一种晶圆测试装置、测试系统及测试方法与流程

本发明实施例涉及测试技术领域，特别涉及一种晶圆测试装置、测试系统及测试方法。

背景技术：

一般晶圆制程的电子元件皆必须在特定的制程阶段进行元件的电性测试，当然包括了制程结束后的封装测试或模组化前的品质测试，且产业竞争日趋激烈的情势下，各晶圆制造厂更着重于高效率的晶圆级测试方式。现有的晶圆的测试方法通常为待测晶圆设置一探针卡，探针卡上的每个探针对应设置一信号通路，通过移动探针卡从而实现对整个待测晶圆上芯片的测试。

然而，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的测试装置中探针卡一般具备多个探针，为每个探针对应设置一信号通路，测试装置成本较高。

技术实现要素：

本发明实施方式的目的在于提供一种晶圆测试装置、测试系统及测试方法，能够降低测试装置成本。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种晶圆测试装置，包括：包含多个电极探针的晶圆测试卡、与晶圆测试卡连接的至少一个信号通路，其中，至少两个电极探针共用一个信号通路；至少一个信号通路用于为多个电极探针提供测试电信号；多个电极探针用于连接待测晶圆上的待测芯片，并利用测试电信号对待测芯片进行测试。

本发明的实施方式还提供了一种晶圆测试系统，包括：上述的晶圆测试装置以及信号输出装置，信号输出装置连接晶圆测试装置；信号输出装置用于为晶圆测试装置提供测试电信号；晶圆测试装置利用测试电信号对待测晶圆进行测试。

本发明的实施方式还提供了一种晶圆测试方法，应用于上述的晶圆测试装置，晶圆测试方法包括：将多个电极探针连接待测晶圆上的待测芯片；经由至少一个信号通路为多个电极探针提供测试电信号。

本发明实施方式相对于现有技术而言提供了一种测试装置，包括：包含多个电极探针的晶圆测试卡、与晶圆测试卡连接的至少一个信号通路，其中，至少两个电极探针共用一个信号通路；至少一个信号通路用于为多个电极探针提供测试电信号；多个电极探针用于连接待测晶圆上的待测芯片，并利用测试电信号对待测芯片进行测试。本发明实施方式中至少两个电极探针共用一个信号通路，通过至少一个信号通路为晶圆测试卡上的多个电极探针提供测试电信号，信号通路的数目小于晶圆测试卡的电极探针数目，避免了为每个电极探针设置一个信号通路，从而降低了测试装置的成本。

另外，电极探针的数目小于待测芯片的数目；优选地，晶圆测试卡上的电极探针呈阵列方式排布。该方案中由于待测晶圆上的待测芯片通常以阵列方式排布，因此，将电极探针以阵列方式排布，有利于测试人员进行测试。

另外，电极探针的数目等于待测芯片的数目，晶圆测试卡上的电极探针的排布方式与待测晶圆上的待测芯片的排布方式相同。该方案中在对待测晶圆进行测试时，仅需一次对准，便可实现晶圆测试卡上的所有电极探针对准待测晶圆上的所有待测芯片，大大节约了测试时间。

另外，晶圆测试卡包括多个测试单元，每个测试单元至少包括两个电极探针，且每个测试单元的电极探针的数目相同，信号通路的数目与每个测试单元的电极探针的数目相同；信号通路为每个测试单元的电极探针提供测试电信号。该方案中通过信号通路的切换提供测试电信号的测试单元即可完成测试，大大减少了每次移动的时间及电极间对位造成的误差，提高了测试效率。

另外，待测晶圆包括公共第一电极，待测晶圆上每个待测芯片包括独立的第二电极；多个电极探针包括一个第一电极探针和若干个第二电极探针；第一电极探针用于连接待测晶圆的公共第一电极，第二电极探针用于连接待测芯片的第二电极。

另外，电极探针用于连接待测芯片的部位为导电弹性部。该方案中将电极探针用于连接待测芯片进行测试的部位设置为导电弹性部，使得测试人员在进行测试时能够缓冲部分力以避免对待测芯片造成损坏。

另外，晶圆测试系统还包括：摄像装置，摄像装置连接信号输出装置；摄像装置用于在信号输出装置为晶圆测试装置提供测试电信号时，获取晶圆测试装置对待测晶圆进行测试时的测试图片。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明第一实施方式的晶圆测试装置的结构示意图；

