半导体基本测试原理

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,MULTI-SITE TECHNICAL SHARING,A U G U S T 1 0 - 1 2 , 2 0 0 4,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,基本测试原理,基本测试原理,为什么半导体产品需要测试？,对于半导体产品，我们需要的不仅是制作，更需要在制作完成后验证其性能参数是否符合规格要求，只有符合产品电参数要求的芯片才可以交付给客户。因此测试对于检验芯片的功能性来说是一项非常重要的工作，硅片测试能够分辨一个好的芯片和一个有缺陷的芯片。,什么是测试？,硅片测试是为了检验规格的一致性而在硅片级集成电路上进行的电学参数测量。硅片测试的目的是检验可接受的电学性能。,半导体产品的不同阶段电学测试,测试种类,生产阶段,测试描述,IC,设计验证,生产前,描述、调试和检验新的芯片设计，保证符合规格要求,在线参数测试（,PCM),Wafer,制造过程中,为了监控工艺，在制作过程的早期进行产品工艺检验测试,硅片拣选测试（,CP,测试）,Wafer,制造后,产品电性测试，验证每个芯片是否符合产品规格,终测（,FT）,封装后,使用产品规格进行的产品功能测试,CP,测试主要设备,探针卡（,probe card）,探针卡是自动测试机与待测器件（,DUT）,之间的接口，在电学测试中通过探针传递进出,wafer,的电流。,探针台（,prober),主要提供,wafer,的自动上下片、找中心、对准、定位以及按照设置的步距移动,Wafer,的功能，以使探针卡上的探针总是能对准硅片相应位置进行测试。,测试机（,tester / ATE）,控制测试过程，可作为电压或电流源并能对输出的电压和电流进行测量，并通过测试软件实现测试结果的分类（,bin）、,数据的保存和控制、系统校准以及故障诊断。,CP,测试主要过程,将待测,Wafer,放在,cassette,中置于探针台（,Prober),的上下片部分，探针台自动上片到承片台（,chuck）,并被真空吸附在承片台上。,承片台吸附,wafer,进行自动对准定位，以使探针卡/探针与,wafer,测试区域接触良好。,测试机（,tester),将电信号通过探针卡加载在待测,die,上，对产品进行测试，按照测试结果分类。,对不合格芯片进行打墨点标记，以使不良管芯可以在封装之前被识别并废弃。,测试的评判标准良率（,yield）,电学测试数据根据每个硅片上失效的芯片数目把硅片分为通过（,Pass）,和失效（,Fail）,两类，其中合格芯片所占的百分比称为,良率,。,产品良率（,Yield）,合格芯片数（,good die） /,总芯片数（,gross die）,测试的基本参数及其测试原理,VDMOS,基本测试参数,BVDSS - Drain to Source Breakdown Voltage,IDSS - Drain to Source Leakage Current,ISGS - Gate to Source Leakage Current,Vth - Gate to Source Threshold Voltage,RDON - Drain to Source On-Resistance,VFSD - Drain to Source Forward Voltage,二极管（,SBD/FRD,等）基本测试参数,VF -Forward Voltage,VR(VZ) -Reverse Voltage,IR -Reverse Current(I),BVDSS,BVDSS,是指,VDMOS,的漏源击穿电压，测试时将栅极（,Gate）,与源极,(,Source),短路接地，使器件处于关断状态，并在漏极（,drain,）,与源极,(,Source),之间施加一个特定电流（通常为250,uA），,测量此时漏源之间的电压，即为,BVDSS。,S,G,D,V,Id,IDSS,IDSS,是,VDMOS,在截止状态下的漏源泄漏电流。其测试回路与,BVDSS,类似，将栅极（,Gate）,与源极,(,Source),短路接地，使器件处于关断状态，并在漏极（,drain,）,与源极,(,Source),之间施加一个特定电压（通常一个略低于,BVDSS,的值），测量此时漏源之间的漏电流，即为,IDSS。