在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的今天，中國正以其前瞻性的戰(zhàn)略布局和政策支持，推動國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)的跨越式發(fā)展。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能驅(qū)動的新計算時代的發(fā)展，我國對半導(dǎo)體器件的需求日益增長，對器件可靠性與性能指標(biāo)的要求也越發(fā)嚴(yán)格。

晶圓測試:質(zhì)量與效率的保障
       晶圓測試是半導(dǎo)體制造過程中不可或缺的一步，它能夠確保芯片在制造過程中的每一個階段都能達到設(shè)計規(guī)格和性能要求。自動化和高精度的測試設(shè)備可以顯著提高測試速度，縮短生產(chǎn)周期；通過精確檢測，確保每一片晶圓的可靠性和一致性，降低不良品率；有效的測試可以減少返工和廢品，從而降低生產(chǎn)成本。

       在晶圓測試中，磁性器件需要在磁場掃描下測試，而傳統(tǒng)的設(shè)備和方法較為耗時，會增加芯片的制造成本。在晶圓上方以高掃速改變磁場是工業(yè)化大批量生產(chǎn)正面臨的挑戰(zhàn)，近日推出的Hprobe 磁性自動測試設(shè)備，其專利的磁場發(fā)生器技術(shù)，可以完美應(yīng)對這項挑戰(zhàn)。

Hprobe 磁性自動測試設(shè)備

      Hprobe 磁性自動測試設(shè)備是通過實現(xiàn)每個器件的快速測試時間，以更高的通量對晶圓在磁場下進行電探測。其專利技術(shù)3D磁場發(fā)生器和Hcoil-2T磁場發(fā)生器，能夠滿足大規(guī)模生產(chǎn)中對晶圓級電子探測的要求，獨特設(shè)計的磁場發(fā)生器通過電源供電和空氣冷卻，不需要復(fù)雜的液體冷卻。

• 快速：更高的磁掃率，每秒高達10000件樣品，實現(xiàn)高通量測試，并與批量生產(chǎn)的測試時間相匹配。
• 靈活：具有獨立可控空間軸的三維磁場，用于垂直和平面磁場的任意組合。
• 強大：單一方向的超高強度磁場，結(jié)合更快的掃描速度，可在20微秒內(nèi)達到2特斯拉。

      Hprobe 磁性自動測試設(shè)備使用100-300mm自動晶圓探針臺。集成了磁場發(fā)生器的測試頭被置于晶圓探針臺上。測試設(shè)備與以下自動探針臺兼容：TEL (Tokyo Electron Limited)、ACCRETECH、Electroglas。

技術(shù)原理
       1、三維磁場發(fā)生器：三維磁場發(fā)生器能夠產(chǎn)生三維磁場，其中每個空間軸可被獨立驅(qū)動。該發(fā)生器具有多種組態(tài)，可在特定的1D、2D或3D方向上更大化磁場強度或表面覆蓋。磁場的掃描速率在場強和角度上是可控的，掃描速率可達每秒10000件樣品。

       2、Hcoil-2T 磁場發(fā)生器：Hcoil-2T 磁場發(fā)生器是一種創(chuàng)新性的超緊湊型技術(shù)，能夠以更快的掃描速度在單一方向產(chǎn)生超強磁場。利用這項技術(shù)，可以在不到20微秒的時間內(nèi)達到±2特斯拉磁場。

主要特點

• 平面內(nèi)和垂直方向的高磁場強度
• 磁場的三維控制
• 場強和角度掃描（旋轉(zhuǎn)場）
• 嵌入式校準(zhǔn)傳感器
• 自動化測試程序
• MRAM參數(shù)提取軟件
• 可用于100至300 mm晶圓
• 與標(biāo)準(zhǔn)探針卡兼容
• 完整且可定制的軟件，可創(chuàng)建測試序列和自動探測
• 空氣冷卻

測試設(shè)備
1、測試頭：磁場發(fā)生器集成在測試頭中，后者被安裝在自動晶圓探針臺上，與單個直流或射頻探針和探針卡兼容。

2、儀表架：測試設(shè)備使用高端控制和傳感設(shè)備。測試設(shè)備的儀器組態(tài)可以按照用戶需求而配置。

3、磁場校準(zhǔn)套件：磁場發(fā)生器配有磁場校準(zhǔn)組件，由三維磁傳感器和自動定位系統(tǒng)組成，用于在與被測設(shè)備完全相同的位置校準(zhǔn)磁場。

