晶圓探針測(cè)試（Probe）

摘 要：晶圓探針測(cè)試（Probe）是集成電路生產(chǎn)中的重要一環(huán)。它不僅是節(jié)約廢芯片封裝成本的一種方法，現(xiàn)今已成為工藝控制、成品率管理、產(chǎn)品質(zhì)量以及降低總測(cè)試成本的一個(gè)關(guān)鍵因素。晶圓探針測(cè)試目的完整的說(shuō)應(yīng)該是在合理的成本控制下， 以一定的可信度得出測(cè)試結(jié)果。晶圓探針測(cè)試的結(jié)果是良率和分bin的map圖。晶圓探針測(cè)試中的一個(gè)關(guān)鍵問題是如何正確的判斷晶圓上一顆IC顆粒的好與壞。本文主要介紹晶圓探針測(cè)試（Probe）。

關(guān)鍵詞：晶圓探針測(cè)試；探針測(cè)試環(huán)境；探針測(cè)試臺(tái)；探針測(cè)試卡；探針測(cè)試機(jī)；探針測(cè)試輔助工藝；探針測(cè)試軟件

1 引言

晶圓探針測(cè)試（Probe）是利用探針測(cè)試臺(tái)與探針測(cè)試卡來(lái)測(cè)試晶圓上每一個(gè)晶粒，以確保晶粒的電氣特性與效能是依照設(shè)計(jì)規(guī)格制造出來(lái)的。

2 探針測(cè)試（Probe）概述

2.1 探針測(cè)試（Probe）介紹

探針測(cè)試是對(duì)每個(gè)芯片是否正常工作，可給制造廠反饋出他們的工藝問題，也可將次品篩選出來(lái)，減少多余的封裝測(cè)試造成的浪費(fèi)，還可以寫入客戶要求的程序等。

探針測(cè)試主要設(shè)備有探針測(cè)試臺(tái)，探針測(cè)試機(jī)，探針測(cè)試卡三部分。測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用測(cè)試程序來(lái)執(zhí)行測(cè)試。計(jì)算機(jī)告訴測(cè)試系統(tǒng)根據(jù)所測(cè)芯片的器件，發(fā)出特殊的電子信號(hào)，這些信號(hào)由測(cè)試頭，經(jīng)測(cè)試卡上的探針頭傳到芯片上。芯片處理收到的信息（來(lái)自于測(cè)試系統(tǒng)） 并且發(fā)出反饋信號(hào)。反饋信號(hào)經(jīng)由測(cè)試卡，測(cè)試頭再返回測(cè)試系統(tǒng)。如果返回的測(cè)試電信號(hào)是準(zhǔn)確的，并且在希望的時(shí)間內(nèi)，芯片通過測(cè)試，是好品。如果不是這樣，則芯片未通過測(cè)試，是壞品。同時(shí)測(cè)試系統(tǒng)將收集和歸類反饋電信號(hào)，用以分析芯片究竟未通過哪項(xiàng)測(cè)試。

2.2 晶圓探針測(cè)試環(huán)境要求

晶圓探針測(cè)試時(shí)，晶圓大部分時(shí)間是處于空氣裸露狀態(tài)，空氣中的微粒和環(huán)境的溫度、濕度、靜電和人員著裝都可能對(duì)芯片產(chǎn)生破壞性的損傷，所以我們對(duì)環(huán)境要求是很高的。

2.3 晶圓探針測(cè)試（Probe）生產(chǎn)流程

晶圓探針測(cè)試（Probe）-激光-探針復(fù)測(cè)（Re-Probe）-背面研磨-打磨點(diǎn)-烘烤-最終出貨目檢-包裝出貨

2.4 晶圓探針測(cè)試（Probe）系統(tǒng)示意

晶圓-探針測(cè)試臺(tái)-探針測(cè)試卡-探針測(cè)試機(jī)

3 探針測(cè)試及Probe輔助工藝介紹

3.1 探針測(cè)試臺(tái)

探針測(cè)試臺(tái)只提供探針測(cè)試卡的探針和晶圓上的每個(gè) 晶粒上的Test Pattern之間一一對(duì)應(yīng)精密接觸。至于晶粒的電性參數(shù)的合格、不合格，則是由探針測(cè)試機(jī) 的檢測(cè)頭數(shù)據(jù)線來(lái)傳輸控制。其中的GPIB Cable是負(fù)責(zé)探針臺(tái)和測(cè)試機(jī)之間的協(xié)調(diào)動(dòng)作。對(duì)芯片進(jìn)行定位，并精確的送到測(cè)試位置的功能。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試的動(dòng)作。

測(cè)試臺(tái)經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)，其檢測(cè)頭可以裝上以金屬線制成的細(xì)如毛發(fā)的探針，探針是用來(lái)與晶片上的焊墊（Pad）接觸，以便直接收集晶片的輸入信號(hào)或檢查輸出值。

