專利名稱：在晶片級(jí)減少的芯片測(cè)試方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，尤其是例如芯片的有源器件的測(cè)試，尤其涉及在晶片級(jí)，即在將晶片切割或劃片成單個(gè)芯片以及這些芯片的組件之前這種器件的生產(chǎn)測(cè)試。
背景技術(shù)：
集成電路的制造階段可以分成兩步。第一步晶片制造是制造硅芯片(也稱作管芯)的精密復(fù)雜的過(guò)程。第二步組裝是封裝管芯的高度精確和自動(dòng)化的過(guò)程。這兩個(gè)階段分別通常稱為“前端”和“后端”。生產(chǎn)測(cè)試是在半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中的測(cè)試，其與在設(shè)計(jì)或生產(chǎn)支持期間出現(xiàn)的芯片測(cè)試有所區(qū)別，后者通常被稱為工程測(cè)試。
在組裝階段的開(kāi)始時(shí)，在將硅芯片相互分離之前，硅芯片聚集在硅晶片上。它們以多步驟過(guò)程中制造在每個(gè)晶片上，每一步驟向晶片增加一個(gè)新的層或者更改現(xiàn)有的層。這些層形成各個(gè)電子電路的元件。工藝步驟可以是例如蝕刻、擴(kuò)散、光學(xué)掩蔽、離子注入、金屬沉積、摻雜和鈍化。
在晶片制造和組裝之間，進(jìn)行晶片探測(cè)步驟，也稱作預(yù)測(cè)試。通常通過(guò)特殊的微探針執(zhí)行多個(gè)通常的電學(xué)測(cè)試，來(lái)驗(yàn)證半導(dǎo)體器件的功能。晶片探測(cè)包括兩種不同的測(cè)試工藝參數(shù)測(cè)試，其檢查晶片制造工藝本身；以及完整晶片探測(cè)測(cè)試，其驗(yàn)證所完成的產(chǎn)品的功能。壞的管芯用例如黑點(diǎn)標(biāo)記，以便在切割晶片后能將它們與好的管芯分離。單個(gè)晶片上好管芯的百分比被稱為其成品率。
芯片制造廠商采用預(yù)測(cè)試的廢棄模式(reject pattern)來(lái)檢測(cè)早期的工藝誤差，并在某一誤差可能引起更多廢品之前調(diào)整其工藝。晶片生產(chǎn)遭受兩種成品率損失-由芯片制造工藝，例如擴(kuò)散工藝的缺陷密度導(dǎo)致的可預(yù)測(cè)成品率損失。缺陷密度可包括由粒子引起的點(diǎn)缺陷。這些類型的廢品在晶片上隨機(jī)分布。對(duì)于這種類型的廢品，可以計(jì)算出當(dāng)略去預(yù)測(cè)試時(shí)成本效益將是多少除去了預(yù)測(cè)試成本，而最終測(cè)試成本增加，這是由于最終測(cè)試時(shí)的較低成品率以及不合格產(chǎn)品的封裝導(dǎo)致的額外成本。
-由生產(chǎn)過(guò)程中的誤差導(dǎo)致的不可預(yù)測(cè)成品率損失。這些誤差是由芯片制造設(shè)備(例如，擴(kuò)散設(shè)備)的故障、手動(dòng)誤差、或者是由較長(zhǎng)時(shí)間周期的生產(chǎn)過(guò)程中參數(shù)的緩慢漂移引起的。
對(duì)于成熟的工藝中的成熟產(chǎn)品和成熟設(shè)計(jì)，由于可預(yù)測(cè)成品率損失很低，因此高預(yù)測(cè)試成品率是所要期望的。因此，預(yù)測(cè)試將不再是必須的。然而，直到現(xiàn)在不可預(yù)測(cè)的成品率損失仍是預(yù)測(cè)試所有晶片的充分理由。
預(yù)測(cè)試之后的組裝的第一步將硅芯片分離該步驟稱為管芯切割(die cutting)。然后，將管芯放在引線框上“引線”是將焊接在印刷電路板上或者放置在其插槽中的芯片管腳。在此階段，器件完全具有功能性，但是如果沒(méi)有某種支持系統(tǒng)是不可能使用它的。任何刮擦都會(huì)改變其性能或者影響其可靠性，任何振動(dòng)都會(huì)引起失效。因此，將管芯放入陶瓷或塑料封裝中以保護(hù)其避免受到外界破壞。細(xì)布線，對(duì)于微控制器而言通常的值是33微米，將芯片與外界相連并使電子信號(hào)能通過(guò)芯片饋送。將芯片接合焊盤的這些細(xì)布線連接到封裝引線的過(guò)程稱為布線接合。封裝不僅保護(hù)芯片不受外界影響，也使得整個(gè)器件更容易使用。
在組裝過(guò)程結(jié)束時(shí)，通過(guò)自動(dòng)測(cè)試設(shè)備再次測(cè)試該集成電路。這被稱為最終測(cè)試。只有通過(guò)該測(cè)試的集成電路才會(huì)被運(yùn)送到它們的最終目的地。最終測(cè)試時(shí)的高廢品率可導(dǎo)致嚴(yán)重的客戶交付問(wèn)題。此外，當(dāng)在最終測(cè)試而不是在預(yù)測(cè)試時(shí)檢測(cè)到故障時(shí)，檢測(cè)到故障的時(shí)刻在時(shí)間上相當(dāng)?shù)耐怼Ｔ谶@種情況下，反饋回路回到相關(guān)的制造過(guò)程的時(shí)間長(zhǎng)得多，這意味著在對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔期間生產(chǎn)的所有晶片也可能是毫無(wú)價(jià)值的。
