摘 要：晶圓測試是對半導體晶圓上的每個芯片進行檢測，在檢測機上安裝探針卡，使每個細如毛發(fā)的探針與芯片上的焊墊直接接觸，進行測試，不合格的芯片會被記錄，并在出貨前打上墨點，這些不合格品將不再進行下一制程，從而避免封裝成本的浪費。然而任何一個制程都會有其潛在的失效模式產(chǎn)生，晶圓測試也不例外。測試過程中造成的對芯片的中間絕緣層破壞就是最為嚴重的問題之一，他將對芯片的可靠性造成嚴重影響。

關鍵字：晶圓測試；中間絕緣層的破壞；潛在失效模式；芯片可靠性

1 中間絕緣層的介紹

ILD叫中間絕緣層， 也叫層間介質(zhì)，層間介質(zhì)主要提供器件內(nèi)部的導體區(qū)、金屬之間的電絕緣以及與周圍環(huán)境的隔離防護， 在晶圓測試過程中，可能影響到的是最上一層的ILD， 它緊鄰焊點區(qū)域下方，如果ILD遭到破壞，芯片的穩(wěn)定性將會受到影響，嚴重時下層金屬電路會產(chǎn)生短路或斷路現(xiàn)象。

2 晶圓測試過程中造成ILD破壞的主要因素

晶圓測試是通過探針機、測試機、探針卡與芯片的焊墊（pad）相互連接，從而對芯片進行測試。整個過程中與芯片的焊墊接觸的只有探針卡上的探針，但是任何一個接觸點的壓力過大，都會累加到最后的芯片pad上面，很有可能會造成對芯片中間絕緣層的破壞， 而且生產(chǎn)過程中的很多參數(shù)也會對ILD有影響，所以晶圓測試過程中有很多因素都存在著破壞ILD的潛在風險：

·探針機Z軸的精度、加速度

·焊墊區(qū)鋁層太薄

·測試機與探針機接觸的共面性不好 （所有共面性的差異，最后都會疊加在芯片的焊墊區(qū)上，使個別針扎入過深，造成ILD層的破壞）

·探針卡的共面性不好

·探針卡針尖過細， 造成測試時的壓力過大

·探針卡的在線清潔用紙型號錯誤、老化或清潔參數(shù)不合理

·測試時探針卡扎入芯片焊墊區(qū)的深度設置過大

·測試次數(shù)過多

·外來物粘在探針卡的針尖處， 或者焊墊區(qū)

·高、低溫測試時，探針卡的形變

3 ILD破壞對芯片造成的不良影響

當ILD破壞嚴重時，會徹底對芯片的電路造成毀壞，使芯片出現(xiàn)短路或斷路問題，這種情況完全可以在測試過程中被篩選出來，對客戶來說是不會造成影響的，只會影響到晶圓測試工廠自身的成本。但當中間絕緣層ILD只出現(xiàn)輕微裂痕時，不足以造成芯片的電性馬上失效，這種破壞程度是很難被探測出來的，即使借助顯微鏡檢查探針痕跡時，也很難看出探針痕跡是否過深，焊墊區(qū)是否被扎穿，因此很容易將此產(chǎn)品流入客戶端，在客戶使用一段時間后問題就會顯現(xiàn)出來，例如工作狀態(tài)不穩(wěn)定，產(chǎn)品壽命縮短等問題。

4 ILD問題的檢出方法

ILD問題在產(chǎn)品的引進階段就會被考慮進去，因此在正式生產(chǎn)前，會做一系列的試驗去確定合理的參數(shù)， 比如探針扎入的深度、探針卡的型號及參數(shù)、探針卡在線清潔參數(shù)、清潔紙的類型等等，當初始參數(shù)設定完成后，大規(guī)模生產(chǎn)過程中也會有一些手段對產(chǎn)品進行監(jiān)控。

目前業(yè)界對生產(chǎn)過程中的ILD檢測還主要是靠顯微鏡觀察探針痕跡，如果探針痕跡過大、 過深時，就有ILD 被破壞的風險， 但這種方法對操作員的經(jīng)驗有很高的要求。另外一種方法就是對產(chǎn)品進行抽檢，定期利用一些正常生產(chǎn)中的次品，在實驗室中，在探針痕跡處切開，借助顯微鏡觀察其截面的結(jié)構(gòu)，ILD層的任何變形都可以很清晰地被看到。

保護ILD的完好性，是探針測試過程中必須要考慮的重要因素之一，有效地檢測方法也尤為重要。如果能通過電性測試，準確的探測到ILD的所有不良，將會有效地提高ILD不良問題的檢出度，并降低其對客戶造成的不良影響，提高客戶滿意度。

參考文獻

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作者簡介

尹麗莉，女，天津市，晶圓測試工程師。