CN111293048B - 一种晶圆测试系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种晶圆测试系统及其方法。所述晶圆测试系统包括测试机台、预测试装置、闪存芯片、晶圆测试装置和探针卡；其中，测试机台相互连接预测试装置、闪存芯片、晶圆测试装置和探针卡，预测试装置连接闪存芯片，闪存芯片连接晶圆测试装置；在本发明的晶圆测试系统及其方法中，晶圆预测试时，测试机台向预测试装置发送预测试信号，预测试装置进行预测试，由于探针卡处于抬起状态，并不会返回有效的测试结果，正常情况下会输出测试不通过的测试结果，说明测试机台处于正常的测试状态，从而确保晶圆测试装置后续进行的晶圆测试的准确性，进而获得真实的晶圆良率。

Description

一种晶圆测试系统及其方法

技术领域

本发明涉及集成电路制造及测试技术领域， 尤其涉及一种晶圆测试系统及其方法。

背景技术

晶圆测试（Circuit Probe，CP）是晶圆制造完成之后的一道测试，用于验证晶圆上的每个裸片（DIE）是否满足器件特征以及其他设计规格（Specification），在晶圆测试之后，可以将不合格的裸片筛选出来，获得晶圆的良率。

为了提高测试效率，目前多采用多位并行测试，例如64位、128位、256位等，多位并行测试是在一次测试中，探针卡放下并同时接触多个裸片，测试机台送出一次测试信号即可完成该多个裸片的测试，其中，一位测试对应一个裸片。然而，当其中某位测试出现异常，尤其是当异常为测试通过结果时，这种异常很难在晶圆测试阶段被识别出来，导致可能失效的裸片未被筛选出来，获得不真实的晶圆良率，而良率是芯片设计方对产品质量判断的重要依据，不真实的良率会增加后续封装及测试成本，还会导致品质不佳的产品流向终端市场，造成不必要的损失。

在申请人长期监测过程中，由于出现了大量的同一测试项不通过的测试结果，如图1所示，为一晶圆的测试晶圆图，该测试采用16x4的64位并行测试，在晶圆的中下部大部分裸片都为一测试项不通过，而在这些不通过的区域中，出现了有规律的测试通过的裸片，而对该晶圆进行重新测试之后，如图2所示，这些有规律的测试通过的裸片显示为测试不通过，从而捕捉到测试通过的测试异常情形。

晶圆的CP测试是晶圆制造完成之后的一道测试，对晶圆上的每个裸片的器件特征以及其他的设计规格进行验证，测试的结果也就是良率，是芯片设计方对于产品质量判断的重要依据。在多位平行测试中，探针卡放下并同时接触多个裸片，测试机台送出一次测试信号即可完成该多个裸片的测试，一位测试对应一个裸片。在测试结果的晶圆图（wafermap）上，以不同的颜色表示不同的测试结果，当都为通过时，通常以绿色显示该裸片，当其中某位测试出现异常，尤其是当异常为测试通过结果时，也就是本该测试不通过的裸片被测试为测试通过，这与其他正常通过的裸片都显示为绿色，很难在晶圆测试阶段将该种异常，这会导致失效的裸片未被筛选出来，获得不真实的晶圆良率。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种晶圆测试系统及其方法，采用预测试装置和晶圆测试装置的结构，不仅保证测试机台的正常测试状态，还能确保后续进行的晶圆测试的准确性，进而获得真实的晶圆良率。

为了达到上述技术目的，本发明所采用的技术方案是：

一种晶圆测试系统，所述晶圆测试系统包括测试机台、预测试装置、闪存芯片、晶圆测试装置和探针卡；其中，测试机台相互连接预测试装置、闪存芯片、晶圆测试装置和探针卡，预测试装置连接闪存芯片，闪存芯片连接晶圆测试装置；

所述测试机台位于晶圆测试装置的上方，用于装载待测试晶圆，统计分析晶圆测试数据；

所述探针卡用于对探针卡处于抬起状态阶段的待测试晶圆进行不同方向的晶圆预测试，晶圆预测试为探针卡处于抬起状态时，测试机台向预测试装置发送预测试信号，预测试装置启动对待测晶圆进行晶圆测试；

所述预测试装置用于探针卡处于抬起状态时，测试机台发出预测试信号，所述预测试装置对待测试晶圆进行多位并行晶圆预测试；

所述闪存芯片存储晶圆预测试数据和晶圆测试数据，并判断从预测试装置获得的晶圆预测试数据，当闪存芯片判定晶圆预测试数据标记为不通过时，向晶圆测试装置发出测试信号；

所述晶圆测试装置接收到闪存芯片发来的测试信号后，对待测试晶圆进行多位并行晶圆测试，并将晶圆测试数据发送到测试机台。

优选地，所述探针卡为多位探针卡。

优选地，所述预测试装置为集成电路或芯片。

优选地，所述晶圆测试装置为集成电路或芯片。

一种晶圆测试方法，所述晶圆测试方法基于上述晶圆测试系统实现，具体步骤如下：

第一步：所述测试机台装载待测试晶圆；

第二步：所述预测试装置进行待测试晶圆的晶圆预测试，所述晶圆预测试为探针卡处于抬起状态时，测试机台向预测试装置发送预测试信号，预测试装置对待测试晶圆进行多位并行晶圆测试；

