专利名称：半导体器件无线测试中的串扰抑制的制作方法
技术领域：
本发明涉及测试集成电路(IC)的方法和系统。
背景技术：
通常在半导体材料晶片上以裸片(die)形式一次制造多个IC。在制造后，半导体晶片被切割以便得到多个IC芯片。
在发运给客户并安装到各种电子系统中前，IC需要测试以评估其功能，并且具体而言确保它们无故障。具体而言，在测试期间，可检测有关全局或本地物理故障的信息(如存在不希望出现的短路和中断事件)和更具体而言的每个裸片操作(例如，检查每个裸片一个或多个输出信号的波形)，以便只有满足预定要求的裸片才移送到随后的制造阶段(如引线结合、封装和最终测试)。
根据已知测试技术，在将半导体晶片切割成各个芯片前测试IC裸片。在晶片级执行的测试称为“晶片筛选”。
例如，如果是非易失性半导体存储器件(如闪存)，则在形成存储器件的每个裸片上执行称为EWS(电晶片筛选)的测试以便验证其操作正确。
为执行测试，使用了通过探针卡(probe card)耦合到包含要测试裸片的半导体晶片的测试器，探针卡用于将半导体晶片接口到测试器。
测试器适用于管理为执行测试而采用的信号。在下文，此类信息将称为测试信号，并包括由测试器生成并由探针卡发送到要测试的每个裸片的数据信号，及由每个裸片响应于已接收数据信号而生成的响应信号。响应信号由每个裸片发送到测试器，测试器处理这些信号以得出在测试的裸片运行正常或不正常的指示。
探针经常(例如在EWS期间)被采用，其中为实现信号交换所必需的探针卡与要测试裸片的电耦合通过物理接触而实现。为此，探针卡包括连接到大量(大约几千级别)机械探针的PCB(印刷电路板)，这些机械探针适用于物理接触要测试的每个裸片的输入/输出接触板(contact pad)。
然而，这种类型的测试系统有几个限制；例如，有可能损坏在测试的裸片接触板；此外，它具有降低的并行测试能力；实际上，在同时测试多个裸片时，机械探针的数量大大增加，并且接触板与机械探针之间的电接触可能不良，并且也可能发生断电。
另外，接触板相互很靠近时，难以确保机械探针与接触板有良好的物理接触。在接触板外形较小和/或每个裸片上存在大量接触板时，此类问题变得突出。
另外，机械探针很昂贵，并且这产生了不利的影响，使得测试系统及最终IC的总成本增大。
在一个备选方案中，在探针卡与要测试的裸片之间通过探针卡中嵌入的无线电电路，完全或至少部分以无线方式交换测试信号。一般情况下，无线探针卡的每个测试点包括能够在无线电频率通过无线通信与裸片通信的至少一个收发信机电路和一根或多根微天线，而裸片上集成有对应的微天线和收发信机电路，以便在测试器与测试中的裸片之间建立无线双向链路。这样，可执行无线测试，并且完全或部分省去机械探针。
此解决方案的缺陷在于在同时测试两个或更多个裸片时，对应于不同裸片的测试信号之间存在串扰。在同时要测试的裸片相互靠近，可能相邻时，此问题特别明显。
为避免串扰现象，不得不一次只测试半导体晶片的一个裸片，但这大大增加了总测试时间。
发明内容
根据本发明的实施例，不同的无线电通信频率用于两个或更多个裸片的同步无线测试。
具体而言，本发明提供了如下解决方案 根据本发明的一个方面，提供了一种集成在半导体材料裸片上并适于至少部分地进行无线测试的集成电路，它包括 设置要用于该集成电路的该无线测试的选定无线电通信频率的电路系统集成在该半导体材料裸片上。
根据本发明的又一方面，提供了一种半导体材料晶片，包括至少一个第一半导体材料裸片和至少一个第二半导体材料裸片，该第一裸片和第二裸片上集成有相应的集成电路，包括 集成在该第一半导体材料裸片上的、设置要用于该第一集成电路的该无线测试的至少第一选定无线电通信频率的第一部件；以及 集成的该第二半导体材料裸片上的、设置要用于该第二集成电路的该无线测试的至少第二选定无线电通信频率的第二部件，其中该第二频率与该第一频率不同。
根据本发明的还有一个方面，提供了一种以无线方式测试集成在至少两个不同半导体材料裸片上的集成电路的方法，包括 为该集成电路设置相应的和不同无线电通信频率。
