在全球半導體產業高速發展的今天，中國正以其前瞻性的戰略布局和政策支持，推動國內半導體行業的跨越式發展。隨著物聯網、大數據和人工智能驅動的新計算時代的發展，我國對半導體器件的需求日益增長，對器件可靠性與性能指標的要求也越發嚴格。

晶圓測試:質量與效率的保障
       晶圓測試是半導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計規格和性能要求。自動化和高精度的測試設備可以顯著提高測試速度，縮短生產周期；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，而傳統的設備和方法較為耗時，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化大批量生產正面臨的挑戰，近日推出的Hprobe 磁性自動測試設備，其專利的磁場發生器技術，可以完美應對這項挑戰。

Hprobe 磁性自動測試設備

      Hprobe 磁性自動測試設備是通過實現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3D磁場發生器和Hcoil-2T磁場發生器，能夠滿足大規模生產中對晶圓級電子探測的要求，獨特設計的磁場發生器通過電源供電和空氣冷卻，不需要復雜的液體冷卻。

• 快速：更高的磁掃率，每秒高達10000件樣品，實現高通量測試，并與批量生產的測試時間相匹配。
• 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，結合更快的掃描速度，可在20微秒內達到2特斯拉。

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

技術原理
       1、三維磁場發生器：三維磁場發生器能夠產生三維磁場，其中每個空間軸可被獨立驅動。該發生器具有多種組態，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 磁場發生器：Hcoil-2T 磁場發生器是一種創新性的超緊湊型技術，能夠以更快的掃描速度在單一方向產生超強磁場。利用這項技術，可以在不到20微秒的時間內達到±2特斯拉磁場。

主要特點

• 平面內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（旋轉場）
• 嵌入式校準傳感器
• 自動化測試程序
• MRAM參數提取軟件
• 可用于100至300 mm晶圓
• 與標準探針卡兼容
• 完整且可定制的軟件，可創建測試序列和自動探測
• 空氣冷卻

測試設備
1、測試頭：磁場發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：測試設備使用高端控制和傳感設備。測試設備的儀器組態可以按照用戶需求而配置。

3、磁場校準套件：磁場發生器配有磁場校準組件，由三維磁傳感器和自動定位系統組成，用于在與被測設備完全相同的位置校準磁場。

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，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，以及基于自旋轉移矩（STT-MRAM）、自旋軌道矩（SOT-MRAM）和電壓控制（VC-MRAM）技術的位單元。該系統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參數測試

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

2、IBEX-F功能測試

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

關于MRAM 測試
       與傳統采用電荷存儲數據的半導體存儲器不同，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）方向來存儲數據位。
       與現有的半導體技術相比，MRAM具有許多優點，因為它本質上是非易失性的（例如，當電源切斷時能夠保存數據），同時還表現出非常好的耐久性（例如讀/寫周期數）和較低的運行功率。全新一代的MRAM為pSTT-MRAM（垂直自旋轉移矩隨機存取存儲器），已被業界選擇取代28/22nm以下技術節點的嵌入式閃存，目前各大半導體代工廠均可提供該產品。

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）和霍爾效應技術的磁性傳感器。該系統能夠在靜態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磁場，包括靜態或動態模式下優化的磁場生成模式。該系統具有可編程功能，可與用戶的測試平臺集成。
       LINX-1采用Hprobe專有的磁場發生器技術，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。
       磁場的產生由高性能儀器驅動，以實現穩定的靜態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的專有構架模塊集成。

關于傳感器測試
       磁性傳感器檢測由磁鐵或電流產生的磁場和地磁場的強度。它們將磁場或磁編碼信息轉換成電信號，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：

霍爾效應傳感器

       霍爾效應傳感器由半導體襯底上的條形載流導體構成，當置于磁通量中時，通過霍爾效應產生垂直于電流方向的電壓。霍爾效應傳感器被廣泛應用于汽車和工業領域。

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電方向的夾角有關。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、商業和空間技術，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構，由被界面導電層隔開的磁性薄膜組成。該傳感器有兩種電阻狀態：當兩個磁性層磁化方向平行時，器件為低阻態；而當兩個磁性層磁化方向相反時，器件為高阻態。GMR傳感器是一種溫度穩定性好的精密磁場傳感器。它們已被廣泛應用于硬盤驅動器（HDD）行業以及工業應用中。

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。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定的性能。因此，TMR傳感器在要求苛刻的應用中是首選。

關于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（全球領先的自旋電子學研究實驗室之一）的一家衍生公司。
       法國Hprobe基于獨有的三維磁場發生器等專利技術，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解決方案。目前產品提供的服務內容涵蓋磁技術開發所有階段，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備和服務。
       依托投資方的自身優勢，普瑞億科半導體事業部聚焦國內半導體產業工藝發展，與Hprobe協力打造國內領先的晶圓級表征和測試系統解決方案，致力于為中國半導體行業客戶提供研究級和生產級的MRAM和磁檢測解決方案和服務支持。