一種採用測試針卡進行DRAM晶圓測試的方法與流程
2023-10-10 10:43:09 2
本發明涉及一種採用測試針卡進行DRAM晶圓測試的方法。
背景技術：
DRAM在測試過程中有降低測試成本的需求，因此測試針卡的同測數越來越高，隨之而引起的測試針卡的製造成本和維修成本也相應增高。以256晶片同測的測試針卡為例，一張針卡的價格為20萬美金，一根測試探針的維修費用為1000美金。
傳統的DRAM晶圓測試方法如圖1所示，測試分三步執行：
步驟1：晶圓起測；
步驟2：功能測試，即執行DRAM的各種功能測試項；
步驟3：測試結束。
傳統的DRAM晶圓測試中沒有考慮到測試針卡探針的保護。按照以上測試流程，當測試異常發生時，極易造成測試探針的損毀，探針的損毀將進一步導致量產的滯後以及晶片成本的提升。
技術實現要素：
本發明對傳統的採用測試針卡進行DRAM晶圓測試的流程進行了改進，提出一種新的測試方法，能夠儘可能避免晶片量產滯後同時降低晶片成本。
本發明的測試方案如下：
步驟1：晶圓起測；
步驟2：確定測試針卡中需要保護的關鍵探針，依次單獨進行有關所述關鍵探針的測試項；若某一測試項未通過，則關斷相應的失效晶片電源，然後對其他晶片繼續進行下一測試項，直至完成所有的測試項；
步驟3：功能測試，即執行DRAM的各種功能測試項；
步驟4：測試結束。
目前，DRAM量產測試針卡的關鍵探針主要有兩類，即電源探針(VDD和GND)以及控制晶片特性電壓(VPP、VNWLL等)的探針，由於這兩類探針在測試過程中，會有高電壓或大電流的流過，因此這兩類探針晶片間不能共享，保護這兩類探針很重要。
所以，通常需要保護的關鍵探針包括電源探針和控制晶片特性電壓的探針；有關關鍵探針的測試項依次包括：VDD和GND短路測試、VDD電流鉗位下的IDD1測試、特性電壓高電壓下的DC測試。
本發明的有益效果如下：
有效地保護了DRAM測試針卡的關鍵探針，避免了由於測試針卡異常造成的量產滯後問題，並同時降低了量產的成本。
附圖說明
圖1為傳統的DRAM晶圓測試的流程圖。
圖2為4晶片同測的測試針卡和晶片連接示意圖。
圖3為本實施例的DRAM晶圓測試的流程圖。
具體實施方式
如圖3所示，本實施例的DRAM晶圓測試分為六步：
步驟1：晶圓起測；
步驟2-4：三組測試項，保護測試針卡的關鍵探針；
步驟5：功能測試，即執行DRAM的各種功能測試項；
步驟6：測試結束。
與傳統的DRAM晶圓測試流程圖相比，步驟2-4為新增的測試流程，即在晶圓起測與功能測試之間，加入了三組測試項，並且在每一組測試項執行完畢後，均會對測試結果進行判斷，只有測試通過的晶片才能進入接下來的測試流程，失效的晶片會關斷測試機臺對測試針卡的供電，以達到保護測試針卡關鍵探針的目的。這三組測試項為：
第一組：VDD和GND短路測試；
第二組：VDD電流鉗位下的IDD1測試；
第三組：特性電壓高電壓下的DC測試。
下面，分別對新加入的三組測試項及控制方法進行詳細的說明。
第一組測試項為VDD和GND短路測試，目的是保護針卡的電源探針VDD和GND。
針卡的電源(VDD和GND)探針負責連接測試機臺和DRAM的電源和地，是保證DRAM工作的最基本的探針。VDD和GND短路測試時晶圓起測後的第一個測試項，在該測試項中，我們將會試探性的加VDD，即不能將晶片正常工作時所需的VDD直接加到針卡的VDD探針上，以防止一旦晶片存在VDD和GND的短路，那麼大電流直接通過VDD流到GND上，VDD和GND探針有損壞的風險。以DDR3晶片為例，正常工作的VDD是1.5V，那麼在偵測VDD是否短路的測試項中，我們將會在VDD上加0.3V的電壓，並量測VDD探針上的電流，如果VDD和GND無短路現象，那麼VDD探針上的電流值在十微安量級，如果VDD和GND有短路現象，那麼VDD探針上的電流值會在百微安量級。針對百微安測量值的晶片，我們將會在整個測試流程中，關斷測試機臺對針卡的VDD的供電，以達到保護VDD和GND的目的。
第二組測試項為VDD電流鉗位下的IDD1測試，該測試項可以進一步的保護VDD探針。IDD1是DRAM晶片正常工作狀態下的電流，以DDR3晶片為例，通常情況下，IDD1的電流在30mA左右。針對該測試項，我們會進行雙重控制以保護針卡。第一重控制，針對IDD1的實測值進行判斷，如果當IDD1大於50mA時，通常晶片的功能或後續的可靠性也會異常，這部分晶片不需要封裝。因此當IDD1大於50mA時，將關斷測試機臺對晶片VDD上的供電，保證晶片在接下來的功能測試項中不會處於異常工作狀態，進一步保證VDD甚至與該晶片相連接的所有探針；第二重控制，針對VDD進行電流鉗位。IDD1異常的晶片，雖然量測值可能只有50mA，但某些時間點的瞬態IDD1存在百微安量級的可能性，而測試針卡本身的VDD承受電流是有上限的，如果超過上限，短時間內不會發現VDD探針的異常，但是隨著晶圓測試量的增加，VDD上的累積效應會逐漸明顯，最終影響量產，因此，在量測IDD1時，一定要根據針卡的設計規格進行電流鉗位。例如，針卡的設計規格要求VDD探針上的電流上限是300mA，那麼，在測量IDD1時，我們會給+/-250mA的電流鉗位，進一步保證VDD探針的安全。
第三組測試項為特性電壓高電壓下的DC測試，目的是保護測試針卡的特性電壓探針。
DRAM晶圓級測試中，晶片的特性電壓會通過探針和測試機臺相連接，達到靈活控制測試條件的目的。當某個功能測試項中，如果晶片的特性電壓有高電壓輸入的需求時，則必須進行探針的保護。假設在一個功能測試項中，某特性電壓需要高電壓輸入，那麼會在該功能測試項執行前，引入一個測試時間很短的DC測試項，該DC測試項採用和功能測試項相同的電壓輸入條件，在該條件下，量測特性電壓探針上的電流值，如果某些晶片的電流值過大，則這些晶片工作異常，不但不能通過同條件的功能測試，並且還有損壞與之相連的特性探針的風險，因此必須切斷這些晶片的供電電源，在接下來的同條件的長時間的功能測試項中，這些晶片不工作，與這些晶片相連的特性探針才能得以保護。例如，在晶圓測試中，會有晶圓級的老化測試項，這些測試項需要長時間的加高電壓VPP(DDR3晶片VPP為2.85V，老化測試項VPP需加4V，並且老化測試時間均在分鐘的量級上)，那麼會在這些老化測試項執行前，引入一個4V VPP電壓輸入的DC測試項(DC測試項的測試時間是毫秒量級)，量測VPP探針上的電流，電流值在20mA以內，VPP探針沒有損壞的風險，這些晶片可以繼續進行長時間的老化測試；電流值超過20mA的晶片，如果進行長時間的老化測試，這些晶片的VPP探針被損壞的風險極大，因此必須對這些晶片進行斷電處理，進而達到保護這些晶片VPP探針的目的。