專利名稱：一種用于設(shè)計(jì)分析目的的晶圓測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體設(shè)計(jì)與測(cè)試領(lǐng)域，特別涉及一種用于設(shè)計(jì)分析目的的晶圓測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
在大規(guī)模集成電路的研發(fā)階段，對(duì)最初生產(chǎn)的電路進(jìn)行驗(yàn)證分析十分重要。只有在第一批晶圓工藝過(guò)程完成，才有可能驗(yàn)證仿真模型是否正確，芯片是否工作正常，還可能進(jìn)一步在不同條件下進(jìn)行更廣泛的測(cè)試以發(fā)現(xiàn)芯片設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)。正因?yàn)槿绱?，第一批晶圓會(huì)比之后成熟的晶圓進(jìn)行更為廣泛的測(cè)試，會(huì)用到一些特定的分析儀器和裝置，甚至第一批晶圓的工藝和標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)不一樣，例如ML wafer (ML wafer專業(yè)術(shù)語(yǔ),指在晶圓表面為金屬層)和PT wafer (PT wafer專業(yè)術(shù)語(yǔ),指晶圓表面覆蓋鈍化層，并開設(shè)有測(cè)試孔)。和標(biāo)準(zhǔn)晶圓相比，ML wafer缺少鈍化層，而PT wafer則是在鈍化層上開了一些測(cè)試孔。這兩種晶圓使得用微探針的方法檢查內(nèi)部信號(hào)成為可能。這種方法在數(shù)字電路和模擬電路中廣泛應(yīng)用。在鈍化層上開孔從而探測(cè)內(nèi)部信號(hào)對(duì)晶圓測(cè)試來(lái)說(shuō)，理論上是一種可行的方法，但實(shí)際實(shí)施存在很多問(wèn)題，尤其是在探針卡的設(shè)計(jì)方面，在測(cè)試時(shí)不僅要使探針卡能與芯片很好的接觸，同時(shí)要在探針卡上開孔，通過(guò)探針卡的開孔區(qū)域要能夠使微探針接觸到芯片表面，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的探測(cè)。參考圖1和圖2，由于在同一個(gè)測(cè)試點(diǎn)，探針卡的針I(yè)需要對(duì)芯片施加激勵(lì)信號(hào)，同時(shí)微探針2要對(duì)晶圓上的芯片3進(jìn)行探測(cè)，所以，通常探針卡的針I(yè)和晶圓表面要存在一定角度，避免影響微探針2，在位于測(cè)試芯片正上方的探針卡PCB4上開孔，微探針通過(guò)探針卡PCB開孔5只能對(duì)部分區(qū)域進(jìn)行探測(cè)，無(wú)法通過(guò)一個(gè)探針卡加測(cè)試激勵(lì)信號(hào)，用微探針去測(cè)試整個(gè)芯片。此問(wèn)題可以通過(guò)設(shè)計(jì)不同的探針卡來(lái)解決，在對(duì)同一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試時(shí)，可以設(shè)計(jì)不同針向的探針卡，從而保證用不同的探針卡去探測(cè)芯片不同區(qū)域的信號(hào)。但是，這種方法存在一些嚴(yán)重的缺點(diǎn)。如果需要探測(cè)的信號(hào)在芯片的不同位置，通過(guò)一塊探針卡的開口微探針不能觸及所有需要的信號(hào)，不可避免需要換另一塊探針卡，這就意味著需要卸載晶圓，換新的探針卡，重新裝晶圓，調(diào)整對(duì)齊晶圓和探針卡，探針卡接觸晶圓，然后探測(cè)信號(hào)。這種過(guò)程有可能花幾個(gè)小時(shí)，甚至有損壞芯片的風(fēng)險(xiǎn)。并且換探針卡意味著測(cè)試條件的改變，對(duì)于不同的探針卡，存在不同的繞線方式及長(zhǎng)度，很可能在某些條件下測(cè)試結(jié)果沒(méi)有可比性。