預(yù)測(cè)試的另一個(gè)原因在于，在組裝后不合格產(chǎn)品在晶片上的位置將會(huì)丟失。關(guān)于不合格產(chǎn)品的形狀和位置的信息對(duì)于芯片制造廠發(fā)現(xiàn)誤差的根源有重大意義。
為了減少它們的測(cè)試時(shí)間，制造商同時(shí)測(cè)試多個(gè)器件，因此增加了探針板上所需的管腳數(shù)量。
測(cè)試時(shí)間最大可能的減少是這通過(guò)完全跳過(guò)預(yù)測(cè)試或者最終測(cè)試、或通過(guò)將這些測(cè)試分開(kāi)到預(yù)測(cè)試和最終測(cè)試上(稱為并發(fā)測(cè)試)，從而使每個(gè)參數(shù)只測(cè)試一次。可以實(shí)現(xiàn)跳過(guò)最終測(cè)試，但這是冒險(xiǎn)的，因?yàn)轭A(yù)測(cè)試之后的幾個(gè)生產(chǎn)步驟，如劃墨線(inking)、研磨以及切割可能損壞集成電路。另一個(gè)相關(guān)的因素是因?yàn)榻M裝，由例如塑料的壓力引起的硅芯片本身內(nèi)部的機(jī)械應(yīng)力，導(dǎo)致額外的失效。由于該應(yīng)力，局部可能變成開(kāi)路或短路。在將封裝從芯片上移去之后，由于這種機(jī)制失效的產(chǎn)品有時(shí)候可能通過(guò)測(cè)試。
根據(jù)一種現(xiàn)有技術(shù)方法，使用N個(gè)這種測(cè)試中的至少單個(gè)測(cè)試T1測(cè)試每個(gè)芯片。如果測(cè)試T1的結(jié)果是好的，在該芯片上進(jìn)行測(cè)試T2。如果T1的測(cè)試結(jié)果是壞的，該芯片被標(biāo)記成壞產(chǎn)品；并且對(duì)下一個(gè)芯片進(jìn)行測(cè)試。如果芯片毫無(wú)問(wèn)題地通過(guò)設(shè)置的所有N個(gè)測(cè)試，其被標(biāo)記為好產(chǎn)品，并測(cè)試下一個(gè)芯片。
在JP-08-274139中，在晶片中識(shí)別一些取樣位置，并且在所有晶片的取樣位置進(jìn)行所有測(cè)試項(xiàng)目測(cè)量。然后，檢查取樣測(cè)量的結(jié)果，每個(gè)晶片的質(zhì)量被判定為好、中等或差。差的晶片被剔除。然后，檢查晶片判定步驟的結(jié)果，并且根據(jù)一批中好晶片的數(shù)量處理該批判定。同樣，該批可以是質(zhì)量好的、中等的或差的，這取決于其包含的好晶片的數(shù)量。如果該批被認(rèn)為是好的，除去好的和中等晶片的周圍區(qū)域，并且認(rèn)為剩下的是好產(chǎn)品。如果該批被認(rèn)為是中等的，除去好晶片的周圍區(qū)域，并完全測(cè)試中等質(zhì)量的晶片。如果該批被認(rèn)為是差的，則完全測(cè)試好的和中等質(zhì)量的晶片。對(duì)一個(gè)晶片完全測(cè)試的決定沒(méi)有考慮到該晶片的取樣測(cè)量，而是根據(jù)整批的結(jié)果。
為了給出與晶片掩模和晶片步進(jìn)機(jī)的誤差有關(guān)的信息，完全測(cè)試一批中的一個(gè)晶片是可能的。在該完全測(cè)試的晶片上，所有步進(jìn)機(jī)和掩模誤差是可見(jiàn)的，并可以被芯片制造廠校正。雖然由這些誤差導(dǎo)致的成品率損失可能很低，但是其在每個(gè)晶片上重復(fù)，這最終導(dǎo)致很多廢品。
在Gyvez和Pradham的“Integrated CircuitManufacturability”，IEEE，1999一書，以及Bǎjenescu和Bzu的“Reliability of Electronic Components”，Springer Press，1999中描述了在其制造過(guò)程中以及由其使用者測(cè)試半導(dǎo)體晶片和器件的通用方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供通常在半導(dǎo)體晶片上制造的任何器件的IC、二極管和晶體管的晶片測(cè)試期間，降低測(cè)試成本以及減少測(cè)試時(shí)間。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是增加半導(dǎo)體器件的晶片級(jí)測(cè)試的測(cè)試容量。
