Halbleiterprüfung

Gewährleistung von Präzision und Zuverlässigkeit bei elektronischen Innovationen

Das Tempo der Halbleiterentwicklung beschleunigt sich weltweit dank nahezu täglicher technologischer Durchbrüche, Marktnachfrage und staatlicher Maßnahmen. Wir sind in nahezu allen Bereichen unseres Lebens auf Halbleiter angewiesen – sei es für Konnektivität, berufliche Aufgaben oder Entspannung. Die Quantifizierung und Gewährleistung der Zuverlässigkeit dieser Elektronik ist von entscheidender Bedeutung. Die Halbleiterprüfung ist der umfassende Prozess zur Sicherstellung von Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit auf Material-, Geräte- und Systemebene in der Halbleiterwelt.

Die umfassende Suite von Halbleitertestlösungen von Tektronix

Bei Tektronix bieten wir eine Reihe von Halbleiter-Testlösungen an, die auf die Bedürfnisse von Designern, Validierungsingenieuren und Herstellern zugeschnitten sind. Die Instrumente von Keithley bieten eine außergewöhnliche Präzision bei der Validierung von Geräteeigenschaften, vom Wafer über den Chip bis hin zum fertigen Gerät. Die Stromversorgungen von EA Elektro-Automatik liefern eine hohe Leistung für das Testen von Leistungshalbleitern der nächsten Generation. Und Oszilloskope und Signalquellen von Tektronix helfen Chip-Designern dabei, Fortschritte in der Hochgeschwindigkeitsdatenkommunikation zu sichern. Angesichts der globalen Ausrichtung der Halbleiterindustrie ist es wichtig, sich für einen Anbieter mit globaler Abdeckung wie Tektronix zu entscheiden.

Werkstoffprüfung

Bei der Materialprüfung in der Leistungshalbleiterindustrie werden Materialien wie Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) untersucht. Dieser Prozess, der für das Verständnis ihrer einzigartigen Eigenschaften von entscheidender Bedeutung ist, spielt eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Leistungshalbleitern. Sie trägt zur Entwicklung effizienter und zuverlässiger elektronischer Geräte bei und prägt damit die Zukunft der Elektronikindustrie. Erfahren Sie unten mehr über die von Tektronix angebotenen Materialprüfungen.

Geräteprüfung

Die Geräteprüfung in der Leistungshalbleiterindustrie ist ein wichtiger Prozess zur Bewertung der Funktionalität, Leistung und Zuverlässigkeit von Halbleiterbauelementen. Diese Tests gewährleisten, dass diese Bauteile die erforderlichen Leistungs-, Zuverlässigkeits- und Qualitätsstandards erfüllen, bevor sie in elektronische Produkte eingebaut werden. Dazu gehören verschiedene Techniken, darunter die IV-Charakterisierung, eine grundlegende Methode zum Verständnis des Zusammenhangs zwischen Strom und Spannung in Leistungshalbleitern. Im Folgenden erfahren Sie mehr über die von Tektronix angebotenen Arten von Gerätetests.

Systemtests

Systemtests in der Leistungshalbleiterindustrie sind ein umfassender Prozess, der die Funktionalität und Leistung von Halbleiterbauelementen im Systemkontext überprüft. Diese Testmethode gewinnt zunehmend an Bedeutung, da sie Konstruktionsprobleme identifizieren kann, die beim Testen der Wafersonde und des Gehäuses möglicherweise nicht erkannt werden. Es ermöglicht das parallele Testen von Millionen von Chips mit hoher Geschwindigkeit und erhöht so den Durchsatz bei gleichzeitig maximaler Testabdeckung. Da die Geometrien von Halbleitern immer kleiner werden und immer komplexere Chips oder Gehäuse integriert werden, wird dieser Testansatz unerlässlich.

Wafer-Test

Wafer-Testing, auch Wafer-Sortierung oder Wafer-Probing genannt, ist die erste Phase des Halbleitertests. Der Vorgang wird direkt auf dem Halbleiterwafer durchgeführt, bevor dieser in einzelne Chips zerteilt wird. Ziel der Waferprüfung ist es, etwaige Defekte oder Fehler frühzeitig zu erkennen, um so den Ausschuss zu reduzieren und die Ausbeute zu verbessern. Beim Wafertest wird jeder Chip auf dem Wafer mithilfe einer Sondenkarte, die elektrischen Kontakt zu den Pads der Düse herstellt, auf Funktionalität getestet. Tektronix bietet umfassende Wafer-Testdienstleistungen für unternehmenskritische Bauelemente an. Zu ihren Fähigkeiten gehören Tests von 4", 6", 8", 12"-Wafern (100 mm, 150 mm, 200 mm, 300 mm) sowie analoge, digitale und Mixed-Signal-Tests.

