晶圓測試復(fù)測介紹

摘 要：晶圓測試是半導(dǎo)體制程中的重要步驟，其準確性影響產(chǎn)品成本和質(zhì)量，復(fù)測對保證其準確性發(fā)揮了重要的作用。晶圓制造和測試中都可能出現(xiàn)異常，情況復(fù)雜，復(fù)測可以幫助判定和消除這些異常。針對不同情況，復(fù)測也有不同種類，分類有多種標準。即時復(fù)測是比較復(fù)雜的復(fù)測方式，需要考慮多方面的因素。

關(guān)鍵字：晶圓測試；復(fù)測；即時復(fù)測

1 晶圓測試簡述

芯片制造流程中，電性測試是重要的組成，通常包括參數(shù)測試（Parametric probe）、晶圓測試（wafer probe）和最終測試（final test）三個步驟。參數(shù)測試在晶圓制造過程中進行，通過測試晶圓中附加的簡單器件的參數(shù)，來判定關(guān)鍵工序的質(zhì)量是否符合要求。晶圓測試在晶圓生產(chǎn)完成后，切割封裝前進行，對晶圓中未切割封裝的晶粒產(chǎn)品進行較為全面的測試，區(qū)分出合格、不合格產(chǎn)品。之后，切割后的晶圓測試合格產(chǎn)品將被封裝，其中通過全面的最終測試的產(chǎn)品就是合格的芯片。一方面，由于晶圓測試篩出了部分不合格產(chǎn)品，避免了不必要的封裝、終測成本。另一方面，晶圓測試項目多、較全面、緊接晶圓制程，其測試結(jié)果對監(jiān)控晶圓制程中的問題非常重要。因此，晶圓測試是半導(dǎo)體制程中的重要環(huán)節(jié)，其準確性對產(chǎn)品成本和質(zhì)量有顯著影響。而該測試中的復(fù)測對保證其準確性和控制成本有重要作用。

2 晶圓測試復(fù)測簡述

理想的晶圓測試應(yīng)該正確區(qū)分合格、不合格產(chǎn)品，并且正確將產(chǎn)品分到相應(yīng)類別。合格產(chǎn)品按照性能分為不同檔次；不合格產(chǎn)品按照測試中出現(xiàn)的問題分為不同類型的報廢品。理想測試中產(chǎn)生的良品率為晶圓測試的真實良品率，而各個類別的產(chǎn)品比率也為真實值。但是由于各種因素的影響，很多晶圓在第一次測試過程中不能得到真實良品率和產(chǎn)品分類，究其原因，是測試中發(fā)生了錯誤的歸類。有下列情況：合格產(chǎn)品測試為不合格產(chǎn)品；不合格產(chǎn)品測試為合格產(chǎn)品；合格產(chǎn)品的錯誤歸類；不合格產(chǎn)品的錯誤歸類。合格產(chǎn)品被測試成不合格產(chǎn)品、優(yōu)等品被測試為次等品，會造成成本的上升。而不合格產(chǎn)品被測試為合格產(chǎn)品、次等品被測試為優(yōu)等品，會導(dǎo)致顧客使用不合規(guī)范的產(chǎn)品，產(chǎn)生質(zhì)量問題。不合格產(chǎn)品的錯誤歸類則會產(chǎn)生錯誤信息，使用該信息做出的判斷、采取的行動，會潛在影響晶圓生產(chǎn)和測試，產(chǎn)生質(zhì)量和成本問題。因此，消除晶圓測試的錯誤歸類對產(chǎn)品的質(zhì)量和成本至關(guān)重要。解決這一問題的思路是發(fā)現(xiàn)錯誤歸類問題，找到并消除原因，對被錯誤歸類的產(chǎn)品重新測試得到正確結(jié)果。我們將對產(chǎn)品的重新測試或者再次測試稱為復(fù)測。

首先是如何發(fā)現(xiàn)晶圓測試過程中錯誤歸類問題，要考慮下列情況。在晶圓生產(chǎn)條件穩(wěn)定的情況下，晶圓測試的真實良品率和各類別產(chǎn)品比率在一定范圍內(nèi)浮動。在晶圓測試中，當良品率和各類產(chǎn)品比率在范圍之外，有兩種可能性。一是晶圓生產(chǎn)中出現(xiàn)問題，但晶圓測試沒有問題，造成真實良品率和各類產(chǎn)品比率偏離正常情況。二是晶圓測試中出現(xiàn)問題，但晶圓生產(chǎn)沒有問題，造成測試良品率和各類產(chǎn)品比率背離真實情況。對于第一種情況，晶圓測試很好地捕捉了實際情況，它不僅防止問題產(chǎn)品流入后續(xù)工序，而且其信息可以幫助解決晶圓生產(chǎn)中的問題，使晶圓質(zhì)量恢復(fù)正常水平。而第二種情況下，晶圓測試給出了錯誤分類，造成成本和質(zhì)量損失，也錯誤的反饋信息。當然，也會有晶圓生產(chǎn)和晶圓測試問題同時存在的情況，此時可以看作兩種情況的復(fù)合。

