忱芯科技|一文了解KGD测试

碳化硅芯观察 2024-09-23 21:32
在功率半导体精密制造领域,卓越的晶圆质量和芯片性能构成了终端应用稳定运行的基石。随着SiC模块封装技术的迅猛发展,尤其是多芯片封装 (MCP) 技术,其在封装过程中对裸Die的品质要求达到了前所未有的高度,单芯片哪怕只有1%的失效可能,多芯片封装的模块失效率也会呈指数级上升。在这一背景下,KGD (Known Good Die) 的概念应运而生。

1.什么是KGD?


通过KGD (Known Good Die)测试的裸Die,即被确认为已知良好芯片。国际上将KGD芯片定义为“与等效的封装元件具有相同质量等级和可靠性水平的祼Die”。KGD测试是对裸芯片进行静态测试、动态测试等测试,对器件进行大电压、大电流、高温等高应力筛选,剔除掉早期失效或存在缺陷的芯片,保证最后挑选出来的芯片在质量与可靠性水平上都能达到封装成品的质量与可靠性等级要求。

2.KGD测试的必要性


晶圆级电性测试具有局限性:在晶圆级进行的电性测试通常无法达到功率器件所需的电流和电压强度,KGD测试填补了此类测试需求,确保每一个封装进模块的芯片都是合格芯片。


SiC晶圆切割造成芯片缺陷:晶圆的切割过程可能会损坏芯片并造成不易察觉的电性能缺陷,这种缺陷在SiC材质的晶圆切割过程中尤其常见。在芯片用于封装前增加KGD测试可以有效筛选出合格芯片,从而提高模块良率。


提升封装质量:即便单芯片失效概率微小,多芯片封装模块的失效率也可能因并联效应而显著上升,KGD测试是保障模块可靠性的重要环节,从而降低模块失效率,进而也减少了封装过程中对于失效芯片的封装成本。

3.KGD测试的难点及挑战:


高应力环境测试:KGD测试(特别是针对SiC芯片)需在高电压、大电流和高温等极端条件下进行,以确保裸Die的稳定性和可靠性。这对测试设备的技术规格提出了高标准,要求设备能够在这些条件下稳定运行。


生产效率与测试速度:面对半导体产业对高UPH(单位每小时产量)的需求,KGD测试必须快速且精准,以适应规模化生产。这要求测试设备不仅要保证测试质量,还要满足生产线的高效率要求。


测试的精确性与安全性:在获取精确数据的同时,KGD测试必须确保裸芯片不受损害。这要求测试过程具有高度的控制能力,以确保测试结果的准确性和重复性。


成本控制与技术挑战:KGD测试增加了生产成本,特别是在大批量生产微型芯片时。随着筛选标准的提高,对检测设备和技术的要求也在不断上升,这增加了技术壁垒和经济压力。

忱芯科技推出的KGD测试系统解决方案,在封装前对裸Die进行严格的筛选,确保了使用的每一个裸Die都达到了高标准的质量要求。

1、系统构成

ACHESON系列测试系统

● 集成忱芯科技动态测试EDISION系列和静态测试 MAXWELL 系列测试系统
● 专注于SiC MOSFET裸芯片测试,兼容Si基芯片
● 支持2000V/2000A 动态测试,3500V/500A 静态测试,3000V/200A/20J雪崩测试(以上参数基于被测芯片)
● 最高测试温度200°C
● 保护时间~300ns,多重保护芯片测试

Handler

● 全自动供料、搬运、测试、收料,支持多种上下料形式设置
● 支持4个测试站,不同测试站任意搭配
● 精准快速的运动规划与对准校正,支持 AOI 六面视觉检测
● 支持测试数据MAP,根据测试结果进行分 bin

2、系统亮点

1. 高压、大电流、高温测试:忱芯科技KGD测试系统采用的pogo-pin socket技术,能够进行真正的高压、大电流、高温的高应力筛选测试。


2. 高速运动、可拓展的Handler方案:采用高速运动、可拓展的Handler方案,UPH(单位每小时产量)达到1200,测试站可自由拓展搭配,极大提高生产效率。


3. 三重保护方案:包含探针接触检测、探针过流保护及主功率保护的保护方案,保护时间~300ns,最大限度保护探针卡及系统,确保测试过程的安全性和可靠性。

3、系统优势

1. 精确测试覆盖:系统覆盖低至10nA、20mV量程下0.1%精度的微弱信号测量,高至2000A、3500V量程下的高应力测试,基本实现SiC MOSFET裸芯片应力范围的精确测试。


2. 极速短路保护:配备~300ns超快速短路保护,迅速响应保护测试设备和芯片,确保测试安全性和可靠性。


3. 多规格晶圆处理能力:系统提供灵活的上料和下料解决方案,支持6寸和8寸晶圆的自动处理,包括Wafer ID识别、数据保存及自动扩膜功能。同时兼容4寸华夫盒和Tape & Reel编带形式,并提供定制化服务,满足多样化的生产需求。


4. 高效温度调节:系统支持室温至200℃的宽温度测试范围,实现高温常温任意切换(芯片降温、升温时间≤1s),具备高温、高电压条件下的防氧化、防打火功能。


5. 自动化与视觉检测:Handler搬运精度达到±5μm,支持快速socket更换。结合AI视觉算法和六面视觉检测,自动剔除外观不良芯片,自动检测并清理socket探针,确保测试的连续性和高标准产品质量。

*免责声明:本文由作者原创。文章内容系作者个人观点,碳化硅芯观察转载仅为了传达观点,仅代表碳化硅芯观察对该观点赞同或支持,如果有任何异议,欢迎联系碳化硅芯观察。

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