在使用單臺設備的密閉環境中用作集成電路的探測、測試、老化、修復和編程的方法及設備的製作方法

2023-07-29 04:30:46

專利名稱：在使用單臺設備的密閉環境中用作集成電路的探測、測試、老化、修復和編程的方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及測試設備而更詳細地涉及集成電路的探測、測試、老化、修復、編程和分類的設備。
在通常的半導體裝備技術中，需要分立的各臺設備來進行測試、老化、修復、編程集成電路(IC)和使集成電路分類。為了封裝，使用稱為探測器的鎢探針卡、晶片定位裝置，和向探針卡輸送測試信號並確定一些輸出信號的有效性的自動測試(ATE)測試或篩選成晶片狀的集成電路。探針卡是提供與IC上的接觸點瞬時接觸以便測試IC的一種機械方式的連接器。探針卡只可以接觸單個管芯，但是如果存儲器IC組成管芯，那麼探針卡一般可以接觸八個或更多的管芯。管芯一般由一個IC組成，它可以包含複雜的IC。通常的探針卡不具備一次接觸在晶片上所有的管芯的能力。
IC在使用或者出售前一般是經老化和速度分級。電路器件的老化要求長時間測試處於惡劣溫度環境和帶電狀態下的器件。在IC被接入電子組件例如多晶片組件(MCM)或其他IC的印刷電路板(PCB)以後，為了減少發生故障的可能性，而使IC老化。一般是在IC封裝以後進行IC的老化。但處理封裝前管芯的所謂無封裝管芯老化的老化定位器開始更為有用了。不管IC是成封裝形式還是成管芯形式，用分立的一臺設備來老化IC。在IC被老化後用自動測試設備使IC速度分級或分類。分類是根據IC的性能特點使IC分類的工序。
當IC還是大晶片形式而又有破壞IC的功能性的缺陷時，可以通過去除部分沉積層(例如多晶矽層或金屬鋁層)修復IC。一般用雷射切割機來進行電路修復。如果IC為存儲器電路陣列，那麼還需要其他的機器通過熔合和熔斷在存儲器電路陣列範圍內的電路，編程存儲器電路陣列。在IC修復後，IC必須重新測試。
提供能夠進行以前用分立的各臺設備所作的上述所有的功能的單臺設備有助於減少基本設備費和IC老化、測試、修復和/或編碼需要的步驟數目，因此是本發明的目的。
通過獨立權利要求1和23的探測電路的系統和通過獨立權利要求19的製作電路的方法來實現這個目的。
根據權利要求和描述以及附圖，本發明的優點、情況和細節是顯而易見的。一般來說，權利要求書被理解用來作為確定本發明範圍的基本的、非限制的手段。
本發明提供能夠執行包括減少在接觸點上氧化層的厚度以及集成電路的探測、測試、老化、修復、編程、標記和分類等多功能的單一的氣體密閉系統。根據本發明的實施例的系統一般包括；(a)氣體密閉工作室，內有(1)一個或許多個組件(艙)，每個組件(module)有固定定位器、晶片、探測裝置、其他的處理裝置例如管芯上墨水線或修復的裝置、電子線路板和溫度控制器，(2)輸送非氧化性氣體例如氮氣和氫氣密閉室的氣體源，(3)移動晶片和探測或其他處理的裝置的近距離操縱機械手，和(b)與工作室連接用於控制近距離操縱機械手、溫度控制器、固定定位器、探測和其他處理裝置並與其通信的計算機。
固定定位器吸住具有集成電路的晶片並使晶片對準探測裝置或其他的處理裝置。集成電路有許多導電接觸部分，一般稱之為接觸I/O或焊接點，接觸I/O或焊接點能與探測裝置的探針連接。在氧化物還原過程期間通過溫度控制器來加熱晶片，當工作室內存在氫氣並加熱晶片時，晶片上的氧化物與氫化合生成水汽。因而減小氧化層的厚度。在晶片的老化期間也可以用溫度控制器來加熱或冷卻晶片。
探測裝置可以有許多探針或是單探針。探測裝置可以是具有有源開關邏輯電路的全晶片探測裝置，以提供與晶片上各個集成電路的可控的接觸，可選擇地產生測試管芯所要求的一些或所有的測試信號。
計算機能夠建立具有有關晶片形成的每個電路和在晶片上點定位的各種狀態信息的計算機資料庫。資料庫能夠及時提供電路製造工程或工藝工程的性能分布統計資料和物理分布統計資料，以致對製造工藝能進行調整。通過使用資料庫，可以修正那些緩慢變為脫離技術規格而影響產品質量的工藝步驟。因此，對製造工藝過程進行近實時調整的能力，通過減少不符合技術要求的產品的數量，將能達到節省。
