CN106771950A - 一种用于晶圆的测试系统及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于晶圆的测试系统及其测试方法，包括测试仪、第一继电模块、单片机、第二继电模块和第三继电模块，测试仪用于对晶圆进行第一测试，第一继电模块用于连接在测试仪和晶圆之间，第一继电模块用于接收测试仪输出的第一通断信号，单片机接收测试仪的启动信号，单片机通过加密算法对晶圆进行第二测试，第二继电模块用于连接在单片机和晶圆之间，第二继电模块用于接收测试仪输出的第二通断信号，第三继电模块连接在测试仪和单片机之间，第三继电模块接收测试仪输出的第三通断信号。通过测试仪和单片机分别对芯片进行不同测试，并利用继电模块进行切换，其能够大大提升测试效率。

Description

一种用于晶圆的测试系统及其测试方法

技术领域

本发明涉及晶圆测试领域，尤其涉及一种用于晶圆的测试系统和该测试系统的测试方法。

背景技术

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，在晶圆上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之IC芯片。在晶圆制造完成之后，晶圆测试是一步非常重要的测试，晶圆测试是对晶片上的每个IC芯片进行测试，通过与芯片上的外触点（pad）接触，测试其电气特性，看是否符合出厂标准。

晶圆测试时一般通过专门的测试仪进行测试，而测试仪在设计时，只有一些较常用的测试项目打包进了测试仪，验证芯片的逻辑功能都采用固定的测试模式来实现。但是随着芯片产品的多元化，有些功能测试仪再也无法单独完成，如某些芯片具有随机码，在获取到了随机码之后，运行加密算法，然后才能计算出对芯片操作的指令，故不同IC芯片的指令都不相同，导致现有的测试仪的固定测试模式无法实现良好的适应性。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种具有良好适应性和测试效率高的晶圆的测试系统。

本发明的第二目的是提供一种具有良好适应性和测试效率高的晶圆的测试系统的测试方法。

为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种用于晶圆的测试系统，包括测试仪、第一继电模块、单片机、第二继电模块和第三继电模块，测试仪用于对晶圆进行第一测试，第一继电模块用于连接在测试仪和晶圆之间，第一继电模块用于接收测试仪输出的第一通断信号，单片机接收测试仪的启动信号，单片机通过加密算法对晶圆进行第二测试，第二继电模块用于连接在单片机和晶圆之间，第二继电模块用于接收测试仪输出的第二通断信号，第三继电模块连接在测试仪和单片机之间，第三继电模块接收测试仪输出的第三通断信号。

由上述方案可见，由于越来越多晶圆的芯片采用加密算法，故对芯片进行数据方面的测试则需要采用晶圆生产商提供的单片机，该单片机具有芯片的密钥，能够测试其数据方面的通讯是否存在故障，同时为了提高测试效率，通过继电模块分别设置在单片机与晶圆芯片之间、单片机和测试仪之间、测试仪和芯片之间，利用测试仪对继电模块的通断控制，使得能够在不切换测试设备的情况下，先后进行测试仪对晶圆进行非加密的性能测试，和单片机对晶圆进行加密的数据测试，单片机测试前是通过测试仪的启动控制，测试后单片机将返回测试结果至测试仪，最后测试反馈的结果均可以由测试仪向外输出并存储或显示，其能够大大提升测试效率，以及利用继电模块的控制通断，从物理通道上能够提高测试的隔离度，从而达到减少干扰的目的。

更进一步的方案是，测试系统还包括接口模块，测试仪通过接口模块与单片机连接，单片机通过接口模块与晶圆连接。

更进一步的方案是，接口模块包括芯片接口、测试模块组、单片机接口和测试仪接口，芯片接口用于与晶圆的芯片连接，测试模块组连接在单片机接口和芯片接口之间，单片机接口与测试仪接口连接，单片机接口用于与单片机连接，测试仪接口用于与测试仪连接。

由上可见，通过接口模块的设置，在测试时只要将测试仪、测试针台和单片机对应连接上即可进行晶圆测试，当更换不同晶圆测试时，只要利用接口模块上单片机接口接入另一单片机即可继续测试，其能够大大提升测试效率。

更进一步的方案是，芯片接口具有两个，测试模块组具有八个，单片机接口具有八个，测试仪接口具有两个，每四个测试模块组与一个芯片接口连接，每一个测试模块组与一个单片机接口，每四个单片机接口与一个测试仪接口连接。