通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備實(shí)現(xiàn)上述目的。
根據(jù)本發(fā)明的預(yù)測(cè)試方法和設(shè)備的基本思想是，通過(guò)在每個(gè)晶片僅測(cè)試產(chǎn)品的樣品來(lái)確認(rèn)不可預(yù)測(cè)成品率損失。如果該樣品的成品率達(dá)到工藝的缺陷密度，并且如果該樣品覆蓋了足夠檢測(cè)任何特定圖案的區(qū)域，則不需要測(cè)試該晶片的剩余部分。如果不是，則應(yīng)該測(cè)試整個(gè)晶片。
本發(fā)明提供用于測(cè)試晶片上的半導(dǎo)體器件的質(zhì)量的方法。該方法包括下列步驟-為該晶片上有限數(shù)量半導(dǎo)體器件的產(chǎn)生質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)，-根據(jù)所產(chǎn)生的質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)決定是否要測(cè)試該晶片上其它半導(dǎo)體器件，-根據(jù)決定步驟的結(jié)果，測(cè)試或不測(cè)試該晶片上的其它半導(dǎo)體器件，以及-如果一些半導(dǎo)體器件還未測(cè)量，選擇該晶片上的至少一個(gè)未測(cè)試半導(dǎo)體器件用于進(jìn)一步處理。“有限數(shù)量”意味著少于總數(shù)，尤其小于一半，例如25％或更少、10％或更少或5％或更少。
可以根據(jù)預(yù)定決定參數(shù)作出決定步驟，例如從產(chǎn)生的質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算出的成品率與預(yù)定值的比較。該預(yù)定值可以是80％或更多，優(yōu)選為90％或更多，更優(yōu)選為95％或更多，更優(yōu)選為97％或更多。可接受成品率的預(yù)定值取決于管芯尺寸。
決定步驟可以是，但不必是自動(dòng)決定。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)可以指示用于制造半導(dǎo)體器件的制造工藝的質(zhì)量。或者，質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)可以指示半導(dǎo)體器件的功能。
可以由空間圖案決定最初測(cè)試的有限數(shù)量的半導(dǎo)體器件位于晶片上的位置。這種空間圖案可以包括圓形圖案和/或X交叉圖案和/或加號(hào)符號(hào)形式的圖案?；蛘?，該空間圖案可以包括螺旋形圖案。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，該圖案可以是再現(xiàn)圖案(render pattern)，即，逐行掃描晶片的圖案，其中每x個(gè)，例如但不限于每4個(gè)、10個(gè)或20個(gè)器件進(jìn)行測(cè)試。
晶片上的所有半導(dǎo)體器件可以是相同的，或者其中一些是不同的。
半導(dǎo)體器件可以是有源或無(wú)源半導(dǎo)體器件。
產(chǎn)生質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)的步驟優(yōu)選僅包括非破壞性測(cè)試。
本發(fā)明也提供測(cè)試多個(gè)晶片上的半導(dǎo)體器件質(zhì)量的方法。該方法包括步驟-為該多個(gè)晶片中的一些晶片上的有限數(shù)量的半導(dǎo)體器件產(chǎn)生質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)，-對(duì)于每個(gè)被測(cè)晶片，根據(jù)所產(chǎn)生的質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)決定是否要測(cè)試這些被測(cè)晶片上的其它半導(dǎo)體器件，-根據(jù)決定步驟的結(jié)果，測(cè)試或不測(cè)試被測(cè)半導(dǎo)體晶片上其它半導(dǎo)體器件，以及如果一些半導(dǎo)體器件還未測(cè)試，選擇晶片上至少一個(gè)未測(cè)試芯片用于進(jìn)一步處理。“有限數(shù)量”意味著少于總數(shù)，尤其小于一半，例如25％或更少、10％或更少或5％或更少。每個(gè)晶片上有限數(shù)量的半導(dǎo)體器件由空間圖案決定在晶片上的位置。該空間圖案使得通過(guò)在晶片之間移動(dòng)(例如旋轉(zhuǎn))該圖案，可以獲得完整的晶片圖(wafermap)，即通過(guò)疊置不同的晶片圖，可以獲得完整的晶片圖。
