CN102662092B - 晶圆测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆测试装置及方法，所述晶圆测试装置包括一套复合探针卡，所述复合探针卡包括：至少一组测量探针卡，所述测量探针卡中包括用于测量对应晶片的电信号的测量探针，至少一组熔断探针卡，所述熔断探针卡中包括用于对对应晶片进行修调或者编程的熔断探针，其中在所述复合探针卡位于同一位置时各组探针卡分别对应不同的晶片。这样就可以在晶圆测试时，使同一晶片的测量过程和熔断过程分开进行，提高了测量精度，而且由于不同晶片的测量过程和熔断过程可以同时进行，从而未过多延长测试机台的占用时间，而测试成本正比于测试时间，所述本发明在提高测量精确度的同时，并未过多增加测试成本。

Description

晶圆测试装置及方法

【技术领域】

本发明涉及晶圆测试领域，特别涉及一种晶圆测试装置及方法。

【背景技术】

在芯片制造流程上，主要可分为IC设计、晶圆制程、晶圆测试及晶圆封装四大步骤。

晶圆初始通常为4英寸，6英寸，8英寸，12英寸等直径规格的圆形硅片。在晶圆制程阶段，会在晶圆上形成紧密规则分布的数量很大的晶片，根据不同晶片大小，一个晶圆上可以存在着几十至几十万颗晶片。而在晶圆测试阶段，通常是由测试机台与探针卡共同构建一个测试环境，在此环境下测试晶圆上的晶片，以确保各个晶片的电气特性与功能都符合设计的规格和规范。未能通过测试的晶片将会被标记为不良产品或者坏片，在其后的切割封装阶段将被剔除。只有通过测试的晶片才会被封装为芯片。在晶圆测试阶段，为了提高芯片的良率和质量，通常还需要对芯片的若干参数进行必要的修调和编程，从而实现更高性能或者差异化的功能。晶圆测试对于降低芯片的生产成本和提高芯片的质量是非常必要的。而一个优质的芯片测试环境将是这一切的一个非常重要的保证。

现有技术中的一种晶圆测试方法为：对于一种型号的晶片，预先设计提供一套探针卡，该探针卡上包括用于测量晶片电信号的测量探针和用于修调和编程晶片的熔断探针。首先，通过该探针卡上的测量探针测量晶片是否符合设计的规格和规范；然后，根据测量结果通过熔断探针对晶片进行修调或编程，此处的“修调”通常是指通过熔断探针对晶片中预先设计的电阻网络、熔丝或者齐纳二极管之类的器件进行选择性熔断以改良晶片的性能，此处的“编程”通常是指通过熔断探针对晶片中预先设计的熔丝进行熔断以选择晶片的不同功能；在修调或编程后，再次通过测量探针测量修调或者编程后的晶片是否已经达到了修调目的或达到了设计规范。在整个过程中，探针卡上的各个探针通常一一对应地与晶片上的对应接点紧密接触，并且不发生移动。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在如下缺陷：第一，现有技术中的探针卡通常存在漏电，在使用包括漏电的探针卡进行测试时，如果这些漏电出现在晶片的低阻抗节点（如该节点驱动能力很强）上，则对晶片内的电路的影响很小。但对于一些高精度、低功耗模拟电路来说，存在一些高阻抗节点，如果探针探测这些高阻抗节点时，探针上的漏电产生的影响则很大，等效改变的电压幅度近似为漏电电流乘以该高阻抗节点的阻抗值。比如，探测卡的一部分被设计为修调一个基准电压至3V+/-1%的精度，当被测试晶片接上探针后，由于探针上的漏电电流的干扰导致本来电压值为3.04V的晶片实际电压被测量为2.98V，则系统判断该被测试晶片为无需修调，但是探针移除后，该被测试晶片的真实电压为3.04V，其实是需要修调的晶片。第二，探针与晶片之间容易产生寄生电容，寄生电容对测量探针的准确性也有一定影响，甚至会引起环路振荡。

为此，有必要提供一种新的技术方案来解决上述问题。

【发明内容】

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

本发明的目的在于提供一种晶圆测试装置和方法，其可以减小探针上的漏电对晶片测试的影响。

为了达到本发明的目的，根据本发明的一个方面，本发明提出一种晶圆测试装置，所述装置包括：至少一组测量探针卡，所述测量探针卡中包括用于测量对应晶片的电信号的测量探针；至少一组熔断探针卡，所述熔断探针卡中包括用于对对应晶片进行修调或者编程的熔断探针，其中在所述复合探针卡位于同一位置时各组探针卡分别对应不同的晶片。

