晶圆探针测试(Probe)

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摘 要：晶圆探针测试（probe）是集成电路生产中的重要一环。它不仅是节约废芯片封装成本的一种方法，现今已成为工艺控制、成品率管理、产品质量以及降低总测试成本的一个关键因素。晶圆探针测试目的完整的说应该是在合理的成本控制下， 以一定的可信度得出测试结果。晶圆探针测试的结果是良率和分bin的map图。晶圆探针测试中的一个关键问题是如何正确的判断晶圆上一颗IC颗粒的好与坏。本文主要介绍晶圆探针测试（Probe）。

关键词：晶圆探针测试；探针测试环境；探针测试台；探针测试卡；探针测试机；探针测试辅助工艺；探针测试软件

1 引言

晶圆探针测试（Probe）是利用探针测试台与探针测试卡来测试晶圆上每一个晶粒，以确保晶粒的电气特性与效能是依照设计规格制造出来的。

2 探针测试（Probe）概述

2.1 探针测试（Probe）介绍

探针测试是对每个芯片是否正常工作，可给制造厂反馈出他们的工艺问题，也可将次品筛选出来，减少多余的封装测试造成的浪费，还可以写入客户要求的程序等。

探针测试主要设备有探针测试台，探针测试机，探针测试卡三部分。测试系统应用测试程序来执行测试。计算机告诉测试系统根据所测芯片的器件，发出特殊的电子信号，这些信号由测试头，经测试卡上的探针头传到芯片上。芯片处理收到的信息（来自于测试系统） 并且发出反馈信号。反馈信号经由测试卡，测试头再返回测试系统。如果返回的测试电信号是准确的，并且在希望的时间内，芯片通过测试，是好品。如果不是这样，则芯片未通过测试，是坏品。同时测试系统将收集和归类反馈电信号，用以分析芯片究竟未通过哪项测试。

2.2 晶圆探针测试环境要求

晶圆探针测试时，晶圆大部分时间是处于空气状态，空气中的微粒和环境的温度、湿度、静电和人员着装都可能对芯片产生破坏性的损伤，所以我们对环境要求是很高的。

2.3 晶圆探针测试（Probe）生产流程

晶圆探针测试（Probe）-激光-探针复测（Re-Probe）-背面研磨-打磨点-烘烤-最终出货目检-包装出货

2.4 晶圆探针测试（Probe）系统示意

晶圆-探针测试台-探针测试卡-探针测试机

3 探针测试及Probe辅助工艺介绍

3.1 探针测试台

探针测试台只提供探针测试卡的探针和晶圆上的每个 晶粒上的Test Pattern之间一一对应精密接触。至于晶粒的电性参数的合格、不合格，则是由探针测试机 的检测头数据线来传输控制。其中的GPIB Cable是负责探针台和测试机之间的协调动作。对芯片进行定位，并精确的送到测试位置的功能。实现自动测试的动作。

测试台经过特殊设计，其检测头可以装上以金属线制成的细如毛发的探针，探针是用来与晶片上的焊垫（Pad）接触，以便直接收集晶片的输入信号或检查输出值。

测试时，探针测试台自动从料盒中提取晶片，调整和对准晶片方向，把晶片放到测试卡盘上。每批物料的第一片晶片将用于设置测试卡与晶片的正确接触，及正确的初始芯片。一经设置完成，探针测试台会延用同一设置完成此批料所有晶片的测试。

探针测试台主要型号：TEL P8，P8XL， 80W， EG4060， TSK APM90 等全自动探针台

3.2 探针测试机

实现电性测试的任务，测试程序的下载，施加电压电流，采集测试数据功能。

在测试时，测试系统按照所测芯片的类别，提取相应的测试程序。测试程序将控制探针测试机完成初设置，并通过测试系统发出测试信号，开始测试芯片，收存测试结果，并加以分类，给出测试结果报告。这些数据会成为决定此批料好坏的主要依据。

探针测试机主要有J750 / J971 / T3324 / T3326 / T3347 / HP93K / A585 / A580 / LTX / DTS / MST / Catalyst 等多种测试机.

3.3 探针测试卡

测试卡是测试系统和晶圆间的连接。由电路板和探针组成。

测试卡是连接探针测试台和探针测试机的主要设备。根据所测芯片的类别，测试卡的结构多种多样，测试卡上的测试针的数量和布局也各不同。探针卡的电路板部分与探针测试机连接，下部是以金属合金制成的探针，探针是用来与晶片上的焊垫（Pad）接触，以便直接收集晶片的输入信号或检查输出值。其接触的好坏将直接影响测试结果。

3.4 辅助软件介绍

软件介绍 - 用于程序、测试机、探针机、数据产生和测试中防错等功能之间的衔接。

Probe的主要软件有integrator 和 navigator， 主要作用是设置晶圆基本信息（晶圆尺寸、die尺寸、测试方向、测试die的位置，失效代码，探针卡的基本参数等）， 程序、测试机、探针机和数据库的连接， 我们还用evr还能实时监测测试结果、错误信息，并及时采取适当的措施（报警、停机、abort 物料）， 控制探针卡的定时清洁， 还有其他的一些小软件用于检测测试结果，给工程师部署物料提供准确地数据。

3.5 辅助工艺

Ink - 将次品打上墨点，以便封装时识别，目前部分产品已经用map图替代了ink， 这样减少了工艺，同时也降低了工艺造成的不良伤害

Ink bake - 加强墨点的附和力，防止被后面的工艺摸掉

来料、出货检查 - 筛选不良，减少不必要的probe，和去除电测无法排除的不良

背面研磨-将晶圆磨到要求的厚度，以满足封装尺寸的要求

5 结论

随着芯片制造技术的飞速提升， 晶圆探针测试面临的挑战也越来越多， 测试所占的成本比例也明显上升。晶圆探针测试已经体现出越来越重要的产业价值。同时也受到很多限制， 这些限制包括硬件， 软件， 测试时间等因素， 这些和成本相关。今后将致力于降低成本，提高质量。

参考文献

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作者简介

夏金凤（1982～ ），女，天津市， 助理工程师，本科，研究方向：半导体测试，探针卡应用。