功率器件晶圆测试及封装成品测试介绍

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本文主要介绍功率器件晶圆测试及封装成品测试。‍‍‍‍‍‍

晶圆测试（CP）‍‍‍‍

如图所示为典型的碳化硅晶圆和分立器件电学测试的系统，主要由三部分组成，左边为电学检测探针台阿波罗AP-200，中间为晶体管检测仪IWATSU CS-10105C，右边为控制用计算机。三部分组成了一个测试系统。

下图所示为探针台，主要对晶圆进行电学检测，分为载物台、探卡、绝缘气体供应设备这几部分，载物台用于晶圆的放置，可以兼容4~8寸的晶圆，上面有真空气孔，将晶圆吸附住，防止在绝缘气体和探针测试过程中晶圆发生移位。绝缘气体主要是压缩空气和两种，绝缘气体用于防止在测高压过程中发生“打火”现象（电击穿空气）。目前除用气体做绝缘外，最常用的方法是将晶圆浸泡在氟油中，这种方法的测试效果要强于压缩空气的绝缘，并且氟油在测试完成后很容易挥发，不会在晶圆表面造成污染残留。

下图所示为曲线追踪仪的主界面，该设备主要用于产生并传输高电压与大电流至探针，采用连线方式实现传导。其内部结构集成了两组电源组件：集电极电源与步进信号发生器，能够依据电路布局灵活地将电压施加到集电极、发射极及基极，以适应多样化的测试需求。此外，该设备预装了七种专用测试电路模块，旨在覆盖多种测试场景。

晶圆测试（Chip Probing,CP）是半导体生产流程中的一个关键环节，它介于晶圆制造与封装作业之间。当晶圆制造完成后，表面密布着数以千计的未封装芯片（DIE）。由于这些芯片尚未切割封装，其微小的引脚直接暴露，因此需借助精密探针与测试设备建立连接。晶圆测试便是在整片未经切割封装的晶圆上，通过探针卡将这些外露的芯片引脚与测试系统相连，进而实施全面检测的过程。

完成Wafer制造流程后，会因工艺因素产生一定的制造瑕疵，导致晶圆上的裸DIE中存在一定比例的不良品。晶圆测试的核心目标在于封装流程前识别并剔除这些不良品（即进行Wafer筛选），以提升最终芯片产品的合格率，并降低后续封装与测试的成本负担。此外，在芯片封装过程中，部分引脚会被封装于内部，导致这些引脚所对应的功能无法在封装后进行检测，只能在晶圆阶段完成测试。部分企业还会依据晶圆测试的结果，按照性能差异将芯片划分为不同等级，以便针对不同市场投放相应品质的产品。

以SiC SBD为例，下图为1200V 20A SiC SBD晶圆，晶圆正面为阳极，背面为阴极。探针台内的步进式电机带动载物台对晶圆进行点测。通过对1200V 20A晶圆裸片的测试分析，步进式扫描后会得到图2所示的等级MAP图，A、B、NG、ERR分别为相应的等级分类。

对5块晶圆的测试结果用JMP进行汇总可得图4-20c所示的结果，从中可以看出，基本都在1.5~1.6V，反向漏电流部分都在10μA以下。晶圆正向分布的一致性良好，但是反向特性有通过提高工艺而进一步提升的空间。

封装成品测试‍

封装成品测试（Finel Test，FT）是对封装好的芯片进行设备应用方面的测试，把坏的芯片挑出来，FT通过后还会进行工序质量测试和产品质量测试，FT是对封装成品进行测试，检查封装厂的工艺水平。FT的良率一般都不错，但由于FT比CP测试包含更多的项目，也会遇到低产量问题，而且这种情况比较复杂，一般很难找到根本原因。

广义上FT也被视作自动测试设备（ATE）测试的一环。通常，ATE测试合格后，产品即可交付客户。然而，针对高标准企业或产品，FT之后还需经历系统级测试（SLT），也称试验台验证。相较于ATE测试，SLT更为严苛，侧重于功能层面的深度检验，确保各模块运作正常。鉴于SLT耗时较长，实际操作中多采用抽样检测策略。图为FT的测试流程。

上线备料：此步骤旨在将即将进行线上测试的待测产品整理至一个标准化容器中。这样做是为了确保在将产品置于分类机时能够准确定位，进而使测试机台的自动化机械结构能够顺利实现自动上下料操作。

测试机台测试：待测产品经过入库验收及物料准备后，便进入机台检测阶段。测试机台的核心功能是向PECard发送必要的电信号，并接收待测产品对这些电信号的反馈，最终依据这些反馈来判定产品的电性能测试结果。

预烧炉：在测试存储器等高价值芯片时，通常会增设一个高温预处理环节。在完成前两步测试后，待测产品会被送入高温预处理炉中进行加热。这一步骤的目的是通过提供一个高温、高电压、大电流的环境，促使那些生命周期较短的潜在问题产品提前暴露问题，从而降低产品在客户使用过程中的故障率。

电性抽测：此环节旨在从已完成测试机台检测的样本中抽取部分，重新置于测试机台上验证其结果的一致性。若结果不符，可能归因于测试机台故障、测试程序缺陷、测试配件损坏或测试流程中的误差。

激光打印：利用激光打印机，依客户的正印规格，将指定的正印打到芯片上面。‍

引脚检查（人工或自动化）：此步骤涉及检查待测品的正印与引脚的对称性、平整度及共面性等情况。这一工作既可通过激光扫描技术自动化完成，也可依赖人工细致检验。

引脚抽检与弯角校正：针对存在弯角的引脚产品，先进行修复处理，随后通过人工方式对其引脚进行抽检。

烘干处理：完成所有测试与检验后，产品需进入烘烤箱中，以去除附着的水分，确保产品在送达客户前不会因水分侵蚀而损害品质。

包装：按照客户要求，将原本存放于标准容器中的待测品重新分类，并装入客户指定的包装容器内，同时在包装容器上贴上必要的商标标识。