Erfahren Sie mehr über die Wafer-Testdienstleistungen von Tektronix.

Fallstudie: Wafer-Test

Stellen Sie sich vor, Sie sind Ingenieur in einer Halbleiterfabrik. Sie haben soeben eine neue Charge Siliziumwafer erhalten und es ist Ihre Aufgabe, diese zu testen. Sie beginnen damit, die Wafer in den Wafer-Prober zu laden, eine Maschine, die den Wafer automatisch so positionieren kann, dass sich jeder Chip unter der Sondenkarte befindet. Die Sondenkarte kommt herunter und berührt die Pads auf der Matrize. Anschließend führt die Maschine eine Reihe elektrischer Tests durch, um die Funktionsfähigkeit des Werkzeugs zu überprüfen. Wenn ein Chip einen dieser Tests nicht besteht, wird er als defekt gekennzeichnet und nach dem Zerteilen des Wafers in einzelne Chips aussortiert.

Package Testing

After the wafer is cut into individual dies, the dies that passed the wafer testing are packaged. The packaged dies undergo another round of testing known as package testing or final testing. This stage of testing is more comprehensive and involves testing the packaged chips under various conditions to ensure they meet all the specified electrical, mechanical, and thermal performance criteria. Package testing can include tests for speed, power, and leakage current. Tektronix offers package testing services to ensure that your packaging will stand up to the rigors of distribution and storage.

Learn more about package testing services at Tektronix

Anwendungsfall: Verpackungstests

Stellen Sie sich nun vor, Sie wären in der Abteilung für Verpackungstests. Sie erhalten die verpackten Chips von der Wafer-Testabteilung. Ihre Aufgabe ist es, sicherzustellen, dass diese verpackten Chips für den Einsatz in der Praxis bereit sind. Man lädt die Chips in die Testsockel auf einer Testplatine. Die Testausrüstung ist so programmiert, dass sie eine Reihe von Tests durchführt, die die Bedingungen simulieren, denen die Chips in ihren vorgesehenen Anwendungen ausgesetzt sein werden. Diese Tests umfassen die Überprüfung der Geschwindigkeit des Chips, seines Stromverbrauchs und ob es irgendwelche Lecks im Gehäuse gibt. Alle Chips, die diese Tests nicht bestehen, werden aussortiert.

Abschließende Prüfung

Die letzte Phase der Halbleiterprüfung ist die Systemprüfung oder Anwendungsprüfung. In dieser Phase werden die verpackten Chips in einem System getestet, das dem System ähnelt, in dem sie später eingesetzt werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Chips in realen Anwendungen korrekt funktionieren. Tektronix bietet IC-Gehäusetestlösungen an, um zu überprüfen, ob Komponenten und Module die erforderlichen Leistungsniveaus erreichen.

Erfahren Sie mehr über die Abschlussprüfung.

Anwendungsfall: Abschlussprüfung

Schließlich befinden Sie sich in der Abteilung für Systemtests. Hier werden die Chips nicht mehr isoliert getestet. Stattdessen werden sie in ein System eingebettet, das dem System ähnelt, in dem sie später verwendet werden sollen. Dies könnte ein Mobiltelefon, das elektronische System eines Autos oder ein Server in einem Rechenzentrum sein. Sie überwachen die Systemleistung und stellen sicher, dass der Chip in seiner vorgesehenen Umgebung wie erwartet funktioniert. Wenn der Chip diese Tests besteht, kann er an die Kunden versandt werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Prüfung von Halbleitern ein strenger Prozess ist, der die Qualität und Zuverlässigkeit von Halbleiterbauelementen sicherstellt. Es hilft dabei, defekte Chips zu identifizieren und auszusortieren und so sicherzustellen, dass nur qualitativ hochwertige Geräte auf den Markt gelangen.