,S,G,D,Vds,A,ISGS,S,G,D,A,ISGS,是,VDMOS,在栅源之间的漏电流。其测试时，将漏极（,drain,）,与源极,(,Source),短路接地，并在栅极（,Gate）,与源极,(,Source),之间施加一个特定电压，测量此时栅源之间的漏电流，即为,ISGS。,Vth,V,S,G,D,VDMOS,的工作原理是通过栅极电压控制漏极电流。在漏极与源极之间加一正电压（低于,BVDSS），,当栅极电压低于一定值时漏源之间几乎无电流通过，此时器件截止；当栅极电压增加到一定程度时，漏源电流大幅增大，此时器件导通。这个器件截止与导通之间的门槛值，叫做开启电压（,VTH）。,其测试时，将漏极（,drain,）,与栅极（,Gate）,短路，并在其与源极,(,Source),之间施加一个特定电流，测量此时漏源之间的电压，即为,VTH。,RDON,S,G,D,Vgs,V,Id,Rds(on),=,Vds / Id,RDON,是,VDMOS,在导通状态下漏源之间的导通电阻。其测试时，在栅极（,Gate）,与源极,(Source),之间加一个大于开启电压（,VTH,）的电压（通常为,10V,）以保证器件开启，然后在漏极（,drain）,与源极,(Source),之间施加一个规定电流，测量此时漏源之间的电压，根据欧姆定律，漏源电压除以漏源电流得到器件开启时漏源之间的电阻值，该值即为,RDON,。,VFSD,S,G,D,V,Is,VFSD,是,VDMOS,寄生二极管的正向压降 。其测试时，将栅极（,Gate）,与源极,(Source),短路，在源极,(Source),与漏极（,drain）,之间施加一个规定电流，测量此时源漏之间的电压，即为,VFSD,。,SBD,特性曲线：,Forward Voltage,Reverse Voltage,Forward Current,Reverse Current,If,Vf If,Vr,Ir,VrIr IrVr,SBD,特性曲线,1. VF,F,orward,V,oltage,（正向电压）,二极管在规定的正向电流（,IF / IAK,）下的正向压降。,对于,SBD/FRD,测试，以下测试项为,VF,参数：,VF,适用于单管芯及双管芯产品第一个管芯的正向电压测试；,VFBC,适用于双管芯产品第二个管芯的正向电压测试。,IAK,VF,IAK,VF,IB,VFBC,VF,2. VR(VZ),R,everse,V,oltage(,反向电压,),二极管在规定的反向电流,（,IR / IKA,）,下的电压值。,对于,SBD/FRD,测试，以下测试项为,VR,参数：,VZ,适用于单管芯及双管芯产品第一个管芯的反向电压测试；,BVCBO,适用于双管芯产品第二个管芯的,反,向电压测试,。,IKA,VZ,IKA,VZ,IC,BVCBO,VR(VZ),3. IR,R,everse,C,urrent(,I,),（反向电流）,二极管在规定的反向电压,（,VR / VCE / VCB),下的电流值。,对于,SBD/FRD,测试，以下测试项为,IR,参数：,IR,适用于单管芯及双管芯产品第一个管芯的反向电流测试；,ICBO,适用于双管芯产品第二个管芯的反向电,流,测试。,VCE,IR,VCE,IR,VCB,ICBO,IR,测试数据文件介绍,(JUNO),Juno,机台测试数据文件：,Juno,测试机测试数据文件主要有：,1.,.jdf,：原始测试数据，必须由,Juno,自带软件“,DfOpener”,打开查看，且测试数据不能编辑或更改,.jdf.xls,：,.jdf,自动转化的,excel,文档，用于查看各参数测试具体数据。,_Counter.xls,：计数文件，用于查看,wafer,整体良率情况及各,bin,的统计。,测试数据文件介绍,(STATEC),STATEC,机台测试数据文件：,STATEC,测试机测试数据文件主要有：,.log2,：原始测试数据，必须由,STATEC,自带软件“,Atos,”,打开查看并转换为,excel,文档，原始测试数据不能编辑或更改。,.sum,：每片的计数文件，用于查看各片,wafer,的良率情况及各,bin,统计。,.wfs,：整批的计数文件，用于查看该批,wafer,整体良率情况及各,bin,的统计。,Thanks!,End,