本發明提供單一的半導體測試和電路構形設備能進行下列的任一個或所有的步驟(a)通過把第一種非氧化性氣體例如氮氣輸送到工作室、加熱接觸焊接點並把第二種非氧化性氣體例如氫氣輸送到工作室以使氧化物能與氫化合生成水汽來減小在晶片上的集成電路接觸焊接點上氧化層的厚度，(b)用探測裝置探測接觸焊接點，(c)測試集成電路的功能性，(d)在預定的時間周期內在預定的溫度範圍內在預定的溫度變化速率和帶電的狀態下老化集成電路，(e)形成測試向量式數據並分析從集成電路採集的數據，(f)修復集成電路，(g)通過熔合或熔斷在集成電路內特定的電路，編程集成電路，(h)在晶片上劃標記或列印，(i)根據集成電路的性能特點使集成電路分類，和(j)用於直接反饋到生產工藝的資料庫集。
根據結合附圖進行的下面詳細的描述，本發明的進一步的特點和優點將顯而易見，在附圖中

圖1是根據本發明的多功能半導體測試和電路構形系統。
圖2是圖1所示的組件中的一個組件。
圖3是具有許多集成電路的晶片。
圖4是根據本發明說明減小集成電路接觸焊接點上氧化物薄層的厚度的步驟和測試、老化集成電路以及使集成電路構形、分類的步驟。
圖5是根據本發明的一個實施例的圖1所示的計算機的詳細方塊圖。
本發明提供在使用單臺設備的密閉環境中進行集成電路的測試、老化、修復、編程和分類的方法和設備。在下面的詳細描述中，陳述許多具體的細節，例如詳細的硬體配置和對本發明達到充分理解的工藝流程。然而，本領域一般技術人員可以沒有這樣的具體細節而實施本發明。在其他情況下，不描述眾所周知的結構和方法以免不必要地使本發明模糊不清。
現在參閱圖1，表示根據本發明的實施例的半導體測試和電路構形系統5，系統5是一種成串設備。系統5包括工作室10和計算機30。工作室10包括許多處理晶片用的組件14a-14e、用於移動晶片和探測裝置的近距離操縱機械手(handler)12和保存許多晶片用的晶片盒22。
不言而喻，雖然具體的細節陳述了半導體晶片工藝，但是本發明可以用於處理其他的襯底。本發明能夠處理的其他的襯底、電路襯底種類或襯底組件是可以用各種材料例如AlN、SiC、石英、玻璃或鑽石製成的多晶片組件和平板顯示襯底。
圖1所示的工作室10包括許多組件。雖然圖1中表示5個組件，但是工作室10可以包括更多的組件或者較少的組件。由於通常一個晶片盒保存25片晶片，所以可以使工作室包含同時處理25片晶片的25個組件。應該指出，每個組件可以執行同樣的功能(或一些功能)。例如，所有的組件可以在同一時間按相同的順序進行IC的功能測試、老化和修復。另一方面，組件可以執行不同的功能、例如，在組件14a執行功能測試的同時組件14b可以進行IC的編程。此外，組件也可以獨立地並按任一指令執行每個功能，例如在沒有老化處理的情況下執行測試功能或者在其他工藝步驟的前後執行測試功能。
工作室10可以是一種閉式系統或者是一種開式系統。在工作室10是閉式系統時，工作室10是氣體密閉系統，不允許氣體分子越過工作室邊界24。工作室10裡面的壓力可以大於大氣壓力或是等於大氣壓力或小於大氣壓力。在實施例中，工作室10包含氣體源20，其中氣體源20能使非氧化性氣體例如氮氣和氫氣輸入到工作室10。將如下文所描述的那樣，具有非氧化性氣氛是有利於在探測裝置和集成電路的接觸焊接點之間形成良好的接觸。
在另一個實施例中會看到在工作室10中的每個組件是處於單獨的不透氣的封閉的環境中。在這樣的情況下，每個組件可以具有關上而隔絕組件的溫度和氣氛的裝料蓋並且每個組件能裝有單獨的氣體源。例如一個組件可以充有氮氣和減小金屬氧化層厚度的氫氣，同時另一個組件可以只含有執行另一個功能例如IC上功能測試的氮氣。
圖1中的近距離操縱機械手12可以是一種在晶片盒22和固定定位器之間或在固定定位器之間移動晶片15以及在變換晶片種類時更換探測裝置的自動裝置。近距離操縱機械手12具有同時移動許多片晶片的能力。應該指出可以用人工代替使用近距離操縱機構手12來裝載晶片。
圖2表示組件14a′。組件14a′與圖1中的組件14a是一樣的，除此以外組件14a′裝有氣體源51。由於組件14a-14e是一樣的，所以對組件14a-14e不用個別描述。圖2中的組件14a′包括具有用於探測接觸在晶片40上和與電子線路板18a連接的IC布線50上焊接點的探針的探測裝置42。固定定位器16a有許多用於使晶片往下抽吸到固定定位器上的真空孔和用於控制襯底40溫度的熱控制裝置48。組件14a′還包括用於使非氧化性氣體輸入到組件14a′的氣體源50。
