CN109490741A - 一种晶圆无损测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶圆无损测试装置，包括：可诱导绝缘体‑导体转变探针组；以及设置在与所述可诱导绝缘体‑导体转变探针组的每个可诱导绝缘体‑导体转变探针耦合的绝缘体‑导体转变诱导控制单元。
Description
技术领域
本发明涉及半导体测试技术领域，尤其涉及一种晶圆无损测试装置及测试方法。
背景技术
目前半导体芯片、TSV转接板等都需要进行测试，目前的常见方法是制作金属探针阵列，常用的金属探针材料是钨金属探针。用于半导体测试的探针技术已经相当成熟，探针阵列形状需要和尺寸与被测试的芯片表面焊盘相同。也就是说，每一种芯片，如焊盘间距不同，位置不同，都需要重新制作与焊盘一一对应的探针阵列，此外，对于复杂形状的被测试结构，探针的制作难度和制作成本非常高。
针对传统的半导体芯片、TSV转接板测试金属探针需要每一种芯片重新制作、复杂形状的被测试结构难度较大等原因所导致的测试成本较高问题，本发明提出了一种新型的晶圆无损测试装置和测试方法，至少部分的克服了上述问题。
发明内容
针对传统的半导体芯片、TSV转接板测试金属探针需要每一种芯片重新制作、复杂形状的被测试结构难度较大等原因所导致的测试成本较高问题，根据本发明的一个实施例，提供一种晶圆无损测试装置，包括：
可诱导绝缘体-导体转变探针组；
以及与所述可诱导绝缘体-导体转变探针组的每个可诱导绝缘体-导体转变探针耦合的绝缘体-导体转变诱导控制单元。
在本发明的一个实施例中，该晶圆无损测试装置还包括测试支撑结构，所述测试支撑结构设置在所述绝缘体-导体转变诱导控制单元的背面，起到对整体晶圆无损测试装置的机械刚性支撑和保护作用。
在本发明的一个实施例中，所述可诱导绝缘体-导体转变探针组的材料为温度、压力、光和/或电磁可诱导绝缘体-导体转变材料。
在本发明的一个实施例中，所述可诱导绝缘体-导体转变探针组的探针阵列为圆形、矩形或其他不规则形状。
在本发明的一个实施例中，所述绝缘体-导体转变诱导控制单元利用温度调节、压力调节、光调节和/或电磁调节控制所述可诱导绝缘体-导体转变探针完成绝缘体-导体转变。
根据本发明的另一个实施例，提供一种晶圆无损测试装置进行晶圆测试的测试方法，包括：
将待测晶圆与晶圆无损测试装置进行初步对准；
垂直移动晶圆无损测试装置和/或待测晶圆，使所述晶圆无损测试装置的可诱导绝缘体-导体转变探针与待测晶圆的焊盘接触；
晶圆无损测试装置获取待测晶圆的焊盘信息；
晶圆无损测试装置基于待测晶圆的焊盘信息，控制与待测晶圆的焊盘对应的可诱导绝缘体-导体转变探针完成绝缘体-导体转变；
进行晶圆测试；
以及完成晶圆测试后，晶圆无损测试装置控制对应的探针恢复绝缘体特性。
在本发明的另一个实施例中，垂直移动晶圆无损测试装置和/或待测晶圆是指沿垂直于晶圆无损测试装置和/或待测晶圆的表面。
在本发明的另一个实施例中，所述晶圆无损测试装置的部分可诱导绝缘体-导体转变探针与待测晶圆的焊盘接触，其他可诱导绝缘体-导体转变探针处于悬空状态或者与所述待测晶圆的介质层接触。
在本发明的另一个实施例中，所述晶圆无损测试装置获取待测晶圆的焊盘信息是通过数据获得预设的焊盘信息。
在本发明的另一个实施例中，所述晶圆无损测试装置获取待测晶圆的焊盘信息是晶圆无损测试装置通过压力或其他感应信息获知焊盘信息。
本发明提供一种晶圆无损测试装置和测试方法，基于材料的绝缘体-导电体诱导转变特性制作晶圆测试探针阵列，通过预设或者检测获取待测晶圆的焊盘信息，利用探针绝缘体-导电体诱导控制装置实现晶圆测试。基于本发明的该种晶圆无损测试装置和测试方法在进行芯片测试时，无需制作与芯片焊盘一一对应的探针阵列，对不同的芯片进行测试时，无需更换探针卡，可以直接进行电学测试；进行晶圆测试时，无需制作与晶圆焊盘对应的探针阵列，可以适用于任意pad分布的晶圆。降低了测试的难度和成本，提高了测试的应用范围和测试效率。
