Wafertest vs. Endtest: die wichtigsten Unterschiede

Der Wafertest prüft nach Abschluss des Front-End-Prozesses und vor dem Vereinzeln (Dicing) jeden Chip auf dem Wafer, indem die Nadeln einer Nadelkarte auf die Kontaktpads aufgesetzt werden. Werden defekte Chips vor der Montage aussortiert, werden Gehäuse- und Montagekosten nicht verschwendet. Der Endtest (Final Test) misst die fertig ins Gehäuse montierten ICs, die ein Handler in einen Sockel einsetzt; dabei wird – einschließlich in der Montage entstandener Fehler – bestätigt, dass die ICs spezifikationsgemäß funktionieren, bevor sie ausgeliefert werden.

MerkmalWafertest (Probe-Test)Endtest (Final Test)
ZeitpunktNach dem Front-End-Prozess, vor dem VereinzelnNach der Montage (Verkapselung im Gehäuse), vor der Auslieferung
PrüflingAlle Chips auf dem WaferIm Gehäuse verkapselte ICs (aus Chips montiert, die im Wafertest gut waren)
KontaktierungDer Prober bewegt den Wafer und setzt die Nadeln der Nadelkarte auf die Kontaktpads der ChipsDer Handler setzt den IC in einen Sockel; Pogo-Pins o. Ä. kontaktieren die Gehäuseanschlüsse (Beinchen oder Balls)
AusrüstungTester, Prober, NadelkarteTester, Handler, Loadboard mit Sockel
TemperaturGemessen wird bei variierter Temperatur des Chucks, auf dem der Wafer liegt. Neben Raumtemperatur teils auch bei hoher oder niedriger TemperaturDer Handler heizt oder kühlt den IC; gemessen wird oft an den Grenzen des garantierten Temperaturbereichs des Produkts
Wichtigste TestpunkteDC-Parameter (Leckströme u. a.), Funktionstest, Scan-Test. Bei Speichern Messungen für die Reparatur, bei der defekte Bits durch Reserve ersetzt werdenFunktion, DC-Parameter, AC-Parameter wie Timing, Betrieb mit realer Geschwindigkeit. Einstufung (Binning) nach Geschwindigkeit u. a.
Messung schneller SignaleDie elektrischen Eigenschaften der Nadeln begrenzen die Möglichkeiten; schnelle Signale oder hohe Ströme sind teils schwer zu messenDer Sockel ist elektrisch günstiger, schnelle Signale lassen sich leichter messen
Ziel der FehlererkennungDefekte Chips vor der Montage aussortieren und Gehäuse- und Montagekosten sparen. Prozessprobleme früh über die Wafermap erkennenAuch in der Montage entstandene Fehler (z. B. Verbindungsfehler) aussortieren und mit gesicherter Qualität ausliefern
Umgang mit AusfällenDefekte Chips werden in den elektronischen Daten der Wafermap erfasst und nicht montiert (früher mit Tinte markiert)Ausfälle werden aussortiert, gute Teile nach Leistung u. a. klassifiziert und ausgeliefert
Bezug zu KGDWerden mehrere Chips in einem Gehäuse montiert, sind in diesem Schritt als gut bestätigte Chips (KGD) erforderlichWird nach der Montage ein Defekt festgestellt, lässt sich nur der defekte Chip kaum austauschen

Die Zahlenwerte sind typische Größenordnungen und variieren je nach Prozessgeneration und Produkt.

Wann welche Variante?

Wafertest
Wenn defekte Chips vor der Montage aussortiert und Gehäuse- und Montagekosten gespart werden sollen; wenn bei Produkten mit mehreren Chips in einem Gehäuse nur als gut bestätigte Chips (KGD) verwendet werden sollen.
Endtest
Wenn vor der Auslieferung im montierten Zustand garantiert werden soll, dass das Bauteil spezifikationsgemäß funktioniert; wenn der garantierte Temperaturbereich und der Betrieb mit realer Geschwindigkeit geprüft werden sollen.
Kombination
Übliche Produkte durchlaufen beide Tests in der Reihenfolge Wafertest → Montage → Endtest → Auslieferung. Die Testpunkte werden auf beide Tests aufgeteilt, um Überschneidungen und Testkosten zu verringern.

Häufige Fragen

Warum gibt es einen Wafertest, wenn doch ein Endtest stattfindet?

Weil das Montieren defekter Chips Gehäusematerial und Montagekosten verschwendet. Werden Ausfälle schon auf Wafer-Ebene aussortiert, werden nur gute Chips montiert. Zudem lässt sich aus der Fehlerverteilung auf der Wafermap der verursachende Prozessschritt früh erkennen.

Was ist der Unterschied zwischen Wafertest und WAT (parametrischer Test)?

Der WAT misst an TEGs (Teststrukturen) auf dem Wafer Größen wie Schwellenspannung und Schichtwiderstand und prüft, ob der Prozess spezifikationsgemäß gelaufen ist. Der Wafertest prüft, ob jeder einzelne Produktchip korrekt funktioniert, und bewertet ihn als gut oder schlecht.

Was bedeutet KGD?

Known Good Die: ein Chip, dessen einwandfreie Qualität vor der Montage bestätigt wurde. Werden mehrere Chips in einem Gehäuse montiert, macht schon ein einziger defekter Chip das ganze Gehäuse unbrauchbar, daher muss im Wafertest gründlich geprüft werden.