由上可见，在接口模块设置八个测试模块组，使得本案的测试仪能够同时对8课芯片进行同时并行测试，且相互独立互不干扰，其能够大大提高测试效率。

更进一步的方案是，测试模块组包括五个测试模块，测试模块并联地连接在芯片接口和单片机接口之间。

由上可见，五个测试模块能够针对芯片进行多次不同的测试，继而能够保证芯片的测试稳定性。

更进一步的方案是，测试模块和单片机接口沿直线布置。

由上可见，沿直线布置的布局能够大大优化器件布局，减少测试模组之间的电磁干扰。

为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种用于晶圆的测试系统的测试方法，测试系统包括测试仪、第一继电模块、单片机和第二继电模块，测试仪用于对晶圆进行第一测试，第一继电模块用于连接在测试仪和晶圆之间，第二继电模块用于连接在单片机和晶圆之间；测试方法包括：

测试仪向第一继电模块输出第一通断信号，测试仪和晶圆连通；

测试仪对晶圆进行第一测试，如第一测试失败则输出测试失败信号；

如果第一测试通过，则测试仪向第二继电模块输出第二通断信号，单片机与晶圆连通；

测试仪向单片机输出启动信号；

单片机对晶圆进行第二测试，如第二测试失败则输出测试失败信号，如第二测试通过，则输出测试成功信号。

更进一步方案是，第一测试包括:

保护二极管测试，对晶圆的芯片中与外触点连接的正向二极管和反向二极管进行测试；

输入管脚漏电测试，测试晶圆的芯片的外触点的漏电流是否超过阈值；

静态电流测试，测试晶圆的芯片的静态电流是否超过阈值；

动态电流测试，测试晶圆的芯片的动态电流是否超过阈值。

更进一步方案是，第二测试包括：

测试晶圆的芯片的EEPROM上电和掉电是否正常；

测试晶圆的芯片中相邻的EEPROM是否短路。

由上述方案可见，由于越来越多晶圆的芯片采用加密算法，故对芯片进行数据方面的测试则需要采用晶圆生产商提供的单片机，该单片机具有芯片的密钥，能够测试其数据方面的通讯是否存在故障，同时为了提高测试效率，通过继电模块分别设置在单片机与晶圆芯片之间、单片机和测试仪之间、测试仪和芯片之间，利用测试仪对继电模块的通断控制，使得能够在不切换测试设备的情况下，先后进行测试仪对晶圆进行非加密的性能测试，和单片机对晶圆进行加密的数据测试，单片机测试前是通过测试仪的启动控制，测试后单片机将返回测试结果至测试仪，最后测试反馈的结果均可以由测试仪向外输出并存储或显示，其能够大大提升测试效率，以及利用继电模块的控制通断，从物理通道上能够提高测试的隔离度，从而达到减少干扰的目的。

同时利用第一测试对晶圆进行性能测试，利用第二测试对晶圆进行数据测试，能够在保证测试效率的同时，全面地对晶圆芯片进行测试，保证芯片品质。

附图说明

图1是本发明测试系统实施例的系统框图。

图2是本发明测试系统实施例中接口模块的结构原理图。

图3是本发明测试方法实施例的流程图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

晶圆的测试系统实施例：

参照图1，图1是测试系统的系统框图，晶圆上布置有多个芯片，多个芯片构成待测试的芯片组1，测试系统包括测试仪3、第一继电模块41、单片机2、第二继电模块42和第三继电模块43，第一继电模块41用于连接在测试仪3和芯片组1之间，测试仪3可对芯片组1进行第一测试，第一继电模块41用于接收测试仪3输出的第一通断信号，继而实现测试仪3对第一继电模块41的通断控制。

单片机2接收测试仪3的启动信号，单片机2存储有程序和芯片的密钥，其用于与对应芯片进行加密数据交互，单片机2通过加密算法对芯片组1进行第二测试，第二继电模块42用于连接在单片机2和芯片组1之间，第二继电模块42用于接收测试仪3输出的第二通断信号，实现测试仪3对第二继电模块42的通断控制，第三继电模块43连接在测试仪3和单片机2之间，第三继电模块43接收测试仪3输出的第三通断信号。

参照图2，测试系统还包括接口模块，芯片组1、单片机2和测试仪3之间通过接口模块布线连接，接口模块包括两个芯片接口51、八个测试模块组52、八个单片机接口53和两个测试仪接口54，芯片接口51用于与针台的触针连接，继而实现通过触针用于与晶圆的芯片组1连接。