附图说明
为了进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
图1示出根据本发明的一个实施例形成的晶圆无损测试装置100的剖面示意图。
图2示出根据本发明的一个实施例形成的晶圆无损测试装置100的正视图。
图3示出根据本发明的又一实施例形成的晶圆无损测试装置300的剖面示意图。
图4示出基于本发明一个实施例的晶圆无损测试装置进行芯片测试的剖面示意图400。
图5示出基于本发明一个实施例的晶圆无损测试装置进行又一芯片测试的剖面示意图500。
图6示出基于本发明一个实施例的晶圆无损测试装置进行晶圆测试的测试方法流程图。
具体实施方式
在以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本发明的各实施例的诸方面晦涩。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明可在没有特定细节的情况下实施。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。
在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。
需要说明的是，本发明的实施例以特定顺序对工艺步骤进行描述，然而这只是为了方便区分各步骤，而并不是限定各步骤的先后顺序，在本发明的不同实施例中，可根据工艺的调节来调整各步骤的先后顺序。
导体的电阻值比较小，而绝缘体的电阻值很大。通过改变材料周围的条件，比如通过压力，光，电场，磁场，声波，温度等，导体和绝缘体在一定条件下可以发生相互转变，绝缘体可以转变为良好的导电体。例如，在低温情况下钇钡铜氧化物、铁磁氧化物等绝缘体会发生超导现象；在高压条件下绝缘体由于晶格变化等，会发生绝缘体-金属相变；在光学条件下VO2等会发生绝缘体-金属相变；在强磁场下也能诱导绝缘体-金属相变等。
这些绝缘体-导体转变材料包括很多氧化物，但这些具有绝缘体-导体转换的氧化物都需要添加掺杂元素、其他低浓度空穴的无机半导体、无机绝缘体、有机半导体、有机绝缘体、半导体、氧化物半导体、甚至氧化物绝缘体等。再通过外界条件的诱导，材料才可以从绝缘体转变为良好的导电体。
本发明提供一种晶圆无损测试装置和测试方法，基于材料的绝缘体-导电体诱导转变特性制作晶圆测试探针阵列，通过预设或者检测获取待测晶圆的焊盘信息，利用探针绝缘体-导电体诱导控制装置实现晶圆测试。基于本发明的该种晶圆无损测试装置和测试方法在进行芯片测试时，无需制作与芯片焊盘一一对应的探针阵列，对不同的芯片进行测试时，无需更换探针卡，可以直接进行电学测试；进行晶圆测试时，无需制作与晶圆焊盘对应的探针阵列，可以适用于任意pad分布的晶圆。降低了测试的难度和成本，提高了测试的应用范围和测试效率。
下面结合图1和图2来详细介绍根据本发明的一个实施例形成的一种晶圆无损测试装置。图1示出根据本发明的一个实施例形成的一种晶圆无损测试装置100的剖面示意图；图2示出根据本发明的一个实施例形成的一种晶圆无损测试装置100的正视图。如图1、图2所示，该晶圆无损测试装置100进一步包括可诱导绝缘体-导体转变探针组110和绝缘体-导体转变诱导控制单元120。
可诱导绝缘体-导体转变探针组110通过沉积、生长、掺杂等方式形成，其材料可以选自温度、压力、光、电磁等可诱导绝缘体-导体转变材料，其尺寸可根据待测试芯片和/或晶圆的焊盘参数设置。在本发明的一个实施例中，可诱导绝缘体-导体转变探针组110可根据待测试芯片和/或晶圆的焊盘尺寸和密度设置多种通用规格的可诱导绝缘体-导体转变探针组110。例如直径为20-30微米，间距为50-80微米；直径为50-60微米，间距为80-110微米等等。
