根据所需功能设计芯片（Chip），然后将芯片制作成晶圆（Wafer）。由于晶圆是由芯片的重复排列构成的，当我们仔细观察已完成的晶圆时，可以看到其表面有许多小格子状的结构，其中每个小格子相当于一个芯片。芯片体积越大，每个晶圆可产出的芯片数量就越少，反之亦然。

半导体的制程工序可以大致分为晶圆制作、封装和测试。晶圆制作是前端工艺的一部分，它包括了CMOS制程工序以及后续的金属布线工序。封装和测试则属于后端工艺。

下图展示了半导体的制程工艺和相关行业的划分。芯片设计公司（Fabless）专注于半导体设计，晶圆代工厂（Foundry）负责制造晶圆，其中最著名的代表是台积电（TSMC），韩国的DB HiTek和Magnachip等公司也采用这一模式。经过设计和制造的晶圆还需要进行封装和测试，这是由外包半导体组装和测试（OSAT）企业来完成的，包括ASE、JCET、星科金朋（Stats Chippac）和安靠（Amkor）等公司。此外，还有一些集成设备制造商（IDM）如SK海力士，他们涵盖了半导体设计、晶圆制造、封装和测试等多个环节。

半导体测试的主要目的之一是确保产品的品质和可靠性，以防止不良产品出厂。如果向客户提供了不良产品，客户对我们的信任将受到重大影响，公司的销售业绩将下降，并可能引起赔偿等资金损失。因此，在产品出厂前需要对其进行细致全面的测试。半导体测试工程师致力于减少测试时间和测试参数，以提高测试效率并降低制造成本。

测试的种类

测试工艺可根据测试对象和测试参数的不同进行分类。

根据测试对象的不同，测试工艺可分为晶圆测试和封装测试。

根据测试参数的不同，测试工艺可分为以下三种类型：

1. 温度测试：根据施加在试验样品上的温度为标准进行测试。在高温测试中，对产品施加的温度比产品规格所示温度范围的上限高出10%。在低温测试中，施加温度比规格下限低10%。恒温测试的施加温度一般为25℃。温度测试的目的是测试产品在不同温度下的运作情况以及温度裕度（Temperature Margin）。例如，对于半导体存储器，高温测试范围通常为8590℃，低温测试范围为-5-40℃。

2. 速度测试：分为核心测试和速率测试。核心测试主要测试试验样品的核心运作，即是否能顺利实现预定的目标功能。对于半导体存储器，核心测试的重点在于测试与信息存储单元相关的各项参数。速率测试则是测量样品的运作速率，验证产品是否能按照目标速度运作。随着对高速运转半导体产品需求的增加，速率测试变得越来越重要。

3. 运作模式测试：细分为直流测试（DC Test）、交流测试（AC Test）和功能测试（Function Test）。直流测试验证直流电流和电压参数；交流测试验证交流电流的规格，包括产品的输入和输出转换时间等运作特性；功能测试则验证其逻辑功能是否正确运作。对于半导体存储器，功能测试就是指测试存储单元（Memory cell）与存储器周围电路逻辑功能是否能正常运作。

晶圆测试

在晶圆老化（Wafer Burn in）测试剔除早期失效产品后使用探针卡进行晶圆测试。晶圆测试是在晶圆上测试芯片电学性能的工序。其主要目的包括：提前筛选出不良芯片、事先剔除封装/组装过程中可能产生的不良产品并分析其原因、提供工序反馈信息，以及通过晶圆级验证（Wafer Level Verification）提供元件与设计上的反馈等。

在晶圆测试中筛选出的部分不良单元，将会在我们下面要讲到的维修（Repair）过程中被备用单元（Redundancy cell）替换。为测试这些备用单元是否能正常工作，以及芯片能否成为符合规格的良品，在维修工序后，必须重新进行一次晶圆测试。

电气参数监控（EPM，Electrical Parameter Monitoring）

测试可以筛选出不良产品，又可以反馈正在研发或量产中的产品缺陷，从而进行改善。相比而言，电气参数监控的主要目的是后者，即通过评价分析产品单位元件的电气特性，对晶圆的制作工序提供反馈。具体来说，就是在进入正式晶圆测试前，采用电学方法测量晶体管的特性和接触电阻，验证被测产品是否满足设计和元件部门提出的基本特性。从测试的角度来看，就是利用元件的电学性能提取直流参数（Parameter），并监控各单位元件的特性。

