CN112730455A - 一种智能化半导体芯片和器件测试系统平台 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于半导体芯片加工技术领域，提供了一种智能化半导体芯片和器件测试系统平台，包括半导体晶圆测试模块、动态测试模块、瞬态测试模块、高温特性测试模块和主控计算机，通过设计智能识别半导体晶圆测试模块，通过机器视觉执行对准、检测和识别以帮助制造集成电路和其他半导体设备中使用的高质量晶圆。还搭建了动态测试模块。通过在线进行大批量功率器件的动态特性数据的收集并进行动态特性的筛选和表征，同时对测试形成的结果进行保存。并且采用了芯片和器件性能瞬态测试模块。通过快速记录芯片和器件由工作电流快速切换到小电流的电压变化过程，并利用温度敏感系数k转换为瞬态温度响应曲线，即可得出芯片和器件不同组成部分的性能。
Description
技术领域
本发明属于半导体芯片加工技术领域，尤其涉及一种智能化半导体芯片和器件测试系统平台。
背景技术
智能化半导体芯片和器件测试系统平台，广泛应用于航天、航空、中船、电子等多个领域。随着器件设计难度加大，高精度高可靠性测试仪器越来越被前沿研究所依赖。半导体芯片和器件测试仪器在半导体产业发展中起到非常关键的角色，科学的设计需要实际的测量来验证，没有测量就没有科学，这对半导体日益缩小的尺寸和规模的不断增大所用到的测试仪器提出更高的要求。
发明内容
本发明提供一种智能化半导体芯片和器件测试系统平台，旨在解决现有技术存在的问题。
本发明是这样实现的，一种智能化半导体芯片和器件测试系统平台，包括半导体晶圆测试模块、动态测试模块、瞬态测试模块、高温特性测试模块和主控计算机：
所述半导体晶圆测试模块连接所述主控计算机，所述半导体晶圆测试模块用于通过机器视觉执行对准、检测和识别以帮助制造集成电路和其他半导体设备中使用的高质量晶圆；所述机器视觉可使晶圆加工自动化，实现精度校准，检测接合制动垫和探针针尖，并测量晶体结构的关键尺寸；
所述动态测试模块连接所述主控计算机，所述动态测试模块用于通过在线进行大批量功率器件的动态特性数据的收集并进行动态特性的筛选和表征，同时对测试形成的结果进行保存，对生产质量进行把关以及设计性能的验证；
所述瞬态测试模块连接所述主控计算机，所述瞬态测试模块用于通过快速记录芯片和器件由工作电流快速切换到小电流的电压变化过程，并利用温度敏感系数k转换为瞬态温度响应曲线，即可得出芯片和器件不同组成部分的性能；
所述高温特性测试模块用于通过电流加热半导体器件，测试所述半导体器件的温敏参数TSP，并利用测试得到的温敏参数TSP计算半导体器件当前的结温。
优选的，所述高温特性测试模块包括用于向半导体器件内注入加热电流的电源、用于对半导体器件进行结温测试的结温测试系统以及用于测试半导体器件高温特性的高温特性测试系统，高温特性测试系统、结温测试系统以及电源通过开关电路与待测试半导体器件电连接，所述开关电路、高温特性测试系统、结温测试系统以及电源均与测试控制器电连接，测试控制器通过开关电路的工作状态能控制待测试半导体器件与高温特性测试系统、结温测试系统和/或电源的电连接；
测试控制器控制电源与待测试半导体器件电连接，以使得电源向待测试半导体器件内输入电流；
在对半导体器件通电所需时间后，利用结温测试系统测试所述半导体器件的温敏参数TSP，并利用测试得到的温敏参数TSP计算半导体器件当前的结温；
若结温测试系统测试得到半导体器件的结温与测试目标温度Tj-test间的差值大于预设阈值时，重复上述通电与测试过程，直至半导体器件的结温与测试目标温度Tj-test间的差值与预设阈值匹配；
测试控制器控制高温特性测试系统与待测试半导体器件的电连接，以利用高温特性测试系统测试半导体器件的高温特性。
优选的，所述开关电路包括开关S1、开关S2以及开关S3，所述待测试半导体器件通过开关S1、开关S2、开关S3分别与高温特性测试系统、电源以及结温测试系统连接；
开关S1、开关S2以及开关S3与测试控制器连接，测试控制器能控制开关S1、开关S2以及开关S3的开关状态；开关S1闭合时，待测试半导体器件能与高温特性测试系统电连接；开关S2闭合时，待测试半导体器件与电源电连接；开关S3闭合时，待测试半导体器件与结温测试系统电连接。
优选的，所述电源为恒流源或恒压源，开关S1、开关S2、开关S3的类型包括IGBT、MOSFET或GTO。
优选的，所述测试控制器包括计算机。
优选的，还包括接口器件测试模块，所述接口器件测试模块连接所述主控计算机；
其包括：
测试电路；
测试接口器件，其包括用于在待测试半导体芯片和所述测试电路之间的电气连接的多个探针；
图像获取设备，其被配置为获取所述测试接口器件的图像，所述图像示出所述多个探针；
