用于晶圆级高精度电压测量的等阻探头分布制造技术

一种用于半导体器件的精确的大电流参数测试的测试系统及测试技术。在操作中，所述测试系统向所述半导体器件提供电流，并测量所述器件上的电压。所述测试系统可使用测得电压来计算所述大电流半导体器件的导通电阻。在一种技术中，多个供电针在多个位置接触一个焊盘，所述位置将相对于接触同一焊盘的一个或多个感测针提供等阻通道。在另一种技术中，穿过所述供电针的电流被调节成使得所述被测器件的所述焊盘处的电压表示所述器件的导通电阻，并且独立于所述供电针的接触电阻。另一种技术使得在供电针的接触电阻超过阈值时生成报警指示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
自动测试设备(统称为“测试仪”)用于在半导体器件的制造过程中对半导体器件进行测试。功能测试通常通过向被测器件(DUT)施加电信号，并在某些点测量DUT的输出响应来进行。还可进行参数测试。在参数测试中，可测量一个或多个电压或电流，从而提供DUT工作参数的值。例如，为了测试功率晶体管，测试系统可施加导通晶体管的测试信号。然后，测试仪可测量器件两端的电压和流过它的电流，通过这些值可计算出该晶体管的导通电阻。对于设计具有功率晶体管的产品的工程师来说，由于导通电阻影响器件的散热以及功率消耗，因此导通电阻可以是一个重要参数。因此，当测试本身为功率晶体管的半导体器件或包括功率晶体管的半导体器件时，参数测试可包括测量导通电阻。在某些情况下，在晶圆级上测试器件。晶圆级测试具有若干有益效果，包括在器件切片和封装之前测试并验证器件。一个晶圆包含很多器件。每个器件均包含可用作接触点的导电结构，在所述接触点处可将测试信号施加到晶圆上的DUT或对晶圆上的DUT进行测试信号的测量。测试仪使用包含多个探针的探头卡与器件对接。这些极小的针用于使各个器件的焊盘与测试仪之间电接触。为了实现电接触，晶圆探头将晶圆压靠在探针上，以使得针尖端与器件物理接触。一旦探针与焊盘接触，测试过程就可以开始。在某些情况下，DUT可为大电流器件，例如，功率MOSFET。然而，探头卡上的每一个针可具有最大电流容量。为了测试大电流器件，例如，功率MOSFET，可使用多个探针来传送所需测试电流。随着制造功率MOSFET的技术的进步，在一些情况下，其导通电阻已减少至1毫欧甚至更低。
技术实现思路
在一个方面当中，本专利技术涉及测试半导体器件的方法。所述测试半导体器件的方法可包括使半导体器件的焊盘与多个探针接触。所述多个探针可包括多个第一针和至少一个第二针。所述多个针可包括尖端，其中，所述多个第一针的尖端被放置为在第一针的尖端与至少一个第二针的最近的针尖端之间提供等阻通道。所述的测试半导体器件的方法还可包括提供通过所述多个第一针的电流。所述的测试半导体器件的方法还可包括测量至少一个第二针处的电压。在另一个方面当中，本专利技术可涉及用于测试半导体器件的探头卡。该半导体器件可包括具有焊盘的MOSFET。所述探头卡还可包括多个针，所述针含有被放置为与所述焊盘接触的尖端。所述多个针可包括多个供电针和至少一个感测针。所述多个供电针可被放置为使其尖端与至少一个感测针的最近感测针尖端等距。在又一个方面当中，本专利技术可涉及用于测试半导体器件的测试系统。该半导体器件可包括焊盘。所述测试系统可包括探头卡。所述探头卡可包括多个针，所述针含有被放置为与所述焊盘接触的尖端。所述多个针可包括多个第一针和至少一个第二针。所述多个第一针可被放置为使其尖端与至少一个第二针的最近针尖端等距。所述测试系统还可包括耦接到所述多个第一针的至少一个电流源。所述测试系统还可包括耦接到所述至少一个第二针的至少一个电压感测电路。