CN103531576B - 修调电阻控制装置及使用该装置的晶圆测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种修调电阻控制装置及使用该装置的晶圆测试系统，其中，所述修调电阻控制装置包括：多个依次相连的电压源，相邻两个电压源之间通过各自的相同电极相连；多个依次串联的电容，每个电容与其对应的电压源并联；多个修调开关和多个探针；其中相连接的每两个电容的中间节点通过一个修调开关与一个探针相连，最外侧的电容的未与其他电容连接的连接端通过一个修调开关与一个探针相连。与现有技术相比，本发明中的修调电阻控制装置及其使用该装置的晶圆测试系统包括N个依次相连的电压源且相邻两个电压源之间通过各自的相同电极相连，使其可以同时熔断修调电阻中的多个熔丝，从而缩短晶圆测试时间。

Description

修调电阻控制装置及使用该装置的晶圆测试系统

【技术领域】

本发明涉及晶圆测试领域，特别涉及一种修调电阻控制装置及使用该装置的晶圆测试系统。

【背景技术】

晶圆测试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，为了提高晶片的良率和质量，通常还需要对晶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。

现有技术中的一种晶圆测试的方式为：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(或者称为修调电阻)中的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定的熔丝进行熔断以选择晶片的不同功能。

请参考图1所示，其为现有技术中对晶圆中的修调电阻进行修调的修调电阻控制装置的电路示意图。该图中包括修调电阻110和修调电阻控制装置120。

修调电阻110包括：四个依次串联的电阻单元，分别为电阻单元R1、电阻单元R2、电阻单元R3和电阻单元R4；四个熔丝，分别为熔丝F1、熔丝F2、熔丝F3和熔丝F4。通过熔断熔丝以改变修调电阻110的有效阻值(即进行修调)。为了熔断熔丝，需要在熔丝两端施加电压，通过较大的电流来熔断熔丝。为了将探针以较低阻抗连接到熔丝两端，需在熔丝的两端分别设计两个探针压点，由于探针卡的精度限制，一般最小探针压点的面积为50umX50um(即长和宽分别为50um)，又由于集成电路设计规则的限制(例如要求金属延伸出探针压点开口需一定距离)，因此，实际版图设计中修调电阻110所需的探针压点区面积更大。节省探针压点个数，有助于减小芯片面积。为了减少修调电阻110的探针压点个数，图1中的多个熔丝采用紧邻的连接方式，这样相邻的熔丝可以共用一个探针压点。例如，熔丝F1的下端可以和熔丝F2的上端共用一个探针压点B。

修调电阻控制装置120只能逐个熔断熔丝，而不能对多个熔丝同时进行熔断。例如，当修调电阻110中的4个熔丝都需要熔断时，第一步:先让开关K6、K7导通，对电容C1进行充电，然后断开K6、K7，再让开关K1、K2导通，通过C1将熔丝F1熔断；第二步：先让开关K7、K8导通，对电容C2进行充电，然后断开K7、K8，再让开关K2、K3导通，通过C2将熔丝F2熔断；这样依次进行第三步熔断熔丝F3；最后进行第四步熔断熔丝F4。修调电阻控制装置120不能对多个熔丝同时进行熔断，其原因在于，每个熔丝熔断都需要一定的电压(例如5V，即恒压源V1～V4的电压值都为5V)，当同时进行熔断时，需要恒压源V1至V4先将电容C1～C4都充满电，然后电容C1～C4同时被连接至A、B、C、D、E探针压点，此时探针压点A和E的电压将达到20V，对于低压制成芯片来说最高安全电压为6V，则可能被过压击坏。

由于现有技术中的修调电阻控制装置120只能逐一熔断修调电阻110中的熔丝，需要花费较长的晶圆测试时间，而测试成本正比于测试时间，导致晶圆测试成本较高，因此，有必要提供一种改进的技术方案来克服上述问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种修调电阻控制装置及使用该装置的晶圆测试系统，其可以同时熔断修调电阻中的多个熔丝，从而缩短晶圆测试时间，进而降低测试成本。