4、軟件：帶圖形用戶界面GUI（graphical user interface）的軟件，用于磁場的生成、校準(zhǔn)，以及MRAM和磁傳感器的自動化電測量。軟件還包括晶圓廠自動化和生產(chǎn)控制功能。

IBEX平臺（用于MRAM測試）
       IBEX平臺與200毫米和300毫米自動晶圓探針臺兼容，專用于測試MRAM磁性隧道結(jié)，以及基于自旋轉(zhuǎn)移矩（STT-MRAM）、自旋軌道矩（SOT-MRAM）和電壓控制（VC-MRAM）技術(shù)的位單元。該系統(tǒng)能夠在快速可變磁場和超窄脈沖信號下進行高通量測試。

1、IBEX-P MRAM參數(shù)測試

       IBEX-P系統(tǒng)以單通道或多通道配置運行，測試結(jié)構(gòu)中包含過程控制和監(jiān)控（PCM），因而可用于晶圓驗收測試（WAT）時生產(chǎn)產(chǎn)量的統(tǒng)計過程控制（SPC）。
       IBEX使用Hprobe的帶有圖形用戶界面的專用一站式軟件，既可在研發(fā)環(huán)節(jié)中手動操作，又可在全自動晶圓廠中自動操作。該軟件包括專用于MRAM器件的更優(yōu)化生產(chǎn)測試程序。
       該系統(tǒng)采用Hprobe的磁場發(fā)生器專利技術(shù)，將磁場發(fā)生器集成到測試頭中，后者安裝在晶圓探針臺上。
       該測試設(shè)備由精選高端儀器驅(qū)動， 從而以更快的測試時間來表征MRAM磁性隧道結(jié)或位單元。涉及的儀器包括Keysight、Tektronix和NI等品牌，并使用Hprobe的專有構(gòu)架模塊集成。

2、IBEX-F功能測試

       IBEX-F系統(tǒng)專用于測試位陣列和片上系統(tǒng)（SoC）嵌入式MRAM存儲器。
       測試系統(tǒng)以單點或多點配置運行，用于MRAM陣列的表征和測試。其目的是進行產(chǎn)品開發(fā)、驗證和鑒定，并轉(zhuǎn)入生產(chǎn)。它還可用于嵌入式MRAM器件的大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境，在后端（BEOL）過程中進行芯片探測（CP）的篩選和分級。
       該測試設(shè)備由精選高端儀器驅(qū)動，從而以更快的測試時間來表征MRAM磁隧道結(jié)或位單元。涉及的儀器包括Keysight、Tektronix和NI等品牌，并使用Hprobe的專有構(gòu)架模塊集成。

關(guān)于MRAM 測試
       與傳統(tǒng)采用電荷存儲數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體存儲器不同，MRAM（磁阻隨機存取存儲器）是一種非易失性存儲器，使用磁化（例如電子自旋）方向來存儲數(shù)據(jù)位。
       與現(xiàn)有的半導(dǎo)體技術(shù)相比，MRAM具有許多優(yōu)點，因為它本質(zhì)上是非易失性的（例如，當(dāng)電源切斷時能夠保存數(shù)據(jù)），同時還表現(xiàn)出非常好的耐久性（例如讀/寫周期數(shù)）和較低的運行功率。全新一代的MRAM為pSTT-MRAM（垂直自旋轉(zhuǎn)移矩隨機存取存儲器），已被業(yè)界選擇取代28/22nm以下技術(shù)節(jié)點的嵌入式閃存，目前各大半導(dǎo)體代工廠均可提供該產(chǎn)品。

LINX 平臺（用于傳感器測試）
       LINX平臺與200mm和300mm自動晶圓探針臺兼容，用于測試基于xMR（磁阻）和霍爾效應(yīng)技術(shù)的磁性傳感器。該系統(tǒng)能夠在靜態(tài)和快速變化的磁場下進行測試，磁場在空間任何方向可控。

