一种芯片的测试工装与测试系统的制作方法

1.本技术涉及芯片测试领域，尤其涉及一种芯片的测试工装与测试系统。


背景技术：

2.现阶段，芯片的测试以光电子芯片为例，光电子芯片的在线测试，往往是通过单颗芯片进行测试，且光电子芯片涉及异质材料的外延存在早期失效，所以需要对光电子芯片进行快速老化处理。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例期望提供一种芯片的测试工装与测试系统，以解决芯片的在线测试难以及快速老化问题。
4.为了达到上述目的，本技术实施例的技术方案是这样实现的：
5.本技术实施例的一方面，公开了一种芯片的测试工装，包括：
6.载物台，所述载物台上形成有定位部和对准标记，所述定位部用于定位待测试的芯片、并使所述芯片的光口裸露，所述对准标记用于测试设备与位于所述定位部上的所述芯片进行水平位置校准；以及
7.偏转器，所述偏转器用于改变光束的方向，使所述测试设备的耦合光纤与位于所述定位部上的所述芯片耦合。
8.进一步地，所述测试工装还包括：
9.限位机构，所述限位机构能够移动地设置在所述载物台上，用于固定所述芯片于所述定位部上。
10.进一步地，所述载物台上形成有与所述定位部连通的限位槽，所述限位机构包括：
11.限位件，所述限位件能够移动地设置在所述限位槽内，用于抵接所述芯片于所述定位部，所述偏转器设置在所述限位件上，并能够跟随所述限位件移动；
12.限位轴组件，所述限位轴组件设置在所述载物台上，用于带动所述限位件进行移动。
13.进一步地，所述限位件为限位齿条，所述限位轴组件包括：
14.限位轴；
15.限位齿轮，设置在所述限位轴上，用于与所述限位齿条啮合；以及
16.限位轴承，所述限位轴穿设于所述限位轴承，所述限位轴承设置在所述载物台上，用于支撑所述限位轴旋转。
17.进一步地，所述定位部至少为一个，所述对准标记与所述定位部一一对应设置。
18.进一步地，所述定位部为定位槽，所述定位槽的深度小于所述芯片的厚度，所述定位槽面向所述偏转器的一端开口设置，以使设置于所述定位槽的所述芯片的光口裸露。
19.进一步地，所述测试工装还包括热敏电阻，所述热敏电阻贴装在所述载物台上。
20.进一步地，所述偏转器为反射镜或三棱镜。
21.进一步地，所述偏转器的材质为元素半导体、氧化物、聚合物或者金属。
22.进一步地，所述载物台配置为与晶圆适配的形状，所述定位部的数量和位置与所述晶圆中的芯片的数量和位置对应设置。
23.本技术实施例的另一方面，公开了一种芯片的测试系统，包括：
24.上述任意一项所述的测试工装；以及
25.测试设备，用于对设置在所述测试工装上的芯片进行测试。
26.进一步地，所述测试设备包括：
27.耦合光纤，所述耦合光纤位于所述偏转器上方，用于发出测试光束经所述偏转器后与所述定位部上的所述芯片耦合。
28.本技术实施例公开的一种芯片的测试工装与测试系统，通过设置载物台和偏转器，载物台上形成有定位部和对准标记，完成对芯片的定位和水平位置的校准，方便高效，自动化程度高，能够实现芯片的在线测试。
附图说明
29.图1为一种芯片的测试工装的结构示意图；
30.图2为一种芯片的测试系统的结构示意图；
31.图3为图1中a处的放大示意图；
32.图4为图1中展示出限位机构的局部结构示意图；
33.图5为图1中展示出限位机构的另一视角下的局部结构示意图。
34.附图标记说明
35.测试工装1；载物台11；定位部111；定位槽111a；第一侧面1111；开口1112；第二侧面1113；第三侧面1114；第四侧面1115；对准标记112；限位槽113；偏转器12；反射镜12a；第二光路121；限位机构13；限位件131；限位齿条131a；限位轴组件132；限位轴1321；限位齿轮1322；限位轴承1323；热敏电阻14；测试设备2；耦合光纤21；第一光路211；探针卡22；探针221；芯片3。
具体实施方式
36.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本技术宗旨的解释说明，不应视为对本技术的不当限制。
