CN103197227A - 一种用于设计分析目的的晶圆测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于设计分析目的的晶圆测试方法，在制作完成的晶圆表面制作再分布层，通过再分布层连接线将晶圆中芯片的若干第一焊盘与再分布层上与第一焊盘对应的若干第二焊盘连接，再分布层的第二焊盘位于微探针探测的区域以外，在再分布层的第二焊盘位置用探针卡的针对晶圆加测试激励，在芯片上用微探针对芯片进行信号测试，物理上就把探针卡的针和微探针分开，探针卡的针与微探针互相不影响；最大化地增加微探针和芯片的接触范围，保证信号测试能够正常进行，显著地提高探测信号效率。

Description

一种用于设计分析目的的晶圆测试方法

技术领域

本发明涉及半导体设计与测试领域，特别涉及一种用于设计分析目的的晶圆测试方法。

背景技术

在大规模集成电路的研发阶段，对最初生产的电路进行验证分析十分重要。只有在第一批晶圆工艺过程完成，才有可能验证仿真模型是否正确，芯片是否工作正常，还可能进一步在不同条件下进行更广泛的测试以发现芯片设计的薄弱环节。正因为如此，第一批晶圆会比之后成熟的晶圆进行更为广泛的测试，会用到一些特定的分析仪器和装置，甚至第一批晶圆的工艺和标准也会不一样，例如ML wafer（ML wafer专业术语，指在晶圆表面为金属层）和PT wafer（PT wafer专业术语，指晶圆表面覆盖钝化层，并开设有测试孔）。和标准晶圆相比，ML wafer缺少钝化层，而PT wafer则是在钝化层上开了一些测试孔。这两种晶圆使得用微探针的方法检查内部信号成为可能。这种方法在数字电路和模拟电路中广泛应用。

在钝化层上开孔从而探测内部信号对晶圆测试来说，理论上是一种可行的方法，但实际实施存在很多问题，尤其是在探针卡的设计方面，在测试时不仅要使探针卡能与芯片很好的接触，同时要在探针卡上开孔，通过探针卡的开孔区域要能够使微探针接触到芯片表面，实现信号的探测。

参考图1和图2，由于在同一个测试点，探针卡的针1需要对芯片施加激励信号，同时微探针2要对晶圆上的芯片3进行探测，所以，通常探针卡的针1和晶圆表面要存在一定角度，避免影响微探针2，在位于测试芯片正上方的探针卡PCB4上开孔，微探针通过探针卡PCB开孔5只能对部分区域进行探测，无法通过一个探针卡加测试激励信号，用微探针去测试整个芯片。此问题可以通过设计不同的探针卡来解决，在对同一个产品进行测试时，可以设计不同针向的探针卡，从而保证用不同的探针卡去探测芯片不同区域的信号。

但是，这种方法存在一些严重的缺点。

如果需要探测的信号在芯片的不同位置，通过一块探针卡的开口微探针不能触及所有需要的信号，不可避免需要换另一块探针卡，这就意味着需要卸载晶圆，换新的探针卡，重新装晶圆,调整对齐晶圆和探针卡，探针卡接触晶圆,然后探测信号。这种过程有可能花几个小时，甚至有损坏芯片的风险。并且换探针卡意味着测试条件的改变，对于不同的探针卡，存在不同的绕线方式及长度，很可能在某些条件下测试结果没有可比性。

即使，使用不同的探针卡，由于探针卡上的针必须和bonding pad（焊盘）良好接触才能保障芯片正常工作，开孔和微探针的活动区域很有限，必须在保证不与探针卡上的针短接的条件下，调整微探针位置和角度去接触晶圆表面，导致得到的信号不稳定，影响测试结果的准确性。

探针卡PCB4上开设有开孔,探针卡的针需要倾斜一定的角度安装，有开孔的探针卡PCB4不坚固，倾斜的针稳定性不好，针的弹簧常数不好，导致探针卡和晶圆在几次接触后，无法保证良好可靠的接触。

发明内容

为克服现有技术缺陷，本发明的目的在于提供一种用于设计分析目的的晶圆测试方法，将探针卡的针接触区域和微探针测试区域分开，在测试工作中不用更换探针卡，保证测试工作能够正常进行。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于设计分析目的的晶圆测试方法，在制作完成的晶圆表面制作再分布层，通过再分布层连接线将晶圆中芯片的若干第一焊盘与再分布层上与第一焊盘对应的若干第二焊盘连接，再分布层的第二焊盘位于微探针探测的区域以外；在再分布层的第二焊盘位置用探针卡的针对晶圆加测试激励，用微探针对芯片进行信号测试。