即使，使用不同的探針卡，由于探針卡上的針必須和bonding pad (焊盤)良好接觸才能保障芯片正常工作，開孔和微探針的活動(dòng)區(qū)域很有限，必須在保證不與探針卡上的針短接的條件下，調(diào)整微探針位置和角度去接觸晶圓表面，導(dǎo)致得到的信號(hào)不穩(wěn)定，影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。探針卡PCB4上開設(shè)有開孔，探針卡的針需要傾斜一定的角度安裝，有開孔的探針卡PCB4不堅(jiān)固，傾斜的針?lè)€(wěn)定性不好，針的彈簧常數(shù)不好，導(dǎo)致探針卡和晶圓在幾次接觸后，無(wú)法保證良好可靠的接觸。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種用于設(shè)計(jì)分析目的的晶圓測(cè)試方法，將探針卡的針接觸區(qū)域和微探針測(cè)試區(qū)域分開，在測(cè)試工作中不用更換探針卡，保證測(cè)試工作能夠正常進(jìn)行。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種用于設(shè)計(jì)分析目的的晶圓測(cè)試方法，在制作完成的晶圓表面制作再分布層，通過(guò)再分布層連接線將晶圓中芯片的若干第一焊盤與再分布層上與第一焊盤對(duì)應(yīng)的若干第二焊盤連接，再分布層的第二焊盤位于微探針探測(cè)的區(qū)域以外；在再分布層的第二焊盤位置用探針卡的針對(duì)晶圓加測(cè)試激勵(lì)，用微探針對(duì)芯片進(jìn)行信號(hào)測(cè)試。通過(guò)再分布層連接線將晶圓中的芯片與位于芯片之外的測(cè)試電路連接。通過(guò)再分布層連接線將晶圓中的多個(gè)芯片連接。所述再分布層的第二焊盤位于芯片內(nèi)部不需要進(jìn)行微探針探測(cè)的區(qū)域。通過(guò)再分布層連接線將芯片的第一焊盤與位于兩個(gè)芯片之間區(qū)域或者臨近芯片上的再分布層第二焊盤連接。所述探針卡上的針與探針卡垂直設(shè)置。本發(fā)明通過(guò)再分布層連接線將晶圓中芯片的若干第一焊盤與再分布層上與第一焊盤對(duì)應(yīng)的若干第二焊盤連接，再分布層的第二焊盤位于微探針探測(cè)的區(qū)域以外，在再分布層的第二焊盤位置用探針卡的針對(duì)晶圓加測(cè)試激勵(lì)，在芯片上用微探針對(duì)芯片進(jìn)行信號(hào)測(cè)試，物理上把探針卡的針和微探針?lè)珠_，探針卡的針與微探針互相不影響；與芯片的若干第一焊盤連接的再分布層第二焊盤位于微探針探測(cè)的區(qū)域以外，而且探針卡開孔可以盡量大，可以使微探針接觸到整個(gè)芯片，而且探針卡的針也可以與整個(gè)芯片接觸添加激勵(lì)，一種探針卡就可以滿足所有的探測(cè)需求，沒(méi)有必要更換探針卡，避免更換探針卡影響正常測(cè)試的問(wèn)題，保證信號(hào)測(cè)試能夠正常進(jìn)行，顯著地提高探測(cè)信號(hào)效率。在探針卡PCB上安裝探針的附近不需要開孔，由于沒(méi)有微探針的影響，探針卡的針不需要傾斜設(shè)置，這就使分析用探針卡的針設(shè)計(jì)和量產(chǎn)用的探針卡相似成為可能，探針卡上的針為與探針卡垂直設(shè)置，探針卡PCB結(jié)構(gòu)更加堅(jiān)固，降低探針卡制作難度。進(jìn)一步，通過(guò)再分布層連接線可以把芯片和周圍的電路連接起來(lái)，包括位于芯片與芯片之間，甚至是臨近的芯片上的電路，這樣就可以把要測(cè)試的芯片和外部的測(cè)試電路連接起來(lái)。該電路可以是一種通過(guò)隨機(jī)開關(guān)負(fù)載產(chǎn)生的電源和地的噪聲，實(shí)現(xiàn)測(cè)試其他項(xiàng)目的功能；或者將臨近的多個(gè)芯片連接起來(lái)，一次完成多個(gè)芯片的測(cè)試，進(jìn)一步提高測(cè)試效率。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中用探針卡的針和微探針測(cè)試晶圓的示意圖。圖2為圖1的A-A向剖視圖。圖3為本發(fā)明再分布層和再分布層第二焊盤線路連接示意圖。圖4本發(fā)明用探針卡的針和微探針測(cè)試晶圓的示意圖。
