[發明專利]防止探針卡燒針的方法

有效

• 申請號: 201711326642.0
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108226750B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 朱淵源
• 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: G01R31/28
• 分類號: G01R31/28;G01R31/52;G01R1/073
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 戴廣志

本發明公開了一種防止探針卡燒針的方法，在對樣品進行失效分析的測試過程中，進行如下步驟：第1步，對樣品進行開短路測量；第2步，進行電源短路預測量，判斷電源短路預測量的失效情況；第3步，進行電源短路測量，并判斷電源短路測量的失效情況；第4步，進行上電功能測試。本發明所述的防止探針卡燒針的方法，在常規的失效分析方法中，增加電源短路預測量以及電源短路測量步驟，將有短路特征的芯片首先篩選出來，后續測試避開這些短路的芯片，能有效防止探針卡燒針。

技術領域

本發明涉及芯片測試領域，特別是指一種防止探針卡燒針的方法。

背景技術

目前在晶圓級測試(CP：Chip Probing)，一般會用探針卡(Probe Card)用作測試機(ATE)與被測晶圓之間的接口器件，探針卡主要有基板(Board)和安裝在基板上的探針(Probing Needle)組成，其中探針由合金制作而成，一般是錸鎢合金。因為探針需要接觸到芯片PAD上，而芯片PAD開口尺寸現在一般是60μm×60μm，所以探針針尖直徑一般在20μm左右。測試機通過探針施加一定的電壓信號到芯片上，使芯片處于工作狀態，以完成一系列的電氣功能測試(如圖1)。一般芯片工作電流在微安或是毫安級別，探針可以承受這些電流。但在實際的晶圓上，會存在壞的芯片，電源PAD可能是開路或是短路，如果是開路則探針不通電，芯片無法正常工作，如果是短路則在芯片工作電壓下，探針上會流過相當大的電流，有的甚至高達數百毫安。由于探針針尖與電源PAD接觸面積較小，數百毫安電流會瞬間氧化探針針尖，也就是稱為燒針(如圖2)，處理方法是必須把針尖上黏附的氧化物去除干凈，但這樣會磨損一部分針尖，導致針尖變短。由于針尖變短，要把所有探針重新研磨至同一水平面，也就是所有探針針尖一起做了縮短，影響了整張探針卡的使用壽命，所以如何有效防范燒針成為測試工程師的巨大挑戰。

通過對燒針現象的失效分析，發現只要在短路的電源PAD上施加工作電壓，流過探針針尖短路電流過大，造成燒針。所以如何防止燒針也就是在上電正式做功能測試前把短路芯片刪除出來。

對正常芯片以及短路芯片的電壓電流關系可以得出如圖3的二維圖，正常芯片在最小工作電壓Umin施加前功耗在微安級，即使到了工作電壓，電流功耗也比較穩定，遠遠小于探針最大耐電流值。而短路芯片由于電源PAD與地之間短路，阻抗非常小，所以電壓電流曲線斜率非常大，圖中短路芯片在最小工作電壓Umin時電流還沒到達燒針程度，但到了最大工作電壓Umax時電流超過了探針最大耐電流值Imax，達到燒針區域，造成燒針。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種防止探針卡燒針的方法。

為解決上述問題，本發明所述的一種防止探針卡燒針的方法,包含：

第1步，對樣品進行開短路測量；

第2步，進行電源短路預測量，判斷電源短路預測量的失效情況；

第3步，進行電源短路測量，并判斷電源短路測量的失效情況；

第4步，進行上電功能測試。

進一步地，所述第2步中，對電源短路預測量的條件包含施加條件：Vforce=Upre，判定條件：Ijudge=Ipre=Upre×Imax/Ushort。

其中：在縱坐標為電流，橫坐標為電壓的直角坐標系中，使用最大工作電壓Umax以及探針最大耐電流值Imax推導出一條短路電壓電流斜線，再取一個比最小工作電壓Umin小的電壓作為短路測量電壓Ushort，得出與短路電壓電流斜線相交點的電流值作為探針燒針判斷值Ishort。

在當施加短路測量電壓Ushort時電流就超過探針最大耐電流值Imax時，使用短路測量電壓Ushort以及探針最大耐電流值Imax推導出一條嚴重短路電壓電流斜線，施加短路預測量電壓Upre，得出與嚴重短路電壓電流斜線相交點的電流值作為探針燒針預檢值Ipre。