根据本发明的另外还有一个方面，一种测试至少一个第一集成电路和至少一个第二集成电路的测试系统，该第一集成电路和该第二集成电路分别集成在半导体材料晶片的第一半导体材料裸片上和第二半导体材料裸片上，该测试系统包括 适用于在测试器和该半导体材料晶片的该裸片之间充当无线通信接口的无线探针卡，包括 用于设置要用于该第一集成电路的该无线测试的至少第一选定无线电通信频率的第一部件，被集成在该第一半导体材料裸片上；以及 用于设置要用于该第二集成电路的无线测试的至少第二选定无线电通信频率的第二部件，被集成在该第二半导体材料裸片上，该第一选定无线电通信频率与该第二无线电通信频率不同。
本发明还提供了其它有利的实施例。
详细地说，本发明还提供了集成在半导体材料裸片上并适用于至少部分以无线方式测试的集成电路，其中，设置要用于集成电路无线测试的至少一个选定无线电通信频率的部件集成在半导体材料裸片上。
通过下面将参照附图描述，仅作为非限制性示例、说明提供的本发明实施例的详细说明，将明白本发明的这些和其他特性和优点，其中 图1以示意图方式显示的根据本发明实施例的测试系统的方框图； 图2以示意图方式显示的根据本发明实施例的图1的通信频率选择器； 图3以示意图方式显示的根据本发明另一实施例的通信频率选择器； 图4以示意图方式显示的根据本发明实施例的收发信机电路，该电路适用于与通信频率选择器协作以更改无线电通信频率；以及 图5以示意图方式显示的使用根据本发明的测试系统的测试设备横截面视图。
具体实施例方式 在下面通篇说明中，图形中相同或类似的要素表示为相同的标号。
参照图1，它以示意图方式显示根据本发明实施例的测试系统100的方框图。测试系统100适用于以无线方式测试属于半导体晶片110的多个(例如，数百个)IC裸片105。
集成在裸片105上的特定类型的IC115不是本发明的限制；具体而言，并且只作为示例，IC 115可以是或者包括存储器件、微处理器或微控制器、数字逻辑电路、专用集成电路(ASIC)。
要测试裸片105以便评估其功能，测试系统100包括测试器120，该测试器适用于生成要馈入集成在裸片105上IC 115的测试信号；测试器120耦合到无线探针卡125和其操作所必需的电源，而该探针卡适用于由测试器120通过有线和/或无线电信号分发部件130(可以是或者包括电缆、传导线路或迹线(conductive track)、无线电链路或光纤链路)馈入测试信号；无线探针卡125用于将测试器120与晶片110上的各个裸片105接口。
无线探针卡125包括适用于管理与测试器120交换的测试信号的控制电路135和包括多个无线单元140的测试区137，每个无线单元适用于以无线方式与每个裸片105中提供的对应无线通信单元145通信。换而言之，无线探针卡125测试区137的每个无线单元140适用于与要测试的半导体晶片110其中一个裸片105上提供的对应无线通信单元145建立一对一通信关系。要指出的是在本发明的一些实施例中，无线探针卡125的多个137无线单元140可包括等于要测试晶片110的裸片105的数量的多个无线单元140(这种情况下，晶片的所有裸片原则上都可并行测试)；然而，在本发明的备选实施例中，无线单元140的数量可能低于晶片110的裸片105的数量(这种情况下，成组的晶片裸片并行测试)，或者无线单元140的数量可能甚至大于在测试的特定晶片裸片105数量(这种情况下，只有一部分无线单元140用于测试整个晶片)。
测试器120和无线探针卡125的控制电路135可通过测试器接口输入/输出电路150通信。控制电路135例如包括数据处理器155，该处理器控制无线探针卡125的全部操作，并在存储器单元160中存储的软件控制下进行操作。
更详细地说，每个无线单元140包括耦合到至少一根天线170的至少一个收发信机电路(或发射应答器)165。类似地，裸片105上的每个无线通信单元145包括耦合到至少一根微天线180的至少一个收发信机电路(或发射应答器)175。具有相关联天线170的收发信机电路165和具有微天线180的收发信机电路175适用于在无线探针卡125和测试的晶片110各裸片105之间建立无线双向链路。
