TWI871615B - 量測機台與半導體晶片的故障偵測方法 - Google Patents
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Abstract
一種量測機台包含腔體、開發板、探針台、顯微鏡、電路板以及兩探針。開發板位於腔體外。探針台位於腔體內。顯微鏡位於腔體內及探針台上方。電路板位於探針台上，且配置以電性連接半導體晶片及開發板，其中半導體晶片位於顯微鏡的鏡頭的正下方。兩探針位於探針台上方，配置以接觸半導體晶片。
Description
本揭露是有關一種量測機台以及一種半導體晶片的故障偵測方法。
手機、電腦以及平板電腦在這幾年來的需求成長十分迅速，使消費者對於記憶體的需求急遽上升。在這些電子裝置中，動態隨機存儲記憶體(Dynamic Random Access Memory, DRAM)作為連接中央處理器(Central Processing Unit, CPU)與快閃記憶體的橋樑，扮演非常重要的角色。因此，動態隨機存儲記憶體的信號完整性必須符合系統的要求，否則會造成上述的電子裝置無法運作。
通常在做記憶體晶片的故障分析測試時，有一個測試環節是使用測試機台(如MOSAID測試機台)搭配腔體(如THEMOS、PHEMOS等)做物性故障分析(Physical Failure Analysis, PFA)以找出記憶體晶片在高速運作下出現的不正常升溫現象。但目前的測試機台的測試速率大約在每秒416百萬位元組，比記憶體一般運作時的速度來得低。而對於測試不正常熱點的物性故障分析來說，越高的資料傳輸速度代表能找出越多不正常的熱點。
本揭露之一技術態樣為一種量測機台。
根據本揭露之一實施方式，一種量測機台包含腔體、開發板、探針台、顯微鏡、電路板以及兩探針。開發板位於腔體外。探針台位於腔體內。顯微鏡位於腔體內及探針台上方。電路板位於探針台上，且配置以電性連接半導體晶片及開發板，其中半導體晶片位於顯微鏡的鏡頭的正下方。兩探針位於探針台上方，配置以接觸半導體晶片。
在本揭露之一實施方式中，量測機台更包含纜線。纜線自腔體中的電路板延伸至腔體外的開發板，且纜線電性連接開發板與電路板。
在本揭露之一實施方式中， 量測機台更包含插槽。插槽位於電路板上且電性連接電路板，插槽配置以供半導體晶片插入。
在本揭露之一實施方式中，插槽與顯微鏡的鏡頭在垂直方向對齊。
在本揭露之一實施方式中，兩探針為溫度探針。
本揭露之另一技術態樣為一種半導體晶片的故障偵測方法。
根據本揭露之一實施方式，一種半導體晶片的故障偵測方法包含將半導體晶片電性連接至電路板；將電路板放置在腔體內的探針台上，其中顯微鏡位於腔體內與探針台上方，半導體晶片位於顯微鏡的鏡頭的正下方；將電路板透過纜線電性連接至開發板，其中開發板位於腔體外；使用開發板對半導體晶片提供檢查訊號；根據顯微鏡對半導體晶片取得的影像定位兩探針的位置，其中兩探針位於探針台上方；以及使用兩探針對半導體晶片量測量測訊號。
在本揭露之一實施方式中，半導體晶片的故障偵測方法更包含將半導體晶片電性連接至開發板前，將半導體晶片開蓋。
在本揭露之一實施方式中，半導體晶片的故障偵測方法更包含將半導體晶片插入插槽，其中插槽電性連接至電路板。
在本揭露之一實施方式中，根據顯微鏡對半導體晶片取得的影像定位兩探針的位置包含使用顯微鏡觀察半導體晶片的至少一熱點；以及根據顯微鏡觀察到的影像中的熱點定位兩探針的位置。
在本揭露之一實施方式中，使用兩探針對半導體晶片量測量測訊號包含使用兩探針對熱點進行溫度量測。
在本揭露上述實施方式中，由於在量測機台與半導體晶片的故障偵測方法中，使用了開發板作為量測訊號的來源，開發板中的時脈產生器(clock generator)能產生速度更快的訊號，因此能在物性故障分析之中找到更多的不正常熱點。這些不正常熱點可以藉由顯微鏡觀察，並由探針量測其溫度，操作方式簡單，並且較傳統方法能更有效找出半導體晶片運作時可能出現的失效區。
以下揭示之實施方式內容提供了用於實施所提供的標的之不同特徵的許多不同實施方式，或實例。下文描述了元件和佈置之特定實例以簡化本案。當然，該等實例僅為實例且並不意欲作為限制。此外，本案可在各個實例中重複元件符號及/或字母。此重複係用於簡便和清晰的目的，且其本身不指定所論述的各個實施方式及/或配置之間的關係。
諸如「在……下方」、「在……之下」、「下部」、「在……之上」、「上部」等等空間相對術語可在本文中為了便於描述之目的而使用，以描述如附圖中所示之一個元件或特徵與另一元件或特徵之關係。空間相對術語意欲涵蓋除了附圖中所示的定向之外的在使用或操作中的裝置的不同定向。裝置可經其他方式定向(旋轉90度或以其他定向)並且本文所使用的空間相對描述詞可同樣相應地解釋。
第1圖繪示根據本揭露之一實施方式的量測機台100的示意圖。第2圖繪示第1圖的量測機台100使用時顯微鏡140的鏡頭142附近的側視圖。參照第1圖與第2圖，量測機台100包含腔體110、開發板120、探針台130、顯微鏡140、電路板150以及兩探針160a、160b。開發板120位於腔體110外。探針台130位於腔體110內。顯微鏡140位於腔體110內及探針台130上方。電路板150位於探針台130上且電性連接開發板120。在量測半導體晶片170時，電路板150可電性連接半導體晶片170，且半導體晶片170位於顯微鏡140的鏡頭142的正下方。兩探針160a、160b位於探針台130上方，兩探針160a、160b配置以接觸半導體晶片170。經由以上配置，電路板150與半導體晶片170位於腔體110內。電路板150與開發板120透過纜線190電性連接，纜線190自腔體110中的電路板150延伸至腔體110外的開發板120。
