一种晶圆管芯通态压降的测量电路及方法与流程

本发明涉及集成电路测试领域，尤其涉及一种晶圆管芯通态压降的测量电路及方法。

背景技术：

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆；在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能的集成电路产品。

晶圆测试，需要配置有模拟电压/电流源表的自动测试设备和载放晶圆的专用设备——探针台。晶圆中包含有多颗管芯，需要测试每颗管芯的管芯通态压降。晶圆的背面是一个公共电极，若晶圆是肖特基晶圆，该公共电极可以是在晶圆内部，所有管芯的阴极相连，并通过晶圆的背面的公共电极引出，晶圆的顶面将各管芯的阳极分别引出；若晶圆是mosfet晶圆，该公共电极可以是在晶圆内部，所有管芯的漏极相连，并通过晶圆的背面的公共电极引出，晶圆的顶面将各管芯的源极和栅极分别引出。以测量肖特基晶圆的管芯通态压降为例，在待测晶圆测试时，真空吸嘴将晶圆吸附在探针台吸盘上，使得待测晶圆的背面的公共电极与探针台吸盘相连。探针台吸盘具有良好的导电特性。将电压表的正极，以及电流源的正极均与管芯的阳极连接，将电压表的负极，以及电流源的负极均与探针台吸盘连接。将电压表的测量值作为被测管芯的管芯压降。由于晶圆的背面的公共电极与探针台吸盘之间存在接触电阻，导致电压表的测量值包括晶圆的背面的公共电极与探针台吸盘之间存在接触电阻上的压降，并非被测管芯的实际管芯压降，故测量误差较大。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种晶圆管芯通态压降的测量电路及方法，以实现晶圆管芯压降的准确测量。