测试模块组52连接在单片机接口和芯片接口之间，每个测试模块组52包括五个测试模块，测试模块并联地连接在芯片接口51和单片机53接口之间。五个测试模块可采用IC芯片分别用于对芯片输出测试信号和测试数据。

每四个测试模块组52与一个芯片接口51连接，每一个测试模块组52与一个单片机接口53，每四个单片机接口53与一个测试仪接口54连接。测试模块组52和单片机接口53沿直线布置，芯片接口51和测试仪接口54分别设置在接口模块的两端上。单片机接口用于单片机连接，测试仪接口54用于与测试仪连接，继而实现测试仪通过接口模块与单片机连接，单片机通过接口模块与晶圆的芯片组连接。

晶圆的测试系统的测试方法实施例：

参照图3，对晶圆测试时，首先是通过测试仪直接对晶圆的芯片进行测试，然后测试仪通过控制单片机对晶圆进行测试。

具体地，首先执行步骤S1，将第一继电模块41打开，使得测试仪直接与晶圆的芯片连通，而同时将第二继电模块42和第三继电模块43阻断，随后执行步骤S2，即测试仪对晶圆芯片进行第一测试，第一测试包括依顺序进行的多个功能N测试如S21、S22、S23，在本实施例中，第一测试包括：

保护二极管测试，对晶圆的芯片中与外触点连接的正向二极管和反向二极管进行测试，具体为，芯片的每个外触点PAD都有一个正向和一个反向的二极管到GND及VCC，如果二极管损坏，或者接触不好，这项功能就会测试失效，继而表面该芯片存在故障；

输入管脚漏电测试，测试晶圆的芯片的外触点的漏电流是否超过阈值，具体为，芯片的每个外触点PAD到VCC及GND都会有一个漏电流，如果漏电流太大，那么上一级负载无法带动更多的芯片；

静态电流测试，测试晶圆的芯片的静态电流是否超过阈值，具体为，芯片在不工作的时候，VCC到GND有一个电流通过，如果这个电流过大，就会出现电池很快消耗掉的情况，比如说，遥控器不使用的时候，如果静态电流太大，那遥控器芯片将过度损耗电池的电，继而使得电池很快就需要更换；

动态电流测试，测试晶圆的芯片的动态电流是否超过阈值，具体为，芯片在工作的时候，VCC到GND有一个电流通过，如果这个电流过大，就会出现电池很快消耗掉的情况，比如说，同样的儿童玩具，同样的电池，电池更换的时间不一样，就是由于动态电流太大引起的。

上述均是对芯片的性能测试，测试其是否符合预设标准，如果第一测试全部通过则将执行步骤S3，如果第一测试任一测试不通过的，则向测试仪返回测试失败信号。

随后执行步骤S3，将第二继电模块和第三继电模块连通S3，使得单片机与芯片连接，单片机与测试仪连接，同时将第一继电模块阻断。随后执行步骤S4，测试仪向单片机输出启动信号，并校验单片机的通讯是否正常，如出现故障则向测试仪返回测试失败信号，如正常则执行步骤S5, 即单片机对晶圆芯片进行第二测试，可通过单片机和四个测试模块组分别对芯片输出不同指令，第二测试包括依顺序进行的多个功能N测试如S51、S52、S53，在本实施例中，第二测试包括：

测试晶圆的芯片的EEPROM上电和掉电是否正常，测试这部分是可以先对EEPROM写全0，待芯片返回全0并通过单片机的读取全0，然后对EEPROM写全1，待芯片返回全1并通过单片机的读取全1，如果读取到其他指令，则代表出现故障，如读取的全0或全1，则表明上电和掉电均是正常。

测试晶圆的芯片中相邻的EEPROM是否短路，测试这部分是可以先对EEPROM写55AA，待芯片返回55AA并通过单片机的读取55AA，然后对EEPROM写AA55，待芯片返回AA55并通过单片机的读取AA55，如果读取到其他指令，则代表出现故障，如读取的55AA或AA55，则表明不存在短路。

测试晶圆的数据通讯，通过对EEPROM写入用户数据，待芯片返回用户数据并通过单片机的读取用户数据，进行校验后可得知芯片的数据可靠性是否正常。

上述均是对芯片的数据测试，测试的数据均是经过加密，测试其是否符合预设标准，如果第二测试全部通过则表明该芯片功能正常，如果第二测试任一测试不通过的，则向测试仪返回测试失败信号。随后执行步骤S6将全部继电器模块关闭。