在一个进一步的实施例中，所述复合探针卡包括多组测量探针卡，各组测量探针卡对应不同的晶片，各组测量探针卡测量对应的晶片的不同测试项目。

在一个进一步的实施例中，所述晶圆测试装置还包括与所述各组探针卡相连的测试机台，所述测试机台中包括用于存储各组测量探针卡的测量结果的存储装置。

在一个进一步的实施例中，所述熔断探针卡根据所述测试机台的存储装置内存储的来自各组测量探针卡的针对同一晶片的测量结果修调或编程对应的晶片。

在一个进一步的实施例中，在所述测量探针卡对对应的晶片测量完成，所述熔断探针卡对对应的晶片修调或编程完成后，整体向前移动所述复合探针卡，以使得各组探针卡分别对应于与移动前对应的晶片相邻的下一个晶片。

在一个进一步的实施例中，随着所述复合探针卡的不断的向前移动，各测量探针卡和熔断探针卡先后经过晶圆上的每个晶片。

根据本发明的另一方面，本发明提出一种晶圆测试方法，用于一晶圆测试装置中，该晶圆测试装置包括一套复合探针卡和与所述复合探针卡相连的测试机台，该复合探针卡包括至少一组测量探针卡和至少一组熔断探针卡，其包括：将所述复合探针卡与晶圆进行相对定位，此时所述复合探针卡上的每组探针卡分别对应晶圆上的不同晶片；所述测量探针卡对对应的晶片进行测量，将该对应晶片的测量结果存储至所述测试机台中，所述熔断探针卡根据测试机台上的晶片的测量结果对对应的晶片进行修调或编程。

在一个进一步的实施例中，在所述测量探针卡对对应的晶片测量完成，所述熔断探针卡对对应的晶片修调或编程完成后，所述方法还包括：整体向前移动所述复合探针卡并使所述复合探针卡与晶圆重新进行相对定位，此时各组探针卡分别对应于与移动前对应的晶片相邻的下一个晶片。

在一个进一步的实施例中，随着所述复合探针卡的不断的向前移动，各组测量探针卡和熔断探针卡先后经过晶圆上的每个晶片。

在一个进一步的实施例中，所述复合探针卡包括多组测量探针卡，各组测量探针卡对应不同的晶片，各组测量探针卡测量对应的晶片的不同测量项目。

与现有技术相比，本发明中的晶圆测试装置及方法具有以下优点:

通过将测量探针和熔断探针分组设计在同一套复合探针卡中，并且所述复合探针卡中的每组探针对应不同晶片，同一晶片的测量过程和熔断过程分开进行，提高了测量精度，而且由于不同晶片的测量过程和熔断过程可以同时进行，从而未过多延长测试机台的占用时间，而测试成本正比于测试时间，所述本发明在提高测量精确度的同时，并未过多增加测试成本。

【附图说明】

结合参考附图及接下来的详细描述，本发明将更容易理解，其中同样的附图标记对应同样的结构部件，其中：

图1为本发明中的晶圆测试装置在一个实施例中的结构示意图；

图2是本发明中的晶圆测试方法在一个实施例中的方法流程图。

【具体实施方式】

本发明的详细描述主要通过程序、步骤、逻辑块、过程或其他象征性的描述来直接或间接地模拟本发明技术方案的运作。为透彻的理解本发明，在接下来的描述中陈述了很多特定细节。而在没有这些特定细节时，本发明则可能仍可实现。所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。换句话说，为避免混淆本发明的目的，由于熟知的方法、程序、成分和电路已经很容易理解，因此它们并未被详细描述。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。此外，表示一个或多个实施例的方法、流程图或功能框图中的模块顺序并非固定的指代任何特定顺序，也不构成对本发明的限制。

本发明中提供的晶圆测试装置及方法的一个重点和亮点是：对于一种型号的待测晶片，将用于测试一晶片电信号的测量探针和用于修调或者编程另一晶片的熔断探针分组设计在同一套探针卡中，由于不同晶片的测量过程和熔断过程可以同时进行，并且同一晶片的测量过程和熔断过程分开进行，这样不仅可以减少干扰提高测量探针的测量结果的准确性，而且可以实现不过多增加测试时间。

请参考图1所示，其为本发明中的晶圆测试装置在一个实施例100中的结构示意图。所述晶圆测试装置100包括一套复合探针卡和与该复合探针卡相连的测试机台110。其中，所述复合探针卡包括依次连接的第一组测量探针卡120、第二组测量探针卡130和一组熔断探针卡140。需要注意的是，在此例中是以两组测量探针卡为例进行介绍，在其他实施例中还可以是一组、三组或更多组测量探针卡。

