TW201638603A - 無探針式積體電路平行測試系統及其測試方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種無探針式積體電路平行測試系統，其包含一IC晶片、一無線電源接收模組以及一內建自我測試電路。無線電源接收模組電性連接IC晶片及內建自我測試電路。無線電源接收模組、內建自我測試電路及IC晶片係一同被形成於一晶圓上。無線電源接收模組提供電源至內建自我測試電路及IC晶片，IC晶片於接受無線電源模組供電後，執行對應之一功能運作，並將運作結果傳送至內建自我測試電路以測試功能運作之正確性。藉此全程無線之電源供應及訊號發送方式，得以排除探針的使用，降低測試複雜度，亦可達到一次性之平行測試。

Description

無探針式積體電路平行測試系統及其測試方法

本發明係關於一種積體電路測試系統；特別地，係關於一種不使用探針而能進行平行測試之無探針式積體電路平行測試系統；另外，並述及無探針式積體電路平行測試方法。

現今電子器械已逐漸朝輕薄短小尺寸發展。再者，於體積小型化下對效能要求亦須維持一致甚至更高。基於此，其內所使用之IC晶片尺寸亦隨著製造技藝之進步而愈趨縮小，以便能在相同面積下塞入更多數量之IC晶片以增進效能。

雖積體電路製造技術已顯著發展，然受限於物理極限，於更小面積下塞入更多數量之IC晶片已愈趨困難，習知平面型式的積體電路整合(2D IC或2.5D IC)已漸不敷使用。緣此，近年遂有三維積體電路(3D IC)的發展。

於三維積體電路技術中，其基本思維係將IC晶片逐層堆疊以形成三維結構。其一方式係透過矽穿孔對堆疊之各層IC晶片進行電路連線。基於矽穿孔本身之尺寸縮小及密度不斷提升，此等利用細 矽穿孔方式形成三維積體電路已漸成為主流。如第1B圖所繪示，係一3D IC之示意圖，可知其係以2D IC堆疊而形成。

前述無論是2D IC或3D IC，對於各IC晶片進行功能測試仍為整體製程中重要環節。習知二維晶片測試時，如第1A圖所繪示，須以探針401接觸焊墊402，以便提供電源至2D IC令其運作，並亦將運作結果透過探針401讀出，藉以判斷IC晶片功能運作是否正常。基於3D IC係由2D IC透過矽穿孔的方式堆疊而成，其測試方式亦類似第1A圖的測試方式，透過各層晶片中的焊墊402下針，藉以判定各層晶片功能運作是否正確。隨著微影技術的進步，單位面積內的電路已愈趨複雜，習知以探針401測試方式已造成極大不便。為能降低焊墊402的使用數量，目前IC測試已大量使用內建自我測試電路(Built-In Self-Testing，BIST)，藉以降低晶片檢測的複雜度。

透過BIST輔助測試二維晶片，確實可以減少焊墊402的使用數量，惟最終仍需透過少量的焊墊402提供電源至BIST系統並且將其結果讀出，藉以判斷電路功能運作是否正常。類似地，將此BIST技術應用於如第1B圖中所繪示之3D IC時，仍需相當繁瑣之步驟。其係因各層晶片仍需先逐一測試其電路功能運作狀況，再挑選出電路功能運作正常的晶片加以堆疊，其所耗的時間及測試成本仍會隨著堆疊層數增加而日趨嚴重。再者，3D IC的複雜結構亦導致測試的困難度大幅提高。

緣此，仍亟需開發能應用於2D IC及3D IC測試之簡易測試系統及方法，以便降低測試之困難度以及時間及成本耗費。

具體而言，本發明提供一種無探針式積體電路平行測試系統及其測試方法，藉由無線電源發送模組及無線電源接收模組的耦合，以無線方式提供電源至欲進行測試之IC晶片及內建自我測試電路，藉此達到無探針測試。再者，無線電源發送模組可同時與多個無線電源接收模組的耦合，以達到平行測試效果。

為達上述目的，於一實施例中，本發明提供一種無探針式積體電路平行測試系統，其包含一IC晶片、一無線電源接收模組以及一內建自我測試電路。無線電源接收模組電性連接IC晶片。內建自我測試電路電性連接無線電源接收模組及IC晶片。無線電源接收模組、內建自我測試電路及IC晶片係一同被形成於一晶圓上。無線電源接收模組提供電源至內建自我測試電路及IC晶片，IC晶片於接受無線電源模組供電後，執行對應之一功能運作，並將運作結果傳送至內建自我測試電路以測試功能運作之正確性。