量測機台100更包含插槽180。插槽180位於電路板150上且電性連接電路板150，插槽180配置以供半導體晶片170插入。根據不同的半導體晶片170，會有不同的插槽180供半導體晶片170插入。舉例來說，當半導體晶片為第四代雙倍資料率同步動態隨機存取記憶體(Double Data Rate Fourth-generation Synchronous DRAM, DDR4 SDRAM)時，會有專屬於此種半導體晶片170的插槽180。此外，開發板120上會有未定義的腳位，在量測開始前，會先透過開發板120內的人機介面定義這些未定義的腳位，使其對應半導體晶片170的腳位，再透過電路板150與纜線190將開發板120與半導體晶片170電性連接。在一些實施方式中，插槽180與顯微鏡140的鏡頭142在垂直方向對齊。
在一些實施方式中，兩探針160a、160b為溫度探針，可量測半導體晶片170在高速運作下產生的不正常熱點(abnormal hot spot，參第6圖)的溫度，使用時利用探針(例如為探針160a)接觸一個不正常熱點，或疑似不正常熱點的區域，以得到其溫度訊號來判斷其是否過熱。在做量測時，由於不正常熱點的亮度與溫度容易受到周遭環境影響，而開發板120本身具有光源，並且開發板120在運作時有可能產生熱源干擾，因此將開發板120置於腔體110外，再透過纜線190、電路板150及插槽180電性連接至半導體晶片170，可隔絕來自開發板120的光源與熱源的干擾，可提升對半導體晶片170的不正常熱點的觀測的準確度。
應瞭解到，已敘述過的元件連接關係、材料與功效將不再重複贅述，合先敘明。在以下敘述中，將說明使用量測機台100之半導體晶片的故障偵測方法。
第3圖繪示根據本揭露之一實施方式的半導體晶片的故障偵測方法的流程圖。參照第3圖，半導體晶片的故障偵測方法包含下列步驟：首先在步驟S1中，將半導體晶片電性連接至電路板。接著在步驟S2中，將電路板放置在腔體內的探針台上，其中顯微鏡位於腔體內與探針台上方，半導體晶片位於顯微鏡的鏡頭的正下方。接著在步驟S3中，將電路板透過纜線電性連接至開發板，其中開發板位於腔體外。接下來在步驟S4中，使用開發板對半導體晶片提供檢查訊號。接著在步驟S5中，根據顯微鏡對半導體晶片取得的影像定位兩探針的位置，其中兩探針位於探針台上方。以及最後在步驟S6中，使用兩探針對半導體晶片量測量測訊號。
在一些實施方式中，半導體晶片的故障偵測方法並不限於上述步驟S1至步驟S6，舉例來說，步驟S1至步驟S6的每一者可包括其他更詳細的步驟。在一些實施方式中，步驟S1至步驟S6可在兩前後步驟之間進一步包括其他步驟，也可在步驟S1前進一步包括其他步驟，在步驟S6後進一步包括其他步驟。在以下敘述中，將詳細說明上述步驟。
第4圖繪示第2圖的半導體晶片170開蓋前的示意圖。第5圖繪示第4圖的半導體晶片170開蓋後的示意圖。參照第2圖、第4圖與第5圖，在將半導體晶片170電性連接至開發板120前，會先將半導體晶片170開蓋(decap) ，至少剝除半導體晶片170頂部174的封裝膠(如第4圖所繪示虛線以上的部分)，讓內部的電路裸露出來。這個開蓋的步驟可以施以乾蝕刻法或濕蝕刻法，但並不侷限於此。開蓋後的半導體晶片170接著會被插入插槽180，其中插槽180電性連接至電路板150。如此一來，半導體晶片170便與電路板150電性連接。
參照第1圖及第2圖，接著，電路板150會被放置在腔體110內的探針台130上，其中顯微鏡140位於腔體110內與探針台130上方，半導體晶片170位於顯微鏡140的鏡頭142的正下方。接著，將電路板150透過纜線190電性連接至開發板120，其中開發板120位於腔體110外。如此一來，半導體晶片170便透過纜線190、電路板150與插槽180與開發板120電性連接。在接下來的步驟中，便可使用開發板120對半導體晶片170提供檢查訊號。
參照第1圖、第2圖及第6圖，接著，根據顯微鏡140對半導體晶片170取得的影像定位兩探針160a、160b的位置，其中兩探針160a、160b位於探針台130上方。這個步驟是使用顯微鏡140觀察半導體晶片170的熱點172a、172b，並且根據顯微鏡140觀察到的影像中的熱點172a、172b分別定位兩探針160a、160b的位置。上述「定位」可意指將探針160a、160b移動到分別能接觸熱點172a、172b的位置。定位兩探針160a、160b的位置之後，便可利用兩探針160a、160b量測量測訊號。此量測訊號例如為熱點172a、172b的溫度訊號。透過量測熱點172a、172b的溫度訊號，可以找到位於熱點172a、172b附近的失效區(fail location)。
由於在量測機台與半導體晶片的故障偵測方法中，使用了開發板作為量測訊號的來源，開發板中的時脈產生器(clock generator)能產生速度更快的訊號，因此能在物性故障分析之中找