第一组测量探针卡120包括用于一个测试项目的测量探针122，并且与所述测试机台110相连。测量探针122可以用于测量对应晶片的电信号。在一个实施例中，第一组测量探针卡120可以包括自其上延伸出测量探针的第一基板124，第一基板124可以由印刷电路板和固定环基板组成（未示出），测量探针122可以通过固定环基板固定在印刷电路板上，并通过导线与印刷电路板电性相连。

第二组测量探针卡130包括用于另一个测试项目的测量探针132，并且与所述测试机台110相连。测量探针132可以用于测量对应晶片的电信号。在一个实施例中，第二测量探针卡130可以包括自其上延伸出测量探针132的第二基板134，第二基板134可以由印刷电路板和固定环基板组成（未具体示出），测量探针132也可以通过固定环基板固定在印刷电路板上，并通过导线与印刷电路板电性相连。

所述熔断探针卡140包括用于修调或编程晶片的熔断探针142。此处的“修调”通常是指通过熔断探针142对晶片中预先设计的电阻网络、熔丝或者齐纳二极管之类的器件进行选择性熔断以改良晶片的性能，此处的“编程”通常是指通过熔断探针142对晶片中预先设计的熔丝进行熔断以选择晶片的不同功能。在一个实施例中，所述熔断探针卡140可以包括第三基板144，第三基板144可以由印刷电路板和固定环基板组成（未具体示出），熔断探针142可以通过固定环基板固定在印刷电路板上，并通过导线与印刷电路板电性相连。

其中，第一组测量探针卡120、第二组测量探针卡130、熔断探针卡140分别对应不同的晶片。

在一个实施例中，所述第一基板124、所述第二基板134和所述第三基板144可以为一块完整基板的三个部分。在移动所述复合探针卡时，各个探针卡都一同移动。

测试机台110可以是运行有特定程序的具有一定计算能力的计算机设备。测试机台110通过导线可以分别与第一组测量探针卡120、第二组测量探针卡130和所述熔断探针卡140相连。测试机台110中可以包括用于存储各组测量探针卡的测量结果的存储装置。测试机台110可以用于存储第一组测量探针卡120和第二组测量探针卡130对同一晶片的测试结果，并且传输所述测量结果或者传输根据所述测量结果生成的熔断信号给所述熔断探针卡140。

在所述晶圆测试装置100运行时，可以先将所述复合探针卡与晶圆进行相对定位，其中在所述复合探针卡位于同一位置时第一组测量探针卡120、第二组测量探针卡130和一组熔断探针卡140分别对应晶圆上的不同晶片。随后第一组测量探针卡120和第二组测量探针卡130分别对对应的晶片进行测量，并将该对应的晶片的测量结果存储至所述测试机台110中，所述熔断探针卡140根据测试机台110上的对应的晶片的测量结果对对应的晶片进行修调或编程。在第一组测量探针卡120和第二组测量探针卡130对对应的晶片测量完成，所述一组熔断探针卡140对对应的晶片修调或编程完成后，整体向前移动所述复合探针卡，以使得各组探针卡分别对应于与移动前对应的晶片相邻的下一个晶片。随着所述复合探针卡不断的向前移动，各组测量探针卡和熔断探针卡先后经过所述晶圆上的每个晶片。

综上所述，所述晶圆测试装置通过将测量探针与熔断探针分组设计在同一套探针卡中，由于在一次测试过程中，测量探针和熔断探针分别对应不同的晶片，使得漏电以及熔断探针的熔断可能对测量探针的干扰影响降到最低，提高了测量探针的测量结果的准确性，同时由于不同晶片的测量和熔断熔丝修调可以同时进行，从而也未过多增加测试机台的占用时间。进一步还可以将用于不同测试项目的测量探针也分组设计在通一套探针卡中，使得用于不同测试项目的测量探针之间可能存在的干扰影响也降到最低，更好地提高了测量探针的测量结果的准确性，使得保证了晶圆测试阶段的准确性和提高了芯片的质量。

根据本发明的另一个方面，本发明还可以实现为一种方法，请参考图2所示，其为本发明中的晶圆测试方法在一个实施例中的方法流程图。该方法可以应用到前述晶圆测试装置中。由于该晶圆测试装置包括一套复合探针卡和与所述复合探针卡相连的测试机台，该复合探针卡包括至少一组测量探针卡和至少一组熔断探针卡，因此，使用所述晶圆测试装置对晶圆进行测试的方法200，其包括如下步骤。

