修正半導體引腳測試電壓來校正輸出電流的方法
2023-08-13 03:38:11 1
專利名稱：修正半導體引腳測試電壓來校正輸出電流的方法
修正半導體引腳測試電壓來校正輸出電流的方法技術領域：
本發明涉及一種半導體測試的方法，尤其涉及一種測試半導體引腳輸出 電流的方法。背景技術：
在半導體製程中，通常會使用測試儀器對每個被測半導體的參數進行測 試，以確定是否合格。現有測試中，測試夾具將^l測半導體待測量的引腳直 接固定在測試儀器上，將電流或電壓及控制信號等用於測試的信號輸入到該 半導體，然後測量該半導體對於此輸入信號的響應。這種測_〖式的弊端在於，測試時沒有考慮到接觸電阻的存在，因此容易導 致測量的值偏離真實值，從而容易導致測量的失真。具體來講，在半導體的 中測或成測時，該半導體的引腳一般是通過夾具與測量儀器連接，從而直接 導致接觸電阻的產生。而且該接觸電阻隨接觸壓力的不同而不同，此外，該 接觸電阻還與連接的$ j腳接觸面、夾具的壓持面以及與該引腳接觸面對接的 接觸面的粗糙程度有關，因此，接觸電阻通常不能給出具體的指標。另外，由於半導體一般在弱電條件下工作，輸入、輸出的電流、電壓的 值比較小，以上所述的微小接觸電阻可能會大大影響測試的準確性，從而讓本來合格的半導體因不準確的測試最終成為廢品；而讓不合格的半導體成為 合格產品。如果是後者，將給後續使用該半導體的產品帶來不良影響，甚至 直接毀壞使用該半導體的產品。於2004年3月17日公開的中國發明專利第02136968.2號，名稱為"檢 測探針接觸電阻的測試結構與方法"中，提供了 一種中測時測量探針接觸電阻 的結構和方法。該探針接觸電阻的檢測結構包括第一焊墊、第二焊墊、第 三焊墊、第一金屬導線和第二金屬導線。該第一金屬導線連接該第一焊墊與 該第二焊墊，其阻值為Rbl;該第二金屬導線連接該第二焊墊與該第三焊墊, 其阻值為Rb2。該探針接觸電阻檢測方法包括步驟測量該第一焊墊與該第 三焊墊間的第一電阻值Rl;測量該第一焊墊與該第二焊墊間的第二電阻值 R2;測量該第二焊墊與該第三焊墊間的第三電阻值R3;由該第一電阻值R1、第二電阻值R2 、第三電阻值R3與該探針接觸電阻值Ra的 一特定關係式 Rbl+Rb2+2Ra=Rl; Rbl+2Ra=R2; Rb2+2Ha-R3;可求得探針接觸電阻Ra的值 Ra= ( R2 + R3陽Rl ) /2 。可藉由得到的該接觸電阻值來選擇可接受的被測參數的合格範圍，以減 小才笨針接觸電阻對測試準確性的影響。但是，該方法需要增加較多元件才能 實現，從而加大了測試的複雜度；在檢測的接觸電阻的過程中，由於較多元 件的引入可能會《1入新的測量誤差；而且該方法只能用於中測。有鑑於此，提供一種克服以上缺陷的修正半導體引腳測試電壓來校正輸 出電流的方法成為目前有待解決的技術課題。
發明內容本發明的目的在於提供一種修正半導體引腳測試電壓來校正輸出電流的 方法，不需測出接觸電阻的阻值，即可有效解決因接觸電阻而導致的信號輸 出《1腳輸出測試電流偏離實際值的問題，提高測試的準確性。為了達到上述目的，提供修正半導體引腳測試電壓來校正輸出電流的方 法，該半導體包括電壓輸入引腳、信號輸入引腳、外接電阻引腳、信號輸出 引腳和接地引腳，該外接電阻引腳通過參考電阻R加接地。該方法包括以下 步驟在該半導體的電壓輸入引腳上加測試工作電壓Vc(.,信號輸入引腳輸入 測試控制信號；測量信號輸出引腳實際輸出電流I福；測量該外接電阻引腳到地的電壓V' ref及該接地引腳到地的電壓VGND ;用所測電壓V ' ,.ef和V〔;ND對 實際輸出電流I' 。ut進行修正，修正公式為formula see original document page 5通過該修正公式得到測試修正後輸出電流I修m的值。與現有技術相比，本發明提供的修正半導體引腳測試電壓來校正輸出電 流的方法，用外接電阻引腳到地的電壓V ref及接地引腳到地的電壓VGND對 實際輸出的電流I'out進行修正，從而在無須測出接觸電阻的阻值的情況下， 對每個被測器件的測試結果進行修正，進而有效解決閨接觸電阻而導致的測 試準確性下降的問題，從而提高測試的準確性。