专用集成电路设计实践（西电版）第6章 ASIC测试技术概述.pptVIP

; 6.1常用测试设备及仪器简介

探针台

半导体生产过程中的探测大约分为三大类:

(1)参数探测:提供制造期间的装置特性测量。

(2)晶圆探测:当制造完成要进行封装前,在一系列的晶圆上(WaferSort)测试装置功能。

(3)以探针台为基础的晶圆处理探测(FinalTest):在卖给顾客前,对封装完成的装置作最后的测试。它是保证芯片成品率的重要步骤。;;图6－1探针台的整机结构;;2)高精度、高速度X-Y工作台

如图6－2所示,X-Y工作台是全自动探针台能正常、准确、高效实现自动化的保证。我们使用了平面电机作为TZ－109型的工作台执行元件。该部件具有精度高、速度快、效率高、无磨损、不需润滑、使用寿命长等特点。定位精度为±4.5μm,运行速度为255mm/s,X向行程380mm,Y向行程192mm,各项性能指标都能满足使用要求。;图6－2X－Y工作台;3)可编程承片台

如图6－3所示,承片台由接片装置、Z向升降、θ向旋转机构、调针台、步进电机等组成。它是本机的核心部件,其主要功能是承接并固定被测晶片。它在平面电机动子的带动下可完成Z向升降、θ向旋转、自动装片、卸片、晶片自动对准及自动探测等功能。它由主计算机直接控制,根据系统命令完成Z、θ向运动等全部功能。;图6－3承片台;Z向升降和θ向旋转是承片台的两个重要功能。Z向升降功能用于承片台实现接片、自动对准、[JP2]测试、卸片等过程。θ向旋转功能用来带动吸片盘作正反向转动,自动对准时对晶片所处的位置夹角进行调整。Z向升降采用精密丝杠副结构,θ向旋转采用三级减速器结构,都由步进电机驱动,并设有光电传感器作限位检测。抬升旋转机构具有结构简单、运行灵活可靠、精度高、抬升量可任意设置等特点,且满足行程、分辨率精度、速度等要求。;;5)探卡盘、探针盘、分离式探头、探边器、打点器

探卡盘和探针盘是探针台的两个重要附件。探卡盘用于探针卡测试,探针盘用于分离式探头测试。通过更换盘子可以改变测试台的测试方式。它们的装入不需螺钉固定,推入台板三点定位孔内即可,装卸调换也特别方便。

分离式探头在探针盘上为固定方式,其三维调节范围、稳定性、可靠性以及微调性是影响探针台性能的重要因素。本机探头改变了以往的结构形式,针座在探针盘上的固定方式采用磁力吸附式。X、Y向的调节采取万向节调节结构。三维调节范围分别为X向6mm、Y向8mm、Z向5mm。;当探边器探测到晶片边沿时,由它发出电信号,使工作台拐弯换向。本机采用光电式结构,通过对光电传感器的挡光与脱离达到电气通断,以控制工作台的运行方向。该探边器具有灵敏度高、易调整等特点。

打点器用于在不合格芯片上打印标记,以方便下道工序分选。本机打点器为软芯打点结构,对晶片撞击力小,不易损坏芯片。;6)气路控制系统

气路控制系统由大气和真空两部分组成。大气用于平面电机动子的气浮和承片台卸片的吹气。真空用于预对准台、机械手、承片台吸片。该系统采用大气和真空共控方式,根据系统命令控制电磁阀的动作顺序,使平面电机、承片台、预对准台、传片台顺利完成工作过程。

该系统的控制方法采取“顺序动作控制回路”,大大简化了气路系统,将大气和真空两种气路合理地结合在一起,使回路既具有独立性又具有通用性,通过相互切换即可满足系统使用要求。;;图6－4电器控制系统方框图;示波器

1.示波器的结构及注意事项

示波器是一种快速的X-Y描绘器,可根据需要描绘出输入信号对另一信号或者输入信号对时间的关系曲线。在示波器的屏面上,有一个光点随着输入电压移动,起类似记录笔的作用。一般情况下,Y轴(垂直轴)输入端接入被测电压信号,使光点依电压的瞬时值上下移动;X轴(水平轴)输入端接内部产生的随时间作线性变化的锯齿波电压,使光点均匀地

从左到右扫描。于是,在荧光屏上,光点描绘出输入电压随时间变化的曲线。示波器除可进行电压测量外,利用换能器还可以将应变、加速度、压力和其他物理量变换成电压信号进行测量。如果被测信号以足够快的速度重复出现,并与锯齿波间保持固定的时间关系,则显示的曲线可保持稳定。因此,示波器可将多种动态现象显示成可见的图像。;在测试时,示波器中的信号通常通过探头进行耦合,分为电压探头和电流探头两种。电流探头将信号耦合到示波器的方法与电压探