第三步：所述闪存芯片存储并判断从预测试装置获得的晶圆预测试数据，当闪存芯片判定晶圆预测试数据标记为不通过时，向晶圆测试装置发出测试信号；

第四步：所述晶圆测试装置接收到闪存芯片发来的测试信号后，对待测试晶圆进行多位并行晶圆测试，并将晶圆测试数据发送到测试机台。

本发明由于采用了上述预测试装置、闪存芯片、晶圆测试装置、测试机台和探针卡的结构以及预测试的晶圆测试方法，所获得的有益效果是，在进行正式的晶圆测试之前，先进行待测试晶圆的晶圆预测试，在晶圆预测试时，探针卡处于抬起状态，测试机台则正常送出预测试信号，并进行多位并行晶圆预测试，当闪存芯片判定晶圆预测试数据标记为不通过时，晶圆测试装置才对待测试晶圆进行多位并行晶圆测试，并将晶圆测试数据发送到测试机台；在本发明的晶圆测试系统及其方法中，预测试时，测试机台向预测试装置发送预测试信号，预测试装置进行预测试，由于探针卡处于抬起状态，并不会返回有效的测试结果，正常情况下会输出测试不通过的测试结果，说明测试机台处于正常的测试状态，从而确保晶圆测试装置后续进行的晶圆测试的准确性，进而获得真实的晶圆良率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了一晶圆的异常测试晶圆图。

图2示出了图1中的晶圆重测后去除异常后的测试晶圆图。

图3是本发明具体实施的晶圆测试系统结构框图。

图4是本发明具体实施的晶圆测试方法流程示意图。

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，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

参见图3所示，为本发明具体实施的晶圆测试系统结构框图。所述晶圆测试系统包括测试机台100、预测试装置200、闪存芯片300、晶圆测试装置400和探针卡500；其中，测试机台100相互连接预测试装置200、闪存芯片300、晶圆测试装置400和探针卡500，预测试装置200连接闪存芯片300，闪存芯片300连接晶圆测试装置400；

所述测试机台100位于晶圆测试装置400的上方，用于装载待测试晶圆，统计分析晶圆测试数据；

所述探针卡500用于对探针卡500处于抬起状态阶段的待测试晶圆进行不同方向的晶圆预测试，晶圆预测试为探针卡处于抬起状态时，测试机台100向预测试装置200发送预测试信号，预测试装置200启动对待测晶圆进行晶圆测试；

所述预测试装置200用于探针卡500处于抬起状态时，测试机台100发出预测试信号，所述预测试装置200对待测试晶圆进行多位并行晶圆预测试；

所述闪存芯片300存储晶圆预测试数据和晶圆测试数据，并判断从预测试装置200获得的晶圆预测试数据，当闪存芯片300判定晶圆预测试数据标记为不通过时，向晶圆测试装置400发出测试信号；

所述晶圆测试装置400接收到闪存芯片300发来的测试信号后，对待测试晶圆进行多位并行晶圆测试，并将晶圆测试数据发送到测试机台100。

进一步地，所述探针卡500为多位探针卡。

进一步地，所述预测试装置200为集成电路或芯片。

进一步地，所述晶圆测试装置400为集成电路或芯片。

为了更好地理解本申请的技术方案和技术效果，以下将结合流程图对具体的实施例进行详细的描述。参见图4所示，为本发明具体实施的晶圆测试方法流程示意图。本发明晶圆测试方法的具体步骤如下：

第一步S101：所述测试机台装载待测试晶圆；

第二步S102：所述预测试装置进行待测试晶圆的晶圆预测试，所述晶圆预测试为探针卡处于抬起状态时，测试机台向预测试装置发送预测试信号，预测试装置对待测试晶圆进行多位并行晶圆测试；

第三步S103：所述闪存芯片存储并判断从预测试装置获得的晶圆预测试数据，当闪存芯片判定晶圆预测试数据标记为不通过时，向晶圆测试装置发出测试信号；

第四步S104：所述晶圆测试装置接收到闪存芯片发来的测试信号后，对待测试晶圆进行多位并行晶圆测试，并将晶圆测试数据发送到测试机台。

在晶圆测试中，测试机台进行晶圆测试，晶圆测试包含有多条测试项，每一测试项包含一种测试，测试项例如静态电流、动态电流等，根据不同的设计产品，晶圆测试选项中测试项的数量有所不同，例如可以有几十条或上百条的测试项，这些测试项依次测试，一测试项通过则继续下一测试项的测试，当某一测试项未通过时，则显示该测试项的失效，而当所有测试项的测试都通过时，则裸片的测试结果为通过。其中，探针卡是测试机台与晶圆之间的测试接口，当探针卡放下后，与晶圆上的裸片的衬垫（PAD）接触，将来自于测试机台的测试信号传送至裸片，从而实现裸片各参数的测试。

