CN105070320B - 一种存储器晶圆测试方法及存储器测试机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种存储器晶圆测试方法及存储器测试机，所述测试方法在进行功能测试等晶圆针测之前，先对晶圆上的同测存储器芯片进行分组短路测试，判定晶圆是否失效，并仅在晶圆通过短路测试后才运行存储器测试机，进行晶圆针测，由此避免了测试机直接对失效晶圆进行针测时其探针卡等被失效晶圆的大漏电流损毁的情况，同时可以尽可能早的发现并剔除坏的芯片，减少晶圆测试的平均测试时间，降低测试成本。本发明提供的存储器测试机增设了分组管理单元，该单元能够对探针卡进行探针分组，将分组中的被测存储器芯片的管脚接地来用于短路测试，由此能够保护测试机，而避免测试机直接对失效晶圆进行针测时其探针卡等被失效晶圆的大漏电流损毁的情况。

Description

一种存储器晶圆测试方法及存储器测试机

技术领域

本发明涉及半导体测试技术领域，尤其涉及一种存储器晶圆测试方法及存储器测试机。

背景技术

1947年，第一只晶体管的诞生标志着半导体工业的开始，从那时起，半导体生产和制造技术变得越来越重要。以前许多单个的晶体管现在可以互联加工成一种复杂的集成的电路形式，这就是半导体工业目前正在制造的称之为"超大规模"(VLSI，Very Large ScaleIntegration)的集成电路，通常包含上百万甚至上千万门晶体管。半导体电路最初是以晶圆形式制造出来的。晶圆是一个圆形的硅片，在这个半导体的基础之上，建立了许多独立的单个的电路，一片晶圆上这种单个的电路被称为die(即晶片或裸片)，每个die都是一个独立、完整的电路。当制造过程完成，每个die都必须经过测试(Test)，使die在进入封装前先行过滤出电性功能不良的产品，以避免对不良品增加制造成本。通常测试一片晶圆称为"Circuit probing"或“Chip probing”(即CP测试)、"Wafer porbing"或者"Die sort"。在这个过程中，每个die都被测试以确保它能基本满足器件的特征或设计规格书(Specification)，通常包括电压、电流、时序和功能的验证。如果某个die不符合规格书，那么它会测试过程判为失效(fail)。在所有的die都被探测(Probed)之后，晶圆被切割成独立的dice，并将失效的die都报废(扔掉)。

执行CP测试的测试机(Tester)一般由电子电路和机械硬件组成，是由同一个主控制器及其指挥下的电源、计量仪器、信号发生器、算法模式(pattern)生成器和其他硬件集合而成，用于模仿被测器件(Device Under Test，DUT)将会在应用中体验到的操作条件，一片晶圆一般包含多个DUT，晶圆通过探针卡或者管脚电路(Pin Electronics Card，即PE卡)连接测试机接口，实现测试机和每个同测Die之间物理的和电气的连接，连接之后测试机在测试时提供合适的电压、电流、时序和功能状态给DUT并监测DUT的响应，对比每次测试的结果和预先设定的界限，做出DUT pass或fail的判断。然而在应用高同测数的测试机进行晶圆针测的过程中，通常对所有同测DUT同时上电，由此容易导致失效芯片过多的晶圆漏电而损毁测试机的探针卡的现象，造成这种现象根源在于：在应用高同测的测试机(768同测的KALOS测试机)的测试过程中，由于测试通道没有电源保护电路，因此机台利用测试通道向晶圆上的DUT提供测试电源的电流最大不能超过10mA，而漏电晶圆中心区域的漏电流会高达45mA以上(正常晶圆的电流在1mA以下)，这种超高漏电流会涌入测试通道而最终损毁测试机的探针卡。

因此，需要一种新的存储器晶圆测试方法及存储器测试机，能够保护高同测的存储器测试机的探针卡在晶圆针测时不被晶圆的大漏电流损毁，节约测试成本和时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种存储器晶圆测试方法及存储器测试机，够保护高同测的存储器测试机的探针卡在晶圆针测时不被晶圆的大漏电流损毁，节约测试成本和时间。

