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CN101553741A - 用于自动半导体晶片测试的半自动多路转接系统 - Google Patents

用于自动半导体晶片测试的半自动多路转接系统 Download PDF

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CN101553741A CNA2006800416326A CN200680041632A CN101553741A CN 101553741 A CN101553741 A CN 101553741A CN A2006800416326 A CNA2006800416326 A CN A2006800416326A CN 200680041632 A CN200680041632 A CN 200680041632A CN 101553741 A CN101553741 A CN 101553741A
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Abstract

本发明公开一种用于自动半导体晶片测试的半自动多路转接系统，为待测半导体晶片中每个器件类型使用一个跳线块，每个跳线块具有：用于接收测试输入/输出线的输入，与待测器件的焊盘相对应的多个块接触，以及手动设置的连接器或跳线电缆，用于选择性地将跳线块输入互连到块接触。接着多路转接器用于选择性地将测试器输入/输出线连接到跳线块，从而减少将测试信号连接到半导体晶片中的器件所需要的继电器的数目。

Description

用于自动半导体晶片测试的半自动多路转接系统
技术领域
本发明一般涉及半导体集成电路(IC)和器件的测试，尤其涉及到晶片检测器的测试信号的多路转接以供不同设备选择地测试。
背景技术
在半导体晶片中的集成电路和器件的电参数的电探测和测量中，具有多个针的探针卡便于同时访问晶片中的一个或多个器件中的大量电路接触。典型地，一个或多个探针卡与晶片隔开，从而可以在单个晶片上进行“大规模并行”测量。
在半导体器件的所有自动参数测试中，存在使用最少的一组昂贵的参数测试设备从晶片上的器件中收集大量数据以在大量器件中共享的需要。这可以通过每次一个地在整个晶片上的多个器件输入中切换或者多路转接参数测试设备输出来实现。典型地，这可以通过外部多路转接器或者可以正好位于自动晶片检测器上的探针卡的顶部的多路转接器来实现，该外部多路转接器需要一束电缆以连接到自动晶片检测器上的探针卡，而该正好留在晶片检测器上的探针卡的顶部的多路转接器通过弹簧探针(pogo pin)与探针卡接触。除了多路转接器的高成本，以及将信号发送到晶片检测器顶部上的分配头(distribution head)所需的大量电缆的附加成本，外部多路转接器的缺点还有增加的电缆长度，这使系统易于获得噪声。另外，这种连线方案(cabling scheme)在系统中引入了杂散电容，其可能损坏测试中的部件。采用传统多路转接技术对探针卡顶部的信号进行多路转接，在成本上与使用外部多路转接器非常接近，这是由于多路转接器的构建中使用了大量继电器和开关，这使花费增加。
这示出于图1中，其中参数测试器10具有通过针多路转接器14连接的N条源线12，该针多路转接器选择晶片检测器16的针来接收该N条源线。典型地，在计算机18的控制下，对于半导体晶片中的不同器件(即电路布局)针选择将会改变。
发明内容
根据本发明，半导体晶片中不同器件或电路布局的参数测试中多路转接需要，通过使用可手动编制(program)的跳线块用于这些不同器件的探针接触选择而被减少。
本发明利用如下事实：在多个列表的持续时间内，每个器件的器件设置并不需要动态改变而是固定的。只有测试器源线需要在晶片上不同器件中被多路转接。
从与附图一起做出的下面的具体描述和所附权利要求，本发明及其目标和特征将更显而易见。
附图说明
图1是根据现有技术的多路转接测试系统的功能框图。
图2是根据本发明的一个实施例的多路转接测试系统的功能框图。
图3是图2的系统中跳线块多路转接的示意图。
图4是一跳线卡的示意图，该跳线卡用于手动选择要与参数测试器的通道(源)连接的探测探针(probe pin)。
图5对于本发明的一个实施例示出了多路转接器电路板的设置。
具体实施方式
在几乎所有晶片级参数测试中，每个器件布局在晶片的所有管芯上是恒定的，同一管芯上的不同器件布局可能不同，但布局在整个晶片上仍然是固定的，因此改变设置或“多路转接”这些连接的需要是最小限度的。这些配置设置可能在最坏的情况下对每批晶片都需要，而在最好的情况下对整条生产线都是恒定的。因此，可以通过对每个器件的手动方法实现信号的线路确定，这是因为在整个晶片上和对于该产品代中需要测试的那么多的晶片，它都保持不变。所以，问题简化为需要对测试这些器件需要的源进行多路转接。传统地，多路转接器采用了开关和继电器的网格阵列，达到与N乘以M相等的数目，其中N是来自源设备的要被多路转接的信号的数目，M是探针卡上针的数目或者管芯上连接到器件的焊盘的数目。例如，如果管芯上有48个焊盘并且需要在它们中多路转接四个源，那么在系统中需要4×48＝192个继电器，每个继电器有三个接触(因数3出于如下事实：每个信号线组可以包括力信号(forcesignal)、读出信号(sense signal)和保护信号(guard signal))。
图2是根据本发明的多路转接测试系统的一个实施例的功能框图，其中参数测试器24通过跳线块22选择性地连接到晶片检测器26，以在计算机28的控制下测试各种电路器件。这里，多路转接器30将测试器源连接到分配电路板20，分配电路板20具有用于所有器件的固定的接头连接器(header connectors)的组或跳线块22。因为大多数(如果不是全部的话)半导体器件的参数测试涉及来自参数测试器24的最多四个端子，可以将每个跳线块限制为4个输入(尽管为了空间和组织的优点可以6个或更多的为一组设置跳线)，但不限于四个而是可以根据每项应用而定制的。制作跳线块电路板的低成本使得为每项应用都制作它们成为可能。这意味着用户将在恰当的接头(header)上安装跳线块，每个器件具有四组跳线电缆23，并且为与管芯上不同器件的数目同样多数目的不同器件安装跳线块。这样配置器件之后，必须在它们中对源多路转接。这使得继电器的数目被限制为源的数目乘以跳线组的数目或者每个管芯上器件的数目，每个源具有用于三个功能的组的三个接触，该三个功能为力(force)、读取(sense)、保护(guard)。将四源系统多路转接到12个四端子器件只需要48个继电器，而不是上述的传统多路转接器的情况下的4×48个继电器。跳线需要对(每一组上的)每个器件图形(device pattern)设置一次，并且只有器件的焊盘分配在不同技术平台之间改变时才会变化。通过这种非常简单的方法多路转接器的成本显著降低，而不损害性能。
作为一个例子，一个四SMU系统可多路转接到用于最多12个四端子器件的探针卡的48个针中。将源多路转接到12×4条内部线中，这些内部线为所有跳线块50共有，如图3示出的。如图4所示，这些跳线块将内部通道连接到探测探针。如图5所示，通常这些跳线块在底板周围设置以引用(reference)成组的针。所有内部通道连接到所有跳线块的组，但每组跳线块只连接到探针卡上的相关针。因此，可以有8个跳线板或块，每个具有用于连接6个针的跳线电缆，用于多达48个针，以及12组4内部通道来将4个源的每一个多路转接到该8个跳线板中。这样，如图3所描绘的，源4将被切换到线1、5、9、13等。源3将被切换到线2、6、10、14等。在该四源的实施例中，将只有图5中的一个继电器板，将4个源多路转接到贯穿底板的这48条内部线中，使得8个跳线板可以通过每个板上6条的跳线电缆连接到该48条线。这样48个针将用于12个四端子器件。然而，如果测试的器件端子数少于4个或者具有共用端子，那么可以被多路转接的器件数目将增加。
出于空间和尺寸上的考虑，可以在8个卡上将跳线针设置成6个每组，这种配置并不限制本发明的可能性和实施的范围。
底板到探针卡的连接可以通过附加到底板的弹簧针，与附加到自动晶片检测器的传统多路转接器的方式相同。
如图5描绘的那样，在本实施例中，可以通过增加更多的继电器(在本例中48个，用于每个4源的组)将4个新源的每一个多路转接到所有48个内部通道中，将多于4个的源多路转接到内部通道中。在图5描绘的例子中，每个具有4个源54的、多至6个的继电器板52可以被多路转接到48个针中，从而只用6×48个继电器来测试24个双端子器件，而在传统多路转接器中需要的继电器数目将会是24个源乘以48个针，或者是四倍那么多。
使用跳线块来手动编制到用于晶片上的不同器件的参数测试器的探针连接，显著地减少了对多路转接器开关的需要。跳线块可以是经济地制造的印刷电路板，其具有用于跳线电缆的插座。
尽管参照具体的实施例对本发明进行了描述，该描述对本发明是说明性的，并且不解释为对本发明的限制。本领域技术人员可以在不背离由所附的权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下想到本发明的各种应用。