步骤210，将所述复合探针卡与晶圆进行相对定位，此时，所述复合探针卡上的各组探针卡分别对应晶圆上的不同晶片。

步骤220，各组测量探针卡对对应的晶片进行测量，各组熔断探针卡对对应的晶片进行修调或者编程。具体的，各组测量探针卡对对应的晶片进行测量并将该对应的晶片的测量结果存储至所述测试机台中，所述各组熔断探针卡根据测试机台上存储的对应的晶片的测量结果对对应的晶片进行修调或编程。在步骤220完成后，所述晶圆测试方法200进入步骤230。

步骤230，整体向前移动所述复合探针卡并使所述复合探针卡与晶圆重新进行相对定位，此时各组探针卡将会分别对应于与移动前对应的晶片相邻的下一个晶片。随后，所述晶圆测试方法返回到步骤220继续各组测量探针卡的测量和熔断探针卡的修调或编程。重复步骤220和230，直到晶圆上的所有晶片都经过了测量、修调和编程。

随着所述复合探针卡的不断的向前移动，各组测量探针卡和熔断探针卡先后经过晶圆上的每个晶片。

需要注意的是，在所述复合探针卡与晶圆进行相对定位的初期，最先是第一组测量探针卡对应一个晶圆上的晶片，而第二组测量探针卡和熔断探针卡悬空。在所述复合探针卡向前步进一个或几个步长(相邻两个晶片的中心之间的距离为一个步长)后，第一组测量探针卡和第二组测量探针卡都对应一个晶片，而熔断探针卡悬空。在所述复合探针卡继续向前步进一个或几个步长后，第一组测量探针卡、第二组测量探针卡和熔断探针卡都对应一个晶片。同样的，在所述复合探针卡与晶圆进行相对定位的末期，也是最先对应晶片的探针卡最先脱离所述晶圆。

为了更清楚的理解所述晶圆测试方法，在一个实施例中，通过图1所示的晶圆测试装置对所述晶圆测试方法进行详细说明。

在本实施例中，所述复合探针卡包括依次连接的第一组测量探针卡120、第二组测量探针卡130和一组熔断探针卡140。第一组测量探针卡120用于一个测试项目的测量（比如对电压的测量），第二组测量探针卡130用于对另一个测试项目的测量（比如对电流的测量），所述熔断探针卡140主要用于熔断（比如熔断熔丝）。第一组测量探针卡120和第二组测量探针卡130不包括会影响测量精度和稳定性的探针，仅用于测量，其探针数目较少。

当所述复合探针卡移动时，第一组测量探针卡120和第二组测量探针卡130位于探针挪动方向的前面，所述熔断探针卡140位于探针挪动方向的后面。如果将晶片编号为1，2，3，4，5，6……等。首先复合探针卡对晶圆进行相对定位，使第一组测量探针卡120对应1号晶片，第二组测量探针卡130和一组熔断探针卡140对应空位，无晶片；下一步第一组测量探针卡120测量1号晶片的所需测量参数，并存储到测试机台110的存储设备里，第二组测量探针卡130和一组熔断探针卡140可以做空操作；下一步，整体向前移动所述复合探针卡并使所述复合探针卡与晶圆重新进行相对定位，使第一组测量探针卡120对应2号晶片，第二组测量探针卡130对应1号晶片，所述熔断探针卡140对应空位，无晶片，第一组测量探针卡120测量2号晶片的所需测量参数，并存储到测试机台110的存储设备里，第二组测量探针卡130测量1号晶片的所需测量参数，并存储到测试机台110的存储设备里，所述熔断探针卡140可以做空操作：下一步，再整体向前移动所述复合探针卡并使所述复合探针卡与晶圆重新进行相对定位，使第一组测量探针卡120对应3号晶片，第二组测量探针卡130对应2号晶片，所述熔断探针卡140对应1号晶片；下一步，第一组测量探针卡120测量3号晶片所需测量参数，并存储到测试机台110的存储设备里，第二组测量探针卡130测量2号晶片所需测量参数，并存储到测试机台110的存储设备里，所述熔断探针卡140通过从测试机台的存储设备中，读取第一组测量探针卡测量到的1号晶片的测量参数和第二组测量探针卡130测量到的1号晶片的测量参数，计算1号晶片应该熔断哪些熔丝，然后通过所述熔断探针卡140对1号晶片进行修调操作：下一步，整体向前移动所述复合探针卡并使所述复合探针卡与晶圆重新进行相对定位，使第一组测量探针卡120对应4号晶片，第二组测量探针卡130对应3号晶片，所述熔断探针卡140对应2号晶片；下一步，第一组测量探针卡120测量4号晶片所需测量参数，并存储到测试机台110的存储设备里，第二组测量探针卡130测量3号晶片所需测量参数，并存储到测试机台110的存储设备里，一组熔断探针卡140通过从测试机台的存储设备中，读取第一组测量探针卡测量到的2号晶片的测量参数和第二组测量探针卡130测量到的2号晶片的测量参数，计算2号晶片应该熔断哪些熔丝，然后通过所述熔断探针卡140对2号晶片进行修调操作。不断重复上述操作，从而可以完成整个晶圆上的所有晶片的测试。