为解决上述问题，本发明提出一种存储器晶圆测试方法，包括：

通过存储器测试机的探针卡连接包含多个同测存储器芯片的晶圆，以实现存储器测试机和晶圆上同测的每个存储器芯片之间物理的和电气的连接；

对探针卡的测试探针进行分组，以对所有同测的存储器芯片进行分组；

利用存储器测试机的精密测量单元并按照所述分组对晶圆上的存储器芯片进行分组短路测试，并统计晶圆中所有失效的存储器芯片的总量，若总量大于相应的设定值，则判定所述晶圆失效，并立即停止运行所述存储器测试机，反之则判定所述晶圆通过短路测试，并运行所述存储器测试机，对所述晶圆进行针测。

进一步的，对探针卡的测试探针进行顺序、均匀分组，以对所有同测的存储器芯片进行顺序均匀分组，所述短路测试按照分组顺序依次分组进行。

进一步的，所述短路测试包括：

首先将被测分组内的存储器芯片的所有管脚接地；

设置信号阈值；

接着存储器测试机的精密测量单元驱动一电压或者电流激励信号，经被测分组的探针进入该分组内的存储器芯片，同时精密测量单元测量该分组内的每个存储器芯片在所述激励信号的激励下产生的反馈信号；

若某个存储器芯片产生的反馈信号值大于设置信号阈值，则判定该存储器芯片失效，否则判定该存储器芯片通过短路测试。

进一步的，所述短路测试包括：

首先将被测分组内的存储器芯片的所有管脚接地；

设置信号阈值；

接着存储器测试机的算法向量生成单元向被测分组内的存储器芯片输送测试向量，同时精密测量单元测量该分组内的每个存储器芯片在所述测试向量激励下产生的反馈信号；

若某个存储器芯片产生的反馈信号值大于设置信号阈值，则判定该存储器芯片失效，否则判定该存储器芯片通过短路测试。

进一步的，所述激励信号为电压信号，所述反馈信号为电流信号，所述信号阈值为2mA。

进一步的，所述晶圆中所有失效的存储器芯片的总量大于所有同测存储器芯片的15％，判定所述晶圆失效。

进一步的，所述存储器测试机为同测数大于128的测试机。

进一步的，所述存储器测试机为768同测的测试机。

本发明还提供一种存储器测试机，包括探针卡和精密测量单元，所述探针卡连接包含多个同测存储器芯片的被测晶圆以及精密测量单元；所述存储器测试机还包括分组管理单元，连接精密测量单元和探针卡，能够对探针卡的测试探针进行分组，将任意测试探针连接的存储器芯片的管脚接地或电平拉高，并使得精密测量单元驱动的激励信号仅能选择进入所述分组，以用于对晶圆上存储器芯片分组做短路测试。

进一步的，所述精密测量单元包括：

信号驱动模块，用于在分组管理单元的管理下驱动激励信号进入探针卡的相应分组，该分组内的存储器芯片的管脚接地；

感测比较模块，用于感测被测的存储器芯片在接收到探针传递的激励信号后产生的反馈信号，并比较反馈信号与预设的信号阈值的大小，若反馈信号大于预设的信号阈值，则判定该存储器芯片失效，否则判定该存储器芯片通过测试；

失效统计模块，用于统计短路测试的晶圆中的失效存储器芯片的总数量或占有率，若总量大于相应的设定值，则判定所述晶圆失效，反之则判定所述晶圆通过短路测试。

进一步的，所述存储器测试机还包括：算法向量发生单元，用于在所述精密测量单元判定所述晶圆通过短路测试后开始运行，并向所述晶圆提供用于针测的测试向量，以对所述晶圆中的存储器芯片进行功能性测试。

与现有技术相比，本发明提供的存储器晶圆测试方法，在进行功能测试等晶圆针测之前，先对晶圆上的同测存储器芯片进行分组短路测试，判定晶圆是否失效，并仅在晶圆通过短路测试后才运行存储器测试机，进行晶圆针测，由此避免了测试机直接对失效晶圆进行针测时其探针卡等被失效晶圆的大漏电流损毁的情况，同时节省了对失效晶圆进行针测的测试成本和时间。本发明提供的存储器测试机增设了分组管理单元，该单元能够对探针卡进行探针分组，将分组中的被测存储器芯片的管脚接地来用于短路测试，由此能够避免测试机直接对失效晶圆进行针测时其探针卡等被失效晶圆的大漏电流损毁的情况，同时能够节省对失效晶圆进行针测的测试成本和时间。本发明的技术方案尤其适用于高同测的存储器测试机下的晶圆测试。

