一种新的并行半导体参数测试系统的制作方法

1.本发明涉及半导体、集成电路测试技术领域，具体涉及一种新的并行半导体参数测试系统。


背景技术：

2.随着半导体制造技术的发展，半导体器件集成度不断提高。在晶圆级半导体参数测试领域，每片晶圆所需测试的元器件数量不断增加，因此，晶圆级半导体参数测试对测试系统的测试速度要求在不断提高，采用并行半导体测试系统可以大幅提高测试速度的。
3.现有的一种方案是所有测试资源都通过超大规模开关矩阵连接到探针卡(probe card)的每个针脚来实现并行测试。该方案的缺点是需要超大规模的开关矩阵。同时smu(源测量单元)通过开关矩阵连接到被测元器件，会引入寄生电阻到测试回路中，影响测试的准确度和测试速度，如图4所示；
4.另一种方案是不同的测试资源通过多路复选开关直接连接探针卡的每个针脚，这样需要大量的测试单元，导致测试系统成本的大幅增加，如图5所示。
5.本方案所采用晶圆级并行半导体参数测试系统让每个smu直接和每个探针卡针脚直接连接，同时让dvm(数字万用表)，cmu(电容测量单元)和pgu(脉冲发生器单元)通过开关矩阵和探针卡针脚连接，避免了上述两种方案使用超大规模开关矩阵或需要大量的测试单元的缺点。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种新的并行半导体参数测试系统，在使用小规模的开关矩阵的情况下，让每个smu直接和每个探针卡针脚直接连接，同时让dvm，cmu和pgu通过开关矩阵和每个探针卡针脚连接，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种新的并行半导体参数测试系统，包括：
9.测试模块包括源测量单元(smu)，数字万用表、电容测量单元和脉冲发生器单元(测试模块包括但不限于以上测试单元)将源测量单元(smu)与每一个探针卡针脚一一对应直接连接；将数字万用表、电容测量单元和脉冲发生器单元通过开关矩阵模块和任意一个探针卡针脚连接。
10.开关矩阵模块，包括两个方案，方案一：小规模的开关矩阵由高频矩阵叠加漏电隔离开关组成；方案二小规模的开关矩阵由低漏电开关矩阵组成；
11.测试总线模块由多组电缆组成，每组测试电缆将源测量单元(smu)和每一个探针卡针脚一一对应直接连接,每组测试电缆同时也将开关矩阵的输出端口和每一个探针卡针脚一一对应直接连接，使数字万用表、电容测量单元和脉冲发生器单元可以通过开关矩阵模块和任意一个探针卡针脚连接；
12.电容校正处理模块，通过系统级电容补偿算法，来去半导体参数测试的系统误差；
13.判定处理模块，根据测试模块测量数据判定被测半导体晶圆合格与否；
14.调度模块，调度模块集成在主控制器中或者采用独立的控制装置连接到公共总线；
15.存储模块，所述存储模块中设置有任务单元、存储单元、分配结果单元和测试结果单元；
16.所述任务单元用于存储测试算法和测试任务；
17.所述存储单元用于存储测试计划，存储单元中的每个元素都有自己的地址，即每条测试计划都有自己的地址；
18.所述分配结果单元用于存储每条测试计划的分配结果，即每个测量模块要执行的测试计划在存储单元中的地址；
19.所述测试结果单元用于存储测量模块反馈的测试结果。
20.优选的，所述测试模块包括：
21.控制器、存储器和测试单元；控制器能提取存储模块中对应的测试计划，根据收到的触发信号或控制信号控制测试单元执行测试计划，并将测试结果反馈给主控制器；所述存储器能存储从存储模块中提取的测试计划。
22.优选的，所述并行半导体参数测试系统，还包括：
23.主控模块，所述主控制器能创建测试算法、测试任务，能利用测试算法和测试任务编译生成测试计划，并进行测试相关参数配置；主控制器能根据调度模块确定的执行方案，生成用于控制测量模块执行测试计划的触发信号和控制信号，并向测量模块发送相应的触发信号或控制信号；
24.调度模块，调度模块集成在主机计算机中或者采用独立的控制装置连接到公共总线，用于确定执行方案，即执行每条测试计划的测量模块和时刻，所述调度模块具体通过下述方式确定执行每条测试计划的测量模块和时刻：调度模块先将所有测试计划分为e个触发信号测试组和f个控制信号测试组，再确定测试组中每条测试计划具体执行的测量模块和时刻；对于一个触发信号测试组中的测试计划，执行的测量模块共享触发信号执行测试计划，实现同步并行；且不同触发信号测试组之间独立执行测试计划；对于控制信号测试组中的测试计划，每个执行的测量模块根据各自收到的控制信号执行测试计划，实现异步并行；
25.综上所述，由于采用了上述技术，本发明的有益效果是：
26.本发明在使用小规模的开关矩阵的情况下，让每个源测量单元直接通过测试总线和每个探针卡针脚直接连接，同时让数字万用表、电容测量单元和脉冲发生器单元通过开关矩阵然后经过测试总线和每个探针卡针脚连接。实现电流，电压并行测试，能大幅提高测试速度，大幅降低测试系统所需的测试单元，显著的降低测试系统的成本。
附图说明
27.图1为本发明新的并行半导体参数测试系统实施例中测试模块连接示意图；
28.图2本发明新的并行半导体参数测试系统实施例中参数测试系统需要的6*24开关矩阵规模图；