7說明書第3/9頁此外，還提供另 一種修正半導體S j腳測試電壓來校正輸出電流的方法， 該半導體包括電壓輸入引腳、信號輸入引腳、外接電阻引腳、信號輸出引腳 和接地引腳，該外接電阻引腳通過參考電阻Rext接地。該方法包括以下步驟在該半導體的電壓殺命入引腳上加測試工作電壓vcc,信號輸入引腳輸入測試 控制信號；測量信號輸出引腳實際輸出電流I。ut ;測量該外接電阻引腳到地 的電壓V'ref(n);計算出該測量電壓V'ref(n)經過n次測量的平均值v' f (AVQ) = vref(i)+vref(2)+A +v:ef(n).測量該接地引腳到地的電壓VGND ;用測得的電壓VGND及計算出的電壓 V'ref (n)的平均值Vref (AVG)對實際輸出電流I'。ut進行修正，根據公式formula see original document page 6通過該修正公式得出測試修正後輸出電流I修正的值。與現有4支術相比，這種修正半導體引腳測試電壓來校正輸出電流的方法，其通過測量前n次外接電阻引腳到地的電壓V'ref (n),計算出的電壓V ret'(n)的 平均值V:ef(AVG),對於之後的測試，不在測量Vw(n),而是用該平均值V:ef(AVG)及測得的電壓V^。對實際輸出電流I。ut進行修正。因此，也可以在無須測出接觸電阻的阻值的情況下，對每個被測器件的測試結果進行修正，進而有效解決因接觸電阻而導致的測試準確性下降的問題；並且這種方法可大大簡化測試搡作，提高測試效率，同時也確保測試的準確性。
圖1是本發明第一實施例中晶片成測時理想狀態下測試電路原理圖。圖2是本發明第 一實施例中晶片成測時考慮到接觸電阻的影響時測試電路原理圖。圖3是本發明第一實施例和第二實施例中輸入測試控制信號及輸出信號的時序圖。圖4是本發明第 一 實施例中修正晶片成測時引腳測;試電壓方法的流程圖。 圖5、圖6、圖7是本發明第一實施例中晶片成測時分別在接觸電阻為0.5 歐姆、l歐姆、2歐姆的情況下實驗結果的數據圖表。圖8是本發明第二實施例中修正晶片成測時引腳測試電壓方法的流程圖。 圖9是本發明第一實施例和第二實施例成測時兩種不同修正方法實驗數據。圖10是本發明第三實施例和第四實施例中測時兩種不同修正方法實驗數據。
具體實施方式以下結合附圖對本發明進行詳細說明。一般而言，半導體，特別是晶片產品在製造過程中，為了提前避免廢品的 發生，需要對用於該產品的晶圓以及將該晶圓封裝後的成品進行兩次測試， 也即中測和成測，從而提前將不合格的晶圓或封裝後的產品剔除，以避免其 用於系統或其他元件時帶來更大損失。本發明第 一 實施例中提供一種第 一修正半導體引腳測試電壓來校正輸出 電流的方法，目的是為了解決在成測中因接觸電阻而導致的測試準確性下降 的問題。用於成測的測試系統一般包括測試裝置、適配裝置和分選機，其中該測試裝置通過該適配裝置與該分選機連接；被測半導體一般為晶片。在本實施例中，該測試裝置為北京新潤泰思特測控技術有限公司生產的 型號BC3196D的測試機臺；該適配裝置為北京中慶微公司生產的型號TB9729 的適配器；該分選機為上海中藝自動化系統有限公司生產的型號為CTS800D 的分選機；該被測晶片為北京中慶微公司生產的ZQ9729,以上只是用於說明 本實施例，因此，本發明並不局限於此。上述設備及元件均為現有，在此不必贅述，但並不限於此。在本實施例中， 測試的環境溼度為45% ± 5%,溫度為25°C ± 3°C 。如圖1所示，11為晶片ZQ9729,該ZQ9729包4套以下管腳電壓輸入管 腳VDD、信號輸入管腳INPUT、外接電阻管腳R一EXT、接地管腳GND及 16個信號輸出管腳OUTPUT1到OUTPUT16。該晶片ZQ9729的外接電阻管 腳R一EXT通過參考電阻Rext接地。在本實施例中，該電阻Rw為1. 1Kn。該對應的管腳抵接在分選機對應的金手指上，金手指與該管腳機械並電 性連接。在測試過程中，若沒有接觸電阻的影響，假定管腳R—EXT到地的電壓為 Vref，則輸出管腳輸出電流為 formula see original document page 7 其中k為每個晶片的特徵參數。