探針卡是什麼？晶圓上的每一顆晶片怎麼通電測

探針卡（probe card）是晶圓測試用的工具：一片板子上排著很多很細的針，照晶片接點的位置排好，一次扎在晶圓上的接點，把測試機的訊號送進晶片、再把結果讀回來。晶圓切開之前，每一顆晶片都要這樣通電考一次，這叫針測，也叫晶圓測試或 CP。

針測整體怎麼做、跟包好之後的成品測試差在哪，「晶片怎麼測試？」講過了；這篇只講針那一層：怎麼扎、為什麼會髒、為什麼一種晶片一張卡。

探針卡放在哪裡？

晶片表面一小片一小片的金屬叫接點，電和訊號從這裡進出。接點一個挨一個，間距常只有幾十微米，差不多一根頭髮粗；測試機那一端的接頭卻大得多，探針卡就夾在中間，像一個轉接頭：

• 測試機：電腦那一端，照著測試程式送訊號、比對結果。它接著一個大盒子叫測試頭，就壓在探針卡上面。
• 探針卡：一塊電路板，外圈接上測試頭，線路往中間越走越密，最後接到針上。
• 晶圓：放在探針台（也叫針測機）的吸盤上。吸盤會前後左右移動，也會往上頂。

訊號就這樣走：測試機 → 測試頭 → 探針卡 → 針尖 → 接點，結果照原路回來。

一步一步：探針卡怎麼量一片晶圓？

第 1 步：照晶片的接點，做一張專用的卡

• 做什麼：照這種晶片每一個接點的位置排針，讓每一根針尖剛好落在一個接點上。
• 為什麼：針固定在卡上，不會自己移動；每一種晶片的接點擺法都不一樣。
• 不這樣會怎樣：針落在接點外面，根本接不上，好的晶片也量成壞的。

第 2 步：晶圓放進探針台，對準

• 做什麼：手臂把晶圓放到吸盤上，相機找出晶片和針尖各在哪裡；對好了，再把第一顆移到針的正下方。
• 為什麼：接點只有幾十微米大，晶圓歪一點，幾百根針就一起偏掉。
• 不這樣會怎樣：針扎在接點邊上，接觸時好時壞，同一顆量兩次，結果不一樣。

第 3 步：針壓下去，再滑一點點

• 做什麼：吸盤把晶圓往上頂，碰到針尖後再多頂一小段。針有彈性，會彎一下，針尖就在接點上滑一點，留下小刮痕，叫針痕。
• 為什麼：很多晶片的接點是鋁，鋁一碰到空氣，表面就長出一層很薄、不太導電的氧化層。針尖要刮破它、碰到底下的金屬，電才通得過去，就像刮刮樂要先刮掉那層銀漆。
• 不這樣會怎樣：壓太輕，刮不破，量到的電阻偏高、數字跳來跳去。壓太重，針痕太深，會傷到接點和底下的層，之後在這裡打線就可能黏不牢。

第 4 步：測完一顆換下一顆，或一次好幾顆

• 做什麼：測試機一項一項考完，吸盤放下來，移到下一個位置再頂上去。很多卡一次扎好幾顆，每個位置各用自己那一組針。
• 為什麼：一片晶圓常有幾百、幾千顆晶片，一顆一顆來太慢。
• 不這樣會怎樣：只扎一顆，一片要多花好幾倍的時間；同時測時，其中一組針一髒，壞的就一直出現在同一個位置。

第 5 步：結果畫成晶圓圖

• 做什麼：每一顆照結果分進不同的 bin，再照位置畫成晶圓圖。
• 為什麼：晶圓切開之後，後面的機器照著圖只拿好的去包；壞的排成什麼形狀，也是找問題的線索。
• 不這樣會怎樣：壞的也被包起來，封裝的錢就白花了。圖怎麼讀，見「WAT 是什麼？」。

探針卡的針有哪幾種？

種類	長什麼樣子	為什麼用它
懸臂式	針斜斜地從卡上伸出去，像小釣竿，尖端往下彎	做得快、比較便宜，現在還很常用；適合接點排在晶片四邊的晶片
垂直式	針直直地立著往下扎	針可以排成一整片，扎得到晶片中間的接點
微機電式（MEMS）	用做晶片那類方法（例如微影、電鍍）把針「長」出來	更細、更密、位置更準，給接點最多最密的晶片用；越密、越精細的卡，通常也越貴

針為什麼要常常清？還要量什麼？

每扎一次，針尖都會刮下一點氧化物和金屬屑，有些黏在針尖上；扎多了，接觸的電阻就越來越大。所以每扎一段次數，就在探針台旁邊的清針片上扎幾下，把屑磨掉。清針也會磨掉一點針尖，多久清一次是一種取捨。

除了清，還要定期量：

• 平整度：幾百、幾千根針尖要在同一個高度。短的要壓很多才碰得到，長的就被壓得太重。
• 對準：每根針尖前後左右的位置，會慢慢跑掉。
• 接觸電阻：太大，就該清了。

針磨得太多，就要修針或換卡。

針髒了，為什麼看起來像製程出問題？

針尖一髒，量到的電阻就偏高，跟晶圓真的做壞了很像：電阻偏高，可能是製程沒做好，也可能只是針沒接好。好的晶片因此被判成壞的，廠裡有人叫它「誤殺」。

所以數字一不對，常先懷疑量測、再懷疑製程：

• 壞的總在同一個位置：同時測的幾格裡，每一批都是同一格偏低。晶圓不太可能每批都剛好壞在那一格。
• 清針、重扎一次就好了：數字回來，就是卡的問題；還是壞的，才往製程找。

重扎也不能一直扎：壓在及格線邊邊的晶片，扎很多次總有一次剛好過，等於把標準放寬了，接點上的針痕也越來越多。針測只回答「現在好不好」；會不會用沒多久就壞，見「預燒是什麼？」。

為什麼一種晶片一張卡，而且那麼貴？

因為接點的位置跟著晶片走。換一種產品，或晶片改版、縮小，接點一動，通常就要一張新的卡。

做一張卡也不簡單：針多的有好幾千根以上，每一根都要準準落在幾十微米大的接點上；很多卡還要一根一根用手裝針。一種晶片要的張數又不多，沒辦法大量生產把成本攤掉，這叫「少量多樣」。所以一張卡會重複用很久。

在 fab24hr 裡

按「進廠」、選「打工人的一天」，在「今天你是」卡片上點「封測廠」（見「OSAT 是什麼？」），左右滑到測試工程師。深夜班（班別照裝置上的時間），探針卡一次扎四顆，位置 3 每一批都偏低：要先處理卡（清針或換備用卡），還是先把壞的重測？重測又要扎幾次？

主線「晶片的一生」第 3 章「壞的形狀」，研發線第 9 片的接觸電阻偏高，你要決定重扎一次，還是寫成製程的問題；第 10 章「待機電流」，資深測試工程師鄭姐看到壞的，第一件事也是問「是不是我們量錯？」

圖鑑的「機台一覽」裡，探針卡和晶圓針測機都能「拆開來看」；探針卡按「看它怎麼動」，從拿卡、扎下去到清針，一步一步演給你看。

遊戲裡的封測廠、晶片、人物和數字都是虛構的，一次扎四顆也是遊戲的設定；探針卡是什麼、怎麼用，照公開的一般資料寫。其他行話可以到「半導體晶圓廠的行話，白話解釋」查。