關(guān)于半導(dǎo)體封裝測(cè)試設(shè)備的應(yīng)用介紹

半導(dǎo)體制造是人類迄今為止掌握的工業(yè)技術(shù)難度最高的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，是先進(jìn)制造領(lǐng)域皇冠上的一顆鉆石。隨著半導(dǎo)體技術(shù)不斷發(fā)展，芯片線寬尺寸不斷減小，制造工序逐漸復(fù)雜。目前國際上7 nm制程已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，需要近2000道工序，先進(jìn)的制程和復(fù)雜的工序?qū)⒊掷m(xù)提升對(duì)于先進(jìn)設(shè)備的需求。

晶圓制造環(huán)節(jié)設(shè)備包括光刻機(jī)、化學(xué)氣相淀積設(shè)備、物理氣相淀積設(shè)備、刻蝕機(jī)、離子注入機(jī)、褪火設(shè)備、清洗設(shè)備等；封裝環(huán)節(jié)設(shè)備包括研磨減薄設(shè)備、切割設(shè)備、度量缺陷檢測(cè)設(shè)備、裝片機(jī)、引線鍵合設(shè)備、注塑機(jī)、切筋成型設(shè)備等；測(cè)試環(huán)節(jié)設(shè)備包括測(cè)試機(jī)（ATE，Automatic Test Equipment）、分選機(jī)（Handler）、探針臺(tái)（Wafer Prober）等。這些設(shè)備的制造需要綜合運(yùn)用光學(xué)、物理、化學(xué)等科學(xué)技術(shù)，目前最先進(jìn)的設(shè)備已經(jīng)在進(jìn)行原子級(jí)別的制造，具有技術(shù)含量高、制造難度大、設(shè)備價(jià)值高等特點(diǎn)。

在測(cè)試設(shè)備中，其中測(cè)試臺(tái)與探針臺(tái)組合運(yùn)用于CP測(cè)試。因?yàn)榇藭r(shí)的晶圓尚未進(jìn)行產(chǎn)品封裝，晶圓上集成著眾多微小尺寸的待測(cè)芯片，需要通過探針臺(tái)與晶圓芯片進(jìn)行精確接觸，以連通待測(cè)芯片與測(cè)試臺(tái)之間的電路。而FT測(cè)試使用的設(shè)備主要有測(cè)試臺(tái)和分選機(jī)。因?yàn)榇藭r(shí)的芯片經(jīng)歷了封裝環(huán)節(jié)，每個(gè)芯片上均有引腳可以與分選機(jī)上的“金手指”相連接。

測(cè)試臺(tái)是檢測(cè)芯片功能和性能的專用設(shè)備。測(cè)試時(shí)，測(cè)試臺(tái)對(duì)待測(cè)芯片施加輸入信號(hào)，得到輸出信號(hào)與預(yù)期值進(jìn)行比較，判斷芯片的電性性能和產(chǎn)品功能的有效性。在CP、FT檢測(cè)環(huán)節(jié)內(nèi)，測(cè)試臺(tái)會(huì)分別將結(jié)果傳輸給探針臺(tái)和分選機(jī)。當(dāng)探針臺(tái)接收到測(cè)試結(jié)果后，會(huì)進(jìn)行噴墨操作以標(biāo)記出晶圓上有缺損的芯片；而當(dāng)分選器接收到來自測(cè)試臺(tái)的結(jié)果后，則會(huì)對(duì)芯片進(jìn)行取舍和分類。

探針臺(tái)用于晶圓加工之后、封裝工藝之前的CP測(cè)試環(huán)節(jié)，負(fù)責(zé)晶圓的輸送與定位，使晶圓上的晶粒依次與探針接觸并逐個(gè)測(cè)試。探針臺(tái)的工作流程為，首先通過載片臺(tái)將晶圓移動(dòng)到晶圓相機(jī)下，通過晶圓相機(jī)拍攝晶圓圖像，從而確定晶圓的坐標(biāo)位置；再將探針相機(jī)移動(dòng)到探針卡下面，從而確定探針頭的坐標(biāo)位置；得到兩者的位置關(guān)系后，即可將晶圓移動(dòng)到探針卡下面，通過載片臺(tái)垂直方向運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)針功能。探針臺(tái)是晶圓后道測(cè)試的高精密裝備，其技術(shù)壁壘主要體現(xiàn)在系統(tǒng)的精準(zhǔn)定位、微米級(jí)運(yùn)動(dòng)以及高準(zhǔn)確率通信等關(guān)鍵參數(shù)。

集成電路分選設(shè)備應(yīng)用于芯片封裝之后的FT測(cè)試環(huán)節(jié)，它是提供芯片篩選、分類功能的后道測(cè)試設(shè)備。分選機(jī)負(fù)責(zé)將輸入的芯片按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的取放方式運(yùn)輸?shù)綔y(cè)試模塊完成電路壓測(cè)，在此步驟內(nèi)分選機(jī)依據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)對(duì)被測(cè)芯片進(jìn)行標(biāo)記、分選、收料或編帶。。

測(cè)試機(jī)屬于定制化的設(shè)備，定制性主要體現(xiàn)在測(cè)試板卡和測(cè)試程序的定制，每一款待測(cè)芯片都有自己特定的測(cè)試程序，一般是由設(shè)計(jì)廠商來確定。探針臺(tái)和分選機(jī)則是相對(duì)通用的設(shè)備。探針臺(tái)一般是由晶圓代工廠確定，分選機(jī)一般是由封測(cè)廠商確定。

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