但是在實際情況下，因為Rexl處的電壓Vrer是外接電阻管腳R一EXT相對 該接地管腳GND的電壓差。另外，由於測試時使用金手指與接地管腳GND 進行壓接，從而導致產生接觸電阻Re,。而接觸電阻R^的存在，導致實際測 量到的Rext處的電壓Vret.被抬高了 。被抬高的電壓值即為接地管腳GND通過 金手指連接到地的電壓VGND ,如圖2所示。實際測量的管腳R_EXT到地的電壓V'ref, V'ref = Vref +VGND。輸出管腳實際輸出電流IV'ref xk (Vref +VGND)xk為了保證測試的準確性，對實際輸出的電流值進行修正。該修正晶片成測系統中引腳測試電壓方法的流程圖如圖4所示，包括以下步驟 步驟一41,將ZQ9729放置在分選機CTS800D上，該分選機在該ZQ9729的 電壓輸入引腳上加測試工作電壓Vcc =5V ，信號輸入引腳輸入測試控制信號， 控制信號包括時鐘信號CLK、串行數據信號SERIAL—OUT、數據選通信號 LOAD及使能控制信號ENABLE,輸入控制信號和輸出信號的時序圖如圖 3所示，輸入控制信號僅控制每個輸出管腳是否有電流輸出，並不影響輸出電 流的大小，當OUTPUT1到OUTPUT16邏輯輸出均為低電平時，開始測量； 步驟二42,用萬用表測量信號輸出引腳實際輸出電流I'。ut ，該外接電阻引腳到地的電壓V'ref及該接地引腳到地的電壓VGW);步驟三43,用所測電壓V'ref和V(;ND對實際輸出電流I'。ut進行修正，根據理 想輸出電流和實際輸出電流的關係，可得出 loutVrefV ref' 一 VGNDI out V ref V ret'因此，輸出電流的修正值I修正為T—i —r Vref -VGND, VGNDl修正—丄out 一丄out X 、,曙 —、utX^ 、,' J。V ref V ref圖5、圖6和圖7是本發明實施例中以ZQ9729成測時為例，在接觸電阻 不同的情況下，實驗所得結果的數據表。當接觸電阻為O. 5歐姆、l歐姆及2 歐姆時，對應的管腳GND通過金手指到地的電壓VGND 、管腳R—EXT到地的電壓V'ref、輸出管腳的實際輸出電流I'。ut。由圖5、圖6和圖7中悽t據可看 出，隨著接觸電阻的增大，電壓VGND隨之增大，其對電壓V:ef和實際輸出電流I'。ut的影響也就越來越大，電壓V'ref和實際輸出電流I'。ut的值都隨之增 大了。這樣，如果用這個輸出電流值來判斷晶片的合格與否，即便這個輸出電流值落入了設定的電流標準範圍之內，也有可能是不合格的；同樣，即便這個輸出電流值落入了設定的電流標準範圍之外，也有可維是合格的。在本實施例中，選用30顆型號為ZQ9729的晶片進行測試，分別測量出 每個晶片的測試所需參數晶片管腳R—EXT到地的電壓V rei'、管腳GND通 過金手指到地的電壓VGND和輸出管腳的實際輸出電流I'。ut 。其中，第n次測試時(n為測試次數，n=l,2,3,4,......, 30)，測量本次測試參考電阻Rref處的電壓V'ref (n)、實際輸出電流I'。ut (n)及該晶片通過金手指到地的電壓VcND(n)，根據之前給出的修正公式，可得本次測試的修正後輸出電流I修^(n)為T, 、 T , 、 T、 、 v w"n) —VGND(n) T .f 、 " VGND(n) I修n: (n) = Iout (n) = Iout(n) 'x ~~ -二 Iut (n) x (1 — )。Vref(n) Vref(n)每個晶片有16個輸出管腳，如果其中一個輸出電流值經過修正後不在合 格電流範圍內，則該晶片不合格。在此，僅選擇每個晶片的管腳OUTPUT9 的測試數據進行說明，所得測試數據如圖9所示。在成測中，判斷晶片合格 的管腳輸出電流範圍是16.35 18.75mA。通過30組試驗數據，可以看出在第l組數據中，測量的實際輸出電流為 18.78791mA，已超出了合格電流範圍的最大值18.75 mA，利用前面的修正公 式，可得出修正後的電流值I修正(l)"。u((l)x(1-^^) = 18.73174該修正值在合格電流範圍之內，如果該晶片的其他管腳的輸出電流經該 方法修正後都在合格電流範圍之內，則該晶片的此項測試是合格的。