探针卡、晶圆、无线测试系统及方法与流程

本发明属于晶圆测试技术领域，具体涉及一种探针卡、晶圆、无线测试系统及无线测试方法。

背景技术：

当晶圆的制程工艺完成后，为了确保晶圆能够正常使用，需要对晶圆上的芯片进行电性测试。现有的测试仪会为装载探针的探针卡发送输入信号，然后通过探针与晶圆的焊垫(pad)表面接触或者刮擦(扎针)，构成一个测试回路来进行信号传输，具体地，探针卡的输入信号加载到探针上，通过探针作用至晶圆上的待测芯片的测试结构上，芯片完成测试后生成的测试结果信号也会通过探针提供给探针卡，再由探针卡反馈给测试仪。所以，探针作为探针卡和晶圆传输信号的主要通道，是测试回路的一个重要组成部分。

探针是按照特定顺序被安装在探针卡上面，然而，由于使用过程中，探针因磨损、接触、操作不当等原因导致探针不平整，进一步导致探针与晶圆接触不良或者过接触，由此影响测试结果或者导致晶圆损坏。另外探针也是一笔昂贵的费用，需要经常维护保养，扎针超过一定次数需要更换探针。

技术实现要素：

本发明技术方案要解决的技术问题是现有的晶圆测试时，探针与焊垫接触不良所带来的测试问题，以及更换和维护探针的成本问题。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种探针卡，包括：第一天线和第一无线通信单元，所述第一无线通信单元用于通过所述第一天线发送测试信号至晶圆或接收所述晶圆的响应信号；所述测试信号基于探针卡的输入信号而生成，所述响应信号基于测试结果信号而生成，所述测试结果信号为晶圆上的待测芯片基于所述测试信号而生成。

可选的，所述探针卡还包括用于信号处理的数据处理单元和用于储存信号的存储单元。

可选的，所述第一天线和第一无线通信单元的数量与所述晶圆上的待测芯片的数量相适应；或者，所述第一天线和第一无线通信单元的数量与测试项目的数量相适应。

可选的，所述第一无线通信单元用于对所述输入信号进行编码和调制后生成所述测试信号，还用于对所述响应信号进行解调和解码后生成反馈信号。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案还提供一种晶圆，包括：第二天线和第二无线通信单元，所述第二无线通信单元用于通过所述第二天线接收上述探针卡的测试信号或发送响应信号至所述探针卡。

可选的，还包括与所述第二无线通信单元耦合的频率选择单元，所述频率选择单元用于为与其耦合的第二无线通信单元配置传输频率，以使该第二无线通信单元与具有相同传输频率的第一无线通信单元进行信号传输。

可选的，所述频率选择单元设置于所述待测芯片上。

可选的，所述第二天线和第二无线通信单元的数量与所述晶圆上的待测芯片的数量相适应；或者，所述第二天线和第二无线通信单元的数量与测试项目的数量相适应。

可选的，所述第二无线通信单元用于对所述测试信号进行解调和解码后生成测试输入信号，还用于对测试结果信号进行编码和调制后生成所述响应信号；所述测试结果信号为待测芯片输入所述测试输入信号进行测试后而生成。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案还提供一种无线测试系统，包括：上面所述的探针卡和晶圆。

可选的，所述无线测试系统还包括测试仪，所述测试仪包括接口单元，所述测试仪用于通过所述接口单元与所述探针卡进行信号传输。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案还提供一种无线测试方法，包括：探针卡通过第一无线通信单元和第一天线发送测试信号，所述测试信号基于探针卡的输入信号而生成；晶圆通过第二天线和第二无线通信单元接收所述测试信号；所述晶圆上的待测芯片基于所述测试信号生成测试结果信号；所述晶圆通过所述第二无线通信单元和第二天线发送响应信号，所述响应信号基于所述测试结果信号生成；所述探针卡通过所述第一天线和第一无线通信单元接收所述响应信号。

可选的，所述无线测试方法还包括：通过频率选择单元为与其耦合的第二无线通信单元配置传输频率，以使该第二无线通信单元与具有相同传输频率的第一无线通信单元进行信号传输。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下有益效果：

在探针卡与晶圆设置天线和无线通信单元，即使用无线方式代替探针为探针卡和晶圆传输测试相关的信号，从而避免了由于探针耗损或者不平整，影响信号正常传输，最终造成测试结果不准确，耗费时间长，甚至损坏测试的晶圆等测试问题，间接减少了测试时间，提高了测试效率。