为了解决上述问题，根据本发明的一方面，本发明提供一种修调电阻控制装置，其包括：多个依次相连的电压源，相邻两个电压源之间通过各自的相同电极相连；多个依次串联的电容，每个电容与其对应的电压源并联；多个修调开关和多个探针；其中相连接的每两个电容的中间节点通过一个修调开关与一个探针相连，最外侧的电容的未与其他电容连接的连接端通过一个修调开关与一个探针相连。

进一步的，所述修调电阻控制装置还包括多个充电开关，相连接的每两个电容的中间节点通过一个充电开关与对应的相连接的两个电压源的中间节点相连，最外侧的电容的未与其他电容连接的连接端通过一个充电开关与对应的最外侧的电压源的未与其他电压源连接的电源端相连接。

进一步的，所述修调电阻控制装置还包括开关控制模块，其用于控制各个修调开关和充电开关的导通或者截止。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种晶圆测试系统，其包括修调电阻控制装置，所述修调电阻控制装置用于调节晶圆中的修调电阻的有效阻值。所述修调电阻控制装置包括：多个依次相连的电压源，相邻两个电压源之间通过各自的相同电极相连；多个依次串联的电容，每个电容与其对应的电压源并联；多个修调开关和多个探针；其中相连接的每两个电容的中间节点通过一个修调开关与一个探针相连，最外侧的电容的未与其他电容连接的连接端通过一个修调开关与一个探针相连。所述修调电阻包括：多个依次串联的电阻单元；多个修调单元，每个修调单元对应的一个电阻单元并与对应的电阻单元并联，多个探针压点，其中相连接的每两个电阻单元的中间节点作为一个探针压点，最外侧的电阻单元的未与其他电阻单元连接的连接端作为一个探针压点，在所述修调电阻控制装置用于调节晶圆中的修调电阻时，所述探针与所述探针压点电性接触。

进一步的，所述开关控制模块先控制所述充电开关导通和所述修调开关截止，以使所述电压源为所述电容充电，在所述电容充电完成后，再控制所述充电开关截止和所述修调开关导通，以切断所述修调单元。

进一步的，所述开关控制模块先控制所有充电开关导通和所有修调开关截止，以使各个电压源为对应的电容充电，在所有电容充电完成后，再控制所有充电开关截止和所有修调开关导通，以切断所有修调单元。

进一步的，所述修调单元包括熔丝或者齐纳二极管。

与现有技术相比，本发明中的修调电阻控制装置及其使用该装置的晶圆测试系统包括N个依次相连的电压源且相邻两个电压源之间通过各自的相同电极相连，使其可以同时熔断修调电阻中的多个熔丝，从而缩短晶圆测试时间。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为现有技术中对晶圆中的修调电阻进行修调的修调电阻控制装置的电路示意图；和

图2为本发明在一个实施例中的晶圆测试系统的电路示意图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

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。除非特别说明，本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连。

请参考图2所示，其为本发明在一个实施例中的晶圆测试系统的电路示意图。图2中晶圆测试系统包括修调电阻110和修调电阻控制装置220。图2中以可同时熔断修调电阻110中的4个熔丝的修调电阻控制装置220为例。

所述修调电阻110包括4个电阻单元、4个修调单元(在本实施中，修调单元为熔丝)和5个探针压点。4个依次串联的电阻单元分别为第一电阻单元R1、第二电阻单元R2、第三电阻单元R3和第四电阻单元R4；4个熔丝分别为第一熔丝F1、第二熔丝F2、第三熔丝F3和第四熔丝F4；5个探针压点分别为第一探针压点A、第二探针压点B、第三探针压点C、第四探针压点D和第五探针压点E。具体连接关系为，每个熔丝与其对应的电阻单元并联，第一探针压点A与第一熔丝F1未和第二熔丝F2相连的一端相连，第二探针压点B与第一熔丝F1和第二熔丝F2之间的连接节点相连，第三探针压点C与第二熔丝F2和第三熔丝F3之间的连接节点相连，第四探针压点D与第三修调单元F3和第四修调单元F4之间的连接节点相连，第五探针压点E与为第四修调单元未和第三修调单元连接的一端相连。

