基于标记点识别的晶圆自动扫正方法研究

自动探针测试系统是硅晶圆半导体前道检测工艺中的关键设备之一,用来测量不同类型器件的多种电性能参数(如功率器件静态参数、微波器件S参数等)。在实际工艺线上,由于人为操作误差和外界环境干扰因素,探针台在测试前,必须对晶圆进行校准。针对这一问题,创新性地提出了一种基于标记点图像识别的晶圆自动扫正方法。经过验证,该方法校准精度高,工艺适应性强。

用于在片测试系统整体校准的电阻标准件

为解决在片测试系统中1~1000Ω电阻无法进行整体校准问题,通过采用GaAs材料作为衬底,利用半导体工艺中薄膜溅射法,使用轰击离子Ar+与靶材作用形成反应层,激发出的溅射原子NiCr打至GaAs表面,制作薄膜电阻.采用方块电阻为50Ω/块,通过调节长与宽的比值,研制出1~1000Ω电阻标准件.为消除电阻测量过程中芯片内部回路引线的影响,研制出相对应的短路器.通过组建具有温度控制系统的定标装置,在-40~100℃温度下对标准件进行定标,定标结果表明电阻标准件的阻值与温度具有良好的线性关系,短期重复性RSD优于0.05%,年稳定性RSD优于0.1%,可以有效解决现有在片测试系统低值电阻参数的整体校准问题.

MEMS晶圆级测试系统现状及未来展望

微机电系统(MEMS)产品的广泛应用使得晶圆级测试技术必要性日益凸显。分析了国内和国际MEMS晶圆级测试系统硬件和MEMS晶圆级测试技术的现状。参照国际上利用RM8096/8097标准物质(RM)对MEMS产品进行计量测试的方法,给出了针对我国现有MEMS晶圆级测试系统校准问题的初步解决方案。并指出了该类测试系统今后向着标准化模块化方向发展的趋势。

集成电路RFID芯片测试系统设计与实现

为了测试RFID集成电路芯片成品,设计了一种基于ISO14443A协议读写芯片的非接触式集成电路(RFID)芯片的功能测试系统。该测试系统完全采用国内自主产权设计的半自动测试台配置搭建测试,适合针对某一系列芯片研发的测试使用,避免了功能性冗余浪费。在测试方面,能够直接连接芯片的测试引脚,直接测试;也可以通过非接触式近距离感应耦合测试。工业使用结果表明:系统能够精准地测试RFID芯片性能,具有测试效率高、使用便捷的特点。

MEMS片上绝缘性能测试高阻标准件研制

针对MEMS圆片测试系统中绝缘性能测试的准确测量问题,利用Ga As半导体材料硼离子注入后的高绝缘特性,研究制作片上高值电阻标准件的方案,研制出一种基于Ga As衬底的由2个金属电极构成的1 GΩ片上高阻标准件。组建能有效溯源至国家最高标准的定标装置,使用与标准件探针压点坐标匹配的探针卡作为测试夹具,考核出年稳定性优于0.1%的在片标准件。经试验表明:该标准件携带方便、性能稳定,对开展MEMS片上绝缘性能测试提供有效的现场校准方案,有效解决其溯源问题。

服务于IC产业的MEMS探卡

圆片级芯片测试在IC制造工艺中已经成为不可或缺的一部分,发挥着重要的作用,而测试探卡在圆片级芯片测试过程中起着关键的信号通路的作用。分析指出由于芯片管脚密度的不断增加以及在高频电路中应用的需要,传统的组装式探卡将不能适应未来的测试要求;和传统探卡的组装方法相比,MEMS技术显然更适应当今的IC技术。综述了针对MEMS探卡不同的应用前景所提出的多种技术方案,特别介绍了传感技术国家重点实验室为满足IC圆片级测试的要求,针对管脚线排布型待测器件的新型过孔互连式悬臂梁芯片和针对管脚面排布型待测器件的Ni探针阵列结构的设计和制造。

探针台“四芯”测试算法应用研究

介绍了探针测试的现状,基于探针设备的硬件结构,探索设计一种“四芯”测试算法,达到提高测试效率的目标。实验结果表明了“四芯”测试算法的可行性及有效性。

基于多体系统理论的晶圆测试平台误差建模

针对晶圆测试平台内部构造和工作特点,采用了多体系统理论法对晶圆测试平台空间定位误差进行建模。首先通过低序体阵列描述多体系统拓扑结构,将晶圆测试平台各体之间的关系转换为各坐标系之间的关系,然后建立低序体之间的理想与实际特征变换矩阵,最终建立晶圆测试平台空间定位误差模型。上述模型包含了由于制造、装配、运动控制不精确等因素带来的空间定位误差。给出了晶圆测试平台空间定位误差的数学表达式,为后续误差补偿提供理论基础。

用于监测硅片应力的红外光弹仪

为检测硅片在制造工艺中的应力变化,研制了可用于硅片应力检测/监测的红外光弹(IRPE)系统,获得了芯片的红外光弹图像。利用该系统得出了硅通孔(TSV)结构在退火过程中的应力变化,并发现虽然制造技术和工艺完全一样,但每个TSV的初始残余应力是不同的。不同的TSV取得零应力的温度点也不相同,然而当温度达到一定值时,所有TSV都将保持零应力状态。此外,该系统也用于晶圆键合质量的评价,相对于一般红外显微镜,其检测效果更佳,与超声法相比,其检测效果相当,但效率更高且不需耦合剂。