本發(fā)明也提供在晶片上制造多個(gè)半導(dǎo)體器件的方法，其中該方法的步驟之一包括根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試方法的質(zhì)量測(cè)試步驟。
本發(fā)明還提供用于測(cè)試晶片上多個(gè)半導(dǎo)體器件的晶片探測(cè)器。該晶片探測(cè)器包括-選擇裝置，用于選擇將被測(cè)試的晶片上有限數(shù)量的多個(gè)半導(dǎo)體器件，-至少一個(gè)探針，用于測(cè)量所選的半導(dǎo)體器件是否達(dá)到至少一個(gè)預(yù)定質(zhì)量規(guī)格，該至少一個(gè)探針產(chǎn)生質(zhì)量測(cè)試結(jié)果，以及-決定裝置，用于根據(jù)質(zhì)量測(cè)試結(jié)果決定是否要測(cè)試晶片上的其它半導(dǎo)體器件。
該晶片探測(cè)器可以包括多個(gè)探針，用于在晶片探測(cè)器和晶片上的各個(gè)半導(dǎo)體器件之間建立臨時(shí)電接觸。該晶片探測(cè)器也可以包括至少一個(gè)用于進(jìn)行光學(xué)測(cè)量的光學(xué)測(cè)量裝置。
該晶片探測(cè)器還可以包括用于存儲(chǔ)所產(chǎn)生的測(cè)試結(jié)果的存儲(chǔ)裝置。
該至少一個(gè)預(yù)定規(guī)格可以是設(shè)計(jì)和/或性能規(guī)格。
該質(zhì)量測(cè)試結(jié)果可以是非破壞性測(cè)試結(jié)果。
通過(guò)下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的這些和其它特性、特性和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，附圖以實(shí)例的方式說(shuō)明了本發(fā)明的原理。該描述僅僅是為了舉例，而不限制本發(fā)明的范圍。下面引用的參考圖是指附圖。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的晶片探測(cè)測(cè)試系統(tǒng)的示意性正視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的測(cè)試晶片上半導(dǎo)體器件質(zhì)量的方法的流程圖。
圖3是可以與本發(fā)明一起使用的車輪測(cè)試圖案的視圖。
定義晶片半導(dǎo)體材料的薄片，具有其上形成微電路或單個(gè)半導(dǎo)體的陣列的平行面。
成品率篩選測(cè)試之后選出的可用元件與提交測(cè)試的元件數(shù)量相比的比例。
晶片上的有源半導(dǎo)體器件包括包含有源晶體管元件的半導(dǎo)體器件，尤其是多元件半導(dǎo)體器件，例如集成電路、專用集成電路(ASIC)，包括多個(gè)晶體管的其它常用電路，例如液晶顯示器有源矩陣、混合電路、存儲(chǔ)器、微處理器以及出現(xiàn)在晶片上的諸如現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)的門陣列。
集成電路由互連的有源和無(wú)源元件構(gòu)成的單片微集成電路，這些元件不可分離地彼此相關(guān)聯(lián)并且形成在原位或單個(gè)襯底內(nèi)，以執(zhí)行電子電路功能。
無(wú)源半導(dǎo)體器件是指諸如電阻器、電容器、電感器、天線的無(wú)源元件。
篩選測(cè)試測(cè)試或者測(cè)試的組合，用于在生產(chǎn)進(jìn)行期間測(cè)量特定參數(shù)，以便監(jiān)測(cè)、控制和改進(jìn)工藝。其通常不用于選擇單個(gè)通過(guò)或失效的器件或晶片。其也是用于監(jiān)測(cè)工藝或封裝的測(cè)試。對(duì)某一芯片制造工藝，例如諸如擴(kuò)散工藝，或某一封裝中的一些產(chǎn)品進(jìn)行壽命測(cè)試。它們代表了同一芯片制造工藝或同一封裝中的所有其它產(chǎn)品或晶片。
老化(burn-in)在半導(dǎo)體器件的最終使用之前應(yīng)用到其上的操作，用以穩(wěn)定其特性以及識(shí)別那些導(dǎo)致早期失效的器件。通常，包括將引起邊際器件失效的器件的電和/或溫度應(yīng)力。
動(dòng)態(tài)測(cè)試測(cè)試一個(gè)電路，其中評(píng)估其對(duì)交流電的反應(yīng)。
芯片單個(gè)襯底，其上已經(jīng)制造了所有有源和無(wú)源元件。通常在芯片被封裝和配備外部連接之前，還不能準(zhǔn)備使用。管芯和芯片是同義的。