使用无线测试代替探针测试，可以完全省去机械探针的相关成本，如更换成本和维护成本。

在探针卡和晶圆上设置合适数量的天线和无线通信单元，可以同时对晶圆上多个芯片进行一项或者多项测试，缩短了测试时间，提高了测试效率。

晶圆上多个芯片同时测试时会产生信号干扰，为了消除这种干扰，在晶圆的芯片上设置与无线通信单元耦合的频率选择单元，这样就可以为晶圆上的各个无线通信单元配置不同的传输频率，以实现多种频率的信号同时无干扰的传输。

探针卡和晶圆的无线通信单元都会将发送出去的信号进行编码和调制，将接收到的信号进行解调和解码，藉此提高无线传输的效率，降低信号在传输过程中的衰减和误码率。

附图说明

图1为本发明实施例的探针卡和晶圆的实例示意图；

图2为本发明实施例的无线测试系统的结构示意图；

图3和图4为本发明实施例的无线测试系统的实例示意图。

具体实施方式

现有的技术中，是通过探针卡上装载的探针来进行晶圆的电性测试，而探针在频繁使用后，会出现磨损，不平整等问题，进而在测试的过程中，与晶圆的焊垫表面接触不良，影响信号的正常传输，导致测试结果不准确，甚至导致与之接触的晶圆损坏。

针对上述问题，本发明技术方案提供一种通过无线方式传输测试相关信号的探针卡和晶圆，所述探针卡和所述晶圆均设有天线和通过天线发送或接收信号的无线通信单元，以无线测试方式替代探针测试，可以避免通过探针接触晶圆产生的测试问题，确保信号传输的质量和速度，提高晶圆的安全性和测试结果的准确度。

下面结合附图和实施例对本发明的探针卡和晶圆进行详细的说明。

请参考图1所示的本发明实施例提供的探针卡和晶圆的实例示意图，探针卡1包括：第一天线11和第一无线通信单元12。晶圆2包括：第二天线21、第二无线通信单元22和待测芯片23。其中，第一无线通信单元12通过第一天线11发送测试信号至晶圆2或接收晶圆2的响应信号，第二无线通信单元22通过第二天线21接收探针卡1的测试信号或发送响应信号至探针卡1。所述测试信号是基于探针卡1的输入信号而生成，所述响应信号是基于测试结果信号而生成，所述测试结果信号为晶圆2上的待测芯片23基于测试信号而生成。第一天线11和第二天线21可以为微天线。

具体地，在晶圆完成制程工艺后，封装之前，将晶圆放到测试区进行允收测试(waferacceptancetest，wat)，测试仪(图1中未示出)会给探针卡1发送输入信号，所述输入信号用于对晶圆上的待测芯片进行相关项目的测试。探针卡1的第一无线通信单元12将接收到的输入信号进行处理后生成测试信号，并且将所述测试信号通过第一天线11发送给晶圆2。晶圆2的第二无线通信单元22通过第二天线21接收所述测试信号并进行处理后生成测试输入信号。所述测试输入信号作用于需要进行测试的待测芯片23的测试结构上，从而生成测试结果信号，也就是说，所述测试结果信号为待测芯片23输入所述测试输入信号进行测试后而生成的。待测芯片23将所述测试结果信号反馈给第二无线通信单元22进行处理生成响应信号，第二无线通信单元22再将所述响应信号通过第二天线21发送给探针卡1。探针卡1的第一无线通信单元12通过第一天线11接收所述响应信号并进行处理，然后反馈给测试仪，由此完成一个完整的测试回路。

进一步，基于无线传输特性，探针卡1的第一无线通信单元12可以对输入信号进行编码和调制后生成测试信号，相应地，晶圆2的第二无线通信单元22对测试信号进行解调和解码后生成测试输入信号。测试完成后，待测芯片23生成测试结果信号，晶圆2的第二无线通信单元22对测试结果信号进行编码和调制后生成响应信号，探针卡1的第一无线通信单元12对响应信号进行解调和解码生成反馈信号发送给测试仪进行显示和分析。总的来说，在通过天线发送信号前，无线通信单元需对发送的信号进行编码和调制；在通过天线接收信号后，无线通信单元需对接收的信号进行解调和解码，以提高信号传输的质量。

探针卡的第一天线和第一无线通信单元的数量以及晶圆的第二天线和第二无线通信单元数量不限于图1实例所示的数量。通常，第一天线的数量与第一无线通信单元的数量相等，第一天线和第一无线通信单元一一对应连接；第二天线的数量和第二无线通信单元的数量相等，第二天线和第二无线通信单元一一对应连接。多组第一天线和第一无线通信单元与多组第二天线和第二无线通信单元进行配合可以实现多个芯片同时进行不同测试。