上述之無探針式積體電路平行測試系統中，更包含一訊號傳送模組，其係電性連接內建自我測試電路。內建自我測試電路於測試功能運作之正確性後，將測試結果傳送至訊號傳送模組。訊號傳送模組包含一記憶儲存單元及一訊號傳送單元。記憶儲存單元可為非揮發性記憶體(NVRAM)，例如電子抹除式唯讀記憶體(EEPROM)、抹除式唯讀記憶體(EPROM)或快閃記憶體(FLASH Memory)。

上述之無探針式積體電路平行測試系統中，訊號傳送單元可為一RFID發送器、一發光裝置或一發聲裝置。

上述之無探針式積體電路平行測試系統中，更包含一無線電源發送模組，其與無線電源接收模組耦合而令無線電源接收模組得以提供電源至IC晶片及內建自我測試電路。其耦合方式可為磁感應方式。

上述之無探針式積體電路平行測試系統中，更包含一無線訊號讀取模組，其係用以接收訊號傳送模組所傳出之測試結果，以便辨識功能運作正確之IC晶片。於一例中，無線訊號讀取模組可為一RFID讀取器。

於另一實施例中，本發明提供一種無探針式積體電路平行測試系統，其包含一晶圓、多個無線電源接收模組以及多個內建自我測試電路。晶圓上形成多個IC晶片。多個無線電源接收模組形成於晶圓上並各自電性連接各IC晶片。多個內建自我測試電路形成於晶圓上並各自電性連接各無線電源接收模組及各IC晶片。其中各無線電源接收模組平行同步提供電源至各內建自我測試電路及各IC晶片。各IC晶片於接受各無線電源模組供電後，執行對應之一功能運作，並將運作結果傳送至各內建自我測試電路以測試功能運作之正確性。

上述之無探針式積體電路平行測試系統中，更包含多個訊號傳送模組，其係各別電性連接各內建自我測試電路。各內建自我測試電路於測試各功能運作之正確性後，將測試結果傳送至各訊號傳送模組。

上述之無探針式積體電路平行測試系統中，更包含一無線電源發送模組，其係用以與各無線電源接收模組互相耦合而令各無線電源接收模組得以平行同步提供電源至各IC晶片及各內建自我測試電路。

上述之無探針式積體電路平行測試系統中，更包含一無線訊號讀取模組，其係用以接收各訊號傳送模組所傳出之測試結果，以便辨識出功能運作正確之各IC晶片。

於又一實施例中，本發明提供一種無探針式積體電路平行測試方法，其包含：於一晶圓上形成多個IC晶片、多個無線電源接收模組、多個內建自我測試電路及多個訊號傳送模組；以一IC晶片、一無線電源接收模組、一內建自我測試電路及一訊號傳送模組形成一測試區塊，令晶圓形成多個測試區塊；利用一無線電源發送模組與無線電源接收模組耦合，令各無線電源接收模組提供電源至各IC晶片及各內建自我測試電路；利用各內建自我測試電路測試各IC晶片於接收電源後對應執行之一功能運作之正確性；利用各訊號傳送模組儲存內建自我測試電路測試結果；將多個測試區塊由晶圓切割，形成多個獨立之測試區塊；於獨立之各測試區塊中，各訊號傳送模組將測試結果輸出至一無線訊號讀取模組；以及依據無線訊號讀取模組讀取之測試結果，執行一晶片篩檢步驟以判定各測試區塊中之IC晶片是否功能良好。

上述無探針式積體電路平行測試方法中，各訊號傳送模組包含一記憶儲存單元及一訊號傳送單元。各訊號傳送單元可為RFID發送器：無線訊號讀取模組可為一RFID讀取器。

於再一實施例中，本發明提供一種無探針式積體電路平行測試方法，其包含：於一晶圓上形成多個IC晶片、多個無線電源接收模組、多個內建自我測試電路及多個訊號傳送模組；以一IC晶片、一無線電源接收模組、一內建自我測試電路及一訊號傳送模組組成一測試區塊，令晶圓形成多個測試區塊；利用一無線電源發送模組與各無線電源接收模組耦合，令各無線電源接收模組提供電源至各IC晶片及各內建自我測試電路；利用各內建自我測試電路測試各IC晶片於接收電源後對應執行之一功能運作之正確性；利用各訊號傳送模組儲存內建自我測試電路測試結果；於各測試區塊中，各訊號傳送模組將測試結果呈現；以及依據各訊號傳送模組所呈現之測試結果，執行一晶片篩檢步驟以判定各測試區塊中之IC晶片是否功能良好。