第一方面，本发明实施例提供了一种晶圆管芯通态压降的测量电路，该待测晶圆包括多颗管芯；

该测量电路包括至少两个电流源模块、至少两个电压表模块和探针台吸盘；

每个电流源模块与一颗管芯对应；每个电压表模块与一颗管芯对应；

管芯包括第一端和第二端；其中，多颗管芯的第一端相连，并通过待测晶圆的背面的公共电极与探针台吸盘相连；

每个电流源模块的第一端与其对应的管芯的第二端连接，电流源模块的第二端与探针台吸盘连接；

每个电压表模块的第一端与其对应的管芯的第二端连接，电压表模块的第二端与探针台吸盘连接；

每个电流源模块包括一电流源；

每个电压表模块包括一电压表。

进一步地，每个电流源模块还包括与电流源串联的一开关单元；每一个电压表模块还包括与电压表串联的一开关单元。

进一步地，管芯均为二极管或mosfet管。

进一步地，每个电压表模块的第一端与其对应的管芯的第二端的连接为开尔文连接；电压表模块的第二端与探针台吸盘的连接为开尔文连接。

进一步地，探针台吸盘表面镀金或镀镍。

进一步地，还包括真空吸嘴，用于将待测晶圆吸附在探针台吸盘上。

第二方面，本发明实施例还提供了一种基于本发明任意实施例提供的测量电路的晶圆管芯通态压降的测量方法，该测量方法包括：

控制每颗管芯单独导通，逐一获取待测晶圆的每颗管芯对应的第一电压值；

控制多颗管芯同时导通，获取每颗管芯对应的第二电压值；

根据第一电压值和第二电压值，确定待测晶圆的每颗管芯的实际通态压降。

进一步地，根据第一电压值和第二电压值，确定待测晶圆的每颗管芯的实际通态压降包括：

根据同一颗管芯对应的第一电压值和第二电压值，确定待测晶圆的背面的公共电极与探针台吸盘之间的接触电阻；

根据每颗管芯对应的第一电压值和接触电阻，或每颗管芯对应的第二电压值和接触电阻，确定待测晶圆的每颗管芯的实际通态压降。

进一步地，根据第一电压值和第二电压值，确定待测晶圆的每颗管芯的实际通态压降包括：

根据每颗管芯对应的第一电压值和第二电压值，确定待测晶圆的每颗管芯的实际通态压降。

进一步地，管芯单独导通和多颗管芯同时导通的对应导通管芯中流过的电流值相等。

本发明实施例的技术方案，通过控制每颗管芯单独导通，逐一获取待测晶圆的每颗管芯对应的第一电压值；通过控制多颗管芯同时导通，获取每颗管芯对应的第二电压值；根据第一电压值和第二电压值，确定待测晶圆的每颗管芯的实际通态压降，可以避免由于晶圆与探针台吸盘之间无变化规律的接触产生的接触电阻，造成管芯通态压降的测量值包括接触电阻上产生的压降，从而提高了晶圆管芯压降测量的准确性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种晶圆管芯通态压降的测量电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的又一种晶圆管芯通态压降的测量电路的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的又一种晶圆管芯通态压降的测量电路的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种基于本发明任意实施例提供的测量电路的晶圆管芯通态压降的测量方法的流程图；

图5是本发明实施例提供的又一种基于本发明任意实施例提供的测量电路的晶圆管芯通态压降的测量方法的流程图；

图6是本发明实施例提供的又一种基于本发明任意实施例提供的测量电路的晶圆管芯通态压降的测量方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例提供的一种晶圆管芯通态压降的测量电路的结构示意图，如图1所示，该待测晶圆110包括多颗管芯111；该测量电路包括至少两个电流源模块120、至少两个电压表模块130和探针台吸盘140；每个电流源模块120与一颗管芯111对应；每个电压表模块130与一颗管芯111对应；管芯111包括第一端和第二端；其中，多颗管芯111的第一端相连，并通过待测晶圆110的背面的公共电极与探针台吸盘140相连；每个电流源模块120的第一端与其对应的管芯111的第二端连接，电流源模块120的第二端与探针台吸盘140连接；每个电压表模块130的第一端与其对应的管芯111的第二端连接，电压表模块130的第二端与探针台吸盘140连接；每个电流源模块120包括一电流源121；每个电压表模块130包括一电压表131。

其中，管芯的第一端从晶圆的正面引出。该电流源121输出的电流大小可以是0或预设电流值(不为0)。若设置电流源121的输出电流为0，则与该电流源121对应的管芯111将截止，若设置电流源121的输出电流为预设电流值，则与该电流源121对应的管芯111将导通。通过设置电流源121的输出电流来控制管芯111的通断。通过控制每颗管芯111对应的电流源121的输出电流值为预设电流值，控制每颗管芯111单独导通，逐一获取待测晶圆110的每颗管芯111对应的第一电压值；通过控制多颗管芯111对应的电流源121的输出电流值同时为预设电流值，控制多颗管芯111同时导通，获取每颗管芯111对应的第二电压值；根据第一电压值和第二电压值，确定待测晶圆110的每颗管芯111的实际通态压降，可以避免由于晶圆110与探针台吸盘140之间无变化规律的接触产生的接触电阻r，造成管芯通态压降的测量值包括接触电阻上产生的压降，从而提高了晶圆管芯压降测量的准确性。

可选的，如图2所示，图2是本发明实施例提供的又一种晶圆管芯通态压降的测量电路的结构示意图，在上述实施例的基础上，每个电流源模块120还包括与电流源121串联的一开关单元122；每一个电压表模块130还包括与电压表131串联的一开关单元132。

其中，可以通过控制与电流源121串联的开关单元122的闭合，来控制电流源121接入与否。通过控制与电压表131串联的开关单元132的闭合，来控制电压表131接入与否。与电流源121串联的开关单元122可以是继电器的触点或开关管。与电压表131串联的开关单元132可以是继电器的触点或开关管。该晶圆管芯通态压降的测量电路还包括控制模块，用于控制各电流源输出的电流值，以及控制各开关单元的闭合与断开。