具体地，探针卡的第一天线和第一无线通信单元的数量可以与晶圆上待测芯片的数量相适应；探针卡的第一天线和第一无线通信单元的数量也可以与测试项目的数量相适应。晶圆的第二天线和第二无线通信单元的数量可以与晶圆上待测芯片的数量相适应；晶圆的第二天线和第二无线通信单元的数量也可以与测试项目的数量相适应。举例来说：

第一天线和第一无线通信单元的数量可以与晶圆的待测芯片的总数相等，第二天线和第二无线通信单元的数量可以与晶圆的待测芯片的总数相等，也就是，为晶圆上的每个待测芯片都配置相对应的无线传输测试线路。

第一天线和第一无线通信单元的数量可以与需要同时进行测试的待测芯片的数量(可以小于待测芯片的总数)相等，第二天线和第二无线通信单元的数量也可以与需要同时进行测试的待测芯片的数量相等，也就是，为需要同时进行测试的待测芯片配置相对应的无线传输测试线路。

第一天线和第一无线通信单元的数量可以与测试项目的总数相等，第二天线和第二无线通信单元的数量可以与测试项目的总数相等，也就是，为每个测试项目都配置相对应的无线传输测试线路，以对待测芯片进行测试。

第一天线和第一无线通信单元的数量可以与需要同时进行的测试项目的数量(可以小于测试项目的总数)相等，第二天线和第二无线通信单元的数量可以与需要同时进行的测试项目的数量相等，也就是，为同时进行的测试项目配置相对应的无线传输测试线路，以对待测芯片进行测试。

在实际应用中，每个待测芯片可以通过一组天线和无线通信单元执行所有测试项目，也可以通过不同组天线和无线通信单元执行对应不同的测试项目。为了实现多芯片或多项目的同时测试且不受干扰以及更灵活地配置无线传输测试线路，本发明实施例的晶圆还可以包括频率选择单元，此将在后面进行详细说明。

请继续参考图2所示的本发明实施例的无线测试系统的结构示意图，所述无线测试系统包括探针卡1和晶圆2。探针卡1包括：n组第一天线(图2中未示出)和第一无线通信单元，其中，n个第一无线通信单元12-1、12-2、12-3、……、12-n分别连接第一天线。晶圆2包括：n个待测芯片(图2中未示出)、n组第二天线21(图2中未示出)和第二无线通信单元，其中，n个第二无线通信单元22-1、22-2、22-3、……、22-n分别连接第二天线。

进一步，本实施例的无线测试系统还包括测试仪3，测试仪3包括接口单元31，测试仪3通过接口单元31与探针卡1进行信号传输。

本实施例的无线测试系统的探针卡1还可以包括数据处理单元13和存储单元14。数据处理单元13用于处理信号，例如进行信号放大和模数转换处理等。探针卡1接收到测试仪3通过接口单元31发送的输入信号后，数据处理单元13先对所述输入信号进行处理，第一无线通信单元再将数据处理单元13处理后的信号进行编码和调制生成测试信号。探针卡1接收到响应信号后，第一无线通信单元先对所述响应信号进行解调和解码生成反馈信号，数据处理单元13对所述反馈信号进行处理后，再将处理后的反馈信号通过接口单元31发送给测试仪3。存储单元14用于储存信号，例如储存输入信号、测试信号、响应信号、反馈信号等。

为了实现多芯片或多项目的同时测试且不受干扰以及更灵活的传输线路的配置，本实施例的晶圆2还可以包括分别与第二无线通信单元22-1、22-2、22-3、……、22-n耦合的n个频率选择单元24-1、24-2、24-3、……、24-n，频率选择单元用于为与其耦合的第二无线通信单元配置传输频率，以使该第二无线通信单元与具有相同传输频率的第一无线通信单元进行信号传输。所述频率选择单元可以设置在待测芯片上。

本实施例中，所述频率选择单元可以集成在待测芯片中，待测芯片的频率选择单元用于确定与其耦合的第二无线通信单元的传输频率(也就是无线通信频率)。具体地，频率选择单元选择要进行信号传输的第一无线通信单元，根据所选择的第一无线通信单元配置相同的无线通信频率，与该频率选择单元耦合的第二无线通信单元根据该频率选择单元提供的指示设置与选择的第一无线通信单元的无线通信频率相同的频率。这样，该第二无线通信单元就调谐到对应的第一无线通信单元使用的相同频率。集成在每个待测芯片上的频率选择单元，可以与晶圆上其它并行测试的每个待测芯片设置不同无线通信频率，这样晶圆上可同时测试芯片，避免测试信号之间串扰。