所述晶圆测试系统包括修调电阻控制装置220，修调电阻控制装置220用于调节晶圆中的修调电阻110的有效阻值。所述修调电阻控制装置220包括4个电压源、5个电源端、4个电容、5个充电开关、5个修调开关和5个探针。

4个依次相连的电压源分别为第一电压源V1、第二电压源V2、第三电压源V3和第四电压源V4，相邻两个电压源之间通过各自的相同电极相连(即正极与正极相连，负极与负极相连)；5个电源端分别为第一电源端U1、第二电源端U2、第三电源端U3、第四电源端U4、第五电源端U5。具体连接关系为，第一电源端U1为第一电压源V1的正极(其也可称为第一电压源V1未与第二电压源V2相连的电极)；第二电源端U2为第一电压源V1的负极和第二电压源V2的负极相连的连接节点(其也可称为第一电压源V1和第二电压源V2相同电极的连接节点)；第三电源端U3为第二电压源V2的正极与第三电压源V3的正极相连的连接节点；第四电源端U4为第三电压源V3的负极与第四电压源V4的负极相连的连接节点；第五电源端U5为第四电压源V4的正极(其也可称为第四电压源V4未与所述第三电压源V3相连的电极)以使得相邻两个电压源的电压反向，也可以说使4个电压源V1-V4的电压方向依次交替反向。

4个依次串联的电容分别为第一电容C1，第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4，其中，每个电容与其对应的电压源并联；5个充电开关分别为第一充电开关K6、第二充电开关K7、第三充电开关K8、第四充电开关K9和第五充电开关K10。具体连接关系为，第一充电开关K6连接于第一电容C1未和第二电容C2相连的一端F与第一电源端U1之间；第二充电开关K7连接于第一电容C1和第二电容C2之间的连接节点G与第二电源端U2之间；第三充电开关K8连接于第二电容C2和第三电容C3之间的连接节点H与第三电源端U3之间；第四充电开关K9连接于第三电容C3和第四电容C4之间的连接节点I与第四电源端U4之间；第五充电开关K10连接于第四电容C4未和所述第三电容C3相连的一端J与第五电源端U5之间。这样，就可以通过控制相邻的两个充电开关对对应的一个电容进行充电控制，比如，通过控制第一充电开关K6和第二充电开关K7同时导通或者截止就可以实现对电容C1进行充电控制，通过控制第二充电开关K7和第三充电开关K8同时导通或者截止就可以实现对电容C2进行充电控制，且由于相邻两个电容共用一个充电开关，从而节省了充电开关数量，降低了芯片制造成本。

5个探针分别为第一探针P1、第二探针P2、第三探针P3、第四探针P4和第五探针P5；5个修调开关分别为第一修调开关K1、第二修调开关K2、第三修调开关K3、第四修调开关K4和第五修调开关K5。具体连接关系为，第一探针P1通过第一修调开关K1与第一电容C1未和第二电容C2相连的一端F相连；第二探针P2通过第二修调开关K2与第一电容C1和第二电容C2之间的连接节点G相连；第三探针P3通过第三修调开关K3与第二电容C2和第三电容C3之间的连接节点H相连；第四探针P4通过第四修调开关K4与第三电容C3和第四电容C4之间的连接节点I相连；第五探针P5通过第五修调开关K5与第四电容C4未和第三电容C3相连的一端J相连。这样，就可以通过控制相邻的两个修调开关对对应的一个电容进行放电控制，比如，通过控制第一修调开关K1和第二修调开关K2同时导通或者截止就可以实现对电容C1进行放电控制，通过控制第二修调开关K2和第三修调开关K3同时导通或者截止就可以实现对电容C2进行放电控制，相邻两个电容共用一个放电开关。

在进行晶圆测试时，第一探针P1与第一探针压点A相连，第二探针P2与第二探针压点B相连，第三探针P3与第三探针压点C相连，第四探针P4与第四探针压点D相连，第五探针P5与第五探针压点E相连。