37.下面结合附图及具体实施例对本技术再做进一步详细的说明。本技术实施例中的“第一”、“第二”等描述，仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含地包括至少一个特征。在本技术实施例的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。
38.在芯片测试中，例如电子芯片、光电子芯片等，具体地，在光电子芯片测试中，晶圆级测试可以大批量测试，但是大部分都是基于光栅测试结构来评测真实器件的性能，而目前的晶圆级测试首先无法测试真实器件的性能，即使可以通过光栅测试真实器件，但光栅衍射导致的光谱谱线会影响测试的准确度。
39.对于现阶段光电子芯片涉及异质材料的外延，会导致材料间的晶格常数失配等，
工艺上需要对光电子芯片进行在线测试与快速老化处理。在线测试是指芯片本身性能是否能满足应用需要的筛选；快速老化是指芯片的工作寿命(可靠性)的早期筛选，剔除早期容易失效的。快速老化一般是加速寿命的实验，例如，电压超出工作电压(测试电压)的20％，温度一般在85℃以上，持续加电48小时或者100小时。测试设备一般包括耦合光纤、探针卡和显微镜。
40.请参阅图1至图3，本技术实施例的一方面，提供一种芯片的测试工装1，包括载物台11和偏转器12。载物台11形成有定位部111和对准标记112，定位部111用于定位待测试芯片3、并使芯片3的光口裸露；对准标记112用于测试设备2与位于定位部111上的芯片3进行水平位置校准，例如，测试设备2的耦合光纤21、探针卡22上的探针221或显微镜能够与芯片3进行水平方向位置校准。偏转器12设置在载物台11上，用于改变光束的方向，能够使测试设备2的耦合光纤21与位于定位部111上的芯片3进行耦合。
41.需要说明的是，上述“定位部111用于定位待测试芯片3”中“定位”是指可以是定位部111对待测试芯片3进行固定，也可以是定位部111对待测试芯片3进行限位，结合其他部件(例如下文提及的限位机构13)对芯片3进行固定。
42.本实施例通过设置载物台11为芯片3的测试提供了支撑，载物台11上形成有定位部111和对准标记112，可以完成对芯片3的定位和水平位置的校准，配合偏转器12能够实现芯片的在线测试，测试方便高效、自动化程度高。本实施例的测试工装可以重复使用，降低了测试成本。
43.在一实施例中，定位部111至少为一个，例如可以为一个、两个或者两个以上等。定位部111为一个时，可以实现对单个芯片3的在线测试。定位部111为多个时，可以同时对多个芯片3批量进行在线测试。
44.在一实施例中，对准标记112与定位部111可以一一对应设置，即每一个定位部111与每一个对准标记112对应。每个定位部111设置对准标记112，提高了测试设备2与位于定位部111上的芯片3的水平位置校准精度，可以实现多个测试设备2对应多个定位部111上的芯片3同时进行测试。当然，若单个测试设备2连续对多个芯片3进行测试时，也可以只设置少量对准标记112，在测试设备2与有对准标记112的芯片3进行水平位置校准后，根据各定位部111之间的距离，将测试设备2移动相应的距离，以实现对其他定位部111上的芯片3进行对位。
45.进一步地，当对准标记112与定位部111一一对应设置时，对准标记112还可以具有编号，便于测试设备2记录相应的芯片3信息。例如，当芯片3测试存在早期失效，测试设备2会记录该芯片3对应的对准标记112的编号，便于后期进行筛选。
46.进一步地，对准标记112可以位于载物台11上任何合适的位置，只要测试设备2能够通过对准标记112对位于定位部111上的芯片3进行水平位置校准即可。例如，对准标记112可以位于载物台11上靠近定位部111的第一侧面1111处。
47.在一实施例中，定位部111可以为定位槽111a。具体地，定位槽111a的深度小于芯片3的厚度，芯片3露出定位槽111a的部位，便于夹持工具夹持芯片3。定位槽111a的深度也可以大于或等于芯片3的厚度，此时，为方便夹持工具夹持芯片3，可以在定位槽111a两侧设置耳槽，用于夹持工具作业时提供避让空间。
48.进一步地，定位槽111a面向偏转器12一端开口1112设置。参见图3，定位槽111a的