Claims (10)

1.一种用于测试半导体晶片中多个管芯中的器件的参数测试系统，每个管芯具有用于电连接到管芯中的器件的多个焊盘，包括：
a)测试器，具有用于在器件测试中提供和接收电信号的多条输入/输出线，
b)晶片检测器，具有用于接合(engage)管芯上的焊盘的探针接触，
c)用于该半导体晶片中的每个器件类型的跳线块，每个跳线块具有：用于接收测试器输入/输出线的输入，对应于待测的并且与探针接触连接的器件的焊盘的多个接触，和用于将跳线块输入与块接触选择性地互连的手动设置的连接器；以及
d)多路转接器，用于选择性地将测试器输入/输出线连接到跳线块。
2.根据权利要求1所述的参数测试系统，其中跳线块的手动设置的连接器包括跳线电缆。
3.根据权利要求2所述的参数测试系统，其中该测试器为M个不同器件提供N条源线，该多路转接器包括M×N个继电器。
4.根据权利要求3所述的参数测试系统，其中该测试器提供4个源信号到12个不同器件而且该多路转接器包括48个继电器。
5.根据权利要求1所述的参数测试系统，其中该测试器为M个不同器件提供N条源线，该多路转接器包括M×N个继电器。
6.一种跳线块，供半导体晶片的多个管芯中器件的参数测试中使用，用于将测试信号选择性地连接到一器件的焊盘，包括：
a)输入，用于接收来自参数测试器的测试信号，
b)多个块接触，对应于用于接合待测器件的焊盘的探针接触，和
c)手动设置的连接器，用于选择性地将块输入与块接触互连。
7.根据权利要求6所述的跳线块，其中所述手动设置的连接器包括跳线电缆。
8.一种多路转接测试信号的方法，所述测试信号从参数测试器多路转接到半导体晶片的多个管芯中不同器件的焊盘，包括以下步骤：
a)为每个器件提供跳线块，所述块包括用于接收测试信号的输入，与接合器件的焊盘的探针接触相对应的块接触，以及用于将输入选择性地互连到块接触的手动设置的连接器，
b)通过跳线块将块接触连接到探针接触，以及
c)多路转接测试信号到跳线块。
9.根据权利要求8所述的方法，其中N个测试信号被施加到M个不同器件，并且该多路转接需要M×N个继电器。
10.根据权利要求9所述的方法，其中将4个源信号连接到12个不同器件，并且该多路转接需要12个继电器。
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