晶片40包括許多如圖3所示的集成電路(IC)64a-68l。每個IC包括許多導電接觸部分例如接觸焊接點66(在圖3中沒有表示出所有的接觸焊接點)。導電接觸部分不限於接觸焊接點，可以包括曝露在晶片上的各種類型的金屬部分。通過用鋁製成導電接觸部分。但是，可以用各種其他種類的金屬組成導電接觸部分。在晶片40上的IC可以有不同的規模而接觸焊接點也可以大小不一。在圖2中的晶片40可以代表如圖3所示的整片晶片或者部分晶片。在最佳實施例中，晶片40是完整的晶片。晶片40可以是矽晶片、GaAs晶片或者任一種其他的半導體晶片。應該注意，晶片40隻可以包括簡單的電路，其中電路可以是無源電路、有源電路或金屬引線。
繼續參閱圖2，探測裝置42可以裝有單探針、少量探針(5-40)或大量探針(約100,000到500,000以上)。在最佳實施例中，探測裝置42是全晶片探測裝置。美國專利編號5,103,557和5,323,035發布該發明人公開能夠製作全晶片探測裝置的內容，全晶片探測裝置具有同時接觸晶片上所有的接觸焊接點的能力。象這樣的探測裝置中，可以要求探測接觸針的數量能夠達到100,000針。如美國專利編號5,103,557所說明的那樣，全晶片探測裝置也能夠包括使晶片中的每個管芯能被逐一地測試和/或如果管芯出故障則能被隔離的電路。以上所述如圖2中電路50所示。並且，美國專利編號5,354,695公開了通過使用薄膜電路製作靈活的探測裝置的製作工藝。IC電路50還提供使到達和離開探測裝置的電子信號連接線的數量減少到接近與每個管芯有關的信號數量相同的數量而連接線的數量不等於在晶片上的管芯數量乘每個管芯信號數量的方法。當IC電路50裝有有源電路開關邏輯時，IC電路提供與晶片上的每個管芯可控接觸的方法。
使探測裝置42的IC電路50與連接於圖1中的計算機30的電子電路板18a連接。電子電路板18a被用來作探測裝置42和計算機30之間共用的機械和通電的接口，以使探測裝置42能夠接收來自計算機30的控制信號和把數據信號輸送到計算機30。在另一實施例中，圖1中的工作室10能夠裝有用於所有探測裝置的一塊電子線路板取代如圖2中所示的每臺探測裝置有一塊電子線路板。
探測裝置42具有專門用於被測晶片的探針和IC電路50。在變換晶片的種類時，通過圖1中的近距離機械手12能夠用另一種探測裝置來替換探測裝置。雖然探測裝置42能裝有有源器件開關電路例如在電子線路板上的電晶體，但是探測裝置42也可能只裝有無源電路元件例如電阻器、電感器和電容器。在後面的實施例中，在探測裝置的製作複雜性方面會有減小，但是從探測裝置到支撐控制電路的I/0互連線的數量上會有增加。在探測裝置的前一個實施例情況中，由於與由電路分布和信號帶寬的抑制引起的信號強度下降沒有關連，所以能夠以較高的速度進行測試。有源器件天關電路併入探測裝置能夠形成靈活而可編程序的探測裝置。
繼續參閱圖2，固定定位器16a用於保持住晶片40和使晶片40對準探測裝置48。用圖1中的計算機30控制固定定位器16a。在把晶片40放在固定定位器16a上時，計算機30把控制信號輸入到真空源46，用真空往下吸住靠在固定定位器16a的晶片40，並在晶片40上完成集成電路的測試、修復或編程時可以關斷真空源以使晶片40能夠與固定定位器16a鬆開。
計算機30也控制溫度控制器48。為了老化晶片40或者從晶片40的接觸焊接點去除氧化層，計算機30把控制信號輸送到溫度控制器48，控制晶片40的溫度。計算機30控制和監測晶片40的溫度以致在預定的時間周期內使晶片40的溫度改變到預定溫度。計算機30通過使用溫度控制器48也能夠控制晶片40的溫度變化速率。在圖2中，為了控制晶片40的溫度，把溫度控制器48埋在固定定位器16a內。然而，用輻射熱或者某種類型的離子束能夠使晶片40加熱。能夠用聚焦離子束加熱晶片40的最需要的一部分或者在晶片40上最需要的特定的接觸焊接點。由於在襯底上所有電路的運行可能有超過要求的老化溫度的附加的熱能產生或者為了希望模擬低溫環境，也能夠用溫度控制器48來降低晶片40的溫度。考慮到溫度低於25℃在襯底上可能產生水汽冷凝，最好能使用上述的氣體密閉系統以便排除大部分水分。用來控制襯底溫度的通常方法和裝置在技術上是眾所周知的，因而不作進一步描述。