上述之無探針式積體電路平行測試方法中，各訊號傳送模組包含一記憶儲存單元及一訊號傳送單元。各訊號傳送單元可為一發光裝置或一發聲裝置。

100‧‧‧無探針式積體電路平行測試系統

101‧‧‧IC晶片

102‧‧‧無線電源接收模組

103‧‧‧內建自我測試電路

104‧‧‧訊號傳送模組

104a‧‧‧訊號傳送單元

104b‧‧‧記憶儲存單元

105‧‧‧無線電源發送模組

106‧‧‧無線訊號讀取模組

200‧‧‧晶圓

201‧‧‧測試區塊

300‧‧‧影像感測裝置

401‧‧‧探針

402‧‧‧焊墊

A‧‧‧亮度

B‧‧‧亮度

第1A圖係繪示一習知2D IC之示意圖；第1B圖係繪示一習知3D IC示意圖；第2圖係繪示依據本發明一實施例之無探針式積體電路平行測試系統架構示意圖；第3圖係繪示依據第2圖中電源傳遞示意圖； 第4圖係繪示依據本發明另一實施例之無探針式積體電路平行測試方法示意圖；以及第5圖係繪示依據本發明又之一實施例之無探針式積體電路平行測試方法示意圖。

以下將參照圖式說明本發明之複數個實施例。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

請參照第2圖，第2圖係繪示依據本發明一實施例之無探針式積體電路平行測試系統100架構示意圖。

無探針式積體電路平行測試系統100包含一IC晶片101、一無線電源接收模組102、一內建自我測試電路103以及一訊號傳送模組104。無線電源接收模組102電性連接IC晶片101。內建自我測試電路103則同時電性連接無線電源接收模組102及IC晶片101。訊號傳送模組104電性連接內建自我測試電路103。

前述無線電源接收模組102、內建自我測試電路103及IC晶片101係一同被形成於一晶圓上。無線電源接收模組102同時提供電源至內建自我測試電路103及IC晶片101。IC晶片101於接受無線電源接收模組102供電後，執行對應之功能運作，並將運作結果傳送至內建 自我測試電路103以測試功能運作之正確性。內建自我測試電路103於測試完成後，將測試結果傳送至訊號傳送模組104。前述訊號傳送模組104亦可視實際需求一同被形成於晶圓上，將於後實施例中再詳述之。

為能將訊號取出，訊號傳送模組104可具有多種實施型態。基本上，訊號傳送模組104係包含一記憶儲存單元104a及一訊號傳送單元104b。記憶儲存單元104a係用以儲存IC晶片101經由內建自我測試電路103的測試結果，而透過訊號傳送單元104b可將測試結果傳送出。記憶儲存單元104a可選擇為發揮發性記憶體(NVRAM)，例如可為電子抹除式唯讀記憶體(EEPROM)、抹除式唯讀記憶體(EPROM)或快閃記憶體(FLASH Memory)等。

訊號傳送單元104b則可為一RFID發送器、一發光裝置或一發聲裝置。其應用方式將於後詳述之。

請續參照第3圖，第3圖係繪示依據第2圖中電源傳遞示意圖。為能達成本發明無探針量測效果。於無探針式積體電路平行測試系統100中之電源供應皆以無線方式實施之。於一例示中，如第3圖所繪示，於晶圓200外部可使用一無線電源發送模組105。於晶圓200上形成多個測試區塊201，各測試區塊201包括一IC晶片101、一無線電源接收模組102、一內建自我測試電路103及一訊號傳送模組104。利用無線電源發送模組105以磁感應方式，將能量傳遞至各測試區塊201中之無線電源接收模組102，無線電源接收模組102受磁感應後發電，據此可傳送電源至IC晶片101及內建自我測試電路103，以令其可運作。前述測試區塊201可由製造IC晶片101時一併定義形成。

透過前述方式，得以完全排除探針的使用，進而提升檢測效率。再者，由於係透過磁感應方式，無線電源發送模組105可一次性地傳遞能量至所有設置於晶圓200上之無線電源接收模組102，達到平行同步測試的效果。

除測試之外，對如何各別判定對應各IC晶片101，以便能篩檢出正常功能運作之IC晶片101尤為重要。據此，本發明亦提出數種對應判別各IC晶片101之方式。

請續參照第4圖及第5圖。第4圖係繪示依據本發明另一實施例之無探針式積體電路平行測試方法示意圖；第5圖係繪示依據本發明又之一實施例之無探針式積體電路平行測試方法示意圖。

