。
7.檢腳抽檢與彎腳修整
對(duì)于彎腳品,會(huì)進(jìn)行彎腳品的修復(fù)作業(yè),然后再利用人工進(jìn)行檢腳的抽驗(yàn)。
8.加溫烘烤(Baking)
在所有測(cè)試及檢驗(yàn)流程之后,產(chǎn)品必需進(jìn)烘烤爐中進(jìn)行烘烤,將待測(cè)品上水氣烘干,使產(chǎn)品在送至客戶手中之前不會(huì)因水氣的腐蝕而影響待測(cè)品的質(zhì)量。
9.包裝(Packing)
將待測(cè)品依其客戶的指示,將原來(lái)在標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)的待測(cè)品的分類包裝成客戶所指定的包裝容器內(nèi),并作必要的包裝容器上之商標(biāo)粘貼等。
10.出貨的運(yùn)送作業(yè)
由于最終測(cè)試是半導(dǎo)體IC制程的最后一站,所以許多客戶就把測(cè)試廠當(dāng)作他們的成品倉(cāng)庫(kù),以避免自身工廠的成品存放的管理,另一方面也減少不必要的成品搬運(yùn)成本,因此針對(duì)客戶的要求,測(cè)試廠也提供所謂的「Door to Door」的服務(wù),即幫助客戶將測(cè)試完成品送至客戶指定的地方(包括客戶的產(chǎn)品買家),有些客戶指的地點(diǎn)在海外者,便需要考慮船期的安排,如果在國(guó)內(nèi)者,則要考慮貨運(yùn)的安排事宜。
半導(dǎo)體組件制造過程可概分為晶圓處理制程(Wafer Fabrication;簡(jiǎn)稱Wafer Fab)、晶圓針測(cè)制程(Wafer Probe)、封裝(Packaging)、測(cè)試制程(Initial Test and Final Test)等幾個(gè)步驟。一般稱晶圓處理制程與晶圓針測(cè)制程為前段(Front End)制程,而構(gòu)裝、測(cè)試制程為后段(Back End)制程。
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