封裝用于電子元件的容器，具有提供電和/或光學(xué)訪問(wèn)該容器內(nèi)部的端子。
質(zhì)量測(cè)試驗(yàn)證各項(xiàng)是否符合規(guī)定要求的測(cè)試。該測(cè)試通常是非破壞性測(cè)試。然而，有時(shí)候在運(yùn)行生產(chǎn)期間對(duì)每個(gè)器件進(jìn)行“電壓篩選測(cè)試”。在此測(cè)試中，在運(yùn)行條件下向器件施加高電壓，該高電壓比正常工作電壓高百分之X，例如10％、20％或200％。在該測(cè)試之前和之后a.o.測(cè)量電源電流。如果在此“應(yīng)力測(cè)試”之前和之后該電流不相同，該產(chǎn)品由于該應(yīng)力測(cè)試被損壞并被報(bào)廢。該測(cè)試意圖盡早發(fā)現(xiàn)失效并防止它們到達(dá)客戶。由此，主要是測(cè)試柵極氧化物的質(zhì)量。在這種情況下，質(zhì)量測(cè)試破壞了“正常工作”的器件。非破壞性測(cè)試的另一個(gè)例外是修正(trimming)/齊納沖擊(zenerzapping)。在預(yù)測(cè)試或最終測(cè)試期間測(cè)量參數(shù)。如果該參數(shù)不在器件規(guī)格內(nèi)，有時(shí)候可能，但是僅僅在特殊設(shè)計(jì)的電路中通過(guò)修正，如多修正(polytrimming)、OTP等、或通過(guò)齊納沖擊將該參數(shù)增加或減去一個(gè)小的百分比。這種修正或沖擊過(guò)程損壞了芯片中某些元件。也可以使用相同的修正/齊納沖擊過(guò)程為特定用戶增加或鎖定某些IC功能。
可靠性測(cè)試除了其它類型的測(cè)試之外還進(jìn)行的測(cè)試和分析，用以評(píng)估產(chǎn)品的可靠性級(jí)別以及該級(jí)別相對(duì)于時(shí)間的可依賴性或穩(wěn)定性，并且可選地在不同環(huán)境條件下。測(cè)試關(guān)于壽命的某些參數(shù)。
晶片探測(cè)測(cè)試晶片上的質(zhì)量測(cè)試。也稱為預(yù)測(cè)試或電子分選(e-sort)。在產(chǎn)品級(jí)進(jìn)行所有測(cè)試以檢查器件是否達(dá)到期望的質(zhì)量。
具體實(shí)施例方式
將針對(duì)特定實(shí)施例并參照某些附圖描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于此，本發(fā)明僅由權(quán)利要求限定。所描述的附圖僅是示意性的，并不是限制性的。在附圖中，為了說(shuō)明的目的一些元件的尺寸可能被夸大并且未按比例繪制。例如，在圖1中芯片4和探針尖8的尺寸被夸大了。
在本說(shuō)明書以及權(quán)利要求中使用術(shù)語(yǔ)“包括”的地方，并不排除其它元件或步驟。除非特別說(shuō)明，當(dāng)使用不定冠詞或定冠詞(例如“一個(gè)”、“該”)指單個(gè)名詞時(shí)，包括多個(gè)該名詞。
下面將主要參照晶片上的芯片，但是本發(fā)明涉及任何在晶片級(jí)上生產(chǎn)的半導(dǎo)體器件的測(cè)試，包括但不限于IC、二極管、晶體管。元件可以是有源半導(dǎo)體器件，尤其是在晶片上制造的多元件、單片集成電路器件。
典型的半導(dǎo)體晶片是直徑200mm(8英寸)，并且通常包含500-10000個(gè)芯片。最近有向300mm(12英寸)晶片轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，其包括更多的芯片。晶片的尺寸不被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明有限制。
根據(jù)本發(fā)明的晶片探測(cè)，可在測(cè)試設(shè)備和晶片上有限數(shù)量的單個(gè)芯片之間建立臨時(shí)的電接觸，以確定這些芯片中的每一個(gè)是否都滿足設(shè)計(jì)和性能規(guī)格?；蛘撸梢赃M(jìn)行光學(xué)測(cè)量。測(cè)試設(shè)備將信號(hào)，例如電信號(hào)或者光學(xué)信號(hào)傳輸?shù)叫酒?，并分析返回的信?hào)。大部分時(shí)間中這些測(cè)試是非破壞性的。這些測(cè)試是非可靠性測(cè)試，即不決定元件的期望壽命。根據(jù)本發(fā)明的晶片探測(cè)系統(tǒng)高度示意性地顯示在圖1中。
其包括-選擇裝置2這些選擇晶片6上要測(cè)試的有限數(shù)量的多個(gè)芯片4，該有限數(shù)量的芯片4僅在第一步中被測(cè)試。