測(cè)試時(shí)，探針測(cè)試臺(tái)自動(dòng)從料盒中提取晶片，調(diào)整和對(duì)準(zhǔn)晶片方向，把晶片放到測(cè)試卡盤上。每批物料的第一片晶片將用于設(shè)置測(cè)試卡與晶片的正確接觸，及正確的初始芯片。一經(jīng)設(shè)置完成，探針測(cè)試臺(tái)會(huì)延用同一設(shè)置完成此批料所有晶片的測(cè)試。

探針測(cè)試臺(tái)主要型號(hào)：TEL P8，P8XL， 80W， EG4060， TSK APM90 等全自動(dòng)探針臺(tái)

3.2 探針測(cè)試機(jī)

實(shí)現(xiàn)電性測(cè)試的任務(wù)，測(cè)試程序的下載，施加電壓電流，采集測(cè)試數(shù)據(jù)功能。

在測(cè)試時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)按照所測(cè)芯片的類別，提取相應(yīng)的測(cè)試程序。測(cè)試程序?qū)⒖刂铺结槣y(cè)試機(jī)完成初設(shè)置，并通過測(cè)試系統(tǒng)發(fā)出測(cè)試信號(hào)，開始測(cè)試芯片，收存測(cè)試結(jié)果，并加以分類，給出測(cè)試結(jié)果報(bào)告。這些數(shù)據(jù)會(huì)成為決定此批料好壞的主要依據(jù)。

探針測(cè)試機(jī)主要有J750 / J971 / T3324 / T3326 / T3347 / HP93K / A585 / A580 / LTX / DTS / MST / Catalyst 等多種測(cè)試機(jī).

3.3 探針測(cè)試卡

測(cè)試卡是測(cè)試系統(tǒng)和晶圓間的連接。由電路板和探針組成。

測(cè)試卡是連接探針測(cè)試臺(tái)和探針測(cè)試機(jī)的主要設(shè)備。根據(jù)所測(cè)芯片的類別，測(cè)試卡的結(jié)構(gòu)多種多樣，測(cè)試卡上的測(cè)試針的數(shù)量和布局也各不同。探針卡的電路板部分與探針測(cè)試機(jī)連接，下部是以金屬合金制成的探針，探針是用來(lái)與晶片上的焊墊（Pad）接觸，以便直接收集晶片的輸入信號(hào)或檢查輸出值。其接觸的好壞將直接影響測(cè)試結(jié)果。

3.4 輔助軟件介紹

軟件介紹 - 用于程序、測(cè)試機(jī)、探針機(jī)、數(shù)據(jù)產(chǎn)生和測(cè)試中防錯(cuò)等功能之間的銜接。

Probe的主要軟件有integrator 和 navigator， 主要作用是設(shè)置晶圓基本信息（晶圓尺寸、die尺寸、測(cè)試方向、測(cè)試die的位置，失效代碼，探針卡的基本參數(shù)等）， 程序、測(cè)試機(jī)、探針機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)的連接， 我們還用evr還能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)測(cè)試結(jié)果、錯(cuò)誤信息，并及時(shí)采取適當(dāng)?shù)拇胧▓?bào)警、停機(jī)、abort 物料）， 控制探針卡的定時(shí)清潔， 還有其他的一些小軟件用于檢測(cè)測(cè)試結(jié)果，給工程師部署物料提供準(zhǔn)確地?cái)?shù)據(jù)。

3.5 輔助工藝

Ink - 將次品打上墨點(diǎn)，以便封裝時(shí)識(shí)別，目前部分產(chǎn)品已經(jīng)用map圖替代了ink， 這樣減少了工藝，同時(shí)也降低了工藝造成的不良傷害

Ink bake - 加強(qiáng)墨點(diǎn)的附和力，防止被后面的工藝摸掉

來(lái)料、出貨檢查 - 篩選不良，減少不必要的probe，和去除電測(cè)無(wú)法排除的不良

背面研磨-將晶圓磨到要求的厚度，以滿足封裝尺寸的要求

5 結(jié)論

隨著芯片制造技術(shù)的飛速提升， 晶圓探針測(cè)試面臨的挑戰(zhàn)也越來(lái)越多， 測(cè)試所占的成本比例也明顯上升。晶圓探針測(cè)試已經(jīng)體現(xiàn)出越來(lái)越重要的產(chǎn)業(yè)價(jià)值。同時(shí)也受到很多限制， 這些限制包括硬件， 軟件， 測(cè)試時(shí)間等因素， 這些和成本相關(guān)。今后將致力于降低成本，提高質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介

夏金鳳（1982～ ），女，天津市， 助理工程師，本科，研究方向：半導(dǎo)體測(cè)試，探針卡應(yīng)用。