第21組 數據中，實際輸出電流雖然在合格電流範圍之內，但通過修正計算後，其修 正值都小於合格電流範圍的最小值，因此可判斷該晶片的此項測試是不合格 的。第一種修正方法無須準確測量該接觸電阻的大小，從而筒化測試的操作 和測試系統，提高測試的效率。本發明實第二實施例提供第二種修正半導體SI腳測試電壓的方法，其採 用的"i殳備和元件、測試環境的溫度和溼度均與第一實施例相同。該方法的流formula see original document page 10程圖如圖8所示。該方法包括如下步驟步驟一81，在修正開始後，在該ZQ9729的電壓輸入引腳上加測試工作電壓 VCC=5V,信號輸入引腳輸入測試控制信號，該步驟與第一實施例中的步驟 l完全相同，在此不必贅述；步驟二 82,用萬用表測量該外接電阻引腳到地的電壓Va.r(n); 步驟三83，計算出該測量電壓Vw(n)經過n次測量的平均值Vref(AVG) )+A+v:"n);步驟四84，測用萬用表量信號輸出引腳實際輸出電流I'。ut,及該接地引腳到 》也的電壓V^D ;步驟五85,用測得的電壓VcND及計算出的電壓V'ref(n)的平均值V;ef(AVG)對實際輸出電流I'。ut進行修正，根據公式V;ef(AVG),得出測試修正後的輸出電流I修m 。該方法用前n次測量的電壓V'rd'(n)的平均值Vref (AVG)對之後測試中的 實際輸出電流I加t進行修正。V;ef闊二V》V》)+"V》)(n為測試次數)。n可得修正後的輸出電流I修『(n)為I修正(n) = 1。"咖 v;ef (AVG) = Un)X(1-^X^); 其中n=l, 2,……，30。本實施例中，利用第一實施例中測量的30顆ZQ9729晶片的測試所需參 數參考電阻Rext處的電壓V'「d'、晶片管腳GND通過金手指到地的電壓V(稀和實際輸出電流I'。ut 。對於編號為1至15的晶片測量的V'rd'(n)求平均值為Vref(AVG),用該平均值和所測得晶片管腳GND通過金手指到地的電壓 VGND(n)對實際輸出電流I'。ut(n)進行修正；編號為16至30的晶片'測試中 不再測量V ref(n),而是用平均值Vw.(AVG)和VGND(n)對電流r。ut(n)進行修正。計算出的前15顆晶片的V'ref (n)的平均值Vref (AVG)約等於1.2362V。所 得實際輸出電流的修正值如圖9所示。對圖9中兩種修正方法所得實際輸出電流的修正值進行比較，可以看出，採用電壓V'ref的平均值V;ef(AVG)對實際輸出的電流j奮正與採用實際測量的 電壓V'ref對實際輸出的電流修正相比，所引起的修正結果數值的變化很小， 可以保證測試數據的準確。採用第二實施例的修正方法，對於大量的晶片測試，可以大大簡化測試計 算，同時對修正測試數據誤差的效果影響很小。上述成測時的修正半導體引腳測試電壓來校正輸出電流的兩種方法，也可方式進行描述。用於中測的測試系統一般包括測試裝置、適配裝置和探針臺，其中該測試裝置通過該適配裝置與該探針臺連接；被測半導體一^l殳為晶圓。在中測的施例中，該測試裝置為北京新潤泰思特測控技術有限公司生產 的型號BC3168的測試機臺；該適配裝置為適配裝置為北京中慶微公司生產的 型號TB9716的適配器；該探針臺為美國EG公司生產的型號為EG2001的探 針臺；被測晶圓為北京中慶樣麼公司生產的ZQ9716,以上只是用於說明本實施 例，因此，本發明並不局限於此。上述設備及元件均為現有，但並不限於此。本第三、第四實施例中測試的 環境溼度為45% ± 5%,溫度為25°C ± 3°C 。第三實施例，中測時使用與第一實施例相同的修正方法。選用30顆型號 為ZQ9716的晶圓進行測試，每個晶圓包括以下焊點(PAD): VDD、 INPUT、 R—EXT、 GND及16個輸出焊點OUTPUTl到OUTPUT16。將該ZQ9716放 置在探針臺EG2001上，該探針臺在ZQ9716的焊點VDD加5V電壓，在焊 點INPUT輸入測試控制信號。當晶圓置於探針臺上時，探針頂端與晶圓的每一個焊點機械並電性接觸。 