处理器，其被配置为基于所述图像检测所述测试接口器件，以确定在所述测试接口器件中可能存在的缺陷，并且基于所述缺陷的确定结果生成输出信号，然后将所述输出信号传输到所述主控计算机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种智能化半导体芯片和器件测试系统平台，通过设计智能识别半导体晶圆测试模块，通过机器视觉执行对准、检测和识别以帮助制造集成电路和其他半导体设备中使用的高质量晶圆。机器视觉可使晶圆加工自动化，实现精度校准，检测接合制动垫和探针针尖，并可测量晶体结构的关键尺寸。
还搭建了动态测试模块。通过在线进行大批量功率器件的动态特性数据的收集并进行动态特性的筛选和表征，同时对测试形成的结果进行保存，对生产质量进行把关以及设计性能的验证，从而有效减少数据存储消耗的时间，有效地提高了测试效率。
并且采用了芯片和器件性能瞬态测试模块。通过快速记录芯片和器件由工作电流快速切换到小电流的电压变化过程，并利用温度敏感系数k转换为瞬态温度响应曲线，即可得出芯片和器件不同组成部分的性能。
附图说明
图1为本发明的一种智能化半导体芯片和器件测试系统平台的整体结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种智能化半导体芯片和器件测试系统平台，包括半导体晶圆测试模块、动态测试模块、瞬态测试模块、高温特性测试模块、接口器件测试模块和主控计算机。
半导体晶圆测试模块连接主控计算机，半导体晶圆测试模块用于通过机器视觉执行对准、检测和识别以帮助制造集成电路和其他半导体设备中使用的高质量晶圆；机器视觉可使晶圆加工自动化，实现精度校准，检测接合制动垫和探针针尖，并测量晶体结构的关键尺寸。
动态测试模块连接主控计算机，动态测试模块用于通过在线进行大批量功率器件的动态特性数据的收集并进行动态特性的筛选和表征，同时对测试形成的结果进行保存，对生产质量进行把关以及设计性能的验证。
瞬态测试模块连接主控计算机，瞬态测试模块用于通过快速记录芯片和器件由工作电流快速切换到小电流的电压变化过程，并利用温度敏感系数k转换为瞬态温度响应曲线，即可得出芯片和器件不同组成部分的性能。
高温特性测试模块用于通过电流加热半导体器件，测试半导体器件的温敏参数TSP，并利用测试得到的温敏参数TSP计算半导体器件当前的结温。
高温特性测试模块包括用于向半导体器件内注入加热电流的电源、用于对半导体器件进行结温测试的结温测试系统以及用于测试半导体器件高温特性的高温特性测试系统，高温特性测试系统、结温测试系统以及电源通过开关电路与待测试半导体器件电连接，开关电路、高温特性测试系统、结温测试系统以及电源均与测试控制器电连接，测试控制器通过开关电路的工作状态能控制待测试半导体器件与高温特性测试系统、结温测试系统和/或电源的电连接。
测试控制器控制电源与待测试半导体器件电连接，以使得电源向待测试半导体器件内输入电流。
在对半导体器件通电所需时间后，利用结温测试系统测试半导体器件的温敏参数TSP，并利用测试得到的温敏参数TSP计算半导体器件当前的结温。
若结温测试系统测试得到半导体器件的结温与测试目标温度Tj-test间的差值大于预设阈值时，重复上述通电与测试过程，直至半导体器件的结温与测试目标温度Tj-test间的差值与预设阈值匹配。
测试控制器控制高温特性测试系统与待测试半导体器件的电连接，以利用高温特性测试系统测试半导体器件的高温特性。
开关电路包括开关S1、开关S2以及开关S3，待测试半导体器件通过开关S1、开关S2、开关S3分别与高温特性测试系统、电源以及结温测试系统连接；开关S1、开关S2以及开关S3与测试控制器连接，测试控制器能控制开关S1、开关S2以及开关S3的开关状态；开关S1闭合时，待测试半导体器件能与高温特性测试系统电连接；开关S2闭合时，待测试半导体器件与电源电连接；开关S3闭合时，待测试半导体器件与结温测试系统电连接。
电源为恒流源或恒压源，开关S1、开关S2、开关S3的类型包括IGBT、MOSFET或GTO。测试控制器包括计算机。
接口器件测试模块连接主控计算机，接口器件测试模块包括测试电路、测试接口器件、图像获取设备、处理器。测试接口器件包括用于在待测试半导体芯片和测试电路之间的电气连接的多个探针。图像获取设备被配置为获取测试接口器件的图像，图像示出多个探针。处理器被配置为基于图像检测测试接口器件，以确定在测试接口器件中可能存在的缺陷，并且基于缺陷的确定结果生成输出信号，然后将输出信号传输到主控计算机。
本发明的一种智能化半导体芯片和器件测试系统平台，通过设计智能识别半导体晶圆测试模块，通过机器视觉执行对准、检测和识别以帮助制造集成电路和其他半导体设备中使用的高质量晶圆。机器视觉可使晶圆加工自动化，实现精度校准，检测接合制动垫和探针针尖，并可测量晶体结构的关键尺寸。
