摘 要：晶圆测试是对半导体晶圆上的每个芯片进行检测，在检测机上安装探针卡，使每个细如毛发的探针与芯片上的焊垫直接接触，进行测试，不合格的芯片会被记录，并在出货前打上墨点，这些不合格品将不再进行下一制程，从而避免封装成本的浪费。然而任何一个制程都会有其潜在的失效模式产生，晶圆测试也不例外。测试过程中造成的对芯片的中间绝缘层破坏就是最为严重的问题之一，他将对芯片的可靠性造成严重影响。

关键字：晶圆测试；中间绝缘层的破坏；潜在失效模式；芯片可靠性

1 中间绝缘层的介绍

ILD叫中间绝缘层， 也叫层间介质，层间介质主要提供器件内部的导体区、金属之间的电绝缘以及与周围环境的隔离防护， 在晶圆测试过程中，可能影响到的是最上一层的ILD， 它紧邻焊点区域下方，如果ILD遭到破坏，芯片的稳定性将会受到影响，严重时下层金属电路会产生短路或断路现象。

2 晶圆测试过程中造成ILD破坏的主要因素

晶圆测试是通过探针机、测试机、探针卡与芯片的焊垫（pad）相互连接，从而对芯片进行测试。整个过程中与芯片的焊垫接触的只有探针卡上的探针，但是任何一个接触点的压力过大，都会累加到最后的芯片pad上面，很有可能会造成对芯片中间绝缘层的破坏， 而且生产过程中的很多参数也会对ILD有影响，所以晶圆测试过程中有很多因素都存在着破坏ILD的潜在风险：

·探针机Z轴的精度、加速度

·焊垫区铝层太薄

·测试机与探针机接触的共面性不好 （所有共面性的差异，最后都会叠加在芯片的焊垫区上，使个别针扎入过深，造成ILD层的破坏）

·探针卡的共面性不好

·探针卡针尖过细， 造成测试时的压力过大

·探针卡的在线清洁用纸型号错误、老化或清洁参数不合理

·测试时探针卡扎入芯片焊垫区的深度设置过大

·测试次数过多

·外来物粘在探针卡的针尖处， 或者焊垫区

·高、低温测试时，探针卡的形变

3 ILD破坏对芯片造成的不良影响

当ILD破坏严重时，会彻底对芯片的电路造成毁坏，使芯片出现短路或断路问题，这种情况完全可以在测试过程中被筛选出来，对客户来说是不会造成影响的，只会影响到晶圆测试工厂自身的成本。但当中间绝缘层ILD只出现轻微裂痕时，不足以造成芯片的电性马上失效，这种破坏程度是很难被探测出来的，即使借助显微镜检查探针痕迹时，也很难看出探针痕迹是否过深，焊垫区是否被扎穿，因此很容易将此产品流入客户端，在客户使用一段时间后问题就会显现出来，例如工作状态不稳定，产品寿命缩短等问题。

4 ILD问题的检出方法

ILD问题在产品的引进阶段就会被考虑进去，因此在正式生产前，会做一系列的试验去确定合理的参数， 比如探针扎入的深度、探针卡的型号及参数、探针卡在线清洁参数、清洁纸的类型等等，当初始参数设定完成后，大规模生产过程中也会有一些手段对产品进行监控。

目前业界对生产过程中的ILD检测还主要是靠显微镜观察探针痕迹，如果探针痕迹过大、 过深时，就有ILD 被破坏的风险， 但这种方法对操作员的经验有很高的要求。另外一种方法就是对产品进行抽检，定期利用一些正常生产中的次品，在实验室中，在探针痕迹处切开，借助显微镜观察其截面的结构，ILD层的任何变形都可以很清晰地被看到。

保护ILD的完好性，，是探针测试过程中必须要考虑的重要因素之一，有效地检测方法也尤为重要。如果能通过电性测试，准确的探测到ILD的所有不良，将会有效地提高ILD不良问题的检出度，并降低其对客户造成的不良影响，提高客户满意度。

参考文献

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[2]黄荣堂，赖文雄.晶?圆?级?探?针?卡?简?介.台?北?科?技?大?学?机?电?整?合?研?究?所

[3]Sheng Liu， Yong Liu.Wafer Probing Test.Published Online 2 Sep.2011