附图说明

图1是本发明具体实施例的存储器晶圆测试方法流程图；

图2是本发明具体实施例的存储器晶圆测试分组图；

图3是本发明具体实施例的存储器测试机的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明，然而，本发明可以用不同的形式实现，不应只是局限在所述的实施例。

请参考图1，本发明提出一种存储器晶圆测试方法，包括：

S1，通过存储器测试机的探针卡连接包含多个同测存储器芯片的晶圆，以实现存储器测试机和晶圆上同测的每个存储器芯片之间物理的和电气的连接；

S2，对探针卡的测试探针进行分组，以对所有同测的存储器芯片进行分组；

S3，利用存储器测试机的精密测量单元并按照所述分组对晶圆上的存储器芯片进行分组短路测试，并统计晶圆中所有失效的存储器芯片的总量，若总量大于相应的设定值，则判定所述晶圆失效，立即停止运行所述存储器测试机，反之则判定所述晶圆通过短路测试，运行所述存储器测试机，对所述晶圆进行针测。

在步骤S1中，包含多个同测存储器芯片的晶圆为嵌入式闪存晶圆，所述存储器测试机为同测数高于128的自动测试机或者测试通道上没有钳位电流/电压或者保护电路的自动测试机，例如768同测的KALOS-XW测试机，该测试机通常包括16个模组(module)，每个模组包括4个电源端和48个通道(channel)，从而具有16×48＝768个同测通道。对于被测的嵌入式闪存芯片的晶圆测试来说，与该机台同测通道相连的探针卡的探针数目决定着并行测试(Parallel Test)的芯片数量，即芯片同测数，例如为256、512、768等。存储器测试机用来验证一片晶圆(wafer)上的某个独立的存储器芯片(Die)的正确与否，需要用探针卡(PECard)来实现测试机的测试通道和Die之间物理的和电气的连接，通常情况下，探针卡在CP测试(晶圆针测)时，用于连接测试机电路和Die上的针测点(Pad)，探针卡与测试机内部资源的连接可以通过接口负载板(Load Board)来实现，在CP测试中，探针卡作为接口负载板的物理接口，和接口负载板一起使用，构成回路，使电信号得以在测试机内部系统和Die之间传输，接口负载板是一种连接测试机的测试头和被测器件的物理和电路接口，被固定在探针台(Probe)、机械手(Handler)或者其他测试硬件上，其上的布线连接测试机内部信号、探针卡的探针和被测器件的管脚。

请参考图2，在步骤S2中，对探针卡的测试探针进行按序分组，从而可以对原本同测的存储器芯片进行了按序分组。优选地，该分组能够使被测晶圆上的存储器芯片顺序均匀分组，后续可以按照分组顺序对晶圆进行短路测试。在图2中，本实施例的被测晶圆上有24个同测的存储器芯片，步骤S2中，将其均匀分为5个分组。现有技术在该晶圆连接测试机后，直接同时对所有同测存储器芯片上电，来直接对该晶圆进行针测，由此使得探针卡以及测试机内部系统被失效晶圆的大漏电流损毁。本发明的技术方案，在晶圆连接测试机后，先进行分组，然后按照分组依次进行组内存储器芯片同时上电，进行短路测试，并将未通过短路测试的存储器芯片记为失效芯片，当该晶圆上的失效芯片数量达到设定值后，判断定晶圆失效。

请继续参考图2，在步骤S3中，按照分组顺序，利用存储器测试机的精密测量单元依次对各组存储器芯片进行短路测试，即按照所述分组对晶圆上的存储器芯片进行分组短路测试(例如图2中S31对第1组DUT0～DUT4进行短路测试，S32对第2组DUT5～DUT9进行短路测试，……，S35对第5组DUT20～DUT23进行短路测试)，具体如下：

首先将被测分组内的存储器芯片的所有管脚接地；

设置信号阈值，例如设置电流阈值为2mA；

接着存储器测试机的精密测量单元驱动一电压或者电流激励信号，经被测分组的探针进入该分组内的存储器芯片，同时精密测量单元测量该分组内的每个存储器芯片在所述激励信号的激励下产生的反馈信号(本实施例中为反馈电流)；

