用于半导体测试的晶舟的制作方法

专利名称：用于半导体测试的晶舟的制作方法
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背景技术：
半导体晶片的制作是高度自动化的过程，其包括许多步骤和处理晶片的位置。实 际上，所述制作可以在不同的制作车间、国家的不同部分或者甚至多个国家中进行。已经发 展出了通常用于在制作过程中运送晶片的晶片承载器或者“晶舟(wafer boat)”。这种晶 片承载器构造为允许在独立的制作位置自动化地操作晶片并且保护晶片使其不受到外界 力以及电损伤。在制作过程的许多步骤之间(如果不是在所有的步骤之间的话)，晶片通常 由相同的晶片承载器运送。在每个处理步骤中，从承载器中取出晶片并且在将晶片重新放 回晶片承载器中之前处理晶片。晶片的测试现在占半导体制作成本很大的比例。随着电路逐渐地变得更加复杂， 与这些电路相关的测试也增加了。此外，晶片通常制作为在单个晶片上具有密集的大量独 立管芯。因此，单个晶片可以拥有都具有独立电路的多个管芯。因此，多个电路可以制作在 单个晶片上，使得之后可以将晶片分割为独立的芯片。由于中涉及的相当大的成本以及测试这种半导体芯片的相当大的成本，所以如果 存在减小在制作过程完成时芯片上所需要的测试的量的方法，将会是非常有益的。类似地， 如果存在在制作过程的早期识别出可以在晶片完成之前进行补救的有效的制作步骤的方 法，将会是非常有益的。此外，如果存在在可修补的芯片还在制作过程中就确定它是有缺陷 的，从而使得可以对于整体过程改善产量的方法，将会是非常有益的。

发明内容
根据本发明的实施例，提供了一种测试半导体晶片的方法，其包括提供晶片承载 器；将晶片设置在晶片承载器中；在第一制作位置与第二制作位置之间移动晶片承载器和 所述晶片；在晶片置于晶片承载器中时，测试晶片；在完成在第一制作位置处的制作操作 之后并且在进行在第二制作位置处的制作操作之前执行测试。根据本发明的另一个方面，可以根据来自在晶片承载器中进行的这种晶片测试的原始反馈来调整上游制作过程。类似地，根据本发明的另一个方面，可以在晶片制作过程中 执行下游调整，以产生更高的产量和/或修理晶片。根据本发明的另一个方面，提供了一种用于测试晶片的设备，其包括晶片承载器；设置在晶片承载器上的测试电路，其中测试电路构造为在晶片由晶片承载器在制作操 作之间运送时，在晶片上执行测试。
根据本发明的一个方面，可以采用实体的连接以在晶片承载器中进行测试。根据 另一个方面，可以采用无线激励以对每个晶片管芯上的内建自测电路进行激励。类似地，根 据本发明的另一个方面，光学供电的电路可以用在晶片管芯中以对晶片管芯进行测试。可 以采用管芯中的光学发射器以将测试数据返回到晶片承载器。 根据另一个方面，构造为具有将原始测试数据发送到远程接收器的发射器，测试 数据在远程接收器处可以被进一步处理并且用于调整制作过程。根据本发明的另一个实施例，晶片承载器可以接收精简的测试代码，以允许晶片 承载器应用制作过程之间的测试方案。实际上，晶片承载器测试器在这种模式下作为精简 用户端而工作。通过回顾说明书和附图以及权利要求，本发明另外的实施例将会变得清楚。


图1示出了晶片承载器系统的现有示例。图2示出了晶片制作中采用的示例性处理步骤。图3示出了展示根据本发明的一个实施例的进行晶片承载器测试的方法的流程 图。图4a、图4b和图4c示出了展示根据本发明的一个实施例的测试晶片承载器中的 晶片的方法的流程图。图5示出了根据本发明的一个实施例的晶片承载器框图，其包括测试设备。图6示出了根据本发明的一个实施例的用于控制晶片承载器的计算机系统的框 图。图7示出了根据本发明的各种实施例的包括具有不同测试操作的多个管芯的示 例性晶片的俯视图。
具体实施例方式
现在参照图1，可以看到现有的晶舟系统10的示例。晶片承载器示出为元件2、6 和8。为了将晶片移动通过装配线，晶舟承载器在传送装置系统12、14、16和18上运送。在 过去，这种晶片承载器仅执行将晶片在不同的制作步骤之间传输的功能。但在晶片设置在 晶片承载器中时，并不执行任何测试。但是，在不对晶片进行处理的处理步骤之间有大量的时间。例如，一些制造商将晶 片承载器在不同的城市之间的不同的制作车间之间运输。因此，在晶片置于其晶片承载器 中时，晶片可能花费大量时间在运输上。在制作过程结束时或者制作过程的中间时刻，晶片 可以从晶片承载器中取出以对晶片执行测试。但是，这种测试需要专用的测试工具和昂贵 的测试机械以执行测试。此外，与这种测试有关的时间是制作半导体产品的成本的重要部 分。