晶圆老化（Wafer Burn in）

图3以时间函数揭示了产品生命周期中的不良率 [曲线呈现出如同浴缸的形状，故被称作浴盆曲线（Bath-Tub Curve）] ：早期失效（Early failure）期，产品因制作过程中的缺陷所导致的失效率较高；制造上的缺陷消失后，产品进入偶然失效（Random failure）期，在此期间，产品的失效率降低；产品老化磨损后进入耗损（Wear out）失效期，失效率明显再次上升。可见，如果完成产品后立即提供给客户，早期失效会增加客户的不满，造成退货等产品问题的可能性也很大。

“老化（Burn in）”的目的就是为识别产品的潜在缺陷，提前发现产品的早期失效状况。晶圆老化是在晶圆产品上施加温度、电压等外界刺激，剔除可能发生早期失效的产品的过程。

晶圆测试

在晶圆老化（Wafer Burn in）测试剔除早期失效产品后使用探针卡进行晶圆测试。晶圆测试是在晶圆上测试芯片电学性能的工序。其主要目的包括：提前筛选出不良芯片、事先剔除封装/组装过程中可能产生的不良产品并分析其原因、提供工序反馈信息，以及通过晶圆级验证（Wafer Level Verification）提供元件与设计上的反馈等。

在晶圆测试中筛选出的部分不良单元，将会在我们下面要讲到的维修（Repair）过程中被备用单元（Redundancy cell）替换。为测试这些备用单元是否能正常工作，以及芯片能否成为符合规格的良品，在维修工序后，必须重新进行一次晶圆测试。

组装

与基板或系统实现电气或直接连接、组装的工序。

单元（Cell）

为在记忆元件存储信息（Data）所需的最小单位的单元数组；DRAM存储单元（Cell）由一个晶体管（Transistor）和一个电容器（Capacitor）组成。

维修（Repair）

维修作为内存半导体测试中的一道工序，是通过维修算法（Repair Algorithm），以备用单元取代不良单元的过程。假设在晶圆测试中发现DRAM 256bit内存的其中1bit为不良，该产品就成了255bit的内存。但如果经维修工序，用备用单元替换不良单元，255bit的内存就又重新成为256bit的内存。维修的目的是提高产品的良率和可靠性，减少不良单元对整体产品性能的影响。

在维修过程中，首先需要确定不良单元的位置和类型。这可以通过晶圆测试数据和维修算法来实现。维修算法会分析测试数据，确定哪些单元是不良的，并计算出最佳的替代方案。替代方案通常包括使用备用单元来替换不良单元，以确保整个存储器的功能完整性。

维修的具体步骤包括以下几个方面：

1. 不良单元定位：通过晶圆测试数据分析，确定不良单元的位置和类型。

2. 维修算法设计：根据不良单元的位置和类型，设计合适的维修算法。维修算法可以确定如何使用备用单元替换不良单元，以最大程度地提高产品的良率。

3. 备用单元选择：根据维修算法确定的替代方案，选择合适的备用单元进行替换。备用单元通常是在晶圆制造过程中提前预留的，用于替代不良单元的功能完整的单元。

4. 维修操作：将备用单元与不良单元进行替换。这可以通过物理操作，如焊接或连接，来实现。

5. 维修后测试：在维修完成后，对产品进行再次测试，以确保替代操作成功，并验证产品的功能和性能。

维修过程的目标是最大限度地提高产品的良率和可靠性，减少不良单元的影响，并确保产品能够正常工作和达到设计要求。

4 封装测试

在晶圆测试中被判定为良品的芯片，经封装工序后需要再进行封装测试，因为这些芯片在封装工序中有可能发生问题。而且，晶圆测试同时测试多个芯片，测试设备性能上的限制可能导致其无法充分测试目标参数。与此相反，封装测试以封装为单位进行测试，对测试设备的负荷相对较小，可以充分测试目标参数，从而选出符合规格的良品。

封装测试方法如图4所示：先把“03”的封装引脚（Pin，图中为锡球）朝下装入封装测试插座内，使引脚与插座内的引脚对齐，然后再将封装测试插座固定到封装测试板（Package Test Board）上进行测试。

老化测试（Test During Burn In，TDBI）

前边也提到过，“老化（Burn in）”是为了提前发现产品的早期失效，向晶圆产品施加温度、电压等外界刺激的工序。这一工序既可在晶圆测试中进行，也可在封装测试阶段进行。封装后实施的“老化”被称为老化测试（TDBI）。大部分半导体产品在晶圆和封装测试均进行老化测试，以便更加全面地把握产品的特性，

关键词：半导体