-探針尖8常規(guī)探針或探針尖8是單個(gè)、通常是錐形的金屬針，其尖端被定位以向下接觸或電接觸正在被測(cè)試的芯片4上的金屬化接合焊盤。典型的接合焊盤的寬度為40-150微米且長(zhǎng)度為60-150微米。接合焊盤的尺寸取決于接合布線的厚度以及通過(guò)該布線的電流。每個(gè)芯片4包括很多接合焊盤，這些接合焊盤與芯片電路連接，以使電信號(hào)能傳輸入和傳輸出芯片4。
-探針板10探針板10是復(fù)雜的印刷電路板，其包含探針或探針尖8的定制排列，以同時(shí)接觸一個(gè)或多個(gè)芯片4上的所有接合焊盤。探針板10主要用在生產(chǎn)測(cè)試中。
-探針臺(tái)12探針臺(tái)12手動(dòng)或自動(dòng)地將晶片6與探針板10對(duì)準(zhǔn)，或者反之亦然，以允許探針8精確接觸芯片4的接合焊盤。在探針臺(tái)12上，可以配備馬達(dá)14以驅(qū)動(dòng)該探針臺(tái)。選擇裝置2可以連接到馬達(dá)14，以便當(dāng)選擇要被檢測(cè)的某一芯片4時(shí)，探針臺(tái)12的馬達(dá)14自動(dòng)將探針臺(tái)12移動(dòng)到與適于檢測(cè)該特定芯片4的探針尖8相鄰的位置。
-測(cè)試設(shè)備16測(cè)試設(shè)備16將電信號(hào)通過(guò)探針8和探針板10傳輸?shù)叫酒?，并且評(píng)估返回的信號(hào)。在生產(chǎn)測(cè)試中使用的測(cè)試設(shè)備16通常被稱為自動(dòng)測(cè)試設(shè)備或者ATE，并被特別設(shè)計(jì)用于大容量測(cè)試。測(cè)試設(shè)備16包括決定單元18，其根據(jù)返回的信號(hào)決定是否也要測(cè)試晶片6上不是由選擇設(shè)備2最初選擇的其它芯片。如果是，從決定單元18向選擇裝置2發(fā)送適當(dāng)?shù)男盘?hào)，所述信號(hào)控制探針臺(tái)12的馬達(dá)14以便允許之前未測(cè)試的每個(gè)芯片4被測(cè)試。或者，可以在該第二步中測(cè)試所有芯片。
在圖2中示意性示出了根據(jù)本發(fā)明方法的實(shí)施例的示意性框圖。該方法開(kāi)始于框19。在第一步20中，進(jìn)行取樣測(cè)量，該測(cè)量為晶片6上有限數(shù)量的芯片4產(chǎn)生質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)。在第二步22中，考慮/分析取樣測(cè)量20的結(jié)果，并且在第三步24中根據(jù)所產(chǎn)生的質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)決定是否也要測(cè)試晶片6上的其它芯片4。該決定可以根據(jù)從產(chǎn)生的測(cè)試數(shù)據(jù)得出的成品率計(jì)算、以及該成品率與預(yù)定值的比較，例如，如果計(jì)算出的成品率為95％或更高，優(yōu)選為97％或更高，則不用再測(cè)試其它芯片4。如果作決定步驟的結(jié)果是成品率與預(yù)定值相比較足夠高，則省略對(duì)先前沒(méi)有測(cè)試的芯片的進(jìn)一步測(cè)試(26)。然而，如果計(jì)算出的成品率比預(yù)定值低，則在步驟28中測(cè)試晶片6上的所有其它芯片4，并且根據(jù)測(cè)試結(jié)果將每個(gè)芯片標(biāo)記為好或差。然后，該測(cè)量結(jié)束(框29)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，優(yōu)選根據(jù)預(yù)定圖案，例如圖3所示的車輪圖案，來(lái)測(cè)試晶片6上被測(cè)產(chǎn)品的樣品。該車輪圖案在晶片的邊緣附近包括“圓形圖案”30、32。該圖案覆蓋邊緣事件(edgeincident)。該車輪圖案也覆蓋“X交叉圖案”34以及“+圖案”36。這些圖案30、32、34、36一起覆蓋了區(qū)域失效。
測(cè)試數(shù)據(jù)將從位于這些圖案30-36上的芯片4中產(chǎn)生。所產(chǎn)生的測(cè)試數(shù)據(jù)是晶片上每個(gè)區(qū)域中的質(zhì)量的可靠反映。
這些被測(cè)樣品的成品率目標(biāo)對(duì)于決定是否對(duì)同一晶片進(jìn)行100％測(cè)試是必要的。為了獲得明顯的決定級(jí)別以決定是否測(cè)試整個(gè)晶片，可以丟棄屬于晶片某些區(qū)域的芯片，例如靠近晶片邊緣的芯片，稱為丑陋的管芯(ugly dice)，在該圖案中不應(yīng)被測(cè)試，這是因?yàn)榭拷吘壍某善仿瘦^不可預(yù)測(cè)。例如可以從晶片邊緣中排除5-10mm。優(yōu)選應(yīng)當(dāng)總是從測(cè)試中排除丑陋的管芯。即使它們會(huì)通過(guò)測(cè)試程序，它們?cè)诔Ｒ?guī)測(cè)試中也總是被排除，因?yàn)橐阎@些器件趨向于有更高的風(fēng)險(xiǎn)變成早期失效，這將導(dǎo)致用戶的抱怨。