绝缘体-导体转变诱导控制单元120是控制可诱导绝缘体-导体转变探针组110进行绝缘体-导体转变的装置。在本发明的一个实施例中，绝缘体-导体转变诱导控制单元120进一步包括控制信号接收装置、诱导执行装置，其中诱导执行装置基于控制信号对其控制可诱导绝缘体-导体转变探针进行绝缘体-导体转变控制，如进行温度调节、压力调节、光照调节、电磁调节等。
为了提升本发明晶圆无损测试装置的可靠性，图3示出根据本发明的又一实施例形成的一种晶圆无损测试装置300的剖面示意图，如图3所示，在具有可诱导绝缘体-导体转变探针组310和绝缘体-导体转变诱导控制单元320的基础上，该晶圆无损测试装置300还包括设置在绝缘体-导体转变诱导控制单元320背面的测试支撑结构330。测试支撑结构330起到对整体晶圆无损测试装置300的机械刚性支撑和保护作用。
下面图4和图5来详细介绍基于本发明的晶圆无损测试装置进行芯片和/或晶圆测试的方式。图4示出基于本发明一个实施例的晶圆无损测试装置进行芯片测试的剖面示意图400；图5示出基于本发明一个实施例的晶圆无损测试装置进行又一芯片测试的剖面示意图500。
如图4所示，基于本发明的晶圆无损测试装置410通过垂直位移调节装置将晶圆无损测试装置410向待测芯片420移动，直到晶圆无损测试装置410的可诱导绝缘体-导体转变探针组411接触到待测芯片420的焊盘422。在本发明的一个实施例中，与焊盘422正对的可诱导绝缘体-导体转变探针组411中的可诱导绝缘体-导体转变探针完全与焊盘422接触，其他可诱导绝缘体-导体转变探针处于悬空状态。在本发明的又一实施例中，与焊盘422正对的可诱导绝缘体-导体转变探针组411中的可诱导绝缘体-导体转变探针完全与焊盘422接触，其他可诱导绝缘体-导体转变探针与芯片阻焊层接触。
晶圆无损测试装置410可以通过预设的焊盘422位置信息，或者通过压力或其他感应信息获知焊盘422的位置信息。然后再基于位置信息，绝缘体-导体转变诱导控制单元412控制与焊盘422对应的可诱导绝缘体-导体转变探针完成绝缘体-导体转变，从而进行芯片测试。
如图5所示，该实施例与图4所示的不同点是利用该晶圆无损测试装置510对带凸点522的晶圆520进行测试，具体的测试、控制方法与图4实施例类似，在此不再赘述。
下面结合图6来详细描述基于本发明的晶圆无损测试装置进行晶圆测试的测试方法。图6示出基于本发明一个实施例的一种晶圆无损测试装置进行晶圆测试的测试方法流程图。
首先，在步骤610，将待测晶圆与晶圆无损测试装置进行初步对准。在本发明的一个实施例中，晶圆为300mm晶圆，晶圆无损测试装置也为300mm晶圆尺寸的结构，对准时可通过晶圆的校准标识(Notch，槽口)完成初步对准。然而，本领域的技术人员应该了解到晶圆还可以为其他尺寸，或者是矩形基板等待测产品，晶圆无损测试装置的可诱导绝缘体-导体转变探针组可以是圆形、矩形或其他形状的矩阵。
接下来，在步骤620，垂直移动晶圆无损测试装置，使晶圆无损测试装置的可诱导绝缘体-导体转变探针组的探针与待测晶圆的焊盘接触。然而，本领域的技术人员应该了解，也可以通过垂直移动待测晶圆实现探针与待测晶圆的焊盘接触；此外，本领域的技术人员应该了解到，可以水平或者其他角度对准放置待测晶圆和晶圆无损测试装置，本步骤所述的垂直移动更准确的是垂直于晶圆无损测试装置与待测晶圆的表面移动。在本发明的一个实施例中，部分可诱导绝缘体-导体转变探针完全与待测晶圆焊盘接触，其他可诱导绝缘体-导体转变探针处于悬空状态。在本发明的又一实施例中，部分可诱导绝缘体-导体转变探针完全与待测晶圆焊盘接触，其他可诱导绝缘体-导体转变探针与待测晶圆介质层接触。