於第4圖中，首先將一IC晶片101、一無線電源接收模組102、一內建自我測試電路103及一訊號傳送模組104定義區分為一測試區塊201。據此，可於晶圓200製造時即形成多個測試區塊201。執行如前述及之測試方式，並將測試結果儲存於訊號傳送模組104中之記憶儲存單元104a。接續，將各測試區塊201從晶圓200上切割出來，形成多個獨立之測試區塊201。接續，透過一無線訊號讀取模組106讀取訊號傳送模組104發送之測試結果，以判定各測試區塊201中之IC晶片101是否功能運作正常，藉以區分良好之IC晶片101或損壞之IC晶片101。前述訊號傳送模組104中之訊號傳送單元104b可使用一RFID發送器。RFID發送器用以給予各對應之IC晶片101之測試結果一專屬之射頻辨識ID，並將測試結果傳出。此外，無線訊號傳送模組106可使用一RFID讀取器，以讀取由RFID發送器發送之測試結果。

於第5圖中，其步驟類似於第4圖中所述及。惟於第5圖中，訊號傳送單元104b使用一發光裝置。據此，不進行切割步驟，而於晶圓200上直接區分出各測試區塊201中之IC晶片101是否為功能運作正常。於一例示中，透過一影像感測裝置300，以便讀取訊號傳送單元104b之發光訊號。如亮度為A，則判定IC晶片101為良好；如亮度為B，則判定IC晶片101為損壞。

前述第5圖係於一晶圓200上即可得知各IC晶片101之功能運作狀況，其呈現形式並無限定。例如亦可使用一發聲元件發出不同種類之聲響，以判定IC晶片101是否良好。以前述方式更可不必切割即可製作出各IC晶片101於晶圓200上之整體特性映照圖(Mapping)，以取得IC晶片101失效率(Fail Rate)分佈等資料。

綜合上述，本發明提供之無探針式積體電路平行測試系統100，結合全程無線之電源供應及訊號發送方式，得以排除探針的使用，降低測試複雜度。再者，亦可達到一次性之平行測試，可提升測試效率，降低測試成本。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧無探針式積體電路平行測試系統

101‧‧‧IC晶片

102‧‧‧無線電源接收模組

103‧‧‧內建自我測試電路

104‧‧‧訊號傳送模組

104a‧‧‧訊號傳送單元

104b‧‧‧記憶儲存單元

Claims (23)