在本次實驗中，測量該ZQ9716的參數包括焊點R—EXT到地的電壓 V're"焊點GND通過探針到地的電壓V(;ND、輸出焊點的實際輸出電流I'out。 該修正方法與以上第一實施例相同，在此不必贅述。圖10是選擇ZQ9716的 焊點OUTPUT9的部分測試數據。中測時，判斷晶圓合格的輸出電流範圍是 15.65~18.75mA,因此通過判斷修正值是否在合格的輸出電流範圍內來確定該 晶圓的測試焊點是否合格。第四實施例，中測時使用與第二實施例相同的修正方法。在本次實驗中，利用第三實施例中測量的30顆ZQ9716的測試所需參數焊點R一EXT到地 的電壓V',.ef、焊點GND通過探針到地的電壓V^D、輸出焊點的實際輸出電 流I'則。對於編號為1至15的晶圓測量的V'ref(n)求平均值為Vref(AVG),用 該平均值和所測得電壓VGND(n)對實際輸出電流I'。ut(n)進行修正；編號為16 至30的晶圓，測試中不再測量V'ref(n)，而是用平均值《f(AVG)和VGND(n)對電流I'加(n)進行修正。前15顆晶圓的V'ref(n)的平均值V;ef(AVG)約等於1.2299V。該修正方法與以上第二實施例相同，在此不再贅述。所得實際輸出 電流的修正值如圖10所示。通過上述的試驗，可以看出，這兩種修正方法無論是在中測時，還是在成 測時都可使用，大大提高測試準確度。儘管以上實施例中所述的半導體為ZQ9729和ZQ9716，但本發明並不局 限於此，任何因接觸電阻而提高或降低輸出電流或電壓信號的半導體，皆可 通過以上實施例中所述的方法進行修正。以上所述實施方式僅用來說明本發明，但不限於此。在不偏離本發明構思 的條件下，所屬技術領域人員可做出適當變更調整，而這些變更調整也應納 入本發明的權利要求保護範圍之內。1權利要求
1. top= "107" left = "38"/>根據該修正公式得到測試修正後電流I修正的值。
2. —種修正半導體引腳測試電壓來校正輸出電流的方法，該半導體包括電 壓輸入引腳、信號輸入引腳、外接電阻引腳、信號輸出引腳和接地引腳，該外接電阻引腳通過參考電阻R ext接地，該方法包括以下步驟在該半導體的電壓輸入引腳上加測試工作電壓Vc〔'，信號輸入引腳輸入測試控制信號；測量信號輸出引腳實際輸出電流I'。w ;其特徵在於該方法還包括測量該外接電阻引腳到地的電壓V'ref(n);計算出該測量電壓V、ef(n)經過n次測量的平均值 V' f (AVG)= V:ef(l) + Vref(2) + A +V:ef(n).測量該接地引腳到地的電壓VGND ;用測得的電壓VGND及計算出的電壓V'ref (I!)的平均值V:ef (AVG)對實際輸出電流I加t進行修正，修正公式為 根據該修正^>式得出測試修正後的輸出電流I修m 。
3. 如權利要求1或2所述的種修正半導體引腳測試電壓來校正輸出電流的方法，其特徵在於所述半導體為晶片或晶圓。
4. 如權利要求1或2所述的種修正半導體引腳測試電壓來校正輸出電流的 方法，其特徵在於所述參考電阻Rext可以是可變電阻，用來控制輸出 電法u的大小。
5. 如權利要求1或2所述的種修正半導體引腳測試電壓來校正輸出電流的 方法，其特徵在於所述測試控制信號包括時鐘信號、串行數據信號、數 據選通信號及使能控制信號。
全文摘要
本發明公開了一種修正半導體引腳測試電壓來校正輸出電流的方法，其包括以下步驟在該半導體的電壓輸入引腳上加測試工作電壓VCC，信號輸入引腳輸入測試控制信號；測量信號輸出引腳實際輸出電流Iout；測量該外接電阻引腳到地的電壓Vref及該接地引腳到地的電壓VGND；用所測電壓Vref或其平均值和VGND對實際輸出電流Iout進行修正，從而得到測試修正後電流I修正的值。因此，在不需測出接觸電阻的阻值的情況下，可有效解決因接觸電阻而導致的信號輸出引腳輸出測試電流偏離實際值的問題，提高測試的準確性。
文檔編號G01R31/00GK101246830SQ20071006396
公開日2008年8月20日 申請日期2007年2月15日 優先權日2007年2月15日
發明者邵寅亮 申請人:北京巨數數位技術開發有限公司