計算機30還控制固定定位器16a的移動以使固定定位器16a對準探測裝置42。在美國專利編號5,103,557和5,345,695中分別公開了有關晶片40與探測裝置42對準的詳細說明，描述了光和電子傳感器。應該指出，為了使探測裝置42對準晶片40可以移動探測裝置42，取代移動固定定位器16a。雖然，在最佳實施例中計算機30控制打開和關斷真空源46、固定定位器16a的移動和溫度控制器48的溫度，但是，能夠用人工執行象這樣的一些功能。
在功能電路測試期間，計算機30把控制信號通過電子線路板18a和IC電路50輸送到探針44。晶片40上的IC響應控制信號產生數據信號，而數據信號被回輸到計算機30以便計算機30能夠分析數據信號並確定在晶片40上的每個IC的功能性。
在老化期間，計算機30發送在預定時間周期內使晶片40加熱或冷卻到特定溫度的控制信號和探測裝置42的探針44的通電信號以使晶片40上的IC被迫處於一定的溫度和帶電的狀態時能夠測試晶片40上的IC。在晶片40上IC產生數據信號，數據信號被輸送到計算機30以便分析和判定經過老化測試的IC。
在功能測試和老化測試以後，計算機30分析從晶片40上的IC獲得的數據並且提供或是為了修復在晶片40上的IC和/或是為了通過熔合或熔斷在製成存儲器電路的IC內的電路，編程IC的新的控制信號。例如，為了修復電路，計算機30能夠向探測裝置42提供控制信號以使在適當位置上的探針之間能夠形成高電壓或者高電流以打通導電通路或一些導電通路。這種修複方法用在許多地方，包括，但不局限於，排除由於製造缺陷引起的短路、電路的廢棄或恢復、隔離部分電路和附加冗餘或備用的分電路取代從主電路卸下的支電路。為了編程存儲器電路陣列，計算機30根據從晶片40上各個IC採集的數據發送控制信號。探測裝置42的IC電路使探針構成能通過探針直接實現熔合或熔斷的編程。只讀存儲器電路陣列一般是可編程序只讀存儲器(PROM)或可編程序邏輯陣列(PLA)。
本發明使單一的半導體測試和電路構形系統能進行下列功能中的任一個或全部功能(a)減少氧化物薄膜的厚度；(b)在集成電路上進行功能測試，(c)在IC上進行老化測試，(d)修復電路，(e)編程熔合或熔斷，(f)使經測試的IC分類，和(g)用於立即反饋到生產工藝的資料庫集。
第一，本發明能夠用來減少在IC的接觸點上氧化物薄膜的厚度。一般IC接觸焊接點是用鋁組成，接觸焊接點一曝露於氧立刻在接觸焊接點的表面上自然地形成25埃到40埃氧化物薄膜。為了在探針和接觸焊接點之間獲得低電阻接觸，如專利5,323,035所述，銳利的探針能夠隨意地刺透上述的氧化物薄膜。在操作中，在晶片被從片盒22移到組件14a中的固定定位器時，通入非氧化性氣體例如氮氣，直到充滿工作室10和驅除工作室10中的氧氣。然後使晶片的溫度改變到適合組成接觸焊接點的金屬的特定溫度並使百分之幾體積的氫氣通到晶片表面上可以使在氧化物薄膜與氫氣化合時能夠使氧化物薄膜轉變成水汽。用這樣的工藝可以從接觸焊接點完全除盡氧化物薄膜或者至少會減小氧化物薄膜的厚度。由於在工作室10中保持氮氣氛，在金屬接觸焊接點的表面上不再形成氧化物，因而在接觸焊接點和探針之間形成較好的接觸。氮氣是優先選用的非氧化性氣體，但是可以用其他氣體例如可以在工作室10中使用氬氣。
第二，本發明能夠用於集成電路的功能測試。在接觸焊接點上的氧化物薄膜被除盡或減小厚度，或者接著是被刺透以後，探測裝置的探針與晶片上的接觸焊接點形成接觸。計算機30控制晶片上IC的功能測試。計算機30供給控制信號，接收從探針返回的數據信號和分析數據以判定在晶片上IC是有作用的。
第三，本發明也能夠進行集成電路的老化。在老化期間，在預定的時間周期內在預定的溫度範圍內和帶電狀態時測試晶片上的集成電路以採集輸送到計算機30作分析的老化數據。
第四，在從IC獲得數據以後，計算機30能夠分析數據並根據IC的逐一測定的最大性能值使集成電路分類或速度分級。
第五，本發明也能夠用於修復電路。計算機30能夠把合適的控制信號輸給探測裝置的探針以便能夠把合適的電壓或電流施加在探針之間以在電學上隔離IC的出故障部分或者使用熔合和熔斷電路器件，電連接IC的備用線路部分。在適當的情況下，如果使探針定位在預期這種短路故障位置上，則可以斷開電路上的任意的短路。