因此，根据本发明的一个实施例，可以将测试电路包括在晶片承载器中，以允许在 晶片置于晶片承载器中时，执行一些测试程序。根据本发明的一个实施例，因为可以在晶片 到达专用的测试站之前执行一些测试，所以将允许简化的测试。根据本发明的另一个实施 例，在晶片处于晶片承载器中时获得的测试数据可以用于调整制作过程，甚至用于通过随后的制作步骤来修理有缺陷的半导体产品。此外，这种对于制作过程的调整可以更早而不 是更晚执行，由此改善正在进行制作过程的其他晶片的制作过程，而不需要等待完全地处 理和测试最初的晶片。现在参照图2，示出了示例性制作过程。过程1、2、3、4和N分别由框204、208、212、 216和220表示。该制作过程示出为包括用于制作晶片的多个过程。在各个过程之间示出 的箭头表示当晶片置于晶片承载器中时过程之间的运输时间。此外，标有1\、T2和T3的箭 头表示在晶片置于晶片承载器中时不同过程之间可以执行的测试。没有必要在每个制作过 程之间都执行测试。当然，这些测试仅示例性的示出了如果需要的话可以执行的测试。例如，如果所包括的过程以及连接通路，那么可以在沉积或抛光每个金属层之后 执行测试。但是，应该理解，为了本专利的目的，可以在晶片置于晶片承载器时的任何制作 阶段执行测试。此外，制作过程被理解为包括在晶片从晶片承载器中取出时在晶片上执行 的专用的测试过程。现在参照图3，通过流程图300图示了执行晶片承载器测试方案的方法的示例。流 程图300在框304中示出了提供晶片承载器。这理解为这个晶片承载器构造为具有可以用 于在晶片存在于晶片承载器中时在晶片上执行测试测试电路。在框306中，将晶片传入晶 片承载器并设置在其中。在框308中，晶片承载器和晶片之后在不同的制作过程(诸如第 一制作过程或位置与第二制作过程或位置)之间移动。在框310中，在晶片承载器中测试 晶片并且这种测试在完成第一制作位置或步骤处的制作步骤或操作之后并且在第二制作 位置或步骤处的制作操作之前执行。由图4a、4b和4c示出了测试过程的更详细的示例。流程图400示出了对这种方 法进行演示的流程图。在框404处，提供了晶片承载器。之后如框408所示，将晶片设置在 晶片承载器中。之后如框412所示，晶片承载器和晶片在第一制作位置与第二制作位置之 间移动。应该理解，词“第一”和“第二”的使用不意味着最初的和随后的，而仅指的是晶片 制作过程中的两个步骤。在框416中，在晶片置于晶片承载器中并且在制作操作或步骤之 间时对晶片执行测试。框420详述了在晶片承载器中可以执行的测试。举例来说，可以在 晶片从第一制作位置运输到第二制作位置时对晶片进行测试。举例来说，如框424中所示， 可以在晶片在运输车辆(诸如卡车或火车)上运输时对其进行测试。类似地，如框428所 示，可以在晶片在飞机上运输时对其进行测试。 为了实施测试，可以采用设置在晶片承载器上的测试电路。这种测试电路在现有 的系统中似乎不存在。由于当今的系统可能使用RFID标记来识别晶片承载器，所以用于在 晶片置于晶片承载器中时对晶片进行测试。因此，框432示出了将这种测试电路设置在用 来对晶片自身进行测试的晶片承载器上。 为了实施测试，测试电路可以将测试信号从晶片承载器传输到晶片，以便于在晶 片上开始测试。多种测试系统可以被用来在晶片置于晶片承载器中时执行晶片的测试。现 在，尤其可以将遥控地激活的测试电路构造为晶片的一部分。举例来说，内建自测(BIST) 电路可以构造为晶片上的每个管芯的一部分。这种内建自测电路可以被激活以使得内建自 测电路执行管芯的电路上的测试程序。这仅是如何执行测试的一个示例。此外，举例来说， 内部连线层可以设置在晶片上，以为每个管芯提供公共总线和输入/输出线，来允许以基 本的电平测试每个管芯。在这种情况下，可以在晶片承载器测试电路与晶片之间建立直接接触，以提供电力以及输入/输出能力。可以使用光学或无线信号来激活内建自测电路。例如，可以使用激光，以使其直接 入射到晶片上的光学接收器上。由激光束所提供的能量可以被用于为每个独立的管芯上的 测试电路供电。每个独立的管芯可以构造有发光二极管(LED)，以将响应信号传递到测试电 路。可选择地，如本领域中充分理解的，可以使用无线电频率信号来以无线方式将信号传递 到构造为半导体管芯的一部分的线圈。该线圈可以用于为构造成为每个管芯的一部分的测 试电路供电。之后，每个管芯可以使响应信号返回，以便于将测试数据传递回晶片承载器测 试电路。在晶片和晶片承载器处于运输中，特别是在制作步骤之间的长的停工期之间，每 个独立的管芯可以被单独地测试，以确定一些测试信息。