半导体测试机 Tester/分选机 sorter/探针台prober揭秘

文摘   2024-11-13 21:10   河南  

半导体测试机又称半导体自动化测试机,与半导体自动化测试系统同义。两者由于翻译的原因,以往将 Tester 翻译为测试 机,也成为ATE system,测试系统的说法开始流行,整体 上无论是被称为 Tester 还是 ATE system,皆为软硬件一体。


半导体测试机测试半导体器件的电路功能、电性能参数,具体涵盖直流参数(电压、电流)、交流参数(时间、占空比、总 谐波失真、频率等)、功能测试等。
集成电路测试贯穿了集成电路设计、生产过程的核心环节,具体如下:
1.集成电路的设计流程需要芯片验证,即对晶圆样品和集成电路封装样品进行有效性验证;
2.生产流程包括晶圆制造和封装测试,在这两个环节中可能由于设计不完善、制造工艺偏差、晶圆质量、环境污染等因素,造成集成电路功能失效、性能降低等缺陷,因此,分别需要完成晶圆检测(CP, Circuit Probing)和成品测试(FT, Final Test),通过分析测试数据,能够确定具体失效原因,并改进设计及生产、封测工艺,以提高良率及产品质量。无论 哪个环节,要测试芯片的各项功能指标均须完成两个步骤:一是将芯片的引脚与测试机的功能模块连接起来,二是通过测试 机对芯片施加输入信号,并检测输出信号,判断芯片功能和性能是否达到设计要求。



测试机:1由于集成电路参数项目越来越多,如电压、电流、时间、温度、电阻、电容、频率、脉宽、占空比等,对测 试机功能模块的需求越来越多;2客户对集成电路测试精度要求越来越高(微伏、微安级精度),如对测试机钳位精度要求从 1%提升至0.25%、时间测量精度提高到微秒级,对测试机测试精度要求越趋严格;3随着集成电路应用越趋于广泛,需求量 越来越大,对测试成本要求越来越高,因此对测试机的测试速度要求越来越高(如源的响应速度要求达到微秒级);4集成电 路产品门类的增加,要求测试设备具备通用化软件开发平台,方便客户进行二次应用程序开发,以适应不同产品的测试需求; 5测试设备供应商对设备状态、测试参数监控、生产质量数据分析等方面,结合大数据的应用,对测试机的数据存储、采集、 分析方面提出了较高的要求。


分选机和探针台是将芯片的引脚与测试机的功能模块连接起来并实现批量自动化测试的专用设备。在设计验证和成品测试环节, 测试机需要和分选机配合使用;在晶圆检测环节,测试机需要和探针台配合使用。


分选机:

1由于集成电路的小型化和集成化特征,分选机对自动化高速重复定位控制能力和测压精度要求较高,误差精 度普遍要求在0.01mm等级;

2分选机的批量自动化作业要求其具备较强的运行稳定性,例如对UPH(每小时运送集成电路数 量)和Jam Rate(故障停机比率)的要求很高;

3集成电路封装形式的多样性要求分选机具备对不同封装形式集成电路进行 测试时能够快速切换的能力,从而形成较强的柔性化生产能力及适应性;4集成电路测试对外部测试环境有一定要求,例如部 分集成电路测试要求在-55—150°C的多种温度测试环境、无磁场干扰测试环境、多种外场叠加的测试环境中进行,如何给定相 应的测试环境是分选机技术难点。

探针台:

1探针台精度要求非常严苛,重复定位精度要求达到0.001mm(微米)等级;

2晶圆检测对于设备稳定性要求 极高,各个执行器件均需进行多余度的控制,晶圆损伤率要求控制在1ppm(百万分之一)以内;

3晶圆检测需具备多套视觉 精密测量及定位系统,并具备视觉相互标定、多个坐标系互相拟合的功能;

4探针台对设备工作环境洁净度要求极高,除需达 到几乎无人干预的全自动化作业,对传动机构低粉尘提出要求,还需具备气流除尘等特殊功能。

Semi Dance
一个爱跳舞的半导体民工~
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