[發明專利]晶圓自動測試系統

有效

• 申請號: 201410083969.X
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN103809100A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 王磊
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張亞利;駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體領域，尤其涉及一種晶圓自動測試系統。

背景技術

微波器件為工作在微波波段的器件，所述微波波段的頻率為300～300000兆赫。微波器件按其功能分為微波震蕩器、功率放大器、混頻器、檢波器、微波天線、微波傳輸線等。設置在晶圓中的芯片上的微波器件主要有兩種形式，一種為片上系統（SOC片上系統，System?on?Chip）中的微波模塊，另一種為芯片中的分立微波器件。

現有技術中，在晶圓上完成微波器件的制作后，需要對晶圓上的微波器件進行電學測試，該電學測試屬于晶圓測試（CP測試，Chip?Probing）的一部分，以確保在封裝之前，晶圓上的各微波器件是合格產品。其中重要的一項測試為S參數測試，S參數為微波器件的散射參數，具體定義為在給定頻率和系統的條件下任何非理想端口的網絡傳輸和反射特性。

現有技術中，微波器件的S參數測試方法分為自動測試和手動測試兩種。

參考圖1，對微波器件的S參數進行自動測試的晶圓自動測試系統1包括測試機（Tester）14、探針卡（Probe?Card）16、探針臺（Prober）11、控制測試系統操作的計算機15、還包括用于放置晶圓的晶舟13、用于將晶圓在晶舟13與探針臺11之間進行傳輸的機械手12。其中，探針臺11，設有放置晶圓的卡盤111、設置在所述卡盤111上方并能將晶圓中各器件放大的顯微鏡（圖未示）、設置在卡盤111旁邊并且能夠清潔探針卡16上探針的清潔盤112等。

測試機14與探針卡16、探針臺11之間的相互電連接與信號連接是通過同軸電纜（Coaxial?Cable）17來實現的。如果直接用與同軸電纜連接好的探針卡對放置在卡盤上的待測試微波器件進行測試，微波器件兩端會有很大的插入損耗和回波損耗，從而引起很大的測試誤差。

因此，需要采用機械校準套件或電子校準件將測試平面校準至接頭的端面處，以免將待測試微波器件兩端的插入損耗和回波損耗等測試誤差計入測試數據中。所述接頭包括同軸電纜兩端的母接頭，還包括測試機、探針卡和探針臺上的與同軸電纜母接頭對應連接的公接頭。

具體操作為：將機械校準套件或電子校準件上的特定接頭與上述同軸電纜的母接頭進行對接，然后拆下機械校準套件或電子校準件。接著，將機械校準套件或電子校準件上的特定接頭與測試機、探針卡和探針臺上的與同軸電纜母接頭對應連接的公接頭進行對接，然后再拆下機械校準套件或電子校準件。

機械校準套件或電子校準件再次被拆下后，將所述公接頭與所述母接頭對應連接。接著，機械手12將晶舟13中的待測試晶圓放在卡盤111上，實現晶圓中的微波器件的自動測試，當晶圓自動測試系統1測試多片晶圓時，可以實現晶圓的自動批量測試。

參考圖4，現有技術中，較多采用Cascade?Microtech公司生產的晶圓手動測試系統2對微波器件的S參數進行測試。該晶圓手動測試系統2包括測試機（圖未示）、手動探針臺23、與手動探針臺23可拆卸連接的若干探針座21、與所述探針座21可拆卸連接的探針22、固定在手動探針臺23上方的顯微鏡（圖未示）、用于將測試平面校準至所述探針22針尖端面處的ISS校準片（Impedance?Standard?Substrate校準片）24、若干根同軸電纜、以及機械校準套件或電子校準件等。其中同軸電纜用于實現測試機、手動探針臺23、探針座21和探針22之間的電連接與信號連接。

Cascade?Microtech公司制作的手動探針臺23包括輔助載臺231，操作人員可以將ISS校準片24固定在輔助載臺231的臺面上。ISS校準片24上具有校準焊點，探針22與校準焊點進行接觸時，實現了將測試平面校準至探針22針尖端面處的操作。

采用上述晶圓手動測試系統2對待測晶圓上的待測微波器件進行測試的操作方法如下：

首先，采用機械校準套件或電子校準件上的特定接頭將測試平面校準至接頭的端面處，具體可以參考晶圓的自動測試過程中的相關描述。

接著，操作人員手動操作將ISS校準片24固定在手動探針臺23中的輔助載臺231上。然后根據ISS校準片24上的校準焊點的位置，手動調節并固定探針座21的位置。

接著，操作人員通過設置在手動探針臺23上的顯微鏡，可以更精確的確定ISS校準片24上的校準焊點的位置。手動微調探針22的位置，以使探針22與ISS校準片24上的校準焊點接觸。從而實現了將測試平面校準至探針22針尖尖端處的操作。