半導體微課堂 | 晶圓針測

本期應用專題重點介紹晶圓針測中可能出現的問題。通過晶圓針測，半導體制造商可以獲取晶粒的電氣特性。晶圓針測為電氣測試，由晶圓針測系統自動完成。測試過程中，系統將晶圓固定于一個穩定的卡盤上，一組精準探針下探，與晶粒上指定的焊墊（pad）接觸。通常情況下，探針系統通過特殊的硬件接口與自動化測試設備（ATE）相連接。晶圓針測具有明確的限制條件，其主要目的是識別并剔除不適用于封裝和集成的晶粒、芯片和芯粒。

使用探針卡或探針檢查芯片時，多個尖銳且微小的探針觸點將與晶圓上的焊墊接觸。部分小型探針卡含有數千個探針觸點，其排列間距僅有20至30微米。探針卡的正常使用壽命一般可達數十萬至數百萬次。

探針卡和探針在使用過程中可能出現諸多問題：

?探針磨損或接觸異常，導致采集到的數據有誤，錯誤剔除合格芯片，減少產量。

?探針磨損，導致電阻變化，造成判斷錯誤，影響品控和產量。

?探針接觸力過大，導致被測器件（DUT）和晶粒焊點受損。

使用大量晶圓批量制造芯片時，全面掌握探針狀態是確保產品質量的關鍵。制造商必須避免探針對微凸塊施加過大的接觸力。即使探針處于超程位置，也應將其施加的接觸力控制在極低的水平。

晶圓測試需使用多種不同類型的探針卡。

探針卡測試流程的不同階段：測試者可通過針測發現鍵合缺陷。

解決方案

作為一項久經考驗的理想解決方案，過程監控能夠幫助制造商全面掌控機械應力等損害因素。而基于動態力測量構建的過程監控解決方案，則可有效且最大程度地降低該等損害因素導致的不良后果。奇石樂動態力測量解決方案能夠為用戶提供精確的監控數據，其卓越的性能源自核心組件——壓電式（PE）傳感器獨特的物理性質：

?高分辨率和高重復精度——適用于極微小力的監測

?剛度極佳——抗磨損，使用壽命長，性能穩定

?緊湊型設計

?能夠捕捉極微小的力偏移（應力計等傳統測量技術無法實現該功能）

?支持超高測試頻率下的動態測量

?極寬的測量范圍（毫牛到千牛）

過程監控技術是監控探針卡的理想解決方案。制造商可在探針臺內部安裝測力系統，確保探針卡在整個生命周期內保持良好的運行狀態。

【探針卡】

探針卡在測試流程中的位置示意圖

適用于探針卡監控的典型測量連：支持在線、離線及線下監測

實用示例

奇石樂為探針卡驗證打造的解決方案清晰地展現了過程監控的優勢，該解決方案主要由9217A型壓電式壓力傳感器和5015A1010型實驗室電荷放大器組成。

奇石樂基于旗下壓電式力傳感器（9132CD型）和maXYmos BL過程監控系統（5867B型）構建解決方案，支持產線集成應用，幫助制造商妥善開展探針卡測試。

制造商可通過在探針卡和探針的生產過程中集成力測量技術，并在探針卡測試過程中部署產線集成式力測量解決方案，實現以下目標：

?保證測試結果

?避免晶圓和晶粒受損

奇石樂通過提供本地及全球售后支持服務，為半導體行業客戶的生產工作提供全方位支持。奇石樂售后支持服務全面覆蓋系統生命周期的四個階段：

?設備研發：提供可行性和產品選擇的應用建議，提供研發支持和傳感器安裝服務；

?測試和調試：測試設備集成、調試和培訓；

?運行和優化：測量結果分析、工廠優化、傳感器定期校準；

?改造：設備分析、定制化建議、測量鏈的安裝和調試。

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