图2是根据本发明第一实施方式的晶圆测试装置的另一种结构示意图；

图3是根据本发明第二实施方式的晶圆测试系统的结构示意图；

图4是根据本发明第三实施方式的晶圆测试方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种晶圆测试装置，如图1和图2所示，本实施方式的核心在于提供了一种测试装置1，包括：包含多个电极探针110的晶圆测试卡11、与晶圆测试卡11连接的至少一个信号通路12，其中，至少两个电极探针110共用一个信号通路12；至少一个信号通路12用于为多个电极探针110提供测试电信号；多个电极探针110用于连接待测晶圆3上的待测芯片30，并利用测试电信号对待测芯片30进行测试。本发明实施方式中至少两个电极探针110共用一个信号通路12，通过至少一个信号通路12为晶圆测试卡11上的多个电极探针110提供测试电信号，信号通路12的数目小于晶圆测试卡11的电极探针110数目，避免了为每个电极探针110设置一个信号通路12，从而降低了测试装置的成本。

下面对本实施方式的晶圆测试装置的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。

作为一种可实现的实施方式，如图1所示，电极探针110的数目小于待测芯片30的数目；优选地，晶圆测试卡11上的电极探针110呈阵列方式排布。

具体地说，晶圆测试卡11上的电极探针110的数目小于待测芯片30的数目，在对待测晶圆3进行测试时，移动晶圆测试卡11使得电极探针110与待测芯片3上的部分待测芯片30对准，由于信号通路12的数目小于晶圆测试卡11的电极探针110的数目，而与晶圆测试卡11连接的至少一个信号通路12每次仅能够为等于或小于自身数目的电极探针110提供测试电信号，因此，需要信号通路12切换提供测试电信号的电极探针110，从而实现为多个电极探针110提供测试电信号，以实现对待测晶圆3上的部分待测芯片30的测试。通过移动晶圆测试卡11将电极探针110与待测晶圆3上的待测芯片30进行多次对准测试，从而实现对整个待测晶圆3上待测芯片30的测试。优选地，晶圆测试卡11上的电极探针110呈阵列方式排布，由于待测晶圆3上的待测芯片30通常以阵列方式排布，因此，将电极探针110以阵列方式排布，有利于测试人员进行测试。

值得说明的是，一般来说，待测晶圆3上所有待测芯片30具备独立的第一电极和第二电极，此种情况下，晶圆测试卡11上的相邻的两电极探针110之间的距离与待测晶圆3上待测芯片30的第一电极和第二电极的距离相同，从而在晶圆测试卡11上的电极探针110对准待测芯片30时，能够同时对准待测芯片30的第一电极和第二电极，从而实现对待测芯片30的测试。但此种方式，测试同一待测芯片30的两个电极探针110之间的距离过近，容易造成短路。

为避免测试同一待测芯片30的相邻两个电极探针110之间的距离过近而造成短路，本实施方式中将待测晶圆3上的所有待测芯片30的第一电极相连后形成公共的第一电极，测芯片30的第二电极相互独立。因此，本实施方式中仅需设置一个连接待测芯片30的第一电极的第一电极探针1101，以及连接待测芯片30的第二电极的第二电极探针1102，从而在测试时一个第一电极探针1101连接引出公共的第一电极以连接所有待测芯片30的第一电极，一个待测芯片30上仅需对应连接一第二电极探针1102便可实现测试，从而避免相邻两个电极探针110过近而造成短路，提高了测试过程的安全性。

优选地，第一电极探针1101可独立于第二电极探针1102设置，在测试时，第一电极探针1101连接待测晶圆3的固定位置不做移动，第二电极探针1102呈阵列方式排布，移动第二电极探针便可实现对整个待测晶圆3上所有待测芯片30的测试。

作为另一种可实现的实施方式，如图2所示，电极探针110的数目等于待测芯片30的数目，晶圆测试卡11上的电极探针110的排布方式与待测晶圆3上的待测芯片30的排布方式相同。