優(yōu)選上述基于取樣測(cè)試的方法與每N個(gè)晶片的完全測(cè)試相結(jié)合，以檢查晶片步進(jìn)器誤差。例如，總是對(duì)25個(gè)晶片中的一個(gè)進(jìn)行100％測(cè)試，并且在剩下的24個(gè)晶片中測(cè)試有限數(shù)量的管芯。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)從那24個(gè)晶片獲得的結(jié)果，100％或者不100％的測(cè)試那24個(gè)晶片中的每一個(gè)。
當(dāng)使用如上所述的“車輪圖案”時(shí)，例如，通過(guò)疊置單個(gè)晶片圖來(lái)重建完整的晶片案是可能的。或者，換言之，如果“車輪圖案”代表10％的芯片，并且在每個(gè)晶片上包括另外一組器件，通過(guò)旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)來(lái)移動(dòng)該圖案，則10個(gè)旋轉(zhuǎn)圖案的疊置可以映射到完全的晶片圖。這將不需要測(cè)試一個(gè)完全的晶片以檢查晶片掩模和晶片步進(jìn)器誤差。
此外，如果由于根據(jù)本發(fā)明的決定，在一批中完全測(cè)試了超過(guò)X個(gè)晶片，例如，超過(guò)20％的晶片被完全測(cè)試，則優(yōu)選應(yīng)當(dāng)完全測(cè)試所有晶片。這可以由手動(dòng)控制。
作為實(shí)驗(yàn)，以圖3所示的車輪圖案根據(jù)本發(fā)明測(cè)試了晶片上的10％的芯片。用于決定是否應(yīng)當(dāng)完全測(cè)試晶片的預(yù)定成品率值設(shè)定為97％。20％的被測(cè)晶片的成品率＜97％，因此被完全測(cè)試。這導(dǎo)致一個(gè)比例，其中在80％的晶片中僅有10％的芯片被測(cè)試。僅在20％的晶片中，晶片中的所有芯片被完全測(cè)試。這導(dǎo)致在預(yù)測(cè)試期間測(cè)試時(shí)間減少66％?？偟纳a(chǎn)量時(shí)間減少到原來(lái)的生產(chǎn)量時(shí)間的33％。
除了測(cè)試時(shí)間減少外，該方法也很有用，因?yàn)槠淠軌蛟黾宇A(yù)測(cè)試能力，并因此在測(cè)試機(jī)容量缺乏時(shí)的時(shí)期內(nèi)增加66％的產(chǎn)量。
上述方法在現(xiàn)有測(cè)試環(huán)境中易于實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一個(gè)新產(chǎn)品其可以在幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)。
應(yīng)當(dāng)理解，雖然此處根據(jù)本發(fā)明針對(duì)器件討論了優(yōu)選實(shí)施例、特定構(gòu)造和結(jié)構(gòu)，但是可以在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下作出各種形式和細(xì)節(jié)上的變化和修改。例如，描述了車輪圖案作為用于取樣測(cè)量的圖案，但是可以使用任何適于獲得代表性質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)的圖案，例如螺旋圖案或隨機(jī)圖案。
權(quán)利要求
1.測(cè)試晶片上半導(dǎo)體器件質(zhì)量的方法，該方法包括步驟-為該晶片上有限數(shù)量的半導(dǎo)體器件產(chǎn)生質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)，-根據(jù)所產(chǎn)生的質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)決定是否要測(cè)試該晶片上其它半導(dǎo)體器件，-根據(jù)決定步驟的結(jié)果，測(cè)試或不測(cè)試該晶片上的其它半導(dǎo)體器件，-如果一些半導(dǎo)體器件還未測(cè)試，則選擇該晶片上的至少一個(gè)未測(cè)試半導(dǎo)體器件用于進(jìn)一步處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中決定步驟是自動(dòng)決定的步驟，其基于從產(chǎn)生的質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)中計(jì)算出的成品率與預(yù)定值的比較。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過(guò)空間圖案確定該有限數(shù)量的半導(dǎo)體器件位于晶片上的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中該圖案包括選自下述一個(gè)或多個(gè)圖案中的圖案圓形圖案、X交叉圖案、加號(hào)形式的圖案、螺旋圖案。