上述内容是对本专利技术的非限制性概述，其仅由所附权利要求限定。附图说明附图并非意在按比例绘制。在附图中，在各个附图中所示出的每一个相同或几乎相同的部件由类似数字表示。为清晰起见，可无需在每个附图中对每一个部件进行标记。附图中：图1是被配置成用于DUT的晶圆级测试的测试系统的示意图。图2是根据DUT晶圆级测试第一实施方案的探头卡和接触半导体器件焊盘的探针的示意性剖面图。图3是根据DUT晶圆级测试第一实施方案的晶圆上DUT以及接触DUT焊盘的探针的顶视图的示意图。图4是根据DUT晶圆级测试第二实施方案的晶圆上DUT以及接触DUT焊盘的探针的顶视图的示意图。图5是根据DUT晶圆级测试实施方案的电路功能框图，该电路用于调节通过多个供电针的电流。图6是根据DUT晶圆级测试实施方案的调节电流的电路的示意图。图7是根据DUT晶圆级测试第二实施方案的探头卡和接触半导体器件焊盘的探针的示意性剖面图。上述内容是对本专利技术的非限制性概括，本专利技术由所附权利要求限定。具体实施方式本专利技术人已经认识并理解到，意在接触被测器件同一导电结构的多个探针的适当放置可影响参数测量的测量精度。在现代半导体器件中，被测器件(DUT)的导电结构(例如FET的源极焊盘)可具有不可忽略的电阻。在一个测试方案中，使用至少两个不同的探针向DUT提供电力，并且使用至少一个其他探针测量焊盘处的电压，提供电力的位置和测量电压的位置之间的焊盘电阻可影响参数测量的精度。本专利技术人已经认识并理解到，将探针放置为降低沿各条从电力供应位置到电压测量位置的通道的电阻差异可提高电压测量精度。另外，本专利技术人已经认识并理解到，导通电阻的测量可特别容易受到可归因于这样的电阻差异的测得电压的变化的影响，因此适当放置探针可提高导通电阻的测量精度，对于大电流器件(例如功率MOSFET)而言尤其如此。在提供电流的多个探针存在接触电阻变化的情况下，对测量精度的影响可能尤为显著。因此，本文描述了用于进行参数测量的改进技术，该技术能够使得半导体晶圆上大电流器件的电压测量更为精确。使用这些技术的测试系统可对半导体器件进行精确的导通电阻测量，例如，该半导体器件为功率MOSFET或含有功率MOSFET的器件。本文所述测量技术可应用于具有低导通电阻的器件，例如，其导通电阻为1毫欧或更小。这些技术还可应用于大电流器件，例如，导通电流超过10A的器件。在一些实施方案中，这些技术可能需要对意图接触被测器件焊盘的探针进行适当放置。可将探针放置为降低总体测量结果的变化，该变化可能是由接触焊盘的多个探针之间的电阻变化引起。当通过DUT的焊盘提供电流并在该焊盘上测量电压时，可对所提供的电流将流过的探针(本文中称为供电针)以及通过其测量电压的那些探针(本文中称为感测针)进行分布，以便在供电针和相应的最近感测针之间提供等阻通道。虽然不受任何特定工作原理的约束，但本专利技术人认为，具有多个供电针以及一个或多个测量电压的感测针将建立电阻求和网络，该网络将使供电针与焊盘接触的不同位置上的电压平均化。这种平均化补偿了接触电阻的变化，从而得到更加精确的测量。然而，供电针和感测针之间电阻的变化会降低加和电压的精度，因为通道电阻的变化影响在供电针处向加和电压贡献的电压量，所贡献的量可取决于供电针和感测针之间的电阻。通过放置供电针和感测针来减少这种电阻变化，由此减少测量中的变化源，从而提高整个过程的精确度。可通过任何合适的方法实现各供电针与相应的最近感测针之间的等阻通道。在一些实施例中，焊盘可具有均匀的分布电阻。因此，在每个焊盘具有多个供电针和一个感测针的实施方案中，可通过以等距通道间隔开供电针的接触点和感测针的接触点而建立等阻通道。