在晶片置于晶片承载器中时，这允 许晶片承载器测试电路上的低能量使用并且为至少一部分的或者可能全部的被测试晶片 提供充足的时间。因此，流程图400在框436中示出了测试信号可以从晶片承载器传输到晶片，以使 得晶片上的测试电路上的测试开始。此外，如上所述，框440和444图示了安装到晶片承载 器上的激光器或者安装到上的无线发射器测试。框448示出了测试结果可以确定并且存储 在晶片承载器上的存储器中。晶片承载器之后可以将对于晶片的测试结果从晶片承载器传 输到远程位置。例如，因为晶片承载器处于晶片制作站之间的运输中，所以晶片承载器可以 将测试信息传递到连接有设置在制作处理附近的计算机的接收器。这允许晶片承载器为了 传递测试数据而使用低功率的发射器。如框456中所示，一旦确定了测试数据，可以根据测 试数据来调整制作过程。框456示出了可以根据所获得的测试数据来调整制作过程。举例来说，当在先前 处理的晶片上确定了错误时，可以调整上游制作参数，其中先前处理的晶片没有完成但是 报告了通过在晶片承载器中执行的测试而确定的错误。因此，测试信息可以用来调整上游 制作过程。此外，也可以调整下游制作过程。例如，如果晶片被确定为是有缺陷的，那么可 以将下游处理过程规划成为这种晶片的制作过程，以纠正该缺陷。此外，作为制作过程的一 部分，可以修理特定晶片上的独立管芯。实际上，可以在晶片置于晶片承载器中时，自身执 行一些修理。例如，在晶片承载器和晶片被运输时，可以使用设置在晶片承载器中的电源来 修理具有E熔丝修理能力的电路。但是，可以预见到更可能的场景将会涉及对于能够执行 这种修理的其后的制作步骤的调整。此外，测试数据可以用来识别不能复原的坏的管芯，因 此通过在使用专用的测试站时对于这些有缺陷的管芯不执行进一步的测试而节省了测试 时间。此外，可以去掉一些测试步骤，以使得将晶片从晶片承载器中取出以对晶片执行彻底 测试的专用的测试站可以减少所需要执行的测试的数目。以此方式，晶片承载器测试程序 节省了晶片所需要的总的测试时间。框460、464、468和472图示了可以基本上实施为具有“精简用户端”构造的测试 电路。在该构造中，精简的测试指令组存储在晶片承载器测试电路存储器上。该第一精简 的测试指令组用于执行框460与464中示出的两个制作过程之间的第一测试程序。当第一 测试程序可以从远程发射器下载到晶片承载器，并且第二测试程序代码可以存储在晶片承 载器测试电路的存储器中。之后，例如在随后的制作过程之间，该第二测试程序可以用来对 晶片执行额外的测试。以此方式，晶片承载器可以构造为具有低的存储器需求并且可以存储特别用于特定测试情况的一小组代码。现在参照图5，图5示出了晶片承载器，其包括存储器504、测试信号发射器508、测 试信号接收器512、测试代码收发器516，以及现有的晶片承载器上可以找到的晶片保持器 和相关的运输设备。存储器可以用于存储测试程序代码以及测试数据。可以使用测试代码 收发器516将测试代码传递到晶片承载器。此外，测试代码收发器可以用来将测试数据结 果发送到诸如传递站。测试信号发射器可以用来将测试输入信号发送到测试中的晶片。此 外，测试信号接收器512可以用于接收从晶片返回的测试结果。图6图示了用于执行图5中示出的测试电路的计算机系统的框图。此外，图6示出 了可以用于将信息从服务器或者制作计算机传递到每个晶片承载器的计算机系统的框图。 图6粗略地图示了每个系统元件是如何被实现的。系统600示出为包括经由总线608电连 接的硬件元件，包括处理器601、输入装置602、输出装置603、存储装置604、计算机可读存 储介质读取器605a、通讯系统606、处理加速器(例如，DSP或者特定目的的处理器)607以 及存储器609。计算机可读存储介质读取器605a进一步连接到计算机可读存储介质605b， 这个组合全面地表示远程的、本地的、固定的和/或可移动的存储装置加上用于临时地和/ 或更永久地容纳计算机可读信息的存储介质、存储器等，这个组合包括存储装置604、存储 器609和/或任何其他这种的系统600可存取的资源。系统600也包括软件元件(示出为 当前位于工作存储器691内)，包括操作系统692以及其他代码693，诸如程序、applet以 及数据等。系统600具有广泛的灵活性，可以使用单一的结构来实现可以根据当前期望的协 议、协议变化、协议扩展等而进一步构造的一个或多个服务器。但是，本领域的技术人员清 楚也可以根据更具体的应用需要来适当地利用这些实施例。例如，一个或多个系统元件可 以实现为系统600的组件内(例如，通讯系统606内)的子元件。