国产化半导体晶圆针测测试系统详解

国产化半导体晶圆针测测试系统详解

半导体芯片产业是国民经济的重要战略性产业，其生产流程复杂且精密。在众多生产环节中，晶圆针测是确保半导体产品质量的关键步骤之一。本文将详细介绍半导体晶圆针测测试系统的相关技术与应用。

半导体芯片产业是国民经济重要战略性产业。半导体生产，包括半导体材料的生产、半导体器件的生产和半导体集成电路的生产等几个方面。半导体器件和集成电路的生产，则主要流程有切片、磨片、抛光、外延、氧化、光刻、扩散、蒸发、压焊、封装等步骤。而检测与测试则贯穿在从硅片制造到封装的各个环节。

在半导体的制造流程中晶圆的晶圆针测是非常重要的一环，在半导体封装前采用探针台针对半导体的引脚进行自动对准与检测。由于测试时晶圆没有封装，需要控制待测晶圆环境的洁净度，避免空气中的微粒子等污染晶圆。

检测晶圆的响应参数进行特性分类，检测方案主要通过电压输出来激励待测晶圆，通过高速的模拟量监测在给电的过程中的响应特性，同时需要大量开关量控制来探针位置。

该方案选用一款具有16位高分辨率和高达1M的采集速度，可以同时两路波形输出的高速采集与控制卡实现（PCIE-1816）。

PCIE-1816 1MS/s,16位,16通道多功能卡

• 16路模拟输入，高达1 MS / s，16位分辨率
• 2路模拟量输出，高达3 MS / s，16位分辨率
• 模拟量输入输出支持模拟和数字触发器
• 模拟量输出支持波形生成
• 24路可编程数字I/ O通道
• 2个32位可编程计数器/定时器
• 板载FIFO存储器(4k采样)

针对多晶圆的同步测试，可以选择更多的同步采集卡方案。

另外依据不同的数字控制点选配了多款控制卡（PCI-1737/1757/1753 IO）。

PCI-1753 96位数字量I/0卡

• 96位数字量I/O
• 仿真8255PPI模式0
• 提供比8255更高的驱动能力缓冲电路
• 多中断源处理能力
• 输出状态回读

该系统在频繁控制探针的同时实现高速量测，需要在多个线程进行同步控制。如果线程间的同步出现问题或出现内存泄漏，会给测试系统带来严重的影响。

研华DAQNavi软件在驱动层实现线程保护功能，可以避免由于应用层的失误而带来的影响，简化了应用层的编写负担。同时可以通过向导式敏捷开发模式迅速实现应用，为快速实现国产化应用打下了基础。

该系统实现了高故障覆盖率测试矢量的晶圆参数测试和功能测试。