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长春app研制出国内首台商用12英寸全自动晶圆探针台
2020-06-22 光华微电子
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  2020年6月22日,中科院长春app旗下长春光华微电子设备工程中心有限公司(光华微电子)宣布研制成功国内首台商用12英寸全自动晶圆探针台。 

  光华微电子公司是老牌长春app精密机械与物理app机电工程研究部于2002年转制而成立的一家高科技股份有限公司,近20年来专注于被动电子元件和微电子设备的研发、生产,其主要产品分布在晶片电阻生产设备、半导体生产设备、激光精细加工设备、精密机械产品等4个领域。光华微电子的产品技术与品质处于国内领先水平,产品出口日本、韩国、泰国、菲律宾、马来西亚等国家,以及中国台湾、香港等地区,在国内有大量中资、台资、港资、美资和韩资企业用户,其中晶片电阻生产设备市场占有率达70%以上。 

  本次研发成功的晶圆探针台产品,是半导体(包括集成电路、分立器件、光电器件、传感器)行业重要的检测装备之一,用于晶圆加工之后、封装工艺之前的晶圆测试环节,负责晶圆的输送与定位,使晶圆上的晶粒依次与探针接触并逐个测试。经过检测,探针台将参数特性不符合要求的芯片记录下来,在进入后序工序前予以剔除,从而大幅度降低器件的制造成本。 

  该设备包括晶圆输送和晶圆针测两部分。晶圆输送部分主要由晶圆料盒和机械手臂构成,晶圆针测部分主要由晶圆承载台、探卡承载台和晶圆影像系统、探针影像系统构成。晶圆通过机械手臂从晶圆料盒载入到晶圆针测承载台上,通过移动各轴,先将晶圆通过晶圆影像系统调准定位,再通过探针影像系统与探针卡上的探针做调准定位。然后,通过精准的移动晶圆承载台,以确保探针卡上的针能够精准地与每颗晶粒上的焊垫作接触。晶圆测试的目的是把好的和坏的晶粒分别挑出来,并进行标记形成晶圆的Map图,此后只对性能良好的晶粒进行封装,以节省后续的封装成本。 

  晶圆针测过程技术挑战极大,通常情况下探针数量在几千到几十万只,要求每只探针要对应一个微米量级的Pad盘(典型情况约为头发丝截面积1/4,上图Pad盘中的小圆孔为针痕),而整个过程要在0.3秒内完成,然后再运转至下一个位置。 

  由于探针台技术门槛较高,目前市场处于双强垄断态势,东京电子(TEL)和东京精密(TSK)两家日本公司占据了绝大部分市场份额。近年来韩国的SEMICS(OPPUS)的探针台产品已经有一定的销售量,也逐渐在增长。我国有关单位在探针台研制方面已有多年技术积累,产品以8英寸为主,主要面向LED等产业。光华微电子于2015年正式立项开展12英寸全自动探针台产品研发,先后突破了全自动上料机械手的设计、大行程微米级XY移动平台精密定位控制技术、高刚度高稳定性探针接触Z向移动平台精密控制技术、基于图像识别的晶圆和探针精密测量和对准技术、大数据量的信息处理和计算机控制技术、高平面度和高热稳定性的晶圆承载盘技术等六项关键技术,于2019年起先后在功率半导体器件、光电探测器、逻辑半导体器件的骨干企业进行了样机测试,其安全性和可靠性得到充分验证,测试结果表明产品已经能够满足产线生产要求,已经具备替代国外进口设备用于晶圆探针检测能力。2020年长春光华公司推出的第一代产品机APT121A型探针台将在上海Semicon展会正式展出,全面推向市场,满足国内晶圆测试厂的需求。 

  光华微电子研制的APT121A型探针台,作为国内第一款商业化的12英寸全自动晶圆测试探针台,其性能指标已经达到或者接近国际水平。国产APT121A型探针台能够降低晶圆测试厂的采购及维护成本,提供售后快速响应服务,随着市场推广和设备性能的不断改进和提升,必将对我国的半导体产业发展产生积极的推动作用。 

12寸全自动晶圆探针台在Fab测试

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