拓尔思|电子行业报告:芯片良率的重要保障,量检测设备国产替代潜力大( 四 )




图形晶圆成像检测:该类设备主要应用于先进封装环节的晶圆出货检测 , 可实现对晶圆表面高精度高速的成像 , 一般用明场/暗场照明 , 或两者的组合的方式进行缺陷检测 。 设备主要通过深紫外到可见光波段的宽光谱照明或者深紫外单波长高功率的激光照明 , 获取晶圆表面电路的图案图像 , 通过对比晶圆上的测试芯片图像和相邻芯片的图像 , 对电路图案进行对准、降噪和分析 , 实现晶圆表面图形缺陷的捕捉 。

光刻掩膜板成像检测:掩膜板在制程中起到关键作用 , 光罩上的缺陷或图案位置错误会被复制到产品晶圆上面的许多芯片中 , 因此对于光刻掩膜版的检测成为实现芯片制造高良率的关键因素之一 。 检测主要通过对晶圆上同一位置和同一特征尺度进行多次重复测量 , 通过宽光谱照明或者深紫外激光照明 , 获取光刻掩膜板上的图案图像 , 并将测量结果的标准差作为设备的重复性精度指标 。 该指标体现设备对晶圆同一位置和同一特征尺度的测量结果的波动幅度大小 。

1.3.后道测试分为晶圆检测和成品测试 , 主要关注电性能测试
后道检测分为晶圆检测和成品测试 , 晶圆检测环节需要使用测试机和探针台 , 成品测试环节需要使用测试机和分选机:晶圆检测环节:
晶圆检测是指在晶圆完成后进行封装前 , 通过探针台和测试机的配合使用 , 对晶圆上的裸芯片进行功能和电参数测试 。 探针台将晶圆逐片自动传送至测试位置 , 芯片的Pad 点通过探针、专用连接线与测试机的功能模块进行连接 , 测试机对芯片施加输入信号并采集输出信号 , 判断芯片功能和性能在不同工作条件下是否达到设计规范要求 。 测试结果通过通信接口传送给探针台 , 探针台据此对芯片进行打点标记 , 形成晶圆的Map 图 。 该环节的目的是确保在芯片封装前 , 尽可能地把无效芯片筛选出来以节约封装费用 。 成品测试环节:成品测试是指芯片完成封装后 , 通过分选机和测试机的配合使用 , 对封装完成后的芯片进行功能和电参数测试 。 分选机将被测芯片逐个自动传送至测试工位 , 被测芯片的引脚通过测试工位上的基座、专用连接线与测试机的功能模块进行连接 , 测试机对芯片施加输入信号并采集输出信号 , 判断芯片功能和性能在不同工作条件下是否达到设计规范要求 。 测试结果通过通信接口传送给分选机 , 分选机据此对被测芯片进行标记、分选、收料或编带 。 该环节的目的是保证出厂的每颗集成电路的功能和性能指标能够达到设计规范要求 。

后道测试设备主要包含测试机、分选机和探针台三种设备 , ATE测试机的检测内容主要为功能和电参数检测:ATE测试机通过计算机自动控制 , 能够自动完成对半导体的测试 , 加快检测电学参数的速度 , 降低芯片测试成本 , 主要测试内容为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 。

分选机在成品芯片测试环节搭配ATE使用 , 按照形态和适用情形分为重力式、平移式、转塔式、测编一体机 。 重力式结构简单 , 投资小 , 适合体积较大、测试时间一般的传统类型封装形式 , 如DIP、QFN、SOP等;平移式采用机械臂运输芯片 , 适合几乎所有类型的封装 , 在测试时间较长或先进封装情况下优势明显;转塔式适合体积小、重量小、测试时间短的芯片 , UPH最高 , 许多转塔式结合了视觉检测功能 , 多以测编一体机的形式存在 。 测编一体机将测试(test)、视觉量测(inspection &metrology)、激光打标(mark)、编带等功能结合为一体 , 同样也可以分为重力式、平移式、转塔式等类型 , 由于集成功能较多 , 因此结构复杂 , 技术壁垒较高 。