大尺寸晶圆怎么做推力测试？Alpha-W360MAX测试方案解析

12寸晶圆直径达到300 mm，测试面积较大，表面又分布着大量规则排列的Die及微型结构。进行推力测试时，如果晶圆固定不稳定，或者推刀与目标区域定位存在偏差，都可能影响测试过程。因此，对于大尺寸晶圆而言，不仅要关注力值测量，装夹稳定性、测试空间和指定区域精准定位同样重要。

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本次采用科准测控Alpha-W360MAX推拉力测试机，搭配12寸晶圆专用真空吸附夹具，将整片晶圆稳定吸附后，对指定区域进行推力测试。本文科准测控小编围绕12寸晶圆推力测试原理、参考标准、测试设备及具体操作步骤展开介绍。

一、测试原理

12寸晶圆推力测试主要通过推刀对晶圆指定位置的芯片、Die或其他微型结构施加水平方向载荷，测量被测结构与晶圆、基底或连接界面发生破坏时的力值。

二、测试标准

目前并没有专门针对“12寸晶圆推力测试”的单一通用标准。实际测试需要根据晶圆上的具体测试对象、连接结构和测试目的选择对应标准。

可参考以下半导体机械强度测试标准：

1. MIL-STD-883 Method 2019《Die Shear Strength》该方法针对微电子器件的芯片剪切强度测试，规定了剪切加载方向、推刀位置以及失效模式判定等内容。

2. JEDEC JESD22-B117《Solder Ball Shear》该标准规定焊球剪切（Solder Ball Shear）测试方法，用于评价焊球承受机械剪切载荷的能力，并对剪切力、断裂能量及失效模式等数据进行分析。

3. JEDEC JESD22-B116《Wire Bond Shear Test》该标准主要针对键合点剪切强度测试，通过剪切键合区域并测量破坏载荷，评价键合连接的机械强度。

4. ASTM F1269《Standard Test Methods for Destructive Shear Testing of Ball Bonds》该标准针对Ball Bond破坏性剪切测试，适用于相关键合点机械强度评价，可作为微电子封装剪切测试的参考标准之一。

三、测试设备

本次测试采用科准测控Alpha-W360MAX推拉力测试机。

本设备搭配专用的12寸晶圆真空吸附夹具，通过真空负压进行固定，减少传统机械夹持对晶圆边缘和测试区域产生的干涉。

同时配合显微观察和运动平台，可以在整片晶圆上寻找指定测试区域，再将目标结构移动至推刀对应位置进行加载。

四、测试步骤

步骤1：确认测试对象

首先确认晶圆上具体需要测试的结构，以及测试区域、测试数量、目标力值和失效判定要求。

由于同为12寸晶圆，不同产品的Die尺寸、结构和连接方式可能存在明显差异，因此不能仅根据晶圆直径设置测试参数。

步骤2：安装真空吸附夹具

将12寸晶圆专用真空吸附夹具安装至测试平台。

测试前清洁吸附面，确认真空系统工作正常，避免颗粒、异物影响晶圆与平台之间的贴合状态。

步骤3：放置并吸附晶圆

将12寸晶圆平稳放置于圆形吸附平台上，调整位置后开启真空系统。

通过负压使整片晶圆稳定贴合在平台表面，并检查晶圆是否存在移动、局部悬空等情况。

步骤4：定位指定测试区域

通过显微观察系统寻找需要测试的Die或目标结构，并利用运动平台调整晶圆位置。

将目标区域移动至推刀工作范围内，再进一步调整推刀与被测结构之间的相对位置。

对于需要进行多区域测试的晶圆，可按照预先规划的位置依次进行测试。

步骤5：设置测试参数

根据具体测试对象设置：测试量程；推刀规格；推力速度；加载高度；接近速度；触发条件；终止条件。

其中，推刀高度和位置需要根据被测结构实际尺寸进行调整，避免推刀位置过高导致被测结构产生弯曲，也要防止位置过低干涉晶圆表面。

步骤6：执行推力测试

确认晶圆吸附稳定、推刀位置及测试参数无误后启动测试。

推刀按照设定方向对指定结构进行水平加载，Alpha-W360MAX同步记录测试过程中的力值和位移变化。

步骤7：分析测试结果

测试完成后，主要分析：

最大推力：评价目标结构能够承受的最大机械载荷。

力—位移曲线：观察整个加载及失效过程中的力值变化。

失效位置：观察破坏发生在芯片、连接材料还是结合界面。

区域差异：比较同一片晶圆不同位置之间的测试数据。

对于12寸晶圆多点测试，除了关注单个位置的最大推力，还可以通过不同区域的数据对比，分析晶圆不同位置机械连接强度的一致性。

以上就是科准测控小编为您介绍的12寸晶圆推力测试原理、参考标准、真空吸附固定方式及具体测试步骤，希望对您有帮助。对于12寸等大尺寸晶圆来说，不仅要测得准，还要吸得稳、找得准。稳定的真空吸附、足够的测试空间以及指定区域精准定位，是实现整片晶圆多位置推力测试的重要基础。如果您还有关于12寸晶圆推力测试、300 mm晶圆推力测试、晶圆真空吸附夹具、Die Shear芯片剪切或Alpha-W360MAX推拉力测试机等方面的疑问或需求，欢迎联系科准测控，获取免费技术支持。