可选的，管芯均为二极管或mosfet管。

其中，若管芯为二极管，如图1和图2所示，则管芯的第一端为阴极，管芯的第二端为阳极。若管芯为mosfet管，如图3所示，图3是本发明实施例提供的又一种晶圆管芯通态压降的测量电路的结构示意图，则管芯的第一端为漏极，管芯的第二端为源极，管芯的源极和栅极从晶圆的正面引出。如图3所示，管芯为mosfet时，该测量电路还包括至少两个电压源模块150，每一个电压源模块150与一颗mosfet管芯111对应，该电压源模块150的第一端与对应的mosfet管芯111的栅极连接，该电压源模块150的第二端与对应的mosfet管芯的源极连接。该电压源模块150包括一电压源151，以及与该电压源151串联的一开关单元152。通过控制与电压源151串联的开关单元152的闭合，来控制电压源151接入与否。该电压源151输出的电压大小可以是0或预设电压值(不为0)。若设置电流源121的输出电流为预设电流值，设置电压源151的输出电压为预设电压值，且与其对应的开关单元均闭合，则与该电流源121对应的mosfet管芯111将导通，否则，与该电流源121对应的mosfet管芯111将截止。

可选的，每个电压表模块130的第一端与其对应的管芯111的第二端的连接为开尔文连接；电压表模块130的第二端与探针台吸盘140的连接为开尔文连接。

其中，开尔文连接又称强制与检测接法，用来消除电路中导线上产生的电压降影响。每个电压表模块130的第一端与其对应的管芯111的第二端的连接为开尔文连接；电压表模块130的第二端与探针台吸盘140的连接为开尔文连接，可以避免电压表模块测量的电压还包括其他线路阻抗产生的压降，造成测量的准确性降低，从而使电压表模块测量的电压只包括管芯压降和待测晶圆的背面的公共电极与探针台吸盘之间的接触电阻r上的压降。

可选的，探针台吸盘表面镀金或镀镍。

其中，通过在探针台吸盘表面镀金或镀镍，使探针台吸盘具有良好的导电性。

可选的，还包括真空吸嘴，用于将待测晶圆吸附在探针台吸盘上。

图4为本发明实施例提供的一种基于本发明任意实施例提供的测量电路的晶圆管芯通态压降的测量方法的流程图，如图4所示，该测量方法可通过本发明任意实施例提供的晶圆管芯通态压降的测量电路来实现，该测量方法具体包括如下步骤：

步骤210、控制每颗管芯单独导通，逐一获取待测晶圆的每颗管芯对应的第一电压值。

其中，若待测晶圆包括n颗管芯，通过控制每颗管芯单独导通，逐一获取待测晶圆的每颗管芯对应的第一电压值，分别为v11、v12……v1n，此时流过待测晶圆的背面的公共电极与探针台吸盘之间的接触电阻r的电流与流过单独导通管芯的电流i相等。第i颗管芯的第一电压值为v1i，第i颗管芯的实际通态压降为vfi，第i颗管芯的第一电压值v1i与实际通态压降vfi的关系为v1i＝vfi+r*i，其中i＝1、2……n。

步骤220、控制多颗管芯同时导通，获取每颗管芯对应的第二电压值。

其中，控制多颗管芯同时导通，获取每颗管芯对应的第二电压值，分别为v21、v22……v2n，此时流过待测晶圆的背面的公共电极与探针台吸盘之间的接触电阻的电流为流过所有导通管芯的电流之和。第i颗管芯的第二电压值为v2i，第i颗管芯的第二电压值v2i与实际通态压降vfi的关系为v2i＝vfi+n*r*i，其中i＝1、2……n。

需要说明的是，控制多颗管芯(即至少两颗管芯)同时导通，可以是控制待测晶圆上的部分管芯同时导通，也可以是控制待测晶圆的全部管芯同时导通。该同时导通的多颗管芯包括步骤210中单独导通的管芯，即被测管芯。

优选的，管芯单独导通和多颗管芯同时导通的对应导通管芯中流过的电流值相等。

其中，同一晶圆上的各管芯的通态压降与流过管芯的电流值有关，当流过各管芯的电流值相等时，管芯的通态压降相差很小，可认为近似相等。在管芯单独导通和多颗管芯同时导通时，导通管芯对应的每个电流源的输出电流值相等。

