半導體設備有哪些?如何分類?(後道工藝設備——封裝測試篇)

2020-12-17 OFweek維科網

半導體設備泛指用於生產各類半導體產品所需的生產設備,屬於半導體行業產業鏈的關鍵支撐環節。半導體設備是半導體產業的技術先導者,晶片設計、晶圓製造和封裝測試等需在設備技術允許的範圍內設計和製造,設備的技術進步又反過來推動半導體產業的發展。

本文是繼上篇技術文章《半導體設備有哪些?如何分類?(前道工藝設備——晶圓製造篇)》後對後道工藝設備(封裝測試)的補充和完善,不足之處,歡迎指正。

一般來說,半導體封裝及測試是半導體製造流程中極其重要的收尾工作。半導體封裝是利用薄膜細微加工等技術將晶片在基板上布局、固定及連接,並用可塑性絕緣介質灌封后形成電子產品的過程,目的是保護晶片免受損傷,保證晶片的散熱性能,以及實現電能和電信號的傳輸,確保系統正常工作;而半導體測試主要是對晶片外觀、性能等進行檢測,目的是確保產品質量。具體來看主要的半導體封裝測試設備具體包括:

減薄機

由於製造工藝的要求,對晶片的尺寸精度、幾何精度、表面潔淨度以及表面微晶格結構提出很高要求。因此在幾百道工藝流程中只能採用一定厚度的晶片在工藝過程中傳遞、流片。通常在集成電路封裝前,需要對晶片背面多餘的基體材料去除一定的厚度。這一工藝過程稱之為晶片背面減薄工藝,對應裝備就是晶片減薄機。減薄機是通過減薄/研磨的方式對晶片襯底進行減薄,改善晶片散熱效果,減薄到一定厚度有利於後期封裝工藝。

劃片機

劃片機包括砂輪劃片機和雷射劃片機兩類。其中,砂輪劃片機是綜合了水氣電、空氣靜壓高速主軸、精密機械傳動、傳感器及自動化控制等技術的精密數控設備。主要用於矽集成電路,發光二極體,鈮酸鋰,壓電陶瓷,砷化鎵,藍寶石,氧化鋁,氧化鐵,石英,玻璃,陶瓷,太陽能電池片等材料的劃切加工。國內也將砂輪劃片機稱為精密砂輪切割機。

雷射劃片機是利用高能雷射束照射在工件表面,使被照射區域局部熔化、氣化、從而達到劃片的目的。因雷射是經專用光學系統聚焦後成為一個非常小的光點,能量密度高,因其加工是非接觸式的,對工件本身無機械衝壓力,工件不易變形。熱影響極小,劃精度高,廣泛應用於太陽能電池板、薄金屬片的切割和劃片。

測試機

測試機是檢測晶片功能和性能的專用設備。測試時,測試機對待測晶片施加輸入信號,得到輸出信號與預期值進行比較,判斷晶片的電性性能和產品功能的有效性。在CP、FT檢測環節內,測試機會分別將結果傳輸給探針臺和分選機。當探針臺接收到測試結果後,會進行噴墨操作以標記出晶圓上有缺損的晶片;而當分選器接收到來自測試機的結果後,則會對晶片進行取捨和分類。

分選機

分選設備應用於晶片封裝之後的FT測試環節,它是提供晶片篩選、分類功能的後道測試設備。分選機負責將輸入的晶片按照系統設計的取放方式運輸到測試模塊完成電路壓測,在此步驟內分選機依據測試結果對電路進行取捨和分類。分選機按照系統結構可以分為三大類別,即重力式(Gravity)分選機、轉塔式(Turret)分選機、平移拾取和放置式(PickandPlace)分選機。

探針機

探針臺用於晶圓加工之後、封裝工藝之前的CP測試環節,負責晶圓的輸送與定位,使晶圓上的晶粒依次與探針接觸並逐個測試。探針臺的工作流程為:通過載片臺將晶圓移動到晶圓相機下——通過晶圓相機拍攝晶圓圖像,確定晶圓位置——將探針相機移動到探針卡下,確定探針頭位置——將晶圓移動到探針卡下——通過載片臺垂直方向運動實現對針。

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