在将芯片组装成封装之前，它们要经过晶圆探测测试过程。该测试的目的是识别无效的晶圆，提供有价值的反馈，从而显着影响晶圆制造、质量控制和生产过程控制。该测试过程称为：晶圆探针测试.

晶圆探测机是对每个晶圆芯片的集成电路进行电气测试。在将晶圆上的集成电路 (IC) 切割成单个芯片之前，在测试和确保其功能方面发挥着关键作用。以实现精确、自动化和可重复的电气测试。

以下是其关键组件和相关技术难点总结：

1.探测器底盘和检测台：晶圆探测系统的底座通常是一个高度稳定的底盘，其中装有放置晶圆进行测试的晶圆台。该检测晶圆台在 X 和 Y 方向上移动（有些系统还结合了 Z 运动），以精确定位探头下方的晶圆。该载物台使用精密线性致动器或空气轴承来提供探测晶圆上微小电路所需的精确定位。

技术分析：确保高精度对准是一项挑战，尤其是随着晶圆尺寸的增加（高达 12 英寸）。即使是微小的错位也会导致测试不准确并损坏晶圆。

2.探针卡：探针卡是一排微小的尖头触点，可与晶圆进行物理连接。它连接到晶圆的接触垫以施加测试信号并测量电响应。探针卡根据被测试的半导体器件的类型而有所不同。

技术分析：探针的磨损和随时间推移的对准是重要问题。半导体器件的小型化需要更精细、更准确的探针，因此对准至关重要。探针卡必须定期更换或重新配置，这会增加系统停机时间和运营成本。

3.晶圆卡盘：晶圆卡盘是在探测过程中将晶圆固定到位的平台。它使用真空或静电力来固定晶圆，提供精确测试所需的稳定性。卡盘还具有温度控制功能，可以模拟被测试器件的工作条件。

技术分析：在不同温度下保持卡盘和晶圆之间的均匀接触很困难。温度变化可能会导致晶圆翘曲或错位，从而导致测试结果不准确或损坏。

4.LD/UNLD：自动化系统通常包括机械臂或用于处理晶圆的机构。这些系统将晶圆从存储盒 (FOUP) 转移到探测器的卡盘，并在测试后返回。自动化可以在最少的人为干预下实现高吞吐量测试。

技术分析：必须极其小心地处理精密晶圆，以避免污染、破裂或碎裂。

5.光学对准系统：晶圆探测系统采用光学对准系统来确保在测试开始之前探针卡和晶圆完全对准。这些系统使用摄像头和激光器来检测晶圆的位置并通过调整平台来纠正任何错位。

6.测试系统：生成测试信号并测量晶圆响应的电子设备是探测器系统的另一个关键元素。这些电子设备必须以高精度运行，以确保准确测量晶圆的电气特性。

技术：多层芯片和 3D 结构的复杂性日益增加，对设计能够处理高速信号和管理干扰的测试设备提出了挑战。

7.软件和控制系统：晶圆探测由管理高性能运动、数据采集、信号生成和反馈回路的复杂软件控制。现代系统还具有诊断工具来监控探针的健康状况、探针卡磨损和阶段性能。

其他技术总结：

细间距探测：随着 IC 变得越来越密集，晶圆上接触点之间的距离（称为间距）会减小。探针卡需要采用更细的针头，以便探测这些紧密排列的接触点，而不会造成短路或错位。

射频和高速信号测试：对于先进的通信设备，晶圆探测系统必须处理高频信号。这需要专门的射频探针和信号屏蔽来避免干扰。

温度测试和热膨胀：在测试过程中，晶圆通常会经受极端温度以模拟真实环境条件。在此类测试期间管理热膨胀非常复杂，因为晶圆和探测系统中的不同材料会以不同的速率膨胀。这可能会导致错位、接触不良或晶圆损坏。

磨损和维护：探测是一个接触过程，探针和晶圆之间持续的机械相互作用会导致磨损。必须定期更换探针以保持准确性。

吞吐量与准确性：平衡高吞吐量需求与精确、准确测量要求是一项持续的挑战。探测系统有望快速处理大量晶圆，但这可能会导致磨损、错位或测试不准确。

自动校准：为了保持精度，探针系统必须经常重新校准自身，尤其是在探针卡磨损时。