实际实施时，频率选择单元可以包括多个电路支路，每个支路适用于提供与对应待测芯片用于与探针卡的第一无线通信单元进行通信所需的无线通信频率对应的二进制代码的一个比特，以便在频率选择单元中存储与选定的无线通信频率对应的二进制代码，由此实现频率选择。

下面结合图3和图4实例示意图，以对晶圆2上的两个待测芯片并行执行测试项目a和测试项目b为例进行说明。其中，测试项目a的测试相关信号通过第一无线通信单元12-1传输，测试项目b的测试相关信号通过第一无线通信单元12-2传输，为避免信号干扰，第一无线通信单元12-1和第一无线通信单元12-2配置不同的传输频率。另外，频率选择单元24-1、24-2、24-3、……、24-n分别集成在待测芯片中，为方便描述，以23-1表示频率选择单元24-1所在的待测芯片，以23-2表示频率选择单元24-2所在的待测芯片，以此类推。

请参考图3，并行进行待测芯片23-1的测试项目a的测试和待测芯片23-2的测试项目2的测试：

待测芯片23-1的频率选择单元24-1选择与第一无线通信单元12-1的传输频率对应的电路支路，使与频率选择单元24-1耦合的第二无线通信单元22-1调谐到频率选择单元24-1选择的传输频率，这样具有相同传输频率的第二无线通信单元22-1与第一无线通信单元12-1可以进行测试项目a的测试信号和响应信号的传输，实现对待测芯片23-1执行测试项目a。

待测芯片23-2的频率选择单元24-2选择与第一无线通信单元12-2的传输频率对应的电路支路，使与频率选择单元24-2耦合的第二无线通信单元22-2调谐到频率选择单元24-2选择的传输频率，这样具有相同传输频率的第二无线通信单元22-2与第一无线通信单元12-2可以进行测试项目b的测试信号和响应信号的传输，实现对待测芯片23-2执行测试项目b。

由于待测芯片23-1执行测试项目a时信号的传输频率不同于待测芯片23-2执行测试项目b时信号的传输频率，因此两路测试互不干扰可以同时进行。

请参考图4，并行进行待测芯片23-1的测试项目b的测试和待测芯片23-2的测试项目b的测试：

待测芯片23-1的频率选择单元24-1选择与第一无线通信单元12-2的传输频率对应的电路支路，使与频率选择单元24-1耦合的第二无线通信单元22-1调谐到频率选择单元24-1选择的传输频率，这样具有相同传输频率的第二无线通信单元22-1与第一无线通信单元12-2可以进行测试项目b的测试信号和响应信号的传输，实现对待测芯片23-1执行测试项目b。

待测芯片23-2的频率选择单元24-2选择与第一无线通信单元12-1的传输频率对应的电路支路，使与频率选择单元24-2耦合的第二无线通信单元22-2调谐到频率选择单元24-2选择的传输频率，这样具有相同传输频率的第二无线通信单元22-2与第一无线通信单元12-1可以进行测试项目a的测试信号和响应信号的传输，实现对待测芯片23-2执行测试项目a。

由于待测芯片23-1执行测试项目b时信号的传输频率不同于待测芯片23-2执行测试项目a时信号的传输频率，因此两路测试互不干扰可以同时进行。

上面是以两个芯片并行测试为例进行说明，本领域技术人员可以理解，在实际应用中，利用各个待测芯片的频率选择单元可以灵活配置晶圆的无线通信单元的传输频率，由此可以实现更多芯片及测试项目的并行进行。

本发明实施例的无线测试方法包括：探针卡通过第一无线通信单元和第一天线发送测试信号，所述测试信号基于探针卡的输入信号而生成；晶圆通过第二天线和第二无线通信单元接收所述测试信号；所述晶圆上的待测芯片基于所述测试信号生成测试结果信号；所述晶圆通过所述第二无线通信单元和第二天线发送响应信号，所述响应信号基于所述测试结果信号生成；所述探针卡通过所述第一天线和第一无线通信单元接收所述响应信号。

进一步，所述无线测试方法还可以包括：通过频率选择单元为与其耦合的第二无线通信单元配置传输频率，以使该第二无线通信单元与具有相同传输频率的第一无线通信单元进行信号传输。在进行测试前，频率选择单元可以根据测试需求选择相应的第一无线通信单元，将与之耦合的第二无线通信单元的传输频率配置为选择的第一无线通信单元的传输频率，使第二无线通信单元能够与相同频率的第一无线通信单元建立通信连接。

本发明实施例的无线测试方法的具体实施可以参考上述无线测试系统的说明，在此不再赘述。

本发明虽然已以较佳实施方式公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。