第六，本發明提供用於可編程PROM、EEPROM或PLA電路的方法。進行編程，一般是在非易失存儲器例如PROM或EEPROM內預置或者存入二進位數值。用測試/老化工藝形成的序列號或版本號和結構或操作參數也可以編程在微處理機電路中的小非易失存儲器。也可以編程具有非易失存儲器的邏輯產品例如PLA或FPLA。本發明也能夠在編程電路後檢驗和測試電路的性能。因而，如果在工作室10中的晶片含有存儲器電路，則計算機30把控制信號輸送到探針，以使探針能把合適的負載施加到存儲器電路內的電路，在修復和/或編程電路後，能夠對IC重新作IC的功能性或老化測試。同樣，在功能性測試、老化或線路構形以後可以進行分類操作。
第七，本發明提供用處理每一個電路的各種狀態信息建立計算機資料庫的方法。本發明能夠在後續工藝步驟中，例如在修復或編程步驟中，使用上述的資料庫。資料庫的一個重要方面是資料庫能夠為電路製造工程或工藝工程及時提供性能分布統計資料和物理分布統計資料。不久，在完成封裝後一般是幾個星期以後，象這樣的資料才不完全有用。本發明能夠保持上述資料在時間上的有效性，是以對製造工藝能進行調整，以致能夠校正緩慢偏離工藝規程而影響產品質量的工藝步驟。通過減少不符合技術要求的產品的數量，對製造工藝近實時調整的權能將考慮保存。
圖4表示說明本發明的典型工藝流程的流程圖。在步驟82時，把具有許多晶片的晶片盒放入工作室。在步驟48時，關閉工作室。在步驟86時，用圖1中的近距離操縱機械手12把晶片裝到各個組件。在步驟88時，使非氧化性氣體例如氮氣通入工作室10，直到充滿工作室和驅除工作室中的氧氣和水汽。在步驟90時，晶片被加熱。在步驟92時，使百分之幾體積的氫氣通到晶片的表面上。在步驟94時，在氧化物與氫氣化合時在晶片中的接觸點上的氧化物薄膜被去除減小厚度。在步驟96時，阻止氫氣流入工作室10，但是氮氣繼續被輸送到工作室10以在工作室10中保持氮氣氣氛。在步驟98時，為功能測試和/或帶電老化探測IC。在步驟100時，為了或是修復電路和/或如果電路是非易失存儲器電路，那麼為了編程電路可以進行電路構形。在步驟102時，能夠對晶片上的IC重新作IC功能性測試。在步驟104時，圖1中的計算機30能夠分析從IC獲得的數據並根據IC的性能特點使IC分類。在步驟106時，晶片從固定定位器卸下並放入晶片盒。在步驟108時，打開工作室，從工作室取出晶片盒。
圖5表示根據本發明可以用作圖1中計算機30的計算機系統。計算機主機1000包括存儲器1008和中央處理機1002。一般在大部分通用計算機和差不多所有的專用計算機中找到存儲器1008和中央處理機1002。事實上，在計算機主機1000內裝有的器件規定為典型的寬範疇的數據處理機和存儲器。在本發明中可以使用許多具有各種能力的商用計算機。不言而喻，雖然計算機30可以包括在本文描述的各種其他部件，但是計算機30可能只需要計算機主機1000控制工作室10中的元件。
為計算機主機1000和在工作室10內的電子線路互通信息而配置系統總線1016，控制和傳遞數據。系統總線1016也可以用來使計算機主機1000與其他部件連接。例如和本發明的計算機系統一起使用的顯示器1010，顯示器1010可以是液晶器件、陰極射線管或其他適合形成使用者可認出的輪廓鮮明的圖象和/或字母數字字符的顯示器。計算機系統還可以包括數字字母輸入器1012，數字字母輸入器1012包括用於對中央處理機互通信息和命令選擇的與總線1016連接的數字字母鍵和功能鍵，以及根據使用者的手動作向中央處理機1002傳遞使用者輸入信息和命令選擇的與總線1016連接的光標控制器1018。光標控制器1018使使用者能夠不斷變化地發出在顯示器1010的顯示屏上二維移動的可見符號(即光標)的信號。在技術上熟知的光標控制器1018的器具包括跟蹤球、滑鼠器、光筆、操縱杆或在數字字母輸入器1012上的專用鍵，都能發出以一定的方向或轉移方式移動的信號。
圖5的計算機系統還包括用於來回與計算機系統互通信的與總線1016連接的接口器件1019。可以使接口器件1019與話筒、揚聲器、網絡系統、其他存儲器、其他計算機等連接。還用來與本發明的計算機系統接口的是數據存儲器1017，例如磁碟或光碟驅動器，數據存儲器1017可以與總線1016互通連接，用來存儲數據或指令。圖5的計算機系統還可以包括用於輸出數據的印表機。