LINX-1–磁性傳感器測試儀

       LINX-1測試儀專用于磁性傳感器芯片的晶圓級分選。
       該產(chǎn)品使用Hprobes的帶有圖形用戶界面的專用一站式軟件，以單通道或多通道配置來生成和校準(zhǔn)磁場，包括靜態(tài)或動態(tài)模式下優(yōu)化的磁場生成模式。該系統(tǒng)具有可編程功能，可與用戶的測試平臺集成。
       LINX-1采用Hprobe專有的磁場發(fā)生器技術(shù)，與3軸自動化測試頭集成。它可以使用手動或自動加載的探針卡進行操作。
       磁場的產(chǎn)生由高性能儀器驅(qū)動，以實現(xiàn)穩(wěn)定的靜態(tài)磁場或高掃描率的可變場。
       儀器組包括Keysight、Tektronix和NI等品牌，并使用Hprobe的專有構(gòu)架模塊集成。

關(guān)于傳感器測試
       磁性傳感器檢測由磁鐵或電流產(chǎn)生的磁場和地磁場的強度。它們將磁場或磁編碼信息轉(zhuǎn)換成電信號，供電子電路處理。磁性傳感器正變得越來越流行，因為它們可以用于多種應(yīng)用場合，如傳感位置、速度或運動方向。磁性傳感器有以下幾種類型：

霍爾效應(yīng)傳感器

       霍爾效應(yīng)傳感器由半導(dǎo)體襯底上的條形載流導(dǎo)體構(gòu)成，當(dāng)置于磁通量中時，通過霍爾效應(yīng)產(chǎn)生垂直于電流方向的電壓。霍爾效應(yīng)傳感器被廣泛應(yīng)用于汽車和工業(yè)領(lǐng)域。

AMR傳感器

       各向異性磁阻（AMR）傳感器由條形或帶狀磁性各向異性材料組成，其等效電阻與磁化方向和導(dǎo)電方向的夾角有關(guān)。與其他磁電阻傳感器相比，AMR傳感器具有相對較低的磁電阻（MR）率。它們被用于工業(yè)、商業(yè)和空間技術(shù)，作為位移或角度傳感器以及地磁場傳感器。

GMR傳感器

       巨磁阻（GMR）傳感器具有三明治結(jié)構(gòu)，由被界面導(dǎo)電層隔開的磁性薄膜組成。該傳感器有兩種電阻狀態(tài)：當(dāng)兩個磁性層磁化方向平行時，器件為低阻態(tài)；而當(dāng)兩個磁性層磁化方向相反時，器件為高阻態(tài)。GMR傳感器是一種溫度穩(wěn)定性好的精密磁場傳感器。它們已被廣泛應(yīng)用于硬盤驅(qū)動器（HDD）行業(yè)以及工業(yè)應(yīng)用中。

TMR傳感器

       隧道磁阻（TMR）傳感器由被隧穿勢壘層分離的鐵磁多層膜組成。TMR器件的電阻與兩鐵磁層磁化方向的夾角有關(guān)。與其它種類的磁場傳感器相比，TMR傳感器具有更好的信噪比、更高的精度、以及更低的功耗。TMR傳感器在溫度和壽命方面具有可靠穩(wěn)定的性能。因此，TMR傳感器在要求苛刻的應(yīng)用中是首選。

關(guān)于Hprobe
       法國Hprobe公司成立于2017年，總部位于具有“法國硅谷”的美譽格勒諾布爾，是SPINTEC（全球領(lǐng)先的自旋電子學(xué)研究實驗室之一）的一家衍生公司。
       法國Hprobe基于獨有的三維磁場發(fā)生器等專利技術(shù)，致力于為磁性器件和傳感器的晶圓級表征和測試提供系統(tǒng)解決方案。目前產(chǎn)品提供的服務(wù)內(nèi)容涵蓋磁技術(shù)開發(fā)所有階段，能針對性的為MRAM（STT、SOT、VCMA）和磁性傳感器（TMR、GMR等）進行表征和測試提供專用設(shè)備和服務(wù)。
       依托投資方的自身優(yōu)勢，普瑞億科半導(dǎo)體事業(yè)部聚焦國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)工藝發(fā)展，與Hprobe協(xié)力打造國內(nèi)領(lǐng)先的晶圓級表征和測試系統(tǒng)解決方案，致力于為中國半導(dǎo)體行業(yè)客戶提供研究級和生產(chǎn)級的MRAM和磁檢測解決方案和服務(wù)支持。