作者：胡玉 | 字数：1704 | 阅读：

摘 要：随着半导体测试的不断发展，基于成本和质量控制及工艺优化的考虑，在晶圆探针测试阶段引入高温测试已成为必要课题。较之常温下的晶圆测试，引入温度变数的高温晶圆探针测试，更易出现因接触不良导致的良率不佳或探针痕迹过深导致的产品稳定性差。本文通过对高温情况下晶圆探针测试的常见问题、晶圆探针卡针位及探针痕迹的变化规律的的分析，提出相应的改善措施。

关键字：高温，探针预热，接触不良，晶圆探针测试，温度影响

1 探针卡的结构及环境温度影响

以悬臂式探针卡为例，其示意图如图1所示。在高温晶圆探针测试中，探针测试台中的chuck提供晶圆（wafer）测试时的温度，探针测试卡中的PCB等易受环境温度影响的配件所发生的形变，在高温环境下将直接表现为测试时针位的变化，如图2所示，而针位的变化将会直接影响测试过程中的探针与晶圆的焊垫接触良好与否，从而对良率及产品的性能产生影响。

2 常见问题分析

我们以130℃高温下晶圆测试的产品为例，在大规模批量生产测试过程中，经常遭遇的有如下问题：

探针痕迹忽大忽小，深度不一，探针与焊垫的接触不稳定。

高温环境下，开始测试后探针痕迹越来越大，，深度越来越深，导致测试后的晶圆焊垫的破坏或产品的稳定性差，从而影响了产品的质量。

测试过程中，晶圆换片测试、机台暂停、自动清洁针卡后出现针痕变浅或直接无针痕而导致良率低或无良率。

以上问题均因在连续测试过程中PCB等配件因受温度影响而发生形变，继而导致针位与初始机台定位时的设定位置不同而出现偏差。当针痕越来越深时，说明针位较之初始设定位置向下出现了越来越大的偏差，PCB在高温环境下随着时间的增加持续在发生形变；而当机台较长时间暂停，PCB外围环境温度降低时，PCB发生反向形变，从而出现了针痕过浅或无针痕的接触不良现象；探针痕迹的深度不一，忽大忽小，说明PCB随着外围环境温度的变化在发生不同程度的形变。

综上，高温测试环境下，常规探针测试卡的PCB等配件受温度影响发生不同程度的形变导致针痕不佳接触不良是不可避免的，而解决问题的关键是找出PCB等配件发生形变的规律，从而找到相应的解决方案。

3 改善措施

为找出形变发生的规律，将探针测试卡置于130℃高温测试环境下进行预热，每十分钟记录一次针位和针痕深度的数据，通过数据分析我们总结出预热时间和针位、针痕深度之间有如图3、图4所示规律如下：

针位和针痕深度随着预热时间的增加发生变化，前40分钟内发生突变；40分钟～60分钟之间，变化趋于平稳；60分钟以上后，变化趋于饱和，几乎可以忽略不计。

以上结果表明，探针测试卡PCB等配件发生的形变而导致的针位和探针痕迹的变化跟预热时间长短有直接关系，通过足够时长的预热可以使其达到饱和形变，将此时对应的针位定位为测试开始的初始位置，即可改善高温测试中探针痕迹不佳、接触不良的现象。

4 结论

本文通过对探针测试卡PCB等配件发生形变的观察，找出导致高温探针晶圆测试良率不佳的根本原因，依据预热时间与针位、针痕深度之间关系的数据的分析，提出了相应的解决方案，对稳定生产流程、减少测试成本起到了积极的作用，在实际的生产应用中也是行之有效的。

参考文献

[1]Cheng-Lung Wang， Shan-Ming Lan. An Investigation in Temperature Effects with an Improvement Approach of Wafer Probing Test. Journal of Advanced Engineering Vol. 7， No. 3， pp. 109-114/ July 2012

[2]Mark Burns and Gordon W. Roberts. An Introduction to Mixed-Signal IC Test and Measurement， Oxford University Press， Inc. 2001