雖然功能測試是典型測試最佳環境的性能，但是也能夠為電路特性鑑定進行參數測試。控制本發明的機械部分、測試的數據準備、測試工藝和測試結果分析的軟體裝備裝在組件中的探測裝置所裝有的電路。
在參考各個附圖詳細地描述本發明時，不言而喻，附圖只是為了用圖說明而不應該用作限制本發明的範圍。一般精通技術的人在沒有脫離本發明的精神和範圍的情況下對本發明可以作許多改變和變換。
權利要求
1.用於探測至少一個電路(64)的系統，包括，用於使至少第一氣體輸送到上述的系統的氣體源(51)；用於調整在至少具有導電接觸部分(66)和氧化物的上述的電路的區域上溫度的第一溫度控制器(48)，上述的氧化物是沉積在上述的導電接觸部分上，其中當上述的系統內有上述第一氣體時和當加熱上述區域時，使上述的氧化物的厚度減小；和用於探測上述的電路(64)中的上述的導電接觸部分(66)的第一探測裝置(42)。
2.根據權利要求1的系統，其中上述的電路(64)是在第一襯底(15，40)上的集成電路(64a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l)。
3.根據權利要求1或2的系統，其中上述的探測裝置(42)是接觸上述的電路(64)中的所有導電接觸部分(66)的全襯底探測裝置(42)。
4.根據前面各條權利要求中的一條權利要求的系統，其中第一探測裝置(42)包括(a)用於能控制與許多電路(64)接觸的電路(50)和(b)用於探測上述的電路(64)中的上述的導電接觸部分(66)的探針(44)。
5.根據前面各條權利要求中的一條權利要求的系統包括許多內部組件(14a、b、c、d、e、)，其中至少上述的內部組件中的一個第一內部組件(14a)包括上述的第一探測裝置(42)和包括上述的第一溫度控制器(48)的第一固定定位器(16a)，上述的第一固定定位器(16a)用於吸住上述的第一封底和用來使上述的第一襯底(40)對準上述的第一探測裝置(42)。
6.根據權利要求4或5的系統進一步包括計算機(30)，其中為了(a)向上述的導電接觸部分(66)輸送許多測試信號和(b)判定來自上述的電路(64)的所有輸出信號的有效性，使上述的計算機(30)和用於控制與許多電路(64)接觸的上述的電路(50)連接。
7.根據權利要求4到6中的一條權利要求的系統，其中上述的系統進一步包括用於與上述的第一探測裝置(42)中的上述的電路接口的第一電子線路板(18a)。
8.根據權利要求7的系統，其中上述的計算機(30)向上述的第一電子線路板(18a)和選擇地向上述的第一固定定位器(16a)和、或上述的第一溫度控制器(48)發送信號並接收來自上述的第一電子線路板(18a)和選擇地來自上述的第一固定定位器(16a)和、或上述的第一溫度控制器(48)的信號。
9.根據權利要求8的系統，其中為了功能電路測試或帶電老化，上述的第一探測裝置(42)中的探針處於與上述的電路(64)中的上述的導電接觸部分(66)接觸，其中為了上述的功能電路測試，上述的計算機(30)向上述的第一電子線路板(18a)發送第一電信號，上述的第一電子線路板(18a)向上述的第一探測裝置中的上述的電路(50)發送第二電信號以使第三電信號通過上述的第一探測裝置(42)中的上述的探針(44)施加於上述的電路(64)中的上述的導電接觸部分，和使根據上述的第三電信號產生的第四電信號輸送到上述的計算機(30)；和對於上述的帶電老化，在預定的時間周期內在預定的溫度範圍內和帶電的狀態下測試每個上述的電路(64)以產生老化數據。
10.根據權利要求9的系統，其中上述的計算機分析與上述的第四電信號或上述的老化數據對應的數據並產生電路修復或編程信號，其中上述的探測裝置(42)通過上述的第一探測裝置(42)中的上述的探針(44)實施使用上述的電路修覆信號的電路修復或編程上述的電路(64)。
11.根據權利要求6到10中的任何一條權利要求的系統，其中緊接完成製作後，上述的計算機根據對應於上述的電路(64)的性能數據形成用於生產控制的資料庫。
12.根據權利要求4到11中的任何一條權利要求的系統，其中提供與許多電路(64)控制接觸的上述的電路(50)是有源開關電路(50)。