圖5為本發(fā)明通過(guò)再分布層延伸到鄰近芯片的示意圖。圖6為本發(fā)明通過(guò)再分布層連接線將芯片和芯片之外的測(cè)試電路連接起來(lái)的示意圖。圖7為本發(fā)明在晶圓表面金屬層制作再分布層的流程示意圖。圖8為本發(fā)明在晶圓表面鈍化層制作再分布層的流程示意圖。其中:1-探針卡的針，2-微探針，3-晶圓上的芯片，4-探針卡PCB，5_探針卡PCB開孔，6-光刻膠，7-鈍化層，8-再分布層的金屬層，9-第一焊盤，10-再分布層的第二焊盤，11-再分布層連接線，12-原始線路微探針測(cè)試孔，13-在分布層。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)闡述:參考圖3，本發(fā)明提供一種用于設(shè)計(jì)分析目的的晶圓測(cè)試方法，在制作完成的晶圓上制作再分布層13，通過(guò)再分布層連接線將晶圓中芯片的若干第一焊盤與再分布層上與第一焊盤對(duì)應(yīng)的若干第二焊盤連接，再分布層13的第二焊盤位于微探針探測(cè)的區(qū)域以外，例如:芯片內(nèi)部不需要探測(cè)的位置，或者是芯片與芯片之間，或者是臨近芯片上面，在再分布層的第二焊盤位置用探針卡的針對(duì)晶圓加測(cè)試激勵(lì)，在芯片上用微探針對(duì)芯片進(jìn)行信號(hào)測(cè)試，將微探針和探針卡的針?lè)珠_，從而有效地增加微探針和芯片物理尺寸的接觸面積，這一點(diǎn)對(duì)與小尺寸的芯片尤其有意義，增加晶圓測(cè)試的可靠性。通過(guò)再分布層連接線11，將晶圓芯片上的第一焊盤9與再分布層的第二焊盤10連接，起到轉(zhuǎn)移芯片的第一焊盤位置的作用，將需要加測(cè)試激勵(lì)的若干第一焊盤移動(dòng)到其他位置，通過(guò)微探針在原始線路微探針測(cè)試孔12對(duì)芯片進(jìn)行信號(hào)測(cè)試，將探針卡的針接觸位置和微探針測(cè)試位置分開，避免探針卡的針影響微探針測(cè)試。如圖4所示，微探針的針I(yè)和微探針2的針?lè)珠_，探針卡的針I(yè)不用傾斜設(shè)置，探針卡的針I(yè)與探針卡垂直設(shè)置，所安裝的針可以采用大批量生產(chǎn)時(shí)使用的探針卡的針，例如:垂直的針，焊接球，微彈簧等，探針卡制作更加方便，在安裝探針的附近可以不開孔，提高探針卡的堅(jiān)固性和穩(wěn)定性，而且在探針卡的PCB4上可以開更大的探針卡PCB開孔5，通過(guò)一個(gè)探針卡就可以完成整個(gè)晶圓的測(cè)試工作，沒(méi)有必要更換探針卡，簡(jiǎn)化探針卡的設(shè)計(jì)和布局，并且增加微探針和芯片的可接觸面積，保證測(cè)試工作的穩(wěn)定性。如圖5所示，進(jìn)一步，通過(guò)再分布層連接線11將芯片的第一焊盤9與臨近芯片處再分布層的第二焊盤10連接，圖中每3*3個(gè)芯片中只有一個(gè)芯片上聯(lián)接測(cè)試激勵(lì)，從而允許探針卡PCB有更大的開孔。同時(shí)可以通過(guò)再分布層連接線將晶圓上的多個(gè)芯片連接起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)一次簡(jiǎn)單接觸可以測(cè)試多個(gè)芯片的目的。如圖6所示，進(jìn)一步，通過(guò)再分布層連接線將芯片和芯片之外的測(cè)試電路連接起來(lái)，比如:測(cè)試結(jié)構(gòu)電路，BIST電路，噪聲發(fā)生器等，這些電路可以位于芯片之外晶圓的任何位置，可以完成其他測(cè)試，提高測(cè)試效率，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有用探針卡測(cè)試無(wú)法完成的功能。參考圖7,制作完成的晶圓表面為最后一層金屬層(ML wafer),在金屬層上制作再分布層的步驟如下:I)晶圓表面涂覆光刻膠6，曝光、顯影去除第一焊盤和再分布層走線上的光刻膠，然后，在整個(gè)晶圓表面沉積氧化物，形成氧化物層7，研磨去掉光刻膠表面的氧化物層7和光刻膠6，這一步主要目的是為了做再分布層，先打氧化層作為隔離層，版圖和電路設(shè)計(jì)師需要保證重要的電路不會(huì)位于再分布層和探針卡的針的下方；2)再次在整個(gè)晶圓表面涂覆光刻膠6，曝光、顯影去除第一焊盤位置的光刻膠，然后，蝕刻去除第一焊盤位置的氧化物，蝕刻掉剩余位置的光刻膠，這一步主要目的是生長(zhǎng)第一焊盤上的接觸層刻孔；3)整個(gè)晶圓表面涂覆光刻膠6，曝光、顯影形成在再分布層線路圖案，然后，沉積金屬，形成再分布層的金屬層8;4)進(jìn)行拋光，去除非第一焊盤和非再分布層走線位置金屬層和光刻膠，最終形成再分布層。 