在此过程中，由于对于同一晶片的测量过程和熔断过程是分开进行的，因此，虽然熔断探针卡仍然可能带有漏电以及产生寄生电容，但是对于其分离的测量过程无法产生干扰作用。也就是说，在修调和编程的过程中，测量探针卡已经与待测晶片分离而不接触，只有熔断探针卡与待测晶片接触，所以此时熔断探针卡对待测晶片的各种操作和影响都不会对测量探针卡的测量过程产生任何影响。

综上所述，所述晶圆测试装置及方法通过将测量探针与熔断探针分组设计在一套探针卡中，通过所述测量探针对一晶片进行检测的同时，通过所述熔断探针对另一晶片进行熔断，不仅使同一晶片的测量过程和熔断过程分开进行，提高了测量精度，而且由于不同晶片的测量过程和熔断过程可以同时进行，从而未过多延长测试机台的占用时间，而测试成本正比于测试时间，所述本发明在提高测量精确度的同时，并未过多增加测试成本。

本文中的“若干”表示两个或两个以上。上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于所述具体实施方式。

Claims (2)

1.一种晶圆测试装置，其包括一套复合探针卡，所述复合探针卡包括：

至少一组测量探针卡，所述测量探针卡中包括用于测量对应晶片的电信号的测量探针；

至少一组熔断探针卡，所述熔断探针卡中包括用于对对应晶片进行修调或者编程的熔断探针，

其中在所述复合探针卡位于同一位置时各组探针卡分别对应不同的晶片，

其特征在于，所述复合探针卡包括多组测量探针卡，各组测量探针卡对应不同的晶片，各组测量探针卡测量对应的晶片的不同测试项目，

所述晶圆测试装置还包括与所述各组探针卡相连的测试机台，所述测试机台中包括用于存储各组测量探针卡的测量结果的存储装置，

所述熔断探针卡根据所述测试机台的存储装置内存储的来自各组测量探针卡的针对同一晶片的测量结果修调或编程对应的晶片，

在所述测量探针卡对对应的晶片进行测量的同时，所述熔断探针卡对对应的晶片进行修调或编程，

在所述测量探针卡对对应的晶片测量完成，所述熔断探针卡对对应的晶片修调或编程完成后，整体向前移动所述复合探针卡，以使得各组探针卡分别对应于与移动前对应的晶片相邻的下一个晶片，

随着所述复合探针卡的不断的向前移动，各测量探针卡和熔断探针卡先后经过晶圆上的每个晶片。

2.一种晶圆测试方法，用于一晶圆测试装置中，该晶圆测试装置包括一套复合探针卡和与所述复合探针卡相连的测试机台，该复合探针卡包括至少一组测量探针卡和至少一组熔断探针卡，其包括：

将所述复合探针卡与晶圆进行相对定位，此时所述复合探针卡上的每组探针卡分别对应晶圆上的不同晶片；

所述测量探针卡对对应的晶片进行测量，将该对应晶片的测量结果存储至所述测试机台中，所述熔断探针卡根据测试机台上的晶片的测量结果对对应的晶片进行修调或编程，

所述测量探针卡对对应的晶片进行测量的同时，所述熔断探针卡对对应的晶片进行修调或编程，

其特征在于，所述复合探针卡包括多组测量探针卡，各组测量探针卡对应不同的晶片，各组测量探针卡测量对应的晶片的不同测量项目，

在所述测量探针卡对对应的晶片测量完成，所述熔断探针卡对对应的晶片修调或编程完成后，所述方法还包括：整体向前移动所述复合探针卡并使所述复合探针卡与晶圆重新进行相对定位，此时各组探针卡分别对应于与移动前对应的晶片相邻的下一个晶片，

随着所述复合探针卡的不断的向前移动，各组测量探针卡和熔断探针卡先后经过晶圆上的每个晶片。