13.根據權利要求4到11中的任何一條權利要求的系統，其中提供與許多電路(64)控制接觸的上述電路(50)是(a)向上述的電路(64)中的上述的導電接觸部分(66)輸送許多測試信號和(b)判定上述的電路(64)的所有輸出信號的有效性的電路。
14.根據權利要求5到13中的任何一條權利要求的系統，進一步包括上述的內部組件(14b、c、d、e、)中至少一個第二內部組件，第二內部組件包括接觸在第二襯底(40)上許多集成電路(64)中的所有導電接觸部分(66)的全襯底探測裝置(42)的第二探測裝置(42)，上述的第二探測裝置(42)具有(a)能夠提供與上述的襯底(40)中的每個集成電路(64)控制接觸的電路(50)和(b)探測在上述的第二襯底(40)上上述的集成電路(64)中的上述的導電接觸部分(66)的探針(44)和，第二固定定位器(16b)包括第二溫度控制器(48)、用於吸住上述的第二襯底(40)和使上述的第二襯底(40)對準上述的第二探測裝置(42)的上述的第二固定定位器(66)。
15.根據權利要求14的系統，進一步包括用於移動上述的第一和第二襯底(40)和用於移動上述的第一和第二探測裝置(42)的近距離操縱機械手(12)。
16.根據權利要求14或15的系統，上述的內部組件至少一個上述的第二內部組件(14b)包括用於與上述的第二探測裝置(42)中的上述的電路(64)接口的第二電子線路板(18b、c、d、e)。
17.根據權利要求16的系統，其中上述的計算機(30)進一步用於向上述的近距離操縱機械手(12)、上述的第二電子線路板(18b、18c)、上述的第二固定定位器和上述的第二溫度控制器發送信號並接收來自上述的近距離操縱機械手(12)、上述的第二電子線路板(18b、18c)、上述的第二固定定位器和上述的第二溫度控制器的信號。
18.根據前面權利要求中的任何一條權利要求的系統，其中上述的氣體源(20、51)提供第二非氧化性氣體，而上述的第一氣體是氫氣。
19.根據前面權利要求中的任何一條權利要求的系統，其中上述的系統是氣體密閉系統。
20.探測在工作室(10)內電路(64)中的至少導電接觸部分(66)的方法，包括把減小厚度的非氧化性氣體輸入上述的工作室(10)；調整具有上述的導電接觸部分和氧化層的上述的電路(64)中的區域的溫度；減小上述的氧化層的厚度；在上述的氣體密閉工作室(10)中探測上述的電路(64)中的上述的導電接觸部分(66)。
21.根據權利要求20的方法，其中上述的非氧化性、減小厚度的氣體是氫氣，和上述的電路(64)是集成電路。
22.根據權利要求20和21的方法進一步包括修復上述的電路(64)；和在上述的工作室(10)中測試上述的電路(64)。
23.根據權利要求20到22的一條權利要求的方法進一步包括在上述的工作室(10)內測試上述的電路(64)；和通過改變在上述的電路(64)內的至少一個電路的熔化狀態，在上述的工作室(10)內編程上述的電路(64)。
24.探測集成電路的系統包括具有固定定位器(16a)和襯底探測裝置(42)的至少一個組件，用於吸住具有集成電路(64)的襯底(40)的上述的固定定位器(16a)、具有許多導電接觸部分(66)的各個上述的集成電路(64)、與上述的探測裝置(42)中的探針(44)連接的上述的許多導電接觸部分(66)。
25.根據權利要求24的系統進一步包括工作室(10)，工作室(10)包括上述的至少一個組件(14a、b、c、d、e)進一步包括調整上述的襯底(40)溫度的溫度控制器和其中上述的襯底探測裝置(42)是全襯底探測裝置(42)。
26.根據權利要求24或25的系統，其中上述的至少一個組件進一步包括用於使至少非氧化性氣體輸送到上述的組件(14a、b、c、d、e)的氣體源(20、51)。
27.根據權利要求24到26中的任何一條權利要求的系統，其中上述的至少一個組件(14a、b、c、d、e)進一步包括用於移動上述的襯底(40)的近距離操縱機械手(12)。
28.根據權利要求26或27的系統，其中為了減小在上述的襯底(40)中的上述的許多導電接觸部分(66)上的氧化層厚度，上述的溫度控制器(48)調整上述的襯底(40)的溫度，和上述的氣體源(20、51)在上述的氧化層上方提供氫氣。
