MEMS传感器晶圆级测试与成品级测试浅析

装好的MEMS成品级测调进行浅析。这里不单是测试还包括调整补偿和标定，从字面上来理解，集成电路成品的测试无非是静、动态参数的测试。对于传感器产品来讲，往往需要调整参数、补偿输出特性、标定参数、最后才是测试性能。这也是封装测式占据三分之一成本的原因之一。常见的运动检测类传感器测试设备，如图2所示。下面从以下几个方面分析问题和现状：

　　集成电路测试时间直接影响测试成本，与IC测试不同，传感器需要物理量激励，而这些物理量激励设备与测试台提供电压电流源信号最大不同在于建立时间。一个信号源可以以微秒级速度稳定输出给IC输入端，这是很容易做到的。但是，转台无法在微秒内稳定输出，被测陀螺仪也不可能有如此高响应带宽，从一个转速的启动，到稳定后采集传感器转速，到转台停止，一般都是20s左右，与传统电信号测试相差7个数量级。所以物理激励与电激励显著差别就在测试效率上。其他类型MEMS传感器测试都有这样共性问题。

　　有些传感器需要进行温度补偿，一般一个温度点稳定时间在1小时，低温需要2小时才能达到平衡。温度类测试都是比较耗时的。

　　测试设备自动化程度低，无法进行全自动测试。比如转台、高低温箱、振动台、离心机这些设备提供商只关心自身设备指标情况，功能单一，手动操作。虽然有控制接口和协议，还需研发公司自己再进行二次开发，才能完成全自动测试。

　　2.2如何破解成品级测试问题

　　向时间要效率，降低时间就是降低成本。成品MEMS产品测试核心问题是如何缩短测调标定时间。主要有以下几个方面来缩短测调标定时间。

　　在传感器系统设计时就考虑成品测试快速性问题，也就是说MEMS产品通过模式切换，可以转换成CBIT模式，即所谓的命令内部自检测。通过不同的测试命令字，MEMS产品内部可以产生一个多频合成电压或电流激励，经过MEMS微结构，检测接口电路，数字算法电路，最终结果通过运算比较后给出测试是否正确的标志位。另外，也可以通过电信号等效为外加物理激励，通过MEMS检测电路后，应该产生一个预期等效结果输出。另外，一些带宽测试，完全可以采用等效阶跃信号注入到检测环路中，不断记录检测系统对阶跃或脉冲信号响应序列，判断响应曲线上升时间，稳定时间，可以计算出检测系统阻尼系数，也能间接计算带宽。总之，从系统的角度考虑测试效率提升可以极大降低物理激励测试时间。这需要在MEMS产品ASIC设计阶段就要去考虑，该功能的加入可以开放给用户，方便用户在使用器件时也可以进行内部自检测，证明MEMS传感器功能性能正常。

　　提高工艺稳定性和产品一致性，尽量避免后修调和补偿，因为后调整和补偿既增加测试时间，又增加了测试平台硬投入。但话也不能说死，如果要做高精度传感器，除了工艺优化之外，后调整和补偿能够显著提升产品性能，一分钱一分货，用户也愿意为此买单。至于到底该不该加入后调整和补偿，需要在测试成本与投入和市场上同类产品的定价情况上折中考虑，当然，与产品的定位也有很大关系。

　　尽量减少人为参与，增加全自动化测试设备。目前，设备基本不具备全自动化功能，需要研发公司投人资金开发全自动的标定测试平台。随着MEMS传感器产品应用越来越多，全自动化的测试设备是市场刚需。测试设备厂商可以调研不同传感器的测试方法和标准，在此基础上寻找MEMS产品测试设备共性技术和相同点，推出满足不同种类的自动化测试设备。

　　三、结束语

　　本文从MEMS传感器晶圆级测试与成品级测试两个层面，浅析了目前现状及问题，提出了一些有待商榷的解决办法。展望MEMS传感器的测试，需要解决测试标准及方法的问题，行业内部需要统一接口，统一测试方法。设备厂商也需要为产品的量产定制全自动的测试平台。代工厂也需要提供稳定的工艺参数确保微结构的产品一致性和成品率，设计人员也需要在系统设计时就要考虑可测试性设计，缩短测试时间等等。相信，未来几年，目前的问题会得到很多改善。