參考圖8，完成的晶圓表面覆蓋有鈍化層，并且用額外的掩模版對(duì)重要的信號(hào)開孔(PT wafer),在鈍化層上制作再分布層的步驟如下:I)整個(gè)晶圓涂覆光刻膠6，曝光、顯影去除第一焊盤和再分布層走線上的光刻膠6，然后蝕刻去除第一焊盤位置的鈍化層7，對(duì)第一焊盤打開通孔；2)晶圓表面沉積金屬，形成再分布層的金屬層8 ；3)拋光，去除非第一焊盤和非再分布層走線位置金屬層和光刻膠，形成再分布層。在設(shè)計(jì)芯片和再分布層線路時(shí)，需要考慮再分布層的位置，大小，以及針的位置，從而保證探針卡可以接觸到所有需要探測(cè)的測(cè)試點(diǎn)和電路，所有重要的電路不能位于再分布層和探針卡的針的下方。通過(guò)設(shè)計(jì)不同繞線的再分布層，可以保證探針卡接觸到不同部分的芯片表面，通過(guò)制作各種不同再分布層的晶圓，用相同的探針卡接觸再分布的第二焊盤就可以完成測(cè)試，提高探針卡的通用性，節(jié)省成本。
權(quán)利要求
1.一種用于設(shè)計(jì)分析目的的晶圓測(cè)試方法，其特征在于:在制作完成的晶圓表面制作再分布層，通過(guò)再分布層連接線將晶圓中芯片的若干第一焊盤與再分布層上與第一焊盤對(duì)應(yīng)的若干第二焊盤連接，再分布層的第二焊盤位于微探針探測(cè)的區(qū)域以外；在再分布層的第二焊盤位置用探針卡的針對(duì)晶圓加測(cè)試激勵(lì)，在芯片上用微探針對(duì)芯片進(jìn)行信號(hào)測(cè)試。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于設(shè)計(jì)分析目的的晶圓測(cè)試方法，其特征在于:通過(guò)再分布層連接線將晶圓中的芯片與位于芯片之外的測(cè)試電路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于設(shè)計(jì)分析目的的晶圓測(cè)試方法，其特征在于:通過(guò)再分布層連接線將晶圓中的多個(gè)芯片連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于設(shè)計(jì)分析目的的晶圓測(cè)試方法，其特征在于:所述再分布層的第二焊盤位于芯片內(nèi)部不需要進(jìn)行微探針探測(cè)的區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于設(shè)計(jì)分析目的的晶圓測(cè)試方法，其特征在于:通過(guò)再分布層連接線將芯片的第一焊盤與位于兩個(gè)芯片之間區(qū)域或者臨近芯片上的再分布層第二焊盤連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于設(shè)計(jì)分析目的的晶圓測(cè)試方法，其特征在于:所述探針卡上的針與探針卡垂直設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于設(shè)計(jì)分析目的的晶圓測(cè)試方法，在制作完成的晶圓表面制作再分布層，通過(guò)再分布層連接線將晶圓中芯片的若干第一焊盤與再分布層上與第一焊盤對(duì)應(yīng)的若干第二焊盤連接，再分布層的第二焊盤位于微探針探測(cè)的區(qū)域以外，在再分布層的第二焊盤位置用探針卡的針對(duì)晶圓加測(cè)試激勵(lì)，在芯片上用微探針對(duì)芯片進(jìn)行信號(hào)測(cè)試，物理上就把探針卡的針和微探針?lè)珠_，探針卡的針與微探針互相不影響；最大化地增加微探針和芯片的接觸范圍，保證信號(hào)測(cè)試能夠正常進(jìn)行，顯著地提高探測(cè)信號(hào)效率。
文檔編號(hào)G01R31/28GK103197227SQ20131009750
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者張濤, 郝福亨 申請(qǐng)人:西安華芯半導(dǎo)體有限公司