开口设置在定位槽111a的第二侧面1113处，以使设置于定位槽111a的芯片3的光口裸露。
49.在一实施例中，定位部111可以是载物台11上具有的气孔，气孔的尺寸小于芯片3的尺寸。例如，将芯片3放置在气孔上，启动与气孔连接的气泵，由于气泵可以提供吸力，可以将芯片3吸附在载物台11上，完成对芯片3的固定。
50.在一实施例中，定位部111可以是粘接条或粘接层。
51.在一实施例中，请参阅图4和图5，测试工装1还包括限位机构13，限位机构13能够移动地设置在载物台11上，用于固定芯片3于定位部111上。
52.具体地，载物台11上形成有与定位部111连通的限位槽113，限位机构13包括限位件131和限位轴组件132；限位件131能够移动地设置在限位槽113内，用于抵接芯片3于定位部111中，偏转器12可以设置在限位件131上，并能够跟随限位件131移动。例如，定位部111为定位槽111a，限位槽113与定位槽111a连通，限位件131用于抵接芯片3于定位槽111a中。限位轴组件132设置在载物台11上，用于带动限位件131进行移动。
53.本实施例中采用限位机构13将芯片3固定在定位槽111a中，可以控制芯片3的输入/输出波导的高度，使得波导可以与通过偏转器12的光束对准。偏转器12设置在限位件131上，可以保持偏转器12与芯片3的距离，确保芯片3与偏转器12有更好的耦合效率。
54.在一实施例中，限位件131可以为限位齿条131a；限位轴1321组件132包括限位轴1321、限位齿轮1322以及限位轴承1323。限位齿轮1322设置在限位轴1321上，用于与限位齿条131a啮合；限位轴承1323穿设于限位轴承1323，限位轴承1323设置在载物台11上，用于支撑限位轴1321旋转。
55.具体地，限位轴承1323可以设置在载物台11沿限位轴1321轴向的两侧，用于支撑限位轴1321旋转。例如，旋转限位轴1321，带动限位齿轮1322旋转，限位齿轮1322与限位齿条131a啮合，进而实现限位齿条131a在限位槽113内移动，从而推动芯片3向定位槽111a内移动，待定位槽111a的三边与芯片3三边接触后，完成对芯片3的固定。旋转限位轴1321的方式，可以是限位轴1321的轴端形成为内六角，利用内六角扳手驱动限位轴1321旋转；也可以是通过电机驱动限位轴1321旋转。
56.进一步地，限位齿条131a的上表面低于第二光路121，避免阻挡芯片3的光口，影响光耦合。
57.本实施例通过设置限位轴承1323，用于支撑限位轴1321旋转，降低其运动过程中的摩擦系数，并提高其旋转精度，通过限位轴1321与限位齿轮1322啮合，提高了限位齿条131a的移动精度以及芯片3的光耦合率。
58.在一实施例中，限位轴1321组件132可以不包括限位轴承1323，在限位轴1321与载物台11上穿设的侧面开有长条形的孔，限位轴1321可以在孔内转动移动，从而带动限位齿条131a沿限位槽113直线移动，实现对芯片3的固定。
59.在一实施例中，限位机构13可以是限位板，限位板为长条形板状；限位板位于限位槽113内，例如限位板在载物台11上平行于第二光路121摆放，可以手动推动限位板向芯片3移动，实现对芯片3的固定。
60.在一实施例中，参见图1，在大批量测试时，每列(纵排)定位部111均设置一个限位机构13。每列中的每个定位部111对应设置一个限位齿条131a，使得每个限位齿条131a可以对应固定一个芯片3。每列中的每个限位齿条131a对应设置一个限位齿轮1322，多个限位齿
轮1322均穿设于同一个限位轴1321上。通过驱动该限位轴1321旋转，带动该限位轴1321上所有限位齿轮1322啮合对应的限位齿条131a，从而对该列的所有芯片3同时进行固定。该方式操作简单，芯片固定效率高。
61.在一实施例中，偏转器12也可以设置于载物台11上，不跟随限位件131移动。例如，载物台11上形成有与定位槽111a连通的限位孔(图未示出)，限位件131能够移动地设置在限位孔内，限位件131用于抵接芯片3于定位槽111a中。由于偏转器12设置在载物台11上，位于限位孔上方，不与限位件131干涉，故不影响限位件131移动抵接芯片3。可以理解的，该实施例中，载物台11上可以形成有连通定位槽111a的通槽，通槽位于限位孔上方并与限位孔至少部分隔断设置，以便将偏转器12设置在通槽的隔断部位上，通槽的底部低于第二光路121，通槽的设置便于将耦合光纤的光束经偏转器12偏转后的第二光路121与芯片3对准耦合。