IC操作所必需的电源也可用无线方式从无线探针卡125传送到在测试的裸片105，或者可使用诸如探针等其它方法向裸片105供电。
常规收发信机电路165使用任何适合的编码和无线电频率调制方案将从测试器120接收的测试信号编码，并将它们发射到裸片105上的常规收发信机电路175。无线电频率调制方案示例包括调幅(AM)、调频(FM)、脉冲编码调制(PCM)、调相和其任何组合。特定的编码和调制方案本质上对本发明并无限制。
随后，收发信机电路175接收、解调和解码测试信号，并且测试信号随后用于测试裸片105上集成的IC；响应信号响应于测试信号而生成响应信号由收发信机电路175编码、调制并发射到无线探针卡125，在该探针卡中，收发信机电路165执行解调和解码，并且响应信号随后发送到测试器120，由测试器120处理这些信号以评估在测试的裸片105上集成的IC功能。
根据本发明的实施例，为并行测试多个裸片而不会发生串扰问题，无线探针卡125使用了不同的无线电通信频率以与要并行测试的不同裸片105进行通信。
为此，在本发明实施例中，在常规裸片105上集成的是无线电频率选择器185，该选择器确定要由集成在裸片上的无线通信单元145用于与无线探针卡125通信的常规无线电频率。具体而言，无线电频率选择器185可操作地耦合到收发信机电路175，该电路根据无线电频率选择器185提供的指示设置常规无线电通信频率。这样，收发信机电路175就调谐到对应的无线单元140使用的相同频率。
集成在每个裸片105上的无线电频率选择器185允许为要与晶片110的其它裸片并行测试的每个裸片105设置不同的无线电通信频率。这样，半导体晶片110的两个或更多，可能所有裸片105可同时测试，并避免测试信号之间的串扰。
备选，可提供只有晶片110上相邻的裸片105使用不同的无线电通信频率。例如，可定义无线电频率模式，根据该模式，不同的无线电通信频率设置用于晶片110上两个或更多相邻裸片105的组。集成在裸片105上的无线电频率选择器185在半导体晶片110上遵循预定的无线电频率模式。
参照图2，它显示了图1的无线电频率选择器185的实现，使用熔丝(fuse)设置所需的无线电通信频率。
无线电频率选择器185包括具有多个电路支路210的电路，每个支路适用于提供与由对应裸片105用于与无线探针卡125的无线单元140进行通信的所需无线电通信频率对应的二进制代码的一个比特，。为此，在每个电路支路210中提供了诸如熔线FL。无线电频率选择器185可通过选择性地熔烧熔线FL而进行编程，以便在无线电频率选择器185中存储与选定无线电通信频率对应的二进制代码。
更详细地说，在本发明实施例中，各熔线FL具有连接到分配电源的配电线DL的第一端和耦合到相应下拉电路215(例如，包括一个或多个电阻器或晶体管，如MOSFET)第一端的第二端，下拉电路的第二端连接到接地电压配电线。熔线FL的第二端提供输出电压信号Vout，该信号的值指示在电路支路210中存储的比特。例如，在输出电压信号Vout到达到低电平(在所述示例中为接地)时，比特具有逻辑电平“0”，而在输出电压信号到达高电平(在所述示例中为电源)时比特具有逻辑电平“1”。
在半导体晶片110的裸片105上执行测试前，通过为无线电频率选择器185编程而设置不同裸片105的无线电通信频率。具体而言，来考虑常规电路支路210(类似的考虑应用于无线电频率选择器185的其它电路支路210)，在晶片110制造后，熔线FL可传导，并且输出电压信号Vout大约达到电源电压(因此，二进制码中的对应比特为“1”)。在无线电频率选择器185的编程阶段，熔线FL可烧熔(例如，电烧熔或者使用激光或其它适合的方法)，基本上变为(在此特定实施例中)开路，这种情况下，输出电压Vout大约达到接地电压(因此，二进制码中的对应比特为“0”)。
通过在其它电路支路210上执行类似的操作，对应于所需无线电通信频率的二进制代码存储在无线电频率选择器185中。