为了实现对各个修调开关和充电开关的控制，所述修调电阻控制装置220还包括开关控制模块(未示出)，所述开关控制模块用于控制各个修调开关和充电开关的导通或者截止。

与图1中的修调电阻控制装置120相比，图2中的修调电阻控制装置220的优点在于，其可以同时熔断所述修调电阻110中的多个熔丝且不会造成测试晶片损坏。例如，图2中，当所述修调电阻110中的4个熔丝F1、F2、F3和F4都需要被熔断时，所述开关控制模块控制5个修调开关K1、K2、K3、K4和K5均导通，5个充电开关K6、K7、K8、K9和K10均截止，以使得每个电压源对应相应的电容进行充电；当4个电容C1、C2、C3和C4充电完成时，所述开关控制模块再控制5个修调开关K1、K2、K3、K4和K5均截止，5个充电开关K6、K7、K8、K9和K10均导通，以使得4个熔丝F1、F2、F3和F4同时被熔断，假设4个电压源的电压值均为5V，在4个电容C1、C2、C3和C4充电完成时，5个充电开关K6、K7、K8、K9和K10均导通，探针压点A的电压比探针压点B的电压高5V，探针压点C的电压比探针B的电压高5V，探针压点A相对于探针压点C的电压差值为0，同理，探针压点A、探针压点B、探针压点C、探针压点D和探针压点E中任一两个探针压点之间的电压差最高为5V，不会导致测试晶片损坏问题。易于思及的是，修调电阻控制装置220可根据需要同时熔断多个依次相邻的熔丝，比如，同时熔断熔丝F1和熔丝F2，或者同时熔断熔丝F1、熔丝F2和熔丝F3、或者同时熔断熔丝F2、熔丝F3和熔丝F4等，且不会导致现有技术中探针压点之间累积电压太高的问题。

在图2所示的实施例中，所述修调电阻210包括4个熔丝和4个电阻单元，相应的所述修调电阻控制装置220设置为可最多同时熔断修调电阻210中的4个熔丝，易于思及的是，若所述修调电阻210包括2个熔丝、3个熔丝、5个熔丝或者8个熔丝等等，其电路原理与上述对所述修调电阻210的介绍相同，对应的所述修调电阻控制装置220可以设计为可最多同时熔断修调电阻210中的2个熔丝、3个熔丝、5个熔丝或者8个熔丝等等，即所述修调电阻控制装置220包括：N个依次相连的电压源和N+1个电源端，相邻两个电压源之间通过各自的相同电极相连；N个依次串联的电容，每个电容与其对应的电压源并联；N+1个探针、N+1个修调开关和N+1个充电开关，其中，N为大于2的自然数，其电路结构的原理与上述对所述修调电阻控制装置220的介绍相同，此处不再赘述。

需要特别说明的是，N个依次相连的电压源和N+1个电源端之间的连接关系，具体为，所述第一电源端为第一电压源的正极，所述第二电源端为第一电压源的负极与第二电压源的负极相连的连接节点，……，若N为奇数，第N电源端为第N-1电压源的正极与第N电压源的正极相连的连接节点，第N+1电源端为所述第N电压源的负极；若N为偶数，第N电源端为第N-1电压源的负极与第N电压源的负极相连的连接节点，第N+1电源端为所述第N电压源的正极。另外，图2中的熔丝还可以替换为齐纳二极管。

总结来讲，本发明提供一种晶圆测试系统，其包括修调电阻控制装置220和修调电阻110，所述修调电阻控制装置120用于调节晶圆中的修调电阻110的有效阻值。

所述修调电阻控制装置220包括：多个依次相连的电压源V1-V4，相邻两个电压源之间通过各自的相同电极相连，即正极与正极相连，负极与负极相连；多个依次串联的电容C1-C4，每个电容与其对应的电压源并联；多个修调开关K1-K5、多个探针P1-P5、多个充电开关K6-K10。