数字化红外探测器的读出电路晶圆测试系统研究

数字化红外探测器的读出电路晶圆测试是评价晶圆的重要环节。在现有探针台测试设备的基础上,研制了一块电路板装置。它既可驱动晶圆工作,也可将不同形式的数字化输出信号转换为统一的数字图像传输格式,而且测试过程中可对电路板参数进行设置。首先对红外探测器读出晶圆测试系统进行了介绍,然后对研制的测试电路板装置进行了原理分析。最后将此电路板进行硬件实现,并编写了内部测试程序,完成了功能验证。对差分输出和单路输出两种形式的晶圆进行了测试,其结果与晶圆低温下的测试结果一致,数据准确可靠。此外电路装置有100个输入接口,可重复编程,支持24bit及以下输出位宽数字化晶圆的测试,使测试系统具有更高的兼容性和灵活性。

一种微型探针台的设计和应用

介绍了一种便携式探针台,其结构小巧,功能实用,成本较低,可以满足基本的试验需求。特别之处在于显微镜和探针台采用分体结构设计,使得探针台部分能从整个探针台系统中独立出来,可以应用于辐照试验中。固定在探针台上的芯片可以与探针台一起放置于空间任意位置,方便将芯片对准辐照源中心。该探针台也可放置在高低温箱中,用于芯片的三温测试。加上显微镜固定采用多角度云台支架设计,支持全方位观察,可以使得观察更加立体直观。探针卡采用多探针结构,可实现多路测试,并且探卡及其信号连接线采用了低漏电及EMI设计,测试精度可以达到0.1 n A以下,配合接地良好的铝制屏蔽盒,增加了抗干扰能力,其测试数据更加精确。

基于回波替代的毫米波矢量网络测试校准方法

毫米波频段矢量网络测试是射频半导体器件建模和电路设计中不可缺少的环节。提出了一种新型的旨在提高毫米波频段测试精度的校准方法。该方法通过反向注入回波的方式来降低毫米波频段矢量校准中传输线原始测量数据的不确定性,进而降低了校准过程中对校准件精度的要求,获得了更具鲁棒性的校准误差模型参数。基于国产AV3672矢量网络分析仪在1～50 GHz内对该校准方法相较于传统校准方法的有效性进行了验证。采用这种方法校准后,直通校准件的S_(21)测试误差下降至0.02 dB,短路校准件S_(11)误差下降至-50 dB。实验结果证明,该方法在不依赖于昂贵的附加仪器仪表设备的同时,明显提升了毫米波矢量测试精度,而且算法复杂度并没有急剧增加,具备极强的实用性和通用性。

基于VEE的MEMS滤波器在片测试系统

MEMS滤波器具有小型化、低插损、高带外抑制等优点,是微波通信系统研究的重要方向之一。随着MEMS滤波器需求量的不断增加,传统的手动测试筛选方式已经不能满足多通道组件装配的需求。本文采用Agilent VEE作为软件开发平台,设计了一种MEMS滤波器自动测试系统。该系统实现了滤波器在片微波测试和数据自动存储,能够满足大规模测试的要求。

MEMS陀螺在片自动测试系统开发

为了快速评估出微机械陀螺的振动性能参数,结合ASIC探针卡,NI数据采集卡,半自动探针台和软件实现了圆片级自动测试,判断出陀螺是否能正常振荡。实验结果表明,该圆片级在片自动测试系统能准确的测量出芯片的振动性能,快速准确的反映出工艺能力,且实现圆片级挑选出不同等级性能的陀螺芯片,对陀螺的设计和生产加工具有重要的促进作用。

SiC单晶片切割力建模与自适应控制

Si C单晶因优良的物理和机械性能而大量用于大功率器件和IC行业。但由于材料的高硬度和高脆性,使其加工过程变得很困难。为此,分析了Si C单晶片切割过程,建立切割过程模型,通过F检验法进行系统阶次辨识,采用遗忘因子递推最小二乘算法在线估计模型参数,建立进给量与切割力的差分方程,设计基于最小方差自校正的切割力控制器,并进行实验验证。结果表明:控制器能够很好的跟踪不同信号,具有良好的鲁棒性,提高了Si C单晶片的加工效率和表面质量。

C_(PK)在集成电路测试行业中的应用

制程能力指数(C_(PK))能反映测量系统处于稳定状态下的实际加工能力,分析评估过程的稳定性和控制能力,它是现代企业用于表示制程能力的指标,实质作用是反映制程合格率的高低。以晶圆级测试数据为例,使用MINITAB 16软件,将C_(PK)应用到集成电路测试行业中,首先对数据进行正态性检验,对符合正态分布的数据进行控制图分析,查看测试过程是否稳定、受控。最后,通过Capability Sixpacks工具考察处在稳定状态下的测量系统在某multi-site测试下的实际加工能力,并根据C_(PK)五个等级标准,在管理上作出相应的判断和处置,判断是否需要改善制程,为确保产品质量和测试稳定性提供了一种有效方法。

基于MBD的半导体设备模型验证平台及应用

为提高对准精度,晶圆在对准过程中,需要对设备在运动过程中产生的误差进行补偿处理。设计测校策略用于误差项的检测,但测校策略的有效性却难以在正式运用前得到验证。使用MATLAB对晶圆对准过程进行模拟仿真,可实现工件台带动晶圆移动,相机拍照等基础功能。在平台中注入不同误差项,模拟真实设备运动产生的误差,此验证平台可以运行测校策略,实现误差的检验,对比注入误差,得到测校策略的正确性。