通过再分布层连接线将晶圆中的芯片与位于芯片之外的测试电路连接。

通过再分布层连接线将晶圆中的多个芯片连接。

所述再分布层的第二焊盘位于芯片内部不需要进行微探针探测的区域。

通过再分布层连接线将芯片的第一焊盘与位于两个芯片之间区域或者临近芯片上的再分布层第二焊盘连接。

所述探针卡上的针与探针卡垂直设置。

本发明通过再分布层连接线将晶圆中芯片的若干第一焊盘与再分布层上与第一焊盘对应的若干第二焊盘连接，再分布层的第二焊盘位于微探针探测的区域以外，在再分布层的第二焊盘位置用探针卡的针对晶圆加测试激励，在芯片上用微探针对芯片进行信号测试，物理上把探针卡的针和微探针分开，探针卡的针与微探针互相不影响；

与芯片的若干第一焊盘连接的再分布层第二焊盘位于微探针探测的区域以外，而且探针卡开孔可以尽量大，可以使微探针接触到整个芯片，而且探针卡的针也可以与整个芯片接触添加激励，一种探针卡就可以满足所有的探测需求，没有必要更换探针卡，避免更换探针卡影响正常测试的问题，保证信号测试能够正常进行，显著地提高探测信号效率。

在探针卡PCB上安装探针的附近不需要开孔，由于没有微探针的影响，探针卡的针不需要倾斜设置，这就使分析用探针卡的针设计和量产用的探针卡相似成为可能,探针卡上的针为与探针卡垂直设置,探针卡PCB结构更加坚固，降低探针卡制作难度。

进一步，通过再分布层连接线可以把芯片和周围的电路连接起来，包括位于芯片与芯片之间，甚至是临近的芯片上的电路，这样就可以把要测试的芯片和外部的测试电路连接起来。该电路可以是一种通过随机开关负载产生的电源和地的噪声，实现测试其他项目的功能；或者将临近的多个芯片连接起来，一次完成多个芯片的测试，进一步提高测试效率。

附图说明

图1为现有技术中用探针卡的针和微探针测试晶圆的示意图。

图2为图1的A-A向剖视图。

图3为本发明再分布层和再分布层第二焊盘线路连接示意图。

图4本发明用探针卡的针和微探针测试晶圆的示意图。

图5为本发明通过再分布层延伸到邻近芯片的示意图。

图6为本发明通过再分布层连接线将芯片和芯片之外的测试电路连接起来的示意图。

图7为本发明在晶圆表面金属层制作再分布层的流程示意图。

图8为本发明在晶圆表面钝化层制作再分布层的流程示意图。

其中：1-探针卡的针，2-微探针，3-晶圆上的芯片，4-探针卡PCB，5-探针卡PCB开孔，6-光刻胶，7-钝化层，8-再分布层的金属层，9-第一焊盘，10-再分布层的第二焊盘，11-再分布层连接线，12-原始线路微探针测试孔，13-在分布层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明内容进行详细阐述：

参考图3，本发明提供一种用于设计分析目的的晶圆测试方法，在制作完成的晶圆上制作再分布层13，通过再分布层连接线将晶圆中芯片的若干第一焊盘与再分布层上与第一焊盘对应的若干第二焊盘连接，再分布层13的第二焊盘位于微探针探测的区域以外，例如：芯片内部不需要探测的位置，或者是芯片与芯片之间，或者是临近芯片上面，在再分布层的第二焊盘位置用探针卡的针对晶圆加测试激励，在芯片上用微探针对芯片进行信号测试，将微探针和探针卡的针分开，从而有效地增加微探针和芯片物理尺寸的接触面积，这一点对与小尺寸的芯片尤其有意义，增加晶圆测试的可靠性。

通过再分布层连接线11，将晶圆芯片上的第一焊盘9与再分布层的第二焊盘10连接，起到转移芯片的第一焊盘位置的作用，将需要加测试激励的若干第一焊盘移动到其他位置，通过微探针在原始线路微探针测试孔12对芯片进行信号测试，将探针卡的针接触位置和微探针测试位置分开，避免探针卡的针影响微探针测试。

如图4所示，微探针的针1和微探针2的针分开，探针卡的针1不用倾斜设置，探针卡的针1与探针卡垂直设置，所安装的针可以采用大批量生产时使用的探针卡的针，例如：垂直的针，焊接球，微弹簧等，探针卡制作更加方便，在安装探针的附近可以不开孔，提高探针卡的坚固性和稳定性，而且在探针卡的PCB4上可以开更大的探针卡PCB开孔5，通过一个探针卡就可以完成整个晶圆的测试工作，没有必要更换探针卡，简化探针卡的设计和布局，并且增加微探针和芯片的可接触面积，保证测试工作的稳定性。