在测试设备端，测试器120在每个无线单元140收发信机电路165中设置正确的无线电通信频率，使得每个无线单元140可以用无线方式与集成在要测试的对应裸片105上的无线通信单元145通信。
之后，半导体晶片110被拉近无线探针卡125(如小于100um)，以便裸片105靠近集成在无线探针卡125上的相应无线单元140。随后，基于测试器120生成的测试信号和无线单元145与对应无线单元140以无线方式交换的测试信号，测试集成在每个裸片105上的IC。
为响应已接收测试信号，每个IC 115执行预定的测试，并生成以无线方式发射到对应的无线单元140的响应信号；响应信号发送到测试器120，由其处理以便评估集成在裸片105上的IC 115是否操作正常。
参照图3，它显示了根据本发明第二实施例的无线电频率选择器185的实现。在此实施例中，无线电频率选择器185包括非易失性存储区域305。在所述示例中，非易失性存储区域305包括非易失性存储单元MC(例如，由浮栅(floating-gate)MOS晶体管形成的、与FLASH存储器中使用的相同类型的存储单元)，示例中使用了这些单元而不是第一实施例的熔线FL。
非易失性存储单元MC可电编程以存储二进制代码，代码对应于要用于与裸片105无线通信的所需无线电通信频率。编程为存储逻辑“1”的存储单元MC一般具有低阈值电压，以便在被偏置以读取其内容时，它是可传导的；二进制代码的对应比特因而为“1”；相反，编程为存储逻辑“0”的存储单元MC具有相对较高的阈值电压，以便在被偏置以读取其内容时，它不传导；二进制代码的对应比特因而为“0”。
通过使用收发信机电路165和175，可从测试设备无线地接收用于为存储单元MC编程的数据。
参照图4，它显示了根据本发明实施例，适用于与无线电频率选择器185协作的收发信机电路175示范方案。如上所述，在本发明实施例中，频率选择器185不同支路的输出电压Vout组形成二进制代码，该代码适用于设置收发信机电路175的无线电通信频率。为此，收发信机电路175包括振荡器电路410(例如，由Colpits振荡器、环形振荡器或诸如此类实现，振荡器的类型不是限制性的)和所有电子电路(如调制器电路415和放大器电路420)，这些电子电路在半导体晶片110测试期间与振荡器电路410协作以解码测试信号。
更详细地说，振荡器电路410包括振荡器核425，该核具有连接到电容器C第一端的输入端IN，而电容器第二端接地。振荡器电路410也包括多个辅助电容器C1...Cn(例如，n＝2)，每个电容器通过相应开关SW1....SWn耦合到振荡器核425的输入端IN。详细地说，每个辅助电容器Ci具有连接到对应开关SWi第一端的第一端和接地的第二端。每个开关SWi具有耦合到振荡器核425的输入端IN的第二端。在所述示例中，每个开关SWi通过输出电压Vout的组中的一个对应电压被启用。换而言之，输出电压Vout在电源电压时，第一开关SW1会闭合，反之输出电压Vout在接地电压时，开关SWi会打开。这样，多个辅助电容器Ci(i＝0...n)中的一个或多个电容器可通过对应的开关SWi而选择性地并联到电容器C，以便连接到振荡器核425输入端的每个辅助电容器Ci增大等效的电容(对应开关SWi闭合时)。
由于无线电通信频率取决于连接到振荡器核425输入端IN的等效电容器，因此，视在频率选择器中存储的二进制代码而定，可相应地设置常规收发信机电路175的无线电通信频率。
备选，根据本发明第三实施例，开关SWi可直接实现为熔线。这样，可在每个收发信机电路175中通过选择性地烧熔熔线而设置无线电通信频率。
详细地说，在晶片110制造后，熔线可传导，以便每个电容器Ci并联到电容器C。在每个收发信机电路无线电通信频率编程阶段，一个或多个熔线可烧熔，基本上变为开路，由此断开对应电容器Ci与电容器C的连接。这样，连接到振荡器核425的等效电容会降低，从而设置所需的无线电通信频率。