29.图3为本发明新的并行半导体参数测试系统实施例中参数测试系统需要的6*24开
关矩阵规模图。
30.图4为本发明背景技术中关于并行半导体参数测试系统电路图。
31.图5为本发明背景技术中关于并行半导体参数测试系统电路图。
具体实施方式
32.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
33.本发明提供了如图1-3所示的一种新的并行半导体参数测试系统，包括：
34.测试模块包括源测量单元(smu)，数字万用表、电容测量单元和脉冲发生器单元(测试模块包括但不限于以上测试单元)将源测量单元(smu)与每一个探针卡针脚一一对应直接连接；将数字万用表、电容测量单元和脉冲发生器单元通过开关矩阵模块和任意一个探针卡针脚连接。
35.开关矩阵模块，包括两个方案，方案一：小规模的开关矩阵由高频矩阵叠加漏电隔离开关组成；方案二小规模的开关矩阵由低漏电开关矩阵组成；
36.测试总线模块由多组电缆组成，每组测试电缆将源测量单元(smu)和每一个探针卡针脚一一对应直接连接,每组测试电缆同时也将开关矩阵的输出端口和每一个探针卡针脚一一对应直接连接，使数字万用表、电容测量单元和脉冲发生器单元可以通过开关矩阵模块和任意一个探针卡针脚连接；
37.电容校正处理模块，通过系统级电容补偿算法，来去半导体参数测试的系统误差；
38.判定处理模块，根据测试模块测量数据判定被测半导体晶圆合格与否；
39.调度模块，调度模块集成在主控制器中或者采用独立的控制装置连接到公共总线；
40.存储模块，所述存储模块中设置有任务单元、存储单元、分配结果单元和测试结果单元；
41.所述任务单元用于存储测试算法和测试任务；
42.所述存储单元用于存储测试计划，存储单元中的每个元素都有自己的地址，即每条测试计划都有自己的地址；
43.所述分配结果单元用于存储每条测试计划的分配结果，即每个测量模块要执行的测试计划在存储单元中的地址；
44.所述测试结果单元用于存储测量模块反馈的测试结果。
45.测试模块包括源测量单元(smu)，数字万用表、电容测量单元和脉冲发生器单元(测试模块包括但不限于以上测试单元)将源测量单元(smu)与每一个探针卡针脚一一对应直接连接；将数字万用表、电容测量单元和脉冲发生器单元通过开关矩阵模块和任意一个
探针卡针脚连接。
46.开关矩阵模块，包括两个方案，方案一：小规模的开关矩阵由高频矩阵叠加漏电隔离开关组成；方案二小规模的开关矩阵由低漏电开关矩阵组成；
47.测试总线模块由多组电缆组成，每组测试电缆将源测量单元(smu)和每一个探针卡针脚一一对应直接连接,每组测试电缆同时也将开关矩阵的输出端口和每一个探针卡针脚一一对应直接连接，使数字万用表、电容测量单元和脉冲发生器单元可以通过开关矩阵模块和任意一个探针卡针脚连接；
48.电容校正处理模块，通过系统级电容补偿算法，来去半导体参数测试的系统误差；
49.判定处理模块，根据测试模块测量数据判定被测半导体晶圆合格与否；
50.调度模块，调度模块集成在主控制器中或者采用独立的控制装置连接到公共总线；
51.存储模块，所述存储模块中设置有任务单元、存储单元、分配结果单元和测试结果单元；
52.所述任务单元用于存储测试算法和测试任务；
53.所述存储单元用于存储测试计划，存储单元中的每个元素都有自己的地址，即每条测试计划都有自己的地址；
54.所述分配结果单元用于存储每条测试计划的分配结果，即每个测量模块要执行的测试计划在存储单元中的地址；
55.所述测试结果单元用于存储测量模块反馈的测试结果。
56.主控模块，所述主控制器能创建测试算法、测试任务，能利用测试算法和测试任务编译生成测试计划，并进行测试相关参数配置；主控制器能根据调度模块确定的执行方案，生成用于控制测量模块执行测试计划的触发信号和控制信号，并向测量模块发送相应的触发信号或控制信号；
57.调度模块集成在主机计算机中或者采用独立的控制装置连接到公共总线，用于确定执行方案，即执行每条测试计划的测量模块和时刻，所述调度模块具体通过下述方式确定执行每条测试计划的测量模块和时刻：调度模块先将所有测试计划分为e个触发信号测试组和f个控制信号测试组，再确定测试组中每条测试计划具体执行的测量模块和时刻；对于一个触发信号测试组中的测试计划，执行的测量模块共享触发信号执行测试计划，实现同步并行；且不同触发信号测试组之间独立执行测试计划；对于控制信号测试组中的测试计划，每个执行的测量模块根据各自收到的控制信号执行测试计划，实现异步并行；
58.所述调度模块具体通过下述方式确定执行每条测试计划的测量模块和时刻：调度模块先将所有测试计划分为e个触发信号测试组和f个控制信号测试组，再确定测试组中每条测试计划具体执行的测量模块和时刻；对于一个触发信号测试组中的测试计划，执行的测量模块共享触发信号执行测试计划，实现同步并行；且不同触发信号测试组之间独立执行测试计划；对于控制信号测试组中的测试计划，每个执行的测量模块根据各自收到的控制信号执行测试计划，实现异步并行
59.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
60.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。