如图5所示，进一步，通过再分布层连接线11将芯片的第一焊盘9与临近芯片处再分布层的第二焊盘10连接，图中每3*3个芯片中只有一个芯片上联接测试激励，从而允许探针卡PCB有更大的开孔。同时可以通过再分布层连接线将晶圆上的多个芯片连接起来，从而实现一次简单接触可以测试多个芯片的目的。

如图6所示，进一步，通过再分布层连接线将芯片和芯片之外的测试电路连接起来，比如：测试结构电路，BIST电路，噪声发生器等，这些电路可以位于芯片之外晶圆的任何位置，可以完成其他测试，提高测试效率，实现现有用探针卡测试无法完成的功能。

参考图7，制作完成的晶圆表面为最后一层金属层（ML wafer），在金属层上制作再分布层的步骤如下：

1）晶圆表面涂覆光刻胶6，曝光、显影去除第一焊盘和再分布层走线上的光刻胶，然后，在整个晶圆表面沉积氧化物，形成氧化物层7，研磨去掉光刻胶表面的氧化物层7和光刻胶6，这一步主要目的是为了做再分布层，先打氧化层作为隔离层，版图和电路设计师需要保证重要的电路不会位于再分布层和探针卡的针的下方；

2）再次在整个晶圆表面涂覆光刻胶6，曝光、显影去除第一焊盘位置的光刻胶，然后，蚀刻去除第一焊盘位置的氧化物，蚀刻掉剩余位置的光刻胶，这一步主要目的是生长第一焊盘上的接触层刻孔；

3）整个晶圆表面涂覆光刻胶6，曝光、显影形成在再分布层线路图案，然后，沉积金属，形成再分布层的金属层8；

4）进行抛光，去除非第一焊盘和非再分布层走线位置金属层和光刻胶，最终形成再分布层。

参考图8，完成的晶圆表面覆盖有钝化层，并且用额外的掩模版对重要的信号开孔（PT wafer），在钝化层上制作再分布层的步骤如下：

1）整个晶圆涂覆光刻胶6，曝光、显影去除第一焊盘和再分布层走线上的光刻胶6，然后蚀刻去除第一焊盘位置的钝化层7，对第一焊盘打开通孔；

2）晶圆表面沉积金属，形成再分布层的金属层8；

3）抛光，去除非第一焊盘和非再分布层走线位置金属层和光刻胶，形成再分布层。

在设计芯片和再分布层线路时，需要考虑再分布层的位置，大小，以及针的位置，从而保证探针卡可以接触到所有需要探测的测试点和电路，所有重要的电路不能位于再分布层和探针卡的针的下方。

通过设计不同绕线的再分布层，可以保证探针卡接触到不同部分的芯片表面，通过制作各种不同再分布层的晶圆，用相同的探针卡接触再分布的第二焊盘就可以完成测试，提高探针卡的通用性，节省成本。

Claims (6)

1.一种用于设计分析目的的晶圆测试方法，其特征在于：在制作完成的晶圆表面制作再分布层，通过再分布层连接线将晶圆中芯片的若干第一焊盘与再分布层上与第一焊盘对应的若干第二焊盘连接，再分布层的第二焊盘位于微探针探测的区域以外；在再分布层的第二焊盘位置用探针卡的针对晶圆加测试激励，在芯片上用微探针对芯片进行信号测试。

2.根据权利要求1所述的用于设计分析目的的晶圆测试方法，其特征在于：通过再分布层连接线将晶圆中的芯片与位于芯片之外的测试电路连接。

3.根据权利要求1所述的用于设计分析目的的晶圆测试方法，其特征在于：通过再分布层连接线将晶圆中的多个芯片连接。

4.根据权利要求1所述的用于设计分析目的的晶圆测试方法，其特征在于：所述再分布层的第二焊盘位于芯片内部不需要进行微探针探测的区域。

5.根据权利要求1所述的用于设计分析目的的晶圆测试方法，其特征在于：通过再分布层连接线将芯片的第一焊盘与位于两个芯片之间区域或者临近芯片上的再分布层第二焊盘连接。

6.根据权利要求1所述的用于设计分析目的的晶圆测试方法，其特征在于：所述探针卡上的针与探针卡垂直设置。

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