因此，供电针的尖端可沿着以感测针的尖端为中心所围绕的圆的圆弧排列。不过，其他合适的几何形状也可提供等距通道。当使用多个感测针时，感测针可聚集在一起，使得供电针的尖端围绕感测针的尖端聚集。作为另外一种选择或除此之外，多个感测针的尖端可分布在整个焊盘上，并且各供电针的尖端可被放置为与最近的感测针的尖端具有相等的距离。由这样的配置可提供适当地近似于等阻通道的通道。根据一些实施方案，可使用测试系统实现更加精确的参数测量。测试系统可包括能够实现晶圆级器件参数测试的硬件和电路。被测器件可为大电流器件。在本文中，使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测试半导体器件的方法，所述方法包括：使所述半导体器件的第一焊盘与多个探针接触，所述多个探针包括多个第一针和至少一个第二针，并且所述多个针包括尖端，其中所述多个第一针的尖端被放置为在所述第一针的尖端与所述至少一个第二针的最近的针尖端之间提供等阻通道；通过所述多个第一针提供电流；以及在所述至少一个第二针处测量电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.26 US 14/225,9181.一种测试半导体器件的方法，所述方法包括：使所述半导体器件的第一焊盘与多个探针接触，所述多个探针包括多个第一针和至少一个第二针，并且所述多个针包括尖端，其中所述多个第一针的尖端被放置为在所述第一针的尖端与所述至少一个第二针的最近的针尖端之间提供等阻通道；通过所述多个第一针提供电流；以及在所述至少一个第二针处测量电压。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于所述测得电压计算所述半导体器件的导通电阻。3.一种结合权利要求1所述的测试方法的制造半导体器件的方法，所述制造方法包括：根据权利要求2所述的方法测试所述半导体器件；以及基于所计算出的导通电阻在所述制造中选择至少一个后续步骤。4.根据权利要求2所述的方法，其中：所述导通电阻小于1毫欧。5.根据权利要求1所述的方法，其中：所述半导体器件为功率FET。6.根据权利要求4所述的方法，其中：提供电流包括通过所述多个第一针中的每一者提供0安培至7安培范围内的源电流。7.根据权利要求1所述的方法，其中：所述至少一个第二针包括单个针。8.根据权利要求1所述的方法，其中：所述多个第一针的各个尖端被放置为与所述至少一个第二针的尖端距离相等。9.根据权利要求1所述的方法，其中：所述至少一个第二针包括多个第二针；并且所述多个第二针的每者的尖端被放置为与所述多个第一针的尖端相邻。10.根据权利要求9所述的方法，其中：测量电压包括测量第一节点处的复合电压，所述多个第二针连接至所述第一节点。11.根据权利要求9所述的方法，其中：测量电压包括测量第一节点处的复合电压，所述多个第二针通过等值电阻器耦接至所述第一节点。12.根据权利要求1所述的方法，其中：所述半导体器件为晶圆上的半导体器件；所述晶圆附接到卡盘；并且提供电流包括在所述第一针和所述卡盘之间引入电流。13.根据权利要求12所述的方法，其中：测量电压包括测量所述卡盘与所述至少一个第二针之间的电压差。14.根据权利要求1所述的方法，其中：所述半导体器件为晶圆上的第一半导体器件；所述晶圆包括邻近所述第一半导体器件的至少一个第二半导体器件，所述至少一个第二半导体器件的每者包括第二焊盘；测量电...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰克·E·魏默，
申请(专利权)人：泰拉丁公司，
类型：发明
国别省市：美国;US