29.根據權利要求24到28中的任何一條權利要求的系統，其中上述的組件(14a、b、c、d、e)包括與計算機(30)連接的電子線路板(18a)，上述的襯底探測裝置(42)包括與上述的電子線路板(18a)連接的電路(50)和上述的電路(50)提供與上述的襯底(40)上的各個上述的集成電路(64)的控制接觸。
30.根據權利要求24到29中的任何一條權利要求的系統，其中在上述的工作室(10)內功能測試、老化和構形上述的襯底(40)中的上述的集成電路(64)。
31.根據權利要求24到30中的任何一條權利要求的系統，其中上述的組件(14a、b、c、d、e)是氣體密閉的。
32.根據權利要求27到31中的任何一條權利要求的系統進一步包括為了控制上述的近距離操縱機械手(12)、上述的溫度控制器(48)、上述的固定定位器(18)和上述的探測裝置(42)並與上述的近距離操縱機構手(12)、上述的溫度控制器(48)、上述的固定定位器(18)和上述的探測裝置(42)通信而與上述的工作室(10)連接的計算機(30)，上述的計算機(30)包括處理機(1002)和數據存儲器(1008)，其中當上述的襯底(40)在工作室(10)內時實施下文列舉的功能中的至少一個功能(a)減小在上述的襯底(40)中的上述的許多導電接觸部分(66)上的氧化層的厚度；(b)測試上述的襯底(40)中的上述的集成電路(64)的功能性；(c)老化上述的襯底(40)；(d)修復上述的襯底(40)中的上述的集成電路(64)；(e)編程上述的襯底(40)中的上述的集成電路(64)；(f)在上述的襯底(40)上加標記符號；和(g)為資料庫採集對應於上述的集成電路(64)的性能數據的數據以提供生產工藝過程控制反饋。
33.根據權利要求24到32中的任何一條權利要求的系統，其中上述的襯底(40)是完整的半導體薄片(40)，上述的許多導電接觸部分(66)組成在上述的襯底(40)上的所有導電接觸部分(66)和上述的探測裝置(42)的上述的探針(44)同時接觸所有上述的許多導電接觸部分(66)。
34.根據權利要求33的系統進一步包括為了控制上述的近距離操縱機械手(12)、上述的溫度控制器(48)、上述的固定定位器(16)和上述的探測裝置(42)並與上述的近距離操縱機械手(12)、上述的溫度控制器(48)、上述的固定定位器(16)和上述的探測裝置(42)通信而與上述的工作室(10)連接的計算機(30)，上述的計算機(30)包括處理機(1002)和數據存儲器(1008)。其中當上述的襯底(40)在工作室(10)內時實施如下列舉的功能中的至少一個功能(a)減小在上述的襯底(40)中的上述的許多導電接觸部分(66)上的氧化層的厚度；(b)同時測試上述的襯底(40)中的大體上所有上述的集成電路(64)的功能性；(c)同時老化上述的襯底(40)中的大體上所有上述的集成電路(64)；(d)同時修復上述的襯底中的大體上所有上述的集成電路(64)；(e)同時編程上述的襯底中的大體上所有上述的集成電路(64)；(f)在上述的襯底(40)上加標記符號；和(g)資料庫的對應於上述的集成電路(50)的性能數據的數據集，以提供生產工藝反饋。
35.根據權利要求24到34中的任何一條權利要求的系統進一步包括具有第二固定定位器(16b)、第二溫度控制器(48)和第二全襯底探測裝置(42)的至少第二組件(14b、c、d、e)用於吸住具有集成電路的第二襯底(40)的上述的固定定位器(16b)、用於調整上述的第二襯底(40)的溫度的上述的第二溫度控制器(48)、用於探測上述的襯底(40)中的上述的集成電路的上述的第二探測裝置(42)，其中上述的組件(14a)和上述的至少第二組件(14b、c、d、e)同時實施同樣的功能。
全文摘要
進行包括減小接觸焊接點(66)上氧化層厚度和集成電路的探測、測試、老化、修復、編程以及分類的多功能的單一的氣體密閉系統(5)。在氧化物還原過程期間或晶片的老化期間溫度控制器(48)加熱晶片(40)。在氧化物還原過程期間使氫氣輸入工作室(10),並加熱晶片(40),以使接觸點上的氧化物與氫氣化合生成水汽,因而減小氧化層的厚度。計算機(30)分析測試和/或老化數據並提供修復或編程集成電路(64a－64l)的控制信號。
文檔編號H01L23/498GK1191019SQ96195460
公開日1998年8月19日 申請日期1996年5月31日 優先權日1995年6月7日
發明者格倫·利迪 申請人:格倫·利迪