Fortgeschrittene Halbleitertestverfahren

• Parametrische Gleichstromprüfung: Dieser wichtige Test beurteilt das Verhalten des Halbleiters unter verschiedenen Gleichstrombedingungen (DC). Dabei werden Parameter wie Leckstrom, Schwellenspannung und Sättigungsstrom gemessen, die für die Beurteilung der Leistungsfähigkeit und Stabilität des Geräts von entscheidender Bedeutung sind.
• AC-Parametrische Prüfung: Dieser Test bewertet, wie der Halbleiter auf Wechselstrom (AC) bei verschiedenen Frequenzen reagiert. Dies ist unerlässlich für Geräte, die in Wechselstromanwendungen eingesetzt werden, um sicherzustellen, dass sie ihre Leistungsfähigkeit über einen breiten Bereich von Betriebsbedingungen hinweg aufrechterhalten.
• Funktionsprüfung: Dieser umfassende Test überprüft, ob der Halbleiter seine vorgesehene Funktion korrekt erfüllt. Dazu gehört die Überprüfung der Logikfunktionen von Transistoren und die Sicherstellung, dass Dioden die Spannung korrekt regeln.
• Burn-In-Test: Bei diesem Langzeittest werden Halbleiter extremen Bedingungen ausgesetzt, um die Alterung zu beschleunigen. Auf diese Weise können die Hersteller frühzeitig Ausfälle erkennen und die allgemeine Zuverlässigkeit verbessern.
• Prüfung auf elektrostatische Entladung (ESD): ESD-Tests sind entscheidend, um die Anfälligkeit eines Halbleiters gegenüber plötzlichen Entladungen statischer Elektrizität zu ermitteln, die im Alltag häufig vorkommen.
• Untersuchung der thermischen Eigenschaften: Dieser Test bewertet, wie gut der Halbleiter Wärme ableitet. Dies ist ein wesentlicher Faktor, um eine Überhitzung zu verhindern und die langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
• Prüfung der mechanischen Eigenschaften: Dieser Test prüft die physikalische Widerstandsfähigkeit des Halbleiters und stellt sicher, dass er mechanischen Belastungen wie Vibrationen und Stößen während des Betriebs und des Transports standhält.
• Röntgenanalyse: Die zerstörungsfreie und aufschlussreiche Röntgenanalyse enthüllt innere Strukturen und mögliche verborgene Defekte wie Risse oder Fehlausrichtungen in Halbleiterschichten.
• Analyse mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM): Die REM ermöglicht hochauflösende Abbildungen der Halbleiteroberfläche und damit die Erkennung von Oberflächenfehlern und der Topographie auf mikroskopischer Ebene.
• Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)-Analyse: Die TEM ermöglicht einen noch tieferen Einblick in die innere Struktur von Halbleitern und enthüllt Details auf atomarer Ebene, was für das Verständnis der Materialeigenschaften von entscheidender Bedeutung ist.
• Analyse mittels Rasterkraftmikroskopie (AFM): Die Rasterkraftmikroskopie wird zur Oberflächenanalyse eingesetzt und liefert ein dreidimensionales Oberflächenprofil. Es kann kleinste Oberflächenunregelmäßigkeiten erkennen, die die Leistung des Geräts beeinträchtigen könnten.
• Untersuchung mittels Zeitbereichsreflektometrie (TDR): TDR wird eingesetzt, um die Integrität von Halbleitergehäusen und -verbindungen durch Messung der Reflexionen elektrischer Signale zu analysieren.
• Untersuchung mittels Laser-Spannungsmessung (LVP): Bei der LVP wird ein fokussierter Laser verwendet, um einen Spannungskontrast auf der Halbleiteroberfläche zu erzeugen. Dies hilft dabei, Funktionsdefekte auf mikroskopischer Ebene zu lokalisieren.
• Prüfung der magnetischen Eigenschaften: Dieser Test ist relevant für Halbleiter, die in magnetischen Sensoren und Speicherbausteinen verwendet werden, und dient der Beurteilung ihrer Reaktion auf Magnetfelder.
• Hochfrequenzprüfung (HF-Prüfung): Bei Halbleitern in der drahtlosen Kommunikation stellt die HF-Prüfung sicher, dass sie die in modernen Kommunikationsnetzen verwendeten Hochfrequenzsignale verarbeiten können.
• Rauschzahlmessung: Hierbei wird die Menge an Rauschen gemessen, die ein Halbleiter in ein System einbringt. Dies ist entscheidend für Anwendungen mit hohen Leistungs- und Präzisionsanforderungen.
• Prüfung des Labor-Netzgerät-Geräuschs: Bei diesem Test wird bewertet, wie sich das von dem Labor-Netzgerät ausgehende Rauschen auf den Halbleiter auswirkt, um sicherzustellen, dass das Gerät unter schwankenden Strombedingungen zuverlässig funktioniert.
• Prüfung der Signalintegrität: Dieser kritische Test stellt sicher, dass der Halbleiter Signale ohne Verzerrung oder Verlust senden und empfangen kann, was für die Datenintegrität in digitalen Anwendungen von entscheidender Bedeutung ist.
• Prüfung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV): Bei EMV-Tests wird geprüft, ob der Halbleiter in seiner vorgesehenen Umgebung funktionieren kann, ohne elektromagnetische Störungen zu verursachen oder ihnen zu erliegen. Dies ist für Unterhaltungselektronik von entscheidender Bedeutung.