也可以采用定制的硬件 和/或将特定的元件用在硬件、软件(包括所谓的“可移植软件”，诸如applet)或以上二者 中。此外，因为可以采用与其他计算装置的连接(诸如网络输入/输出装置(未示出))，所 以应该理解，也可以采用有线的、无线的、调制解调器的和/或其他的连接或者与其他计算 装置的连接。图7示出了为了从晶片承载器进行测试而构造的晶片700的示例。晶片700示 出为包括由管芯的矩阵中的方形所表示的多个管芯(诸如管芯701和管芯702)。虽然预 料到将会对于每个管芯采用相同的数据采集系统，但是图7示出了可供选择的数据采集方 法。例如，框704表示内建自测电路，该内建自测电路可以通过与晶片承载器连接并且接触 自测电路上的电力测试输入和测试输出垫的探针来激活。该输入可以激活自测电路并且之 后自测电路可以在激活之后使测试结果返回。类似地，框716图示了可以使用设置在晶片 承载器上的无线发射器进行激励来为特定管芯上的测试供电的线圈。这种供电对于本领域 的技术人员是公知的。此外，装置908图示了可以接收激光束以获得能量的光学接收器。之 后可以使用构造为电路的一部分或者与晶片连接的光学发射器(诸如LED)来提供返回的 测试结果。其被示作元件912。预见到测试可以在制作过程中的任何步骤处执行，诸如通常称作晶片建立、材料 测试、参数测试、光学电扫描测试、最终测试、晶片测试以及电测试的这些测试。因此，本发 明的实施例不应限于特定测试过程。
虽然已经将本发明的各种实施例描述为用于实施本发明的方法或设备，但是应该 理解可以通过与计算机相结合的代码，计算机可存取的代码，来实施本发明。例如，软件和 数据库可以用来实现上面讨论的许多方法。因此，除了通过硬件来实现本发明的实施例之 夕卜，也注意到这些实施例可以通过使用包括计算机可使用介质的制品来实现，其中计算机 可使用介质具有包含在其中的使得本说明书中公开的功能能够实施的计算机可读程序代 码。因此，期望本发明的实施例的程序代码方法也被认为受到本专利的保护。此外，期望本 发明的实施例也实现为存储在几乎任何类型的计算机可读存储器中的代码，其中计算机可 读存储器的类型包括但不限于RAM、ROM、磁介质、光学介质或磁光介质。甚至更一般地，本 发明的实施例可以实施为软件或硬件或者以上二者的组合，包括但不限于运行在通用处理 器上的软件、微码、PLA或ASIC。也预料到本发明的实施例可以实现为包含在载波中的计算机信号，以及通过传输 介质传播的信号(例如电和光信号)。因此，以上讨论的各种信息可以格式化为某种结构 (诸如数据结构)，并且通过传输介质作为电信号而传输或者储存在计算机可读介质上。也注意到，这里所列举的许多结构、材料以及动作可以列举为用于执行功能的方 法或用于执行功能的步骤。因此，应该理解，这些语言有资格覆盖说明书及其等价物(包括 通过引用结合的内容)中所公开的所有的这种结构、材料或动作。认为通过本说明书将会理解本发明的实施例的设备和方法及其附属优点。虽然以 上内容为本发明的特定实施例的完整描述，但是上述描述不应该作为对于由权利要求限定 的本发明的范围的限制。
权利要求
一种测试晶片的方法，所述方法包括提供晶片承载器；将晶片设置在所述晶片承载器中；在第一制作位置与第二制作位置之间移动所述晶片承载器和所述晶片；在所述晶片置于所述晶片承载器中的情况下，在完成在所述第一制作位置处的制作操作之后并且在进行在所述第二制作位置处的制作操作之前，对所述晶片进行测试。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测试包括在所述晶片承载器从所述第一制作位置运输到所述第二制作位置的情况下测试所述晶片。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测试包括 采用设置在所述晶片承载器上的测试电路。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测试包括采用安装到所述晶片承载器上的激光器来测试所述晶片。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测试包括采用安装到所述晶片承载器上的无线发射器来将无线测试信号发送到所述晶片。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测试包括 在所述晶片在运输车辆上运输的情况下，测试所述晶片。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述测试包括 在所述晶片在飞机上运输的情况下，测试所述晶片。