半导体封装测试设备的应用介绍-电

时间：2021-09-23

半导体制造是人类迄今为止掌握的工业技术难度较高的生产环节，是先进制造领域皇冠上的一颗钻石。随着半导体技术不断发展，芯片线宽尺寸不断减小，制造工序逐渐复杂。目前国际上7 nm制程已进入产业化阶段，需要近2000道工序，先进的制程和复杂的工序将持续提升对于先进设备的需求。
晶圆制造环节设备包括光刻机、化学气相淀积设备、物理气相淀积设备、刻蚀机、离子注入机、褪火设备、清洗设备等；封装环节设备包括研磨减薄设备、切割设备、度量缺陷检测设备、装片机、引线键合设备、注塑机、切筋成型设备等；测试环节设备包括测试机（ATE，Automatic Test Equipment）、分选机（Handler）、探针台（Wafer Prober）等。这些设备的制造需要综合运用光学、物理、化学等科学技术，目前较先进的设备已经在进行原子级别的制造，具有技术含量高、制造难度大、设备价值高等特点。 
在测试设备中，其中测试台与探针台组合运用于CP测试。因为此时的晶圆尚未进行产品封装，晶圆上集成着众多微小尺寸的待测芯片，需要通过探针台与晶圆芯片进行精确接触，以连通待测芯片与测试台之间的电路。而FT测试使用的设备主要有测试台和分选机。因为此时的芯片经历了封装环节，每个芯片上均有引脚可以与分选机上的“金手指”相连接。
测试台是检测芯片功能和性能的**设备。测试时，测试台对待测芯片施加输入信号，得到输出信号与预期值进行比较，判断芯片的电性性能和产品功能的有效性。在CP、FT检测环节内，测试台会分别将结果传输给探针台和分选机。当探针台接收到测试结果后，会进行喷墨操作以标记出晶圆上有缺损的芯片；而当分选器接收到来自测试台的结果后，则会对芯片进行取舍和分类。
探针台用于晶圆加工之后、封装工艺之前的CP测试环节，负责晶圆的输送与定位，使晶圆上的晶粒依次与探针接触并逐个测试。探针台的工作流程为，首先通过载片台将晶圆移动到晶圆相机下，通过晶圆相机拍摄晶圆图像，从而确定晶圆的坐标位置；再将探针相机移动到探针卡下面，从而确定探针头的坐标位置；得到两者的位置关系后，即可将晶圆移动到探针卡下面，通过载片台垂直方向运动实现对针功能。探针台是晶圆后道测试的高精密装备，其技术壁垒主要体现在系统的精准定位、微米级运动以及高准确率通信等关键参数。
集成电路分选设备应用于芯片封装之后的FT测试环节，它是提供芯片筛选、分类功能的后道测试设备。分选机负责将输入的芯片按照系统设计的取放方式运输到测试模块完成电路压测，在此步骤内分选机依据测试结果对对被测芯片进行标记、分选、收料或编带。。
测试机属于定制化的设备，定制性主要体现在测试板卡和测试程序的定制，每一款待测芯片都有自己特定的测试程序，一般是由设计厂商来确定。探针台和分选机则是相对通用的设备。探针台一般是由晶圆代工厂确定，分选机一般是由封测厂商确定。

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