一種晶圓加磁測試裝置及其測試方法與流程

2023-04-23 14:09:02

本發明涉及半導體測試技術領域，尤其涉及一種晶圓加磁測試裝置及其測試方法。

背景技術：

水平霍爾傳感器磁感應方向與霍爾本體水平，要測出準確的磁參數數值則需要保證穿過霍爾本體的磁感應線水平且均勻，而傳統的磁參數測試僅僅能夠解決磁感應方向與霍爾本體垂直時的測試，而且傳統線圈骨架為圓形，在進行水平霍爾磁參數測試時會導致磁感應線不均勻（根據磁場原理，磁感應線是發散擴散）。

目前業界還沒有比較成熟的水平霍爾傳感器磁參數晶圓測試解決方案，現階段水平霍爾傳感器加磁測試主要在ft測試（成品測試）階段解決。而在ft測試階段進行加磁測試，意味著磁功能不良的產品也會在封裝階段進行封裝，稱為盲封。盲封會帶來測試良率偏低、成本增加等問題，一旦ft測試出現問題，將會導致不可避免的損失。

技術實現要素：

本發明提供一種晶圓加磁測試裝置及其測試方法，填補了半導體行業中對水平霍爾傳感器晶圓測試的空白，可以較顯著的提高測試良率和降低封裝成本，提高產品質量。

為了達到上述目的，本發明提供一種晶圓加磁測試裝置，包含：固定設置在針卡上的方形骨架電磁鐵，用於提供水平的磁場來對待測晶圓中的霍爾傳感器進行加磁測試；

所述的方形骨架電磁鐵包含：

管芯，用於繞制線圈；

兩片方形線圈託板，分別位於管芯兩側，分別連接管芯的兩端，用於固定繞線位置和線圈位置；

線圈，其繞設在管芯上。

所述的方形線圈託板上具有卡槽，用於放置聚磁材料。

所述的方形線圈託板採用鋁材料。

所述的管芯為空心柱狀結構，其內部空腔用於放置聚磁材料。

所述的線圈採用漆包線。

所述的方形骨架電磁鐵還包含：若干聚磁材料，其設置在管芯的內部空腔處和卡槽處，用於增強磁場強度。

所述的針卡上具有針卡凹槽，用於固定方形骨架電磁鐵。

所述的針卡上設置若干探針，所述的探針設置在針卡凹槽處，保證了方形骨架電磁鐵產生的磁場在探針位置處是水平方向的。

本發明還提供一種晶圓加磁測試方法，包含以下步驟：

步驟s1、製作方形骨架電磁鐵；

步驟s2、將方形骨架電磁鐵固定在針卡上的針卡凹槽內，將線圈連接針卡的預留接口；

步驟s3、將方形骨架電磁鐵和針卡一起放入晶圓測試機臺，晶圓測試機臺內的電源通過針卡預留接口對線圈進行供電，將探針扎在待測晶圓的襯墊上，對待測晶圓施加激勵，方形骨架電磁鐵在探針位置處的磁感線為水平方向；

步驟s4、使用校準後的高斯計放在探針位置進行磁場校準；

步驟s5、進行磁參數卡點測試和磁參數掃描測試，穩定的得到集成在晶圓上的霍爾傳感器的磁參數。

所述的步驟s1中，製作方形骨架電磁鐵的方法包含以下步驟：

步驟s1.1、將兩片方形線圈託板和管芯製作成線圈骨架；

步驟s1.2、在管芯上繞制線圈。

本發明通過繞制線圈做成方形骨架電磁鐵，並採用電磁鐵感應線保持水平的部分進行晶圓加磁測試。採用方形骨架保證磁感應線水平時磁場的均勻性，使晶片所在部分磁場保持穩定；骨架材料使用鋁材料，使線圈散熱快，對線圈阻值影響降到最低；繞制線圈用漆包線根據晶圓測試機臺型號選用合適的線徑，既保證磁場跟隨電壓上升的線性度，又可以在對晶片磁參數進行磁場掃描時保證掃描準確度。本發明填補了半導體行業中對水平霍爾傳感器晶圓測試的空白，可以較顯著的提高測試良率和降低封裝成本，提高產品質量。

