晶圆级MEMS测试

2008-05-05 15:47:33来源: 半导体国际

  MEMS产业正处于一个飞速发展的阶段,但MEMS的早期测试仍是一个很大程度上被忽略的领域。MEMS的制造与经典的IC制造类似,但MEMS器件通常含有机械部分,因此封装占整个MEMS器件成本的大部分。由很多因素决定了器件要在封装之前进行测试,原因之一就是封装工艺的成本太高。在最终封装之后测出器件失效不但费钱,还浪费了R&D、工艺过程和代工时间。在早期对产品进行功能测试、可靠性分析及失效分析可以降低产品成本和加速上市时间,对于微系统的产业化来说非常关键。

  MEMS产品开发生命周期的三个阶段都有其独特的测试目标和对测试结果的不同要求。

  ◆ 产品R&D阶段:验证器件可以工作和可以生产。在这一阶段,采用晶圆级测试可以获得早期器件特征,开发时间和成本的降低达15%。此外,可靠性问题对于MEMS器件的成功产业化来说非常重要。因此,在R&D阶段的晶圆级测试很关键。

  ◆ 产品试量产阶段:验证器件以较高成品率量产的能力,开发出可量产的设备方案以及用于量产的测试方案。通过采用晶圆上测试可以降低开发时间和成本。

  ◆ 量产阶段:最大化吞吐量和降低成本。由于一般MEMS产品的

  成品率比IC产品要低很多,成本分析发现60%到80%的制造成本来自于封装阶段,早期测试可以极大地降低MEMS量产产品的成本。实际的成本降低取决于真实的生产环境和MEMS元件的类型(图1)。

  

  

  尽管早期测试有很多好处,但对大部分制造商来说很难找到标准化、独立运行的测试设备。除了电激励和电测试之外,器件可能还需要进行声学、发光、振动、流体、压力、温度、化学或动力激励输入。除探测和测量机械、光学或电信号的激励之外,测试工程师还需要测量那些其他激励的输出。器件可能需要在受控的环境中测试才能保护器件不受环境的损伤或正确地在封装的环境内激励器件(图2)。

  

  

  在半导体产业,晶圆级测试是通过晶圆探针完成的。晶圆上的器件需要通过探针卡或单独的探针可靠地接触,与测试机进行电连接。这些系统在MEMS测试方面功能有限,但通过添加适当的模块进行非电激励和/或探测非电信号输出,晶圆探针可以被扩展成一个开放的、通用的测试平台,根据测试需要可以方便地调整。整个开放平台可以用于测试不同的压力传感器微麦克风和微镜。

  MEMS器件的晶圆级测试可以在测试所需的真空中或在特殊的气体环境中操作。此外,在开放系统中不能进行可靠性增长研究;这类研究需要精确可控的测试环境。为实现晶圆级测试,需要将晶圆探针放到测试腔中。在测试阶段测试腔可以抽真空或者填充其他气体,气压在高真空和少量正压范围内可调。与此同时,测试腔中晶圆的温度在+300℃到-65℃范围内可控,或者采用低温版本,温度可低至77K或4.2K。同开放式平台类似,可以向这个封闭平台加装非电激励的模块和/或探测非电输出值。需要这个通用的封闭平台可以测试RF MEMS、MEMS谐振器、微辐射测热计和像加速度计和陀螺仪之类的惯性传感器

  MEMS工业的未来任务包括封装后测试和晶圆级测试的测试标准化、用于简化MEMS器件测试的设计规则定义,以及可涵盖未来MEMS器件的设备和技术平台的扩展。

关键字:MEMS器件  晶圆  惯性传感器  微麦克风  保护器件  高成品率  测试工程师  测试平

编辑:孙树宾 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/MEMS/2008/0505/article_94.html
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