还搭建了动态测试模块。通过在线进行大批量功率器件的动态特性数据的收集并进行动态特性的筛选和表征，同时对测试形成的结果进行保存，对生产质量进行把关以及设计性能的验证，从而有效减少数据存储消耗的时间，有效地提高了测试效率。
并且采用了芯片和器件性能瞬态测试模块。通过快速记录芯片和器件由工作电流快速切换到小电流的电压变化过程，并利用温度敏感系数k转换为瞬态温度响应曲线，即可得出芯片和器件不同组成部分的性能。另外还通过设置高温特性测试模块和接口器件测试模块，从而可以考察半导体器件的高温特性，其能够在半导体芯片测试期间提供对测试接口器件的检测，从而尽可能地避免将测试接口器件从该半导体芯片测试系统中取出来进行检测，由此，缩短了半导体芯片测试系统的停机时间。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种智能化半导体芯片和器件测试系统平台，其特征在于：包括半导体晶圆测试模块、动态测试模块、瞬态测试模块、高温特性测试模块和主控计算机：
所述半导体晶圆测试模块连接所述主控计算机，所述半导体晶圆测试模块用于通过机器视觉执行对准、检测和识别以帮助制造集成电路和其他半导体设备中使用的高质量晶圆；所述机器视觉可使晶圆加工自动化，实现精度校准，检测接合制动垫和探针针尖，并测量晶体结构的关键尺寸；
所述动态测试模块连接所述主控计算机，所述动态测试模块用于通过在线进行大批量功率器件的动态特性数据的收集并进行动态特性的筛选和表征，同时对测试形成的结果进行保存，对生产质量进行把关以及设计性能的验证；
所述瞬态测试模块连接所述主控计算机，所述瞬态测试模块用于通过快速记录芯片和器件由工作电流快速切换到小电流的电压变化过程，并利用温度敏感系数k转换为瞬态温度响应曲线，即可得出芯片和器件不同组成部分的性能；
所述高温特性测试模块用于通过电流加热半导体器件，测试所述半导体器件的温敏参数TSP，并利用测试得到的温敏参数TSP计算半导体器件当前的结温。
2.如权利要求1所述的一种智能化半导体芯片和器件测试系统平台，其特征在于：所述高温特性测试模块包括用于向半导体器件内注入加热电流的电源、用于对半导体器件进行结温测试的结温测试系统以及用于测试半导体器件高温特性的高温特性测试系统，高温特性测试系统、结温测试系统以及电源通过开关电路与待测试半导体器件电连接，所述开关电路、高温特性测试系统、结温测试系统以及电源均与测试控制器电连接，测试控制器通过开关电路的工作状态能控制待测试半导体器件与高温特性测试系统、结温测试系统和/或电源的电连接；
测试控制器控制电源与待测试半导体器件电连接，以使得电源向待测试半导体器件内输入电流；
在对半导体器件通电所需时间后，利用结温测试系统测试所述半导体器件的温敏参数TSP，并利用测试得到的温敏参数TSP计算半导体器件当前的结温；
若结温测试系统测试得到半导体器件的结温与测试目标温度Tj-test间的差值大于预设阈值时，重复上述通电与测试过程，直至半导体器件的结温与测试目标温度Tj-test间的差值与预设阈值匹配；
测试控制器控制高温特性测试系统与待测试半导体器件的电连接，以利用高温特性测试系统测试半导体器件的高温特性。
3.如权利要求2所述的一种智能化半导体芯片和器件测试系统平台，其特征在于：所述开关电路包括开关S1、开关S2以及开关S3，所述待测试半导体器件通过开关S1、开关S2、开关S3分别与高温特性测试系统、电源以及结温测试系统连接；
开关S1、开关S2以及开关S3与测试控制器连接，测试控制器能控制开关S1、开关S2以及开关S3的开关状态；开关S1闭合时，待测试半导体器件能与高温特性测试系统电连接；开关S2闭合时，待测试半导体器件与电源电连接；开关S3闭合时，待测试半导体器件与结温测试系统电连接。
4.如权利要求2所述的一种智能化半导体芯片和器件测试系统平台，其特征在于：所述电源为恒流源或恒压源，开关S1、开关S2、开关S3的类型包括IGBT、MOSFET或GTO。
5.如权利要求2所述的一种智能化半导体芯片和器件测试系统平台，其特征在于：所述测试控制器包括计算机。
6.如权利要求1所述的一种智能化半导体芯片和器件测试系统平台，其特征在于：还包括接口器件测试模块，所述接口器件测试模块连接所述主控计算机；
其包括：
测试电路；
测试接口器件，其包括用于在待测试半导体芯片和所述测试电路之间的电气连接的多个探针；
图像获取设备，其被配置为获取所述测试接口器件的图像，所述图像示出所述多个探针；
处理器，其被配置为基于所述图像检测所述测试接口器件，以确定在所述测试接口器件中可能存在的缺陷，并且基于所述缺陷的确定结果生成输出信号，然后将所述输出信号传输到所述主控计算机。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210430 |