具体地说，晶圆测试卡11上的电极探针110的数目等于待测芯片30的数目，且排布方式相同，使得在对待测晶圆3进行测试时，仅需一次对准，便可实现晶圆测试卡11上的所有电极探针110对准待测晶圆3上的所有待测芯片30，大大了节约测试时间。由于信号通路12的数目小于晶圆测试卡11的电极探针110的数目，而与晶圆测试卡11连接的至少一个信号通路12每次仅能够为等于或小于自身数目的电极探针110提供测试电信号，因此，需要信号通路12切换提供测试电信号的电极探针110，从而实现为晶圆测试卡11上的所有电极探针110提供测试电信号以实现对待测晶圆3上的所有待测芯片30的测试。

值得说明的是，一般来说，待测晶圆3上所有待测芯片30具备独立的第一电极和第二电极，此种情况下，晶圆测试卡11上的相邻两电极探针110之间的距离与待测晶圆3上待测芯片30的第一电极和第二电极的距离相同，从而在晶圆测试卡11上的电极探针110对准待测芯片30时，能够同时对准待测芯片30的第一电极和第二电极，从而实现对待测芯片30的测试。但此种方式，测试同一待测芯片30的两个电极探针110之间的距离过近，容易造成短路。

为避免测试同一待测芯片30的相邻两个电极探针110之间的距离过近而造成短路，本实施方式中将待测晶圆3上的所有待测芯片30上的第一电极相连后形成公共的第一电极，待测芯片30的第二电极相互独立。因此，本实施方式中仅需设置一个连接待测芯片30的第一电极的第一电极探针1101，以及连接待测芯片30的第二电极的第二电极探针1102，从而在测试时一个第一电极探针1101连接引出的公共的第一电极以连接所有待测芯片30的第一电极，一待测芯片30上仅需连接一第二电极探针1102便可实现测试，从而避免相邻两个电极探针110过近而造成短路，提高了测试过程的安全性。

值得说明的是，图2中所示的晶圆测试卡11上，由于电极探针110数目与待测晶圆3上的待测芯片30数目相同，将电极探针110设置为微凸起状，从而避免电极探针110过长而在信号通路12为电极探针110提供电信号时，电极探针之间发生短路。对于具备公共的第一电极的待测晶圆3来说，由于共用第一电极，因此可将第一电极探针1101设置在任意一第二电极旁边(图中未示出)，当第一电极探针1101连接与该第一电极探针1101所在位置对应的待测芯片30时，实现了对整个待测晶圆3上待测芯片30的第一电极的连接。

进一步地，晶圆测试卡11包括多个测试单元，每个测试单元至少包括两个电极探针110，且每个测试单元的电极探针110的数目相同，信号通路12的数目与每个测试单元的电极探针110的数目相同；信号通路12为每个测试单元的电极探针110提供测试电信号。

具体地说，图2中，由于电极探针110的数目等于待测芯片30的数目，且晶圆测试卡11上的电极探针110的排布方式与待测晶圆3上的待测芯片30的排布方式相同，晶圆测试卡11仅需一次精准对位。测试卡内部包含至少两个电极探针110为一个测试单元(例如：每1000个电极探针110为一个测试单元)，通过信号通路的切换12提供测试电信号的测试单元即可完成测试，大大减少了每次移动的时间及电极间对位造成的误差，大大提高测试效率。

进一步地，电极探针110用于连接待测芯片30的部位为导电弹性部。

具体地说，将电极探针110用于连接待测芯片30进行测试的部位设置为导电弹性部，从而在测试人员进行测试时能够缓冲部分力以避免对待测芯片30造成损坏。可实现地，电极探针110用于连接待测芯片30的部位设置有弹簧，其前端材料为略软质材料如聚二甲基硅氧烷(pdms)，以避免芯片翘曲接触不充分的问题。

值得说明的是，本实施方式中的待测晶圆3可为micro-led晶圆，待测芯片30为micro-led，待测芯片30公用的第一电极通常为n电极，独立的第二电极为p电极。

与现有技术相比，本发明实施方式提供了一种晶圆测试装置，至少两个电极探针110共用一个信号通路12，通过至少一个信号通路12为晶圆测试卡11上的多个电极探针110提供测试电信号，信号通路12的数目小于晶圆测试卡11的电极探针110数目，避免了为每个电极探针110设置一个信号通路12，从而降低了测试装置的成本。