在上述兩種情況下，良品率和各類產(chǎn)品比率都在正常范圍之外，其異常具有相似性。需要對它們作出區(qū)分，才能采取相應(yīng)措施。第一種情況下，不需要對產(chǎn)品進行復(fù)測，進行復(fù)測會造成測試系統(tǒng)資源的浪費。而第二種情況下，需要進行復(fù)測，否則會有成本和質(zhì)量上的損失。因此，要對情況作出甄別，通常有兩類方法。第一類方法是以產(chǎn)品生產(chǎn)、測試的歷史記錄作為依據(jù)作出推測。如果測試結(jié)果異常的產(chǎn)品在前道工序生產(chǎn)中，或者當前測試過程中，有明確記錄的產(chǎn)生影響的事件，而該事件的影響又可以解釋測試結(jié)果的異常，則可以推斷為第一種情況，測試結(jié)果接近理想情況下的真實結(jié)果。（接近理想情況下的真實結(jié)果是在現(xiàn)實條件下可以接受的。）第二類方法是抽取部分產(chǎn)品進行復(fù)測以做驗證，將在復(fù)測的種類中加以討論。因此，復(fù)測有兩方面的作用。一方面復(fù)測可以發(fā)現(xiàn)晶圓測試中的異常；另一方面復(fù)測可以糾正晶圓測試中的異常。這兩方面的作用保證了質(zhì)量和成本。

3 復(fù)測種類

由于在晶圓測試過程中，有合格產(chǎn)品測試為不合格產(chǎn)品、不合格產(chǎn)品測試為合格產(chǎn)品、合格產(chǎn)品的錯誤歸類、不合格產(chǎn)品的錯誤歸類。在復(fù)測中，也有相應(yīng)的復(fù)測不合格產(chǎn)品、復(fù)測合格產(chǎn)品、復(fù)測指定類別產(chǎn)品、復(fù)測個別指定產(chǎn)品的需要。針對不同需要，采取對應(yīng)的復(fù)測方法可以有的放矢，減少浪費。這是從復(fù)測產(chǎn)品的類別來劃分復(fù)測。

從復(fù)測執(zhí)行的時機可以將其分為即時復(fù)測和延遲復(fù)測。即時復(fù)測是指在測試過程中，對滿足要求的產(chǎn)品進行復(fù)測。某些常見測試問題會以特定的異常模式呈現(xiàn)在測試結(jié)果中，無需采取額外的行動，通過復(fù)測就可以消除異常，這就可以采用即時復(fù)測。延遲復(fù)測是指在測試結(jié)束后，經(jīng)過判斷發(fā)現(xiàn)測試結(jié)果異常，再采取相應(yīng)的復(fù)測。很多問題的表現(xiàn)形式?jīng)]有簡單的模式，需要根據(jù)復(fù)雜的判定規(guī)則和過程判斷其結(jié)果，才能做出有關(guān)復(fù)測的正確決策。

復(fù)測還可以分為簡單復(fù)測和抽樣復(fù)測。簡單復(fù)測就是對需要復(fù)測的晶圓和晶圓上的產(chǎn)品全部進行復(fù)測。而抽樣復(fù)測則根據(jù)一定的抽樣策略復(fù)測部分需要復(fù)測的晶圓或者晶圓上的產(chǎn)品，其測試結(jié)果用以判斷后續(xù)流程。當多片晶圓測試結(jié)果出現(xiàn)相似異常，但是無法確認是否與測試有關(guān)時，可以抽取部分晶圓進行相應(yīng)的復(fù)測。如果復(fù)測結(jié)果依然，則異常與測試相關(guān)的可能性較小。當一片晶圓上出現(xiàn)很多晶粒測試異常，也可以抽取一部分 異常晶粒進行復(fù)測以便判定，這多用于即時復(fù)測。

從啟動復(fù)測的方式，可以將復(fù)測分為手動復(fù)測和自動復(fù)測。手動復(fù)測是人為判定需要進行復(fù)測，并加以實施的，需要操作者的參與。延遲復(fù)測目前還是手動復(fù)測。自動復(fù)測是指設(shè)備按照預(yù)先設(shè)定的規(guī)則和智能程序的輸出的指令自動進行相應(yīng)的復(fù)測，該過程無需操作者的參與。很多即時復(fù)測就是根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則自動進行的。

4 即時復(fù)測

在即時復(fù)測與延遲復(fù)測之間進行選擇需要考慮時間成本問題。即時復(fù)測在測試中進行，晶片在可測試狀態(tài)下，節(jié)省了晶片測試前準備工作所消耗的時間。而延遲復(fù)測則需要重新建立測試狀態(tài)，消耗相應(yīng)的時間。另一方面，即時復(fù)測和測試時的各種條件相同，如果測試有異常，即時復(fù)測也會有同樣的異常，復(fù)測的效果必然不好。因此，即時復(fù)測的對象應(yīng)該是隨機因素或者已知可消除因素引起的測試異常。常見的有接觸電阻浮動引起的異常，由于測試過程中可以通過設(shè)備的摩擦清潔功能校正接觸電阻，因此即時復(fù)測可以消除這種測試異常結(jié)果。即時復(fù)測中還要考慮測試異常的數(shù)量、位置、復(fù)測的抽樣方法、復(fù)測效率等等問題，很難一概而論，需要針對特定產(chǎn)品、特定問題，設(shè)置好即時復(fù)測，就可以提高生產(chǎn)效率。

5 結(jié)論

晶圓測試的準確性對半導(dǎo)體產(chǎn)品的成本和質(zhì)量非常重要，復(fù)測對保證其準確性起重要作用。復(fù)測的邏輯、分類可以幫助理解它的工作原理。即時復(fù)測是一種較為復(fù)雜的方式，它的工作方式需要與各種實際情況相適應(yīng)。

參考文獻

[1]顧漢玉，張立榮. 晶圓測試中BIN分設(shè)置的一種應(yīng)用[J]. 電子測試，2012（08）

[2]王恒，吳媛媛. 集成電路在線功能測試技術(shù)研究[J]. 艦船電子工程. 2007（03）

作者簡介

仲博（1982-），男，天津市，助理工程師，碩士，研究方向：半導(dǎo)體測試。