若某个存储器芯片产生的反馈信号值大于设置信号阈值(本实施例中存储器芯片的反馈电流大于2mA)，则判定该存储器芯片失效，否则判定该存储器芯片通过短路测试。

在本发明的其他实施例中，所述短路测试可以直接结合用于功能测试的测试向量来更快、更低成本的实现，具体如下：

首先将被测分组内的存储器芯片的所有管脚接地；

设置信号阈值；

接着存储器测试机的算法向量生成单元向被测分组内的存储器芯片输送测试向量，同时精密测量单元测量该分组内的每个存储器芯片在所述测试向量激励下产生的反馈信号；

若某个存储器芯片产生的反馈信号值大于设置信号阈值，则判定该存储器芯片失效，否则判定该存储器芯片通过短路测试。

请参考图1，步骤S3的短路测试过程中，还统计晶圆中所有失效的存储器芯片的总量，若总量大于相应的设定值，则判定所述晶圆失效，立即停止运行所述存储器测试机，反之则判定所述晶圆通过短路测试，运行所述存储器测试机，对所述晶圆进行针测。例如设定一片晶圆中失效存储器芯片总量(占有率)大于15％，判定所述晶圆失效，在图2的示例中，若发现24个同测中有5个存储器芯片失效，则可以判定该晶圆失效，停止运行存储器测试机，即停止存储器测试机输出测试向量并扫描晶圆(晶圆针测)，该晶圆无需针测。若发现24个同测中有1～3个存储器芯片失效，则可以判定该晶圆正常，则可以运行存储器测试机扫描晶圆进行晶圆针测，完成晶圆的功能性测试等。

本实施例中，由于步骤S2中对晶圆中的存储器芯片进行分组，且步骤S3中的短路测试是按组进行的，所以晶圆上的大漏电流被分割且被接地管脚及时导入地，从而不会对探针卡和存储器测试机的内部系统造成损毁性冲击，实现了存储器测试机的一种电源保护方案；同时可以尽可能早的发现并剔除坏的芯片，避免在失效芯片上进行针测的时间浪费，进而减少了晶圆测试的平均测试时间，降低了晶圆测试成本。

需要说明的是，步骤S3的短路测试可以嵌入在内建自测试(Memory Built InSelf-Test，MBIST)。

请参考图3，本实施例还提供一种能实现上述存储器晶圆测试方法的存储器测试机，包括探针卡30、分组管理单元31和精密测量单元32，所述探针卡30连接包含多个同测存储器芯片的被测晶圆10以及精密测量单元32；所述分组管理单元31，连接精密测量单元32和探针卡31，能够对探针卡30的测试探针进行分组，将任意测试探针连接的存储器芯片的管脚接地或电平拉高，并使每次短路测试时精密测量单元驱动的激励信号仅能选择进入其中一个分组的测试探针，以用于存储器芯片的短路测试。

本实施例的精密测量单元32包括：

信号驱动模块321，用于在分组管理单元的管理下驱动激励信号进入探针卡的相应分组，该分组内的存储器芯片的管脚接地；

感测比较模块322，用于感测被测的存储器芯片在接收到探针传递的激励信号后产生的反馈信号，并比较反馈信号与预设的信号阈值的大小，若反馈信号大于预设的信号阈值，则判定该存储器芯片失效，否则判定该存储器芯片通过测试；

失效统计模块323，用于统计短路测试的晶圆中的失效存储器芯片的总数量或占有率，若总量大于相应的设定值，则判定所述晶圆失效，反之则判定所述晶圆通过短路测试。

本实施例的存储器测试机还包括算法向量发生单元33，用于在所述精密测量单元32判定所述晶圆通过短路测试后开始运行，并向所述晶圆提供用于针测的测试向量，以对所述晶圆中的存储器芯片进行功能性测试等针测。