附圖說明

圖1是本發明提供的晶圓加磁測試裝置的結構示意圖。

圖2是圖1中晶圓加磁測試裝置的側視圖。

具體實施方式

以下根據圖1～圖2，具體說明本發明的較佳實施例。

如圖1和圖2所示，本發明提供一種晶圓加磁測試裝置，包含：固定設置在針卡3上的方形骨架電磁鐵11，用於提供水平的磁場來對待測晶圓中的霍爾傳感器進行加磁測試。

所述的方形骨架電磁鐵11包含：

管芯2，用於繞制線圈；

兩片方形線圈託板1，分別位於管芯2兩側，分別連接管芯2的兩端，用於固定繞線位置和線圈位置；

線圈（圖中未顯示），其繞設在管芯2上。

所述的方形線圈託板1上設置有卡槽101和通孔102，所述的卡槽101用於放置聚磁材料，所述的通孔102的形狀與管芯2端部的形狀匹配。本實施例中，方形線圈託板1採用鋁材料。

所述的管芯2為空心柱狀結構，其內部空腔與方形線圈託板1上的通孔102連通，可用於放置聚磁材料。管芯2的尺寸根據線圈的線徑確定。

所述的線圈採用漆包線，可以很好的避免磨損，本實施例中，線圈的線徑為0.5mm~1.2mm。

所述的方形骨架電磁鐵11還包含：若干聚磁材料，其設置在管芯2內部空腔處和方形線圈託板1的卡槽101處，用於增強磁場強度。

所述的針卡3上具有針卡凹槽301，用於固定方形骨架電磁鐵11。

所述的針卡3上設置若干探針4，用於給放置在測試機臺託盤6上的待測晶圓5和磁場添加激勵。所述的探針4設置在針卡凹槽301處，保證了方形骨架電磁鐵11產生的磁場在探針4位置處是水平方向的，探針4的位置與待測晶圓5上的襯墊（pad）位置對應，該探針4的區域大小決定了磁場的作用範圍。

本發明還提供一種晶圓加磁測試方法，包含以下步驟：

步驟s1、製作方形骨架電磁鐵11；

步驟s2、將方形骨架電磁鐵11固定在針卡3上的針卡凹槽301內，將線圈連接針卡的預留接口；

步驟s3、將方形骨架電磁鐵11和針卡3一起放入晶圓測試機臺，晶圓測試機臺內的電源通過針卡預留接口對線圈進行供電，將探針4扎在待測晶圓的襯墊上，對待測晶圓施加激勵，方形骨架電磁鐵11在探針4位置處的磁感線為水平方向；

步驟s4、使用校準後的高斯計放在探針4位置進行磁場校準（高斯計探頭在探針位置保持水平，保證測試精度），多次加電壓測出磁場後得出電壓與磁場關係曲線v/gauss；

在晶圓測試機臺上極性磁場強度校準後為10gauss/v，且在測試區域（大於10mm）內磁場強度偏差小於1gauss；

步驟s5、進行磁參數卡點測試（即固定輸出測試項上限和下限磁場強度，看晶片是否響應）和磁參數掃描測試（即從0開始加磁場，一直到晶片做出響應為止），穩定的得到集成在晶圓上的霍爾傳感器的磁參數；

掃描精度可以達到1gauss/step。

所述的步驟s1中，製作方形骨架電磁鐵11的方法包含以下步驟：

步驟s1.1、將兩片方形線圈託板1和管芯2製作成線圈骨架；

步驟s1.2、在管芯2上繞制線圈。

在進行晶圓加磁測試時，待測晶圓放置在測試機臺託盤6上，通過移動測試機臺託盤6可以改變待測晶圓的位置，實現對不同晶片的測試。

本發明通過繞制線圈做成方形骨架電磁鐵，並採用電磁鐵感應線保持水平的部分進行晶圓加磁測試。採用方形骨架保證磁感應線水平時磁場的均勻性，使晶片所在部分磁場保持穩定；骨架材料使用鋁材料，使線圈散熱快，對線圈阻值影響降到最低；繞制線圈用漆包線根據晶圓測試機臺型號選用合適的線徑，既保證磁場跟隨電壓上升的線性度，又可以在對晶片磁參數進行磁場掃描時保證掃描準確度。本發明填補了半導體行業中對水平霍爾傳感器晶圓測試的空白，可以較顯著的提高測試良率和降低封裝成本，提高產品質量。

儘管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的權利要求來限定。