步骤230、根据第一电压值和第二电压值，确定待测晶圆的每颗管芯的实际通态压降。

本实施例的技术方案，通过控制每颗管芯对应的电流源的输出电流值为预设电流值，控制每颗管芯单独导通，逐一获取待测晶圆的每颗管芯对应的第一电压值；通过控制多颗管芯对应的电流源的输出电流值同时为预设电流值，控制多颗管芯同时导通，获取每颗管芯对应的第二电压值；根据第一电压值和第二电压值，确定待测晶圆的每颗管芯的实际通态压降，可以避免由于晶圆与探针台吸盘之间无变化规律的接触产生的接触电阻，造成管芯通态压降的测量值包括接触电阻上产生的压降，从而提高了晶圆管芯压降测量的准确性。

图5为本发明实施例提供的又一种基于本发明任意实施例提供的测量电路的晶圆管芯通态压降的测量方法的流程图，如图5所示，本实施例以上述实施例为基础进行优化，具体是根据第一电压值和第二电压值，确定待测晶圆的每颗管芯的实际通态压降包括：根据同一颗管芯对应的第一电压值和第二电压值，确定待测晶圆的背面的公共电极与探针台吸盘之间的接触电阻；根据每颗管芯对应的第一电压值和接触电阻，或每颗管芯对应的第二电压值和接触电阻，确定待测晶圆的每颗管芯的实际通态压降。相应的，本实施例的方法包括：

步骤310、控制每颗管芯单独导通，逐一获取待测晶圆的每颗管芯对应的第一电压值。

步骤320、控制多颗管芯同时导通，获取每颗管芯对应的第二电压值。

步骤330、根据同一颗管芯对应的第一电压值和第二电压值，确定待测晶圆的背面的公共电极与探针台吸盘之间的接触电阻。

其中，以第i颗管芯对应的第一电压值和第二电压值，确定待测晶圆的背面的公共电极与探针台吸盘之间的接触电阻为例，由v1i＝vfi+r*i和v2i＝vfi+n*r*i，可知r＝(v2i-v1i)/ni。第i颗管芯可以是n颗管芯中任意一个管芯。

步骤340、根据每颗管芯对应的第一电压值和接触电阻，或每颗管芯对应的第二电压值和接触电阻，确定待测晶圆的每颗管芯的实际通态压降。

其中，以确定待测晶圆的第j颗管芯的实际通态压降为例，由v1j＝vfj+r*i和r＝(v2i-v1i)/ni，可知vfj＝v1j-(v2i-v1i)/n，其中，j＝1、2……n；还可以由v2j＝vfj+r*i和r＝(v2i-v1i)/ni，可知vfj＝v2j-(v2i-v1i)/n，其中，j＝1、2……n。若根据每颗管芯对应的第一电压值和接触电阻，确定待测晶圆的每颗管芯的实际通态压降，可以只获取一颗管芯的第二电压值，无需获取其他n-1颗管芯的第二电压值。若根据每颗管芯对应的第二电压值和接触电阻，确定待测晶圆的每颗管芯的实际通态压降，可以只获取一颗管芯的第一电压值，无需获取其他n-1颗管芯的第一电压值。

图6为本发明实施例提供的又一种基于本发明任意实施例提供的测量电路的晶圆管芯通态压降的测量方法的流程图，如图6所示，本实施例以上述实施例为基础进行优化，具体是根据第一电压值和第二电压值，确定待测晶圆的每颗管芯的实际通态压降包括：根据每颗管芯对应的第一电压值和第二电压值，确定待测晶圆的每颗管芯的实际通态压降。相应的，本实施例的方法包括：

步骤410、控制每颗管芯单独导通，逐一获取待测晶圆的每颗管芯对应的第一电压值。

步骤420、控制多颗管芯同时导通，获取每颗管芯对应的第二电压值。

步骤430、根据每颗管芯对应的第一电压值和第二电压值，确定待测晶圆的每颗管芯的实际通态压降。

其中，以第i颗管芯为例，由v1i＝vfi+r*i和v2i＝vfi+n*r*i，可知vfi＝(n*v1i-v2i)/(n-1)，其中i＝1、2……n。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。