综上所述，本发明提供的存储器晶圆测试方法，在进行功能测试等晶圆针测之前，先对晶圆上的同测存储器芯片进行分组短路测试，判定晶圆是否失效，并仅在晶圆通过短路测试后才运行存储器测试机，进行晶圆针测，由此避免了测试机直接对失效晶圆进行针测时其探针卡等被失效晶圆的大漏电流损毁的情况，同时可以尽可能早的发现并剔除坏的芯片，减少晶圆测试的平均测试时间，降低测试成本。本发明提供的存储器测试机增设了分组管理单元，该单元能够对探针卡进行探针分组，将分组中的被测存储器芯片的管脚接地来用于短路测试，由此能够实现一种测试机电源保护方案，可以避免测试机直接对失效晶圆进行针测时其探针卡等被失效晶圆的大漏电流损毁的情况，同时能够节省对失效晶圆进行针测的测试成本和时间。本发明的技术方案尤其适用于高同测的存储器测试机下的晶圆测试。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种存储器晶圆测试方法，其特征在于，包括：

通过存储器测试机的探针卡连接包含多个同测存储器芯片的晶圆，以实现存储器测试机和晶圆上同测的每个存储器芯片之间物理的和电气的连接；

对探针卡的测试探针进行分组，以对所有同测的存储器芯片进行分组；

利用存储器测试机的精密测量单元并按照所述分组对晶圆上的存储器芯片进行分组短路测试，并统计晶圆中所有失效的存储器芯片的总量，若总量大于相应的设定值，则判定所述晶圆失效，并立即停止运行所述存储器测试机，反之则判定所述晶圆通过短路测试，并运行所述存储器测试机，对所述晶圆进行针测。

2.如权利要求1所述的存储器晶圆测试方法，其特征在于，对探针卡的测试探针进行顺序、均匀分组，以对所有同测的存储器芯片进行顺序均匀分组，所述短路测试按照分组顺序依次分组进行。

3.如权利要求1所述的存储器晶圆测试方法，其特征在于，所述短路测试包括：

首先将被测分组内的存储器芯片的所有管脚接地；

设置信号阈值；

接着存储器测试机的精密测量单元驱动一电压或者电流激励信号，经被测分组的探针进入该分组内的存储器芯片，同时精密测量单元测量该分组内的每个存储器芯片在所述激励信号的激励下产生的反馈信号；

若某个存储器芯片产生的反馈信号值大于设置信号阈值，则判定该存储器芯片失效，否则判定该存储器芯片通过短路测试。

4.如权利要求3所述的存储器晶圆测试方法，其特征在于，所述激励信号为电压信号，所述反馈信号为电流信号，所述信号阈值为2mA。

5.如权利要求1所述的存储器晶圆测试方法，其特征在于，所述晶圆中所有失效的存储器芯片的总量大于所有同测存储器芯片的15％，判定所述晶圆失效。

6.如权利要求1所述的存储器晶圆测试方法，其特征在于，所述存储器测试机为同测数大于128的测试机。

7.如权利要求1所述的存储器晶圆测试方法，其特征在于，所述存储器测试机为768同测的测试机。

8.一种存储器测试机，其特征在于，包括探针卡和精密测量单元，所述探针卡连接包含多个同测存储器芯片的被测晶圆以及精密测量单元；所述存储器测试机还包括分组管理单元，连接精密测量单元和探针卡，能够对探针卡的测试探针进行分组，将任意测试探针连接的存储器芯片的管脚接地或电平拉高，并使得精密测量单元驱动的激励信号仅能选择进入所述分组，以用于对晶圆上存储器芯片分组做短路测试；

其中，所述精密测量单元包括：

信号驱动模块，用于在分组管理单元的管理下驱动激励信号进入探针卡的相应分组，该分组内的存储器芯片的管脚接地；

感测比较模块，用于感测被测的存储器芯片在接收到探针传递的激励信号后产生的反馈信号，并比较反馈信号与预设的信号阈值的大小，若反馈信号大于预设的信号阈值，则判定该存储器芯片失效，否则判定该存储器芯片通过短路测试；

失效统计模块，用于统计短路测试的晶圆中的失效存储器芯片的总数量或占有率，若总量大于相应的设定值，则判定所述晶圆失效，反之则判定所述晶圆通过短路测试；

并且，所述存储器测试机还包括：算法向量发生单元，用于在所述精密测量单元判定所述晶圆通过短路测试后开始运行，并向所述晶圆提供用于针测的测试向量，以对所述晶圆中的存储器芯片进行功能性测试。