本发明的第二实施方式涉及一种晶圆测试系统，如图3所示，包括：如第一实施方式的晶圆测试装置1以及信号输出装置2，信号输出装置2连接晶圆测试装置1；信号输出装置2用于为晶圆测试装置1提供测试电信号；晶圆测试装置1利用测试电信号对待测晶圆3进行测试。

晶圆测试系统还包括：摄像装置4，摄像装置4连接信号输出装置2；摄像装置4用于在信号输出装置2为晶圆测试装置1提供测试电信号时，获取晶圆测试装置1对待测晶圆3进行测试时的测试图片。

下面以待测晶圆30micro-led晶圆对上述晶圆测试系统的使用方法进行说明：

将水平结构的micro-led图形化后的晶圆片置于系统的载台上，之后缓慢上移micro-led晶圆片，通过高精度自动对位系统将晶圆测试卡11上的电极探针110与晶圆片上每一个micro-led的p/n电极准确接触，同时位于待测晶圆30下方的摄像装置4与电极探针接触的micro-led对准。信号输出装置2加载测试电信号给晶圆测试装置1，监测输出每个micro-led测试电信号结果和相应位置micro-led的亮度图。根据测试项目的不同，信号输出装置2输出的测试电信号也有所不同，测试电信号包括额定正向电流、反向电压、静电释放(esd)信号等。

与现有技术相比，本发明实施方式中提供了一种晶圆测试系统，包括：如第一实施方式的晶圆测试装置1以及信号输出装置2，信号输出装置2连接晶圆测试装置1；信号输出装置2用于为晶圆测试装置1提供测试电信号；晶圆测试装置1利用测试电信号对待测晶圆3进行测试，给出了一种低成本的晶圆测试系统的实现方式。

本发明的第三实施方式涉及一种晶圆测试方法，本实施方式中的晶圆测试方法如图4所示，具体包括：

步骤101：将多个电极探针连接待测晶圆上的待测芯片。

具体地说，若电极探针数目小于待测待测晶圆上的待测芯片，则在进行测试时，将晶圆测试卡上的多个电极探针对准待测晶圆上的部分待测芯片。在对该部分待测芯片测试完成后，移动晶圆测试卡将电极探针与待测晶圆上的待测芯片进行多次对准测试，从而实现对整个待测晶圆上待测芯片的测试。优选地，电极探针由于包括第一电极探针和第二电极探针，因此，在实际对准时，仅需将第二电极探针对准待测晶圆上的待测芯片即可。若电极探针数目等于待测待测晶圆上的待测芯片，则仅需一次精准对位，便可实现对整个待测晶圆上待测芯片的测试，无需多次对位。

步骤102：经由至少一个信号通路为多个电极探针提供测试电信号。

具体地说，至少两个电极探针共用一个信号通路，表明信号通路的数目小于晶圆测试卡的电极探针的数目，而与晶圆测试卡连接的至少一个信号通路每次仅能够为等于或小于自身数目的电极探针提供测试电信号，因此，需要信号通路切换提供测试电信号的电极探针，通过信号通路的切换提供测试电信号的电极探针，实现为多个电极探针均提供测试电信号，以对待测芯片进行测试。

经由至少一个信号通路为多个电极探针提供测试电信号，具体为：经由信号通路为每个测试单元的电极探针提供测试电信号。具体地，由于电极探针的数目等于待测芯片的数目，且晶圆测试卡上的电极探针的排布方式与待测晶圆上的待测芯片的排布方式相同，晶圆测试卡仅需一次精准对位。测试卡内部包含至少两个电极探针为一个测试单元(例如：每1000个电极探针为一个测试单元)，通过信号通路的切换提供测试电信号的测试单元即可完成测试，信号通路依次为同等数量的电极探针即测试单元提供测试电信号，大大减少了每次移动的时间及电极间对位造成的误差，大大提高测试效率。

与现有技术相比，本发明实施方式提供了一种晶圆测试方法，应用于如第一实施方式中的晶圆测试装置，晶圆测试方法包括：将多个电极探针连接待测晶圆上的待测芯片；经由至少一个信号通路为多个电极探针提供测试电信号。该方案中给出了利用该低成本晶圆测试装置对待测晶圆进行测试的测试方法。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。