然后，在步骤630，获取待测晶圆的焊盘信息。在本发明的一个实施例中，晶圆无损测试装置直接获得预设的焊盘信息，例如，通过掩膜板信息获得焊盘信息等；在本发明的又一实施例中，晶圆无损测试装置通过压力或其他感应信息获知焊盘信息。
接下来，在步骤640，晶圆无损测试装置基于待测晶圆的焊盘信息，使与待测晶圆的焊盘对应的绝缘体-导体转变诱导控制单元控制对应的探针完成绝缘体-导体转变。
然后，在步骤650，进行晶圆测试。
最后，在步骤660，在完成晶圆测试后，晶圆无损测试装置控制对应的探针恢复绝缘体特性。
基于本发明提供的该种晶圆无损测试装置和测试方法，基于材料的绝缘体-导电体诱导转变特性制作晶圆测试探针阵列，通过预设或者检测获取待测晶圆的焊盘信息，利用探针绝缘体-导电体诱导控制装置实现晶圆测试。基于本发明的该种晶圆无损测试装置和测试方法在进行芯片测试时，无需制作与芯片焊盘一一对应的探针阵列，对不同的芯片进行测试时，无需更换探针卡，可以直接进行电学测试；进行晶圆测试时，无需制作与晶圆焊盘对应的探针阵列，可以适用于任意pad分布的晶圆。降低了测试的难度和成本，提高了测试的应用范围和测试效率。
尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。
Claims (10)
1.一种晶圆无损测试装置，包括：
可诱导绝缘体-导体转变探针组；
以及与所述可诱导绝缘体-导体转变探针组的每个可诱导绝缘体-导体转变探针耦合的绝缘体-导体转变诱导控制单元。
2.如权利要求1所述的晶圆无损测试装置，其特征在于，还包括测试支撑结构，所述测试支撑结构设置在所述绝缘体-导体转变诱导控制单元的背面，起到对整体晶圆无损测试装置的机械刚性支撑和保护作用。
3.如权利要求1所述的晶圆无损测试装置，其特征在于，所述可诱导绝缘体-导体转变探针组的材料为温度、压力、光和/或电磁可诱导绝缘体-导体转变材料。
4.如权利要求1所述的晶圆无损测试装置，其特征在于，所述可诱导绝缘体-导体转变探针组的探针阵列为圆形、矩形或其他不规则形状。
5.如权利要求1所述的晶圆无损测试装置，其特征在于，所述绝缘体-导体转变诱导控制单元利用温度调节、压力调节、光调节和/或电磁调节控制所述可诱导绝缘体-导体转变探针完成绝缘体-导体转变。
6.一种晶圆无损测试装置进行晶圆测试的测试方法，包括：
将待测晶圆与晶圆无损测试装置进行初步对准；
垂直移动晶圆无损测试装置和/或待测晶圆，使所述晶圆无损测试装置的可诱导绝缘体-导体转变探针与待测晶圆的焊盘接触；
晶圆无损测试装置获取待测晶圆的焊盘信息；
晶圆无损测试装置基于待测晶圆的焊盘信息，控制与待测晶圆的焊盘对应的可诱导绝缘体-导体转变探针完成绝缘体-导体转变；
进行晶圆测试；
以及完成晶圆测试后，晶圆无损测试装置控制对应的探针恢复绝缘体特性。
7.如权利要求6所述的晶圆无损测试装置进行晶圆测试的测试方法，其特征在于，所述垂直移动晶圆无损测试装置和/或待测晶圆是指沿垂直于晶圆无损测试装置和/或待测晶圆的表面。
8.如权利要求6所述的晶圆无损测试装置进行晶圆测试的测试方法，其特征在于，所述晶圆无损测试装置的部分可诱导绝缘体-导体转变探针与待测晶圆的焊盘接触，其他可诱导绝缘体-导体转变探针处于悬空状态或者与所述待测晶圆的介质层接触。
9.如权利要求6所述的晶圆无损测试装置进行晶圆测试的测试方法，其特征在于，所述晶圆无损测试装置获取待测晶圆的焊盘信息是通过数据获得预设的焊盘信息。
10.如权利要求6所述的晶圆无损测试装置进行晶圆测试的测试方法，其特征在于，所述晶圆无损测试装置获取待测晶圆的焊盘信息是晶圆无损测试装置通过压力或其他感应信息获知焊盘信息。
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