In welchem Schritt findet das Burn-in statt?

Burn-in ist ein Test, der durch hohe Temperatur und Spannung Chips mit Neigung zu Frühausfällen aussortiert; er erfolgt meist nach der Montage im Gehäuse. Wenn KGD benötigt werden, gibt es auch ein Wafer-Level-Burn-in im Waferzustand.

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Welche Aussage zum Wafertest (Probertest) ist richtig?

  1. AVor dem Dicing werden Sonden an jeden Chip auf dem Wafer angelegt und die elektrischen Eigenschaften geprüft
  2. BNach dem Vergießen im Gehäuse wird nur das Aussehen geprüft
  3. CDas Produkt wird lange Zeit benutzt, um die Ausfallrate zu ermitteln
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Antwort: A. Vor dem Dicing werden Sonden an jeden Chip auf dem Wafer angelegt und die elektrischen Eigenschaften geprüft

Beim Wafertest bewegt der Prober den Wafer, setzt die Nadeln der Probe Card auf die Elektrodenpads der Chips auf und prüft mit dem Tester elektrische Eigenschaften und Funktion. Werden defekte Chips bereits in dieser Phase gefunden, werden Gehäusematerial und Montageaufwand nicht verschwendet, denn der Verlust ist umso größer, je später ein Defekt entdeckt wird. Die Prüfung nach dem Vergießen ist der Endtest, die Ermittlung der Ausfallrate bei langer Nutzung ist die Zuverlässigkeitsprüfung.

Welcher Testablauf eines üblichen Halbleiterprodukts ist richtig?

  1. AEndtest → Wafertest → Montage → Auslieferung
  2. BMontage → Wafertest → Auslieferung → Endtest
  3. CWafertest → Montage → Endtest → Auslieferung
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Antwort: C. Wafertest → Montage → Endtest → Auslieferung

Zunächst wird im Waferzustand nach dem Front-End-Prozess der Wafertest durchgeführt, um defekte Chips zu identifizieren. Nur gute Chips werden im Montageprozess in Gehäuse eingebaut, und nach der Prüfung der Eigenschaften im Endtest erfolgt die Auslieferung. Je nach Produkt werden vor oder nach dem Endtest Burn-in oder Systemlevel-Tests durchgeführt. Der Endtest folgt auf die Montage, und nach der Auslieferung gibt es keinen Test mehr, daher sind andere Reihenfolgen nicht möglich.

Welche Aussage zur Probe Card ist richtig?

  1. AEine Gussform zum Vergießen von Chips
  2. BEin Behälter zum Transport von Wafern
  3. CEine Vorrichtung, die Nadeln mit den Elektroden der Chips auf dem Wafer in Kontakt bringt und sie elektrisch mit dem Tester verbindet
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Antwort: C. Eine Vorrichtung, die Nadeln mit den Elektroden der Chips auf dem Wafer in Kontakt bringt und sie elektrisch mit dem Tester verbindet

Die Probe Card ist eine produktspezifische Vorrichtung, in der viele Nadeln entsprechend der Anordnung der Elektrodenpads der Chips angeordnet sind. Der Prober richtet den Wafer mit einer Kamera aus, hebt den Chuck an, bringt Nadeln und Pads in Kontakt und verbindet Tester und Chip elektrisch. Bei den Nadeltypen gibt es Cantilever-Nadeln mit schräger Nadel, vertikale Typen und mit MEMS-Technik hergestellte Typen. Gussformen und Transportbehälter sind etwas anderes.

  1. Welche Anlage liefert beim Endtest nach dem Packaging zusammen mit einem Tester ICs automatisch zu und sortiert sie nach dem Testergebnis?
  2. Was ist KGD (Known Good Die), das beim Montieren mehrerer Chips in einem Gehäuse wichtig ist?
  3. Auf welche Weise werden Informationen über im Wafertest als defekt beurteilte Chips heute üblicherweise im späteren Montageprozess verwendet?

Übungsfragen zu Test und Prüfung

Wichtige Begriffe erklärt

Wafertest (Probertest)
Schritt vor dem Vereinzeln, bei dem Prüfspitzen auf die Elektroden der einzelnen Chips auf dem Wafer aufgesetzt und die elektrischen Eigenschaften geprüft werden. Defekte Chips werden vor der Montage erkannt, und unnötige Montage wird vermieden.
Probecard (Nadelkarte)
Vorrichtung, die viele Nadeln (Probes) auf die Kontaktflächen der Chips im Waferzustand aufsetzt und sie elektrisch mit dem Testgerät verbindet.
KGD (Known Good Die)
Chip, der vor der Montage als funktionsfähig bestätigt wurde. Wichtig beim Stapeln mehrerer Chips in einem Gehäuse, da schon ein einziger defekter Chip das gesamte Gehäuse unbrauchbar macht.
Burn-in
Test, bei dem Produkte unter Belastung wie hoher Temperatur und Spannung betrieben werden, um frühausfallgefährdete Teile vor der Auslieferung auszusondern.
Dicing
Prozess, bei dem der Wafer in einzelne Chips (Dies) getrennt wird. Neben dem Sägen mit rotierendem Blatt gibt es z. B. das Stealth-Dicing, bei dem per Laser im Inneren eine modifizierte Schicht erzeugt wird.

Verwandte Vergleiche