根据本发明又一实施例，为区分晶片110的每个裸片105，或晶片上相邻的至少两个或更多个裸片组中每个裸片的无线电通信频率，可在例如IC中形成的金属线等模式中故意地(deliberately)引入芯片间变化。例如，每个收发信机电路175，并且更具体地说每个振荡器电路410设计为可以用无线方式通过适当预定的无线电通信频率与无线探针卡125上的对应无线单元140通信。这可通过从将辅助电容器连接到电容器C的芯片间金属线进行修改(例如，添加接触孔)而实现。
最后，在图5中，它以示意图方式显示了测试设备500的横截面视图，图中可看到无线探针卡125和要测试的半导体晶片110的示范结构和定位。
半导体晶片110放置在卡盘505上，该卡盘能够在三个正交方向“x”、“y”和“z”上移动。卡盘505也可旋转和倾斜，并且它还能够进行其它移动，使得一旦半导体晶片110放置在卡盘505上，后者便可移动以将裸片105拉近无线探针卡125，以便在它们之间实现无线通信。
在所述示例中，无线探针卡125在其可能实施例之一中包括PCB 510(例如，包括控制电路130、存储器单元160和测试器输入/输出接口150)，形成对硅晶片520的支持，而硅晶片中形成有收发信机电路165。天线170嵌在玻璃晶片(glass wafer)525中，该晶片位置与硅晶片520接触，使得天线170耦合到收发信机电路165。这些天线170(和180)可以是电感器或电容器极板或其组合。例如，天线170(和180)可通过金属迹线(metal trace)实现，金属迹线具有取决于使用的处理技术和设计选择的尺寸，这是因为可使用电磁波或使用标准方法向裸片105供电。
图中也显示了无线探针卡125(包括硅晶片520和玻璃晶片525，其中分别嵌入收发信机165和天线170)和半导体晶片110的顶视图。
天经170在玻璃晶片525内以形成二维布置，该布置对应于在测试半导体晶片110裸片105的布置。
天线170(和180)可按照不同的使用频率和设计选择而具有相同或类似或不同的大小。
基准图像530可在PCB 510上提供以允许在无线探针卡125与半导体晶片110之间实现正确的对齐。
本发明允许同时测试整个半导体晶片110或至少相邻裸片的组。实际上，在执行测试时，由于用于与测试的每个裸片105通信的无线电通信频率不同于用于与例如相邻裸片等在测试的其它裸片105通信的无线电通信频率，因此，不会发生串扰现象。
这样，大大减少了测试时间，从而也提高了工作效率。
另外，由于以无线方式执行测试，并且(完全或至少部分)消除了机械探针，因此，可缩小裸片焊盘(pad)面积，从而大大缩小裸片总面积。
另外，本发明具有无线测试的典型优点，具体而言，通过根据本发明使用无线通信，消除了由于存在大量探针而引起的机械问题。
另外，根据本发明的无线测试系统比使用机械探针的那些系统成本低得多。
当然，为满足本地和特定要求，本领域的技术人员可对上述解决方案进行许多修改和变化。具体而言，虽然本发明已参照其优选实施例描述，但应理解，在形式和细节上的各种忽略、替代和更改及其它实施例是可能的；另外，明确预计结合本发明任何公开实施例所述的特定要素和/或方法步骤可作为设计选择的一般事项包含在任何其它实施例中。
例如，虽然上述说明中参考了一种测试系统，其中非易失性存储器包括闪存型存储单元，但可使用不同类型(如EEPROM类型)或布置有不同体系结构(例如，NAND类型)的存储单元。
在如此描述了本发明至少一个说明性实施例后，本领域的技术人员将容易进行各种变化、修改和改进。此类变化、修改和改进将在本发明的精神和范围内。因此，上述说明只作为示例而无意用于限制。本发明只如随附权利要求书及其等效物所定义限制。
权利要求
1.一种集成在半导体材料裸片上并适于至少部分地进行无线测试的集成电路，包括
设置要用于所述集成电路的所述无线测试的选定无线电通信频率的电路系统集成在所述半导体材料裸片上。
2.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，设置所述选定无线电通信频率的所述电路系统适用于允许单独地设置所述无线电通信频率，所述无线电通信频率独立于从与所述半导体材料裸片相同的半导体材料晶片获得的不同半导体材料裸片上集成的至少又一集成电路的频率。