其中相连接的每两个电容的中间节点(比如图2中的节点G、H或I)通过一个修调开关(比如K2、K3或K4)与一个探针(比如P2、P3或P4)相连，最外侧的电容(比如图2中的C1或C4)的未与其他电容连接的连接端(比如图2中的连接端F或J)通过一个修调开关(比如K1或K5)与一个探针(比如P1或P5)相连，相连接的每两个电容的中间节点(比如图2中的节点G、H或I)通过一个充电开关(比如K7、K8或K9)与对应的相连接的两个电压源的中间节点(比如图2中的U2、U3或U4)相连，最外侧的电容(比如图2中的C1或C4)的未与其他电容连接的连接端(比如图2中的连接端F或J)通过一个充电开关(比如图2中的K6或K10)与对应的最外侧的电压源(比如图2中的V1或V4)的未与其他电压源连接的电源端(比如U1和U5)相连接。

所述修调电阻控制装置还包括开关控制模块，其用于控制各个修调开关和充电开关的导通或者截止。具体的，所述开关控制模块先控制所述充电开关导通和所述修调开关截止，以使所述电压源为所述电容充电，在所述电容充电完成后，再控制所述充电开关截止和所述修调开关导通，以切断所述修调单元(比如，熔断所述熔丝)，多个修调单元可以同时进行熔断，提高了效率。在一个具体实施例中，所述开关控制模块先控制所有充电开关导通和所有修调开关截止，以使各个电压源为对应的电容充电，在所有电容充电完成后，再控制所有充电开关截止和所有修调开关导通，以切断所有修调单元。

综上所述，本发明中的修调电阻控制装置及其使用该装置的晶圆测试系统包括N个依次相连的电压源且相邻两个电压源的相同电极相连，其可以同时熔断修调电阻中的多个熔丝，从而节省熔断，进而减小测试时间和测试成本。

在本发明中，“连接”、相连、“连”、“接”等表示电性相连的词语，如无特别说明，则表示直接或间接的电性连接。

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前述具体实施方式。

Claims (7)

1.一种修调电阻控制装置，其特征在于，其包括：

多个依次相连的电压源，相邻两个电压源之间通过各自的相同极性的电极相连；

多个依次串联的电容，每个电容与其对应的电压源并联；

多个修调开关和多个探针；

其中相连接的每两个电容的中间节点通过一个修调开关与一个探针相连，最外侧的电容的未与其他电容连接的连接端通过一个修调开关与一个探针相连。

2.根据权利要求1所述的修调电阻控制装置，其特征在于，其还包括多个充电开关，

相连接的每两个电容的中间节点通过一个充电开关与对应的相连接的两个电压源的中间节点相连，最外侧的电容的未与其他电容连接的连接端通过一个充电开关与对应的最外侧的电压源的未与其他电压源连接的电源端相连接。

3.根据权利要求2所述的修调电阻控制装置，其特征在于，其还包括开关控制模块，其用于控制各个修调开关和充电开关的导通或者截止。

4.一种晶圆测试系统，其特征在于，其包括如权利要求2-3任一所述的修调电阻控制装置，所述修调电阻控制装置用于调节晶圆中的修调电阻的有效阻值，

所述修调电阻包括：

多个依次串联的电阻单元；

多个修调单元，每个修调单元对应的一个电阻单元并与对应的电阻单元并联，

多个探针压点，其中相连接的每两个电阻单元的中间节点作为一个探针压点，最外侧的电阻单元的未与其他电阻单元连接的连接端作为一个探针压点，

在所述修调电阻控制装置用于调节晶圆中的修调电阻时，所述探针与所述探针压点电性接触。

5.根据权利要求4所述晶圆测试系统，其特征在于，所述开关控制模块先控制所述充电开关导通和所述修调开关截止，以使所述电压源为所述电容充电，在所述电容充电完成后，再控制所述充电开关截止和所述修调开关导通，以切断所述修调单元。

6.根据权利要求5所述晶圆测试系统，其特征在于，所述开关控制模块先控制所有充电开关导通和所有修调开关截止，以使各个电压源为对应的电容充电，在所有电容充电完成后，再控制所有充电开关截止和所有修调开关导通，以切断所有修调单元。

7.根据权利要求4所述的晶圆测试系统，其特征在于，所述修调单元包括熔丝或者齐纳二极管。