62.在一实施例中，偏转器12可以设置在载物台11上靠近定位部111开口1112处(芯片3的光口处)，与定位部111一一对应，即每一个定位部111与一个偏转器12对应设置，用于改变来自耦合光纤21发出的光束的方向。耦合光纤21的光束沿第一光路211到偏转器12，经偏转器12偏转，沿第二光路121与芯片3耦合。通过设置偏转器12，改变了测试设备2的设置位置，各元件的空间位置布局更加灵活。
63.进一步地，偏转器12可以是反射镜12a或三棱镜等。对于反射镜12a的形状，从定位部111的第三侧面1114往第四侧面1115看，反射镜12a的形状可以为三角形，第一光路211与第二光路121垂直。反射镜12a的形状还可以是其他形状，但无论哪种形状，只要保证能够将耦合光纤21发出的光束反射耦合进入芯片3的光口即可。
64.进一步地，偏转器12的材质可以是元素半导体，例如硅等。偏转器12的材质还可以是氧化物、聚合物或者金属等。
65.在一实施例中，载物台11的形状可以是圆形或方形等。
66.进一步地，载物台11的形状配置为与晶圆适配的形状，例如为圆形，定位部111的数量和位置与晶圆中的芯片3的数量和位置对应设置，可以通过晶圆图的空间分布及其模型分析，针对测试结果为低良率的区域，分析其原因。例如，异常的制程步骤、问题机器等问题。对于良品率高的，也需记录每片晶圆经过测试后产生的晶圆图，便于作为工作报告的内容或者事故诊断的重要依据。载物台11的形状配置为与晶圆适配的形状，还可以利用晶圆的测试台对测试工装1上的芯片进行测试。
67.在一实施例中，测试工装1还包括热敏电阻14，热敏电阻14可以贴装在载物台11上任何合适位置。热敏电阻14至少为一个，还可以是多个。例如，参见图1，热敏电阻14为四个，分布在载物台11周围空余的地方。热敏电阻14用于芯片3附近温度的实时监控。对于老化测时，可以通过控制测试环境的温度来模拟芯片3在工作时的环境。
68.进一步地，对于温度控制测试，不限于老化测试，还可以是其他测试。例如，在微电子芯片3中的电压-电流或者电压-电容等的测试中，温度可以明显增加沟道中的载流子的传输速度，实现单一温度变量的测试，以获取芯片3的最佳工作温度区间。
69.本技术实施例的另一方面，请参阅图1至图5，提供一种芯片的测试系统，包括上述任意一种测试工装1和测试设备2。测试设备2用于对设置在测试工装1上的芯片3进行在线测试，测试设备2包括但不限于耦合光纤21、探针卡22或显微镜等。
70.例如，耦合光纤21位于偏转器12上方，与所述偏转器12形成有第一光路211，用于发出测试光束。具体地，耦合光纤21可以是光纤阵列或者棱镜光纤等，配合偏转器12可以完成对每个芯片3进行光耦合，提高耦合效率。探针卡22位于芯片3上方，探针卡22上具有多个测试探针221，可以与芯片3直接接触进行电气测试，测试效率高。具体地，可以通过施加电压来进行快速老化处理，剔除早期失效的芯片3，便于对芯片3进行筛选。显微镜用于观察耦合光纤21和/或探针卡22与芯片3的连接状况，判断是否处于连通状态；或者可以在显微镜下对芯片3进行操作，高效便捷，易于操作。
71.本实施例通过测试工装1与测试设备2完成了对单个芯片或大批量芯片的在线测试以及快速老化，操作简单，自动化程度高，可以剔除早期失效的芯片。测试工装1可以重复使用，对不同批次芯片进行测试，提高了测试效率、降低了测试成本。
72.在一实施例中，在线测试不限于快速老化测试，还可以是其他测试，例如，电池片的充放电测试，微电子芯片的循环耐久测试等。
73.以上所述，仅为本技术的较佳实施例而已，并非用于限定本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所有的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本技术的保护范围之内。