3.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，设置所述选定无线电通信频率的所述电路系统包括对应的至少一个可编程元件，所述至少一个可编程元件适用于存储所述选定无线电通信频率的相应指示。
4.如权利要求3所述的集成电路，其特征在于，所述至少一个可编程元件包括至少一熔线。
5.如权利要求3所述的集成电路，其特征在于，所述至少一个可编程元件包括至少一个非易失性存储单元。
6.如权利要求2所述的集成电路，其特征在于，设置所述无线电通信频率的所述电路系统包括集成电路结构从所述集成电路到所述至少又一集成电路的变化。
7.一种半导体材料晶片，包括至少一个第一半导体材料裸片和至少一个第二半导体材料裸片，所述第一裸片和第二裸片上集成有相应的集成电路，包括
集成在所述第一半导体材料裸片上的、设置要用于所述第一集成电路的所述无线测试的至少第一选定无线电通信频率的第一部件；以及
集成在所述第二半导体材料裸片上的、设置要用于所述第二集成电路的所述无线测试的至少第二选定无线电通信频率的第二部件，其中所述第二频率与所述第一频率不同。
8.如权利要求7所述的半导体材料晶片，其特征在于，所述至少一个第一半导体材料裸片和所述至少一个第二半导体材料裸片是相邻的。
9.如权利要求7所述的半导体材料晶片，其特征在于，用于设置的所述第一部件和用于设置的所述第二部件包括设置所述选定无线电通信频率的所述电路系统，所述电路系统适用于允许单独设置所述无线电通信频率，所述无线电通信频率独立于从与所述半导体材料裸片相同的半导体材料晶片获得的不同半导体材料裸片上集成的至少又一集成电路的频率。
10.一种以无线方式测试集成在至少两个不同半导体材料裸片上的集成电路的方法，包括
为所述集成电路设置相应的和不同的无线电通信频率。
11.一种测试至少一个第一集成电路和至少一个第二集成电路的测试系统，所述第一集成电路和所述第二集成电路分别集成在半导体材料晶片的第一半导体材料裸片上和第二半导体材料裸片上，所述测试系统包括
适用于在测试器和所述半导体材料晶片的所述裸片之间充当无线通信接口的无线探针卡，包括
用于设置要用于所述第一集成电路的所述无线测试的至少第一选定无线电通信频率的第一部件，被集成在所述第一半导体材料裸片上；以及
用于设置要用于所述第二集成电路的无线测试的至少第二选定无线电通信频率的第二部件，被集成在所述第二半导体材料裸片上，所述第一选定无线电通信频率与所述第二无线电通信频率不同。
12.如权利要求11所述的测试系统，其特征在于，所述无线探针卡包括多个无线单元，并且所述半导体材料晶片包括各个裸片的无线通信单元，使用的所述多个无线单元中的每个单元适用于与对应无线通信单元处于一对一关系。
13.如权利要求11所述的测试系统，其特征在于，每个无线单元和每个无线通信单元都包括适用于无线交换测试信号的对应的至少一个收发信机或发射应答器。
14.如权利要求11所述的测试系统，其特征在于，每个无线单元和每个无线通信单元包括至少一根天线。
15.如权利要求11所述的测试系统，其特征在于，每个无线单元和每个无线通信单元都包括具有第一尺寸大小的至少一根第一天线和具有第二尺寸大小的至少一根第二天线。
16.如权利要求15所述的测试系统，其特征在于，所述第一尺寸大小不同于所述第二尺寸大小。
17.如权利要求15所述的测试系统，其特征在于，所述第一尺寸大小等于所述第二尺寸大小。
18.如权利要求14所述的测试系统，其特征在于，所述至少一根天线包括至少一根电容性天线。
19.如权利要求14所述的测试系统，其特征在于，所述至少一根天线包括至少一根电感性天线。
全文摘要
本发明名称为半导体器件无线测试中的串扰抑制，它公开了一种集成在半导体材料裸片上并适用于至少部分进行无线测试的集成电路，而设置要用于集成电路无线测试的选定无线电通信频率的电路系统集成在半导体材料裸片上。
文档编号G01R31/28GK101256215SQ200810081940
公开日2008年9月3日 申请日期2008年2月26日 优先权日2007年2月28日
发明者A·帕加尼 申请人:意法半导体股份有限公司