由上可见，由于越来越多晶圆的芯片采用加密算法，故对芯片进行数据方面的测试则需要采用晶圆生产商提供的单片机，该单片机具有芯片的密钥，能够测试其数据方面的通讯是否存在故障，同时为了提高测试效率，通过继电模块分别设置在单片机与晶圆芯片之间、单片机和测试仪之间、测试仪和芯片之间，利用测试仪对继电模块的通断控制，使得能够在不切换测试设备的情况下，先后进行测试仪对晶圆进行非加密的性能测试，和单片机对晶圆进行加密的数据测试，单片机测试前是通过测试仪的启动控制，测试后单片机将返回测试结果至测试仪，最后测试反馈的结果均可以由测试仪向外输出并存储或显示，其能够大大提升测试效率，以及利用继电模块的控制通断，从物理通道上能够提高测试的隔离度，从而达到减少干扰的目的。

Claims (9)

1.一种用于晶圆的测试系统，其特征在于，包括：

测试仪，所述测试仪用于对所述晶圆进行第一测试；

第一继电模块，所述第一继电模块用于连接在所述测试仪和所述晶圆之间，所述第一继电模块用于接收所述测试仪输出的第一通断信号；

单片机，所述单片机接收所述测试仪的启动信号，所述单片机通过加密算法对所述晶圆进行第二测试；

第二继电模块，所述第二继电模块用于连接在所述单片机和所述晶圆之间，所述第二继电模块用于接收所述测试仪输出的第二通断信号；

第三继电模块，所述第三继电模块连接在所述测试仪和所述单片机之间，所述第三继电模块接收所述测试仪输出的第三通断信号。

2.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于：

所述测试系统还包括接口模块，所述测试仪通过所述接口模块与所述单片机连接，所述单片机通过所述接口模块与所述晶圆连接。

3.根据权利要求2所述的测试系统，其特征在于：

所述接口模块包括芯片接口、测试模块组、单片机接口和测试仪接口，所述芯片接口用于与所述晶圆的芯片连接，所述测试模块组连接在所述单片机接口和所述芯片接口之间，所述单片机接口与所述测试仪接口连接，所述单片机接口用于与所述单片机连接，所述测试仪接口用于与所述测试仪连接。

4.根据权利要求3所述的测试系统，其特征在于：

所述芯片接口具有两个，所述测试模块组具有八个，所述单片机接口具有八个，所述测试仪接口具有两个，每四个所述测试模块组与一个所述芯片接口连接，每一个所述测试模块组与一个所述单片机接口，每四个所述单片机接口与一个所述测试仪接口连接。

5.根据权利要求4所述的测试系统，其特征在于：

所述测试模块组包括五个测试模块，所述测试模块并联地连接在所述芯片接口和所述单片机接口之间。

6.根据权利要求5所述的测试系统，其特征在于：

所述测试模块和所述单片机接口沿直线布置。

7.一种用于晶圆的测试系统的测试方法，其特征在于，

所述测试系统包括测试仪、第一继电模块、单片机和第二继电模块，所述测试仪用于对所述晶圆进行第一测试，所述第一继电模块用于连接在所述测试仪和所述晶圆之间，所述第二继电模块用于连接在所述单片机和所述晶圆之间；

所述测试方法包括：

所述测试仪向所述第一继电模块输出第一通断信号，所述测试仪和所述晶圆连通；

所述测试仪对所述晶圆进行第一测试，如所述第一测试失败则输出测试失败信号；

如果所述第一测试通过，则所述测试仪向所述第二继电模块输出第二通断信号，所述单片机与所述晶圆连通；

所述测试仪向所述单片机输出启动信号；

所述单片机通过加密算法对所述晶圆进行第二测试，如所述第二测试失败则输出测试失败信号，如所述第二测试通过，则输出测试成功信号。

8.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于：

所述第一测试包括:

保护二极管测试，对所述晶圆的芯片中与外触点连接的正向二极管和反向二极管进行测试；

输入管脚漏电测试，测试所述晶圆的芯片的外触点的漏电流是否超过阈值；

静态电流测试，测试所述晶圆的芯片的静态电流是否超过阈值；

动态电流测试，测试所述晶圆的芯片的动态电流是否超过阈值。

9.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于：

所述第二测试包括：

测试所述晶圆的芯片的EEPROM上电和掉电是否正常；

测试所述晶圆的芯片中相邻的EEPROM是否短路。