1. 一種無探針式積體電路平行測試系統，包含：一IC晶片；一無線電源接收模組，其係電性連接該IC晶片；以及一內建自我測試電路(Build-In Self-Test，BIST)，其係電性連接該無線電源接收模組及該IC晶片；其中該無線電源接收模組、該內建自我測試電路及該IC晶片係一同被形成於一晶圓上，該無線電源接收模組提供電源至該內建自我測試電路及該IC晶片，該IC晶片於接受該無線電源模組供電後，執行對應之一功能運作，並將運作結果傳送至該內建自我測試電路以測試該功能運作之正確性。
2. 如申請專利範圍第1項所述之無探針式積體電路平行測試系統，更包含一訊號傳送模組，其係電性連接該內建自我測試電路，其中該內建自我測試電路於測試該功能運作之正確性後，將測試結果傳送至該訊號傳送模組。
3. 如申請專利範圍第2項所述之無探針式積體電路平行測試系統，其中該訊號傳送模組包含一記憶儲存單元及一訊號傳送單元。
4. 如申請專利範圍第3項所述之無探針式積體電路平行測試系統，其中該記憶儲存單元為一非揮發性記憶體(NVRAM)。
5. 如申請專利範圍第3項所述之無探針式積體電路平行測試系統，其中該記憶儲存單元為一電子抹除式唯讀記憶體(EEPROM)、一抹除式唯讀記憶體(EPROM)或一快閃記憶體(FLASH Memory)。
6. 如申請專利範圍第3項所述之無探針式積體電路平行測試系統，其中該訊號傳送單元為一RFID發送器。
7. 如申請專利範圍第3項所述之無探針式積體電路平行測試系統，其中該訊號傳送單元為一發光裝置。
8. 如申請專利範圍第3項所述之無探針式積體電路平行測試系統，其中該訊號傳送單元為一發聲裝置。
9. 如申請專利範圍第1項所述之無探針式積體電路平行測試系統，更包含一無線電源發送模組，其係與該無線電源接收模組耦合而令該無線電源接收模組得以提供電源至該IC晶片及該內建自我測試電路。
10. 如申請專利範圍第9項所述之無探針式積體電路平行測試系統，其中該無線電源發送模組係透過磁感應方式與該無線電源接收模組耦合。
11. 如申請專利範圍第1項所述之無探針式積體電路平行測試系統，更包含一無線訊號讀取模組，其係用以接收該訊號傳送模組所傳出之測試結果，以便辨識該功能運作正確之該IC晶片。
12. 如申請專利範圍第11項所述之無探針式積體電路平行測試系統，其中該無線訊號讀取模組為一RFID讀取器。
13. 一種無探針式積體電路平行測試系統，包含：一晶圓，其上形成多個IC晶片；多個無線電源接收模組，其係形成於該晶圓上並各自電性連接各該IC晶片；以及多個內建自我測試電路，其係形成於該晶圓上並各自電性連接各該無線電源接收模組及各該IC晶片；其中各該無線電源接收模組平行同步提供電源至各該內建自我測試電路及各該IC晶片，各該IC晶片於接受各該無線電源模組供電後，執行對應之一功能運作，並將運作結果傳送至各該內建自我測試電路以測試該功能運作之正確性。
14. 如申請專利範圍第13項所述之無探針式積體電路平行測試系統，更包含多個訊號傳送模組，其係各別電性連接各該內建自我 測試電路，其中各該內建自我測試電路於測試各該功能運作之正確性後，將測試結果傳送至各該訊號傳送模組。
15. 如申請專利範圍第13項所述之無探針式積體電路平行測試系統，更包含一無線電源發送模組，其係用以與各該無線電源接收模組耦合而令各該無線電源接收模組得以平行同步提供電源至各該IC晶片及各該內建自我測試電路。
16. 如申請專利範圍第13項所述之無探針式積體電路平行測試系統，更包含一無線訊號讀取模組，其係用以接收各該訊號傳送模組所傳出之測試結果，以便辨識出該功能運作正確之各該IC晶片。
17. 一種無探針式積體電路平行測試方法，包含：於一晶圓上形成多個IC晶片、多個無線電源接收模組、多個內建自我測試電路及多個訊號傳送模組；以一IC晶片、一無線電源接收模組、一內建自我測試電路及一訊號傳送模組形成一測試區塊，令該晶圓形成多個測試區塊；利用一無線電源發送模組與該無線電源接收模組耦合，令各該無線電源接收模組提供電源至各該IC晶片及各該內建自我測試電路；利用各該內建自我測試電路測試各該IC晶片於接收電源後對應執行之一功能運作之正確性；利用各該訊號傳送模組儲存該內建自我測試電路測試結果； 將該多個測試區塊由該晶圓切割，形成多個獨立之該測試區塊；於獨立之各該測試區塊中，各該訊號傳送模組將測試結果輸出至一無線訊號讀取模組；以及依據該無線訊號讀取模組讀取之測試結果，執行一晶粒篩檢步驟以判定各該測試區塊中之該IC晶片是否功能良好。
18. 如申請專利範圍第17項所述之無探針式積體電路平行測試方法，其中各該訊號傳送模組包含一記憶儲存單元及一訊號傳送單元。
19. 如申請專利範圍第18項所述之無探針式積體電路平行測試方法，其中各該訊號傳送單元為一RFID發送器。
20. 如申請專利範圍第17項所述之無探針式積體電路平行測試方法，其中該無線訊號讀取模組為一RFID讀取器。
21. 一種無探針式積體電路平行測試方法，包含：於一晶圓上形成多個IC晶片、多個無線電源接收模組、多個內建自我測試電路及多個訊號傳送模組；以一IC晶片、一無線電源接收模組、一內建自我測試電路及一訊號傳送模組組成一測試區塊，令該晶圓形成多個測試區塊； 利用一無線電源發送模組與各該無線電源接收模組耦合，令各該無線電源接收模組提供電源至各該IC晶片及各該內建自我測試電路；利用各該內建自我測試電路測試各該IC晶片於接收電源後對應執行之一功能運作之正確性；利用各該訊號傳送模組儲存該內建自我測試電路測試結果；於各該測試區塊中，各該訊號傳送模組將測試結果呈現；以及依據各該訊號傳送模組所呈現之測試結果，執行一晶片篩檢步驟以判定各該測試區塊中之該IC晶片是否功能良好。
22. 如申請專利範圍第21項所述之無探針式積體電路平行測試方法，其中各該訊號傳送模組包含一記憶儲存單元及一訊號傳送單元。
23. 如申請專利範圍第22項所述之無探針式積體電路平行測試方法，其中各該訊號傳送單元為一發光裝置或一發聲裝置。