该预测试是在正式的晶圆测试之前进行晶圆测试，晶圆预测试为探针卡始终处于抬起状态，但测试机台向预测试装置正常发送预测试信号，预测试装置对待测试晶圆进行的晶圆测试。也就是说，测试机台送出的预测试信号并未通过探针卡传送至裸片，这样，送出的预测试信号无法完成裸片的各参数的测试，因此，在正常情况下，会出现测试不通过的测试结果，相反，若出现测试通过的测试结果，可以进行后续的晶圆测试，则为不正常的情况，也就是测试出现了异常，则无需进行后续的晶圆测试，提高测试效率，同时避免测试异常导致的良率的不准确向，从而获得真实的良率。

在进行待测试晶圆的晶圆测试时，即进行正式的晶圆测试时，在测试过程中，探针卡放下扎进裸片的衬垫中，晶圆测试装置接收到闪存芯片发出的测试信号送至裸片中，以进行正常测试，而有由于之前测试流程进行过预测试，预测试通过则表示测试机台状态处于正常状态，后续的晶圆测试的结果的真实性将得到很大的提高。

该晶圆测试方法尤其适用于晶圆的多位并行测试，多位并行测试是在一次测试中，探针卡放下并同时接触多个裸片，测试机台送出一次测试信号即可完成该多个裸片的测试，其中，一位测试对应一个裸片，多位并行测试例如64位、128位、256位等，在多位并行测试中，多位测试中每一位测试的测试结果都为不通过时，则认为预测试的测试结果为不通过，此时认为测试机台状态为正常，可以继续进行正式的晶圆测试；而当多位测试中至少有一位测试的测试结果为通过时，则认为预测试的测试结果为通过，此时则认为测试机台状态为异常，停止正式晶圆测试，而后，可以进行异常状态的排查，例如可以进行测试机台的校准、保养和/或测试信号排查等。该方法可以获得多位并行测试时测试机台对多位测试信号的一致性，从而，大大提高多位并行测试的准确性，避免测试异常的出现。

在具体的应用中，可以根据需要来决定晶圆预测试选项，该晶圆预测试选项可以是正式的晶圆测试选项中选择出的部分测试项，更全面地，该预测试就可以是正式的晶圆测试选项，无需重新测试条件，直接利用测试机台的选项条件进行测试，仅仅是将探针卡设置处于抬起状态，这样，无需增加和改变测试机台的选项条件，同时提高测试准确性。

在更优的实施例中，可以进行多次预测试，当多次预测试的测试结果都为不通过时，则认为预测试的测试结果为不通过，这样，可以提高预测试的准确性。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其是与方法实施例对应的系统，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (4)

1.一种晶圆测试系统，其特征在于，所述晶圆测试系统包括测试机台、预测试装置、闪存芯片、晶圆测试装置和探针卡；其中，测试机台相互连接预测试装置、闪存芯片、晶圆测试装置和探针卡，预测试装置连接闪存芯片，闪存芯片连接晶圆测试装置，所述晶圆测试装置为集成电路或芯片；

所述测试机台位于晶圆测试装置的上方，用于装载待测试晶圆，统计分析晶圆测试数据；

所述探针卡用于对探针卡处于抬起状态阶段的待测试晶圆进行不同方向的晶圆预测试，晶圆预测试为探针卡处于抬起状态时，测试机台向预测试装置发送预测试信号，预测试装置启动对待测晶圆进行晶圆测试；

所述预测试装置用于探针卡处于抬起状态时，测试机台发出预测试信号，所述预测试装置对待测试晶圆进行多位并行晶圆测试；

所述闪存芯片存储晶圆预测试数据和晶圆测试数据，并判断从预测试装置获得的晶圆预测试数据，当闪存芯片判定晶圆预测试数据标记为不通过时，向晶圆测试装置发出测试信号；

所述晶圆测试装置接收到闪存芯片发来的测试信号后，对待测试晶圆进行多位并行晶圆测试，并将晶圆测试数据发送到测试机台。

2.根据权利要求1所述的晶圆测试系统，其特征在于，所述探针卡为多位探针卡。

3.根据权利要求1所述的晶圆测试系统，其特征在于，所述预测试装置为集成电路或芯片。

4.一种晶圆测试方法，其特征在于，所述晶圆测试方法基于如权利要求1 所述的晶圆测试系统实现，具体步骤如下：

第一步：所述测试机台装载待测试晶圆；

第二步：所述预测试装置进行待测试晶圆的晶圆预测试，所述晶圆预测试为探针卡处于抬起状态时，测试机台向预测试装置发送预测试信号，预测试装置对待测试晶圆进行多位并行晶圆测试；

第三步：所述闪存芯片存储并判断从预测试装置获得的晶圆预测试数据，当闪存芯片判定晶圆预测试数据标记为不通过时，向晶圆测试装置发出测试信号；

第四步：所述晶圆测试装置接收到闪存芯片发来的测试信号后，对待测试晶圆进行多位并行晶圆测试，并将晶圆测试数据发送到测试机台。