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括将测试信号从所述晶片承载器发送到所述晶片，以使得所述晶片上的内建自测电路上 的测试开始。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括确定测试结果并且将所述测试结果储存在所述晶片承载器上。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括将为所述晶片确定的测试结果发送到远离所述晶片承载器的位置。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括 对于所述晶片确定测试数据；根据所述测试数据调整制作过程。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述调整制作的步骤包括 调整上游制作过程。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述调整制作的步骤包括 调整下游制作过程。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述调整制作的步骤包括 纠正所述晶片的制作缺陷。
15.根据权利要求1所述的方法，还包括 将第一测试程序下载到所述晶片承载器；并且 将第二测试程序下载到所述晶片承载器。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括采用所述第一测试程序来测试所述第一制作位置与所述第二制作位置之间的所述晶 片；并且采用所述第二测试程序来测试所述第二制作位置与所述第三制作位置之间的所述晶片。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，在完成所述第一测试程序之后，完成所述第二 测试程序的下载。
18.一种用于测试晶片的设备，所述设备包括 晶片承载器；测试电路，其设置在所述晶片承载器上，所述测试电路构造用于在完成在第一制作位 置处的制作操作之后并且在开始在第二制作位置处的制作操作之前，在由所述晶片承载器 运送的晶片上执行测试。
19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述测试电路构造用于在所述晶片承载器从 所述第一制作位置运输到所述第二制作位置的情况下，对所述晶片进行测试。
20.根据权利要求18所述的设备，其中，所述测试电路包括 安装到所述晶片承载器上以测试所述晶片的激光器。
21.根据权利要求18所述的设备，其中，所述测试电路包括安装到所述晶片承载器上的无线发射器，其构造用于将无线测试信号发送到所述晶片。
22.根据权利要求18所述的设备，其中，所述测试电路包括发送器，其构造用于将测试信号从所述晶片承载器发送到所述晶片，以使得所述晶片 上的内建自测电路上的测试开始。
23.根据权利要求18所述的设备，其中，所述测试电路构造用于确定测试结果并且将 所述测试结果储存在所述晶片承载器上。
24.根据权利要求18所述的设备，其中，所述测试电路构造用于将为所述晶片确定的 测试结果发送到远离所述晶片承载器的位置。
25.根据权利要求18所述的设备，其中，所述测试电路构造为 对于所述晶片确定测试数据；根据所述测试数据发送用于调整所述制作过程的信号。
26.根据权利要求25所述的设备，其中，所述测试电路构造用于发送用于调整上游制 作过程的信号。
27.根据权利要求25所述的设备，其中，所述测试电路构造用于发送用于调整下游制 作过程的信号。
28.根据权利要求25所述的设备，其中，所述测试电路构造用于发送用于纠正所述晶 片的制作缺陷的信号。
29.根据权利要求18所述的设备，还包括为了将第一测试程序下载到所述晶片承载器上从而存储在设置在所述晶片承载器上 的存储器中而工作的代码；以及为了将第二测试程序下载到所述晶片承载器上从而存储在所述存储器中而工作的代码。
全文摘要
根据本发明的一个实施例，为了在晶片置于晶片承载器中时测试晶片而提供了方法和设备。测试结果可以用于调整制作过程并且由此增加制作产量。
文档编号H01L21/677GK101808919SQ200880104189
公开日2010年8月18日 申请日期2008年8月20日 优先权日2007年8月24日
发明者杜恩坎·果尔蕾, 阿杰伊·库什 申请人:惠瑞捷(新加坡)私人有限公司