5.測(cè)試多個(gè)晶片上的半導(dǎo)體器件質(zhì)量的方法，該方法包括-為該多個(gè)晶片中的一些晶片上的有限數(shù)量的半導(dǎo)體器件產(chǎn)生質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)，-對(duì)于每個(gè)被測(cè)晶片，根據(jù)所產(chǎn)生的質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)決定是否要測(cè)試這些被測(cè)晶片上的其它半導(dǎo)體器件，-根據(jù)決定步驟的結(jié)果，測(cè)試或不測(cè)試被測(cè)半導(dǎo)體晶片上的其它半導(dǎo)體器件，以及-如果一些半導(dǎo)體器件還未測(cè)試，選擇該晶片上至少一個(gè)未測(cè)試的半導(dǎo)體器件用于進(jìn)一步處理，其中通過(guò)空間圖案確定每個(gè)晶片上的有限數(shù)量的半導(dǎo)體器件位于該晶片上的位置，該空間圖案使得通過(guò)將其在晶片之間移動(dòng)，可以獲得基本完整的晶片圖。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中空間圖案的移動(dòng)包括該空間圖案的旋轉(zhuǎn)。
7.在晶片上制造多個(gè)半導(dǎo)體器件的方法，該方法的步驟之一包括根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的質(zhì)量測(cè)試步驟。
8.晶片探測(cè)器，用于測(cè)試晶片上的多個(gè)半導(dǎo)體器件，該晶片探測(cè)器包括-選擇裝置，用于選擇將被測(cè)試的晶片上有限數(shù)量的多個(gè)半導(dǎo)體器件，-至少一個(gè)探針，用于測(cè)量所選的半導(dǎo)體器件是否達(dá)到至少一個(gè)預(yù)定質(zhì)量規(guī)格，該至少一個(gè)探針產(chǎn)生質(zhì)量測(cè)試結(jié)果，以及-決定裝置，用于根據(jù)質(zhì)量測(cè)試結(jié)果決定是否要測(cè)試該晶片上的其它半導(dǎo)體器件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的晶片探測(cè)器，其中至少一個(gè)預(yù)定規(guī)格是設(shè)計(jì)和/或性能規(guī)格。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的晶片探測(cè)器，進(jìn)一步包括用于存儲(chǔ)所產(chǎn)生的測(cè)試結(jié)果的存儲(chǔ)裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)測(cè)試，尤其涉及在晶片級(jí)的這種器件的生產(chǎn)測(cè)試。根據(jù)本發(fā)明的方法包括步驟為晶片上有限數(shù)量的半導(dǎo)體器件產(chǎn)生(20)質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)；根據(jù)所產(chǎn)生的質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)決定(24)是否還要測(cè)試晶片上的其它半導(dǎo)體器件；以及根據(jù)該決定步驟的結(jié)果，測(cè)試(28)或不測(cè)試(26)晶片上的其它半導(dǎo)體器件。還描述了相應(yīng)的晶片探測(cè)器。
文檔編號(hào)H01L21/66GK1682121SQ03821800
公開(kāi)日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2003年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月13日
發(fā)明者C·O·西科, P·C·N·謝爾瓦特 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司