[发明专利]晶圆自动测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种晶圆自动测试系统。

背景技术

微波器件为工作在微波波段的器件，所述微波波段的频率为300～300000兆赫。微波器件按其功能分为微波震荡器、功率放大器、混频器、检波器、微波天线、微波传输线等。设置在晶圆中的芯片上的微波器件主要有两种形式，一种为片上系统（SOC片上系统，System on Chip）中的微波模块，另一种为芯片中的分立微波器件。

现有技术中，在晶圆上完成微波器件的制作后，需要对晶圆上的微波器件进行电学测试，该电学测试属于晶圆测试（CP测试，Chip Probing）的一部分，以确保在封装之前，晶圆上的各微波器件是合格产品。其中重要的一项测试为S参数测试，S参数为微波器件的散射参数，具体定义为在给定频率和系统的条件下任何非理想端口的网络传输和反射特性。

现有技术中，微波器件的S参数测试方法分为自动测试和手动测试两种。

参考图1，对微波器件的S参数进行自动测试的晶圆自动测试系统1包括测试机（Tester）14、探针卡（Probe Card）16、探针台（Prober）11、控制测试系统操作的计算机15、还包括用于放置晶圆的晶舟13、用于将晶圆在晶舟13与探针台11之间进行传输的机械手12。其中，探针台11，设有放置晶圆的卡盘111、设置在所述卡盘111上方并能将晶圆中各器件放大的显微镜（图未示）、设置在卡盘111旁边并且能够清洁探针卡16上探针的清洁盘112等。

测试机14与探针卡16、探针台11之间的相互电连接与信号连接是通过同轴电缆（Coaxial Cable）17来实现的。如果直接用与同轴电缆连接好的探针卡对放置在卡盘上的待测试微波器件进行测试，微波器件两端会有很大的插入损耗和回波损耗，从而引起很大的测试误差。

因此，需要采用机械校准套件或电子校准件将测试平面校准至接头的端面处，以免将待测试微波器件两端的插入损耗和回波损耗等测试误差计入测试数据中。所述接头包括同轴电缆两端的母接头，还包括测试机、探针卡和探针台上的与同轴电缆母接头对应连接的公接头。

具体操作为：将机械校准套件或电子校准件上的特定接头与上述同轴电缆的母接头进行对接，然后拆下机械校准套件或电子校准件。接着，将机械校准套件或电子校准件上的特定接头与测试机、探针卡和探针台上的与同轴电缆母接头对应连接的公接头进行对接，然后再拆下机械校准套件或电子校准件。

机械校准套件或电子校准件再次被拆下后，将所述公接头与所述母接头对应连接。接着，机械手12将晶舟13中的待测试晶圆放在卡盘111上，实现晶圆中的微波器件的自动测试，当晶圆自动测试系统1测试多片晶圆时，可以实现晶圆的自动批量测试。

参考图4，现有技术中，较多采用Cascade Microtech公司生产的晶圆手动测试系统2对微波器件的S参数进行测试。该晶圆手动测试系统2包括测试机（图未示）、手动探针台23、与手动探针台23可拆卸连接的若干探针座21、与所述探针座21可拆卸连接的探针22、固定在手动探针台23上方的显微镜（图未示）、用于将测试平面校准至所述探针22针尖端面处的ISS校准片（Impedance Standard Substrate校准片）24、若干根同轴电缆、以及机械校准套件或电子校准件等。其中同轴电缆用于实现测试机、手动探针台23、探针座21和探针22之间的电连接与信号连接。

Cascade Microtech公司制作的手动探针台23包括辅助载台231，操作人员可以将ISS校准片24固定在辅助载台231的台面上。ISS校准片24上具有校准焊点，探针22与校准焊点进行接触时，实现了将测试平面校准至探针22针尖端面处的操作。

采用上述晶圆手动测试系统2对待测晶圆上的待测微波器件进行测试的操作方法如下：

首先，采用机械校准套件或电子校准件上的特定接头将测试平面校准至接头的端面处，具体可以参考晶圆的自动测试过程中的相关描述。

接着，操作人员手动操作将ISS校准片24固定在手动探针台23中的辅助载台231上。然后根据ISS校准片24上的校准焊点的位置，手动调节并固定探针座21的位置。

接着，操作人员通过设置在手动探针台23上的显微镜，可以更精确的确定ISS校准片24上的校准焊点的位置。手动微调探针22的位置，以使探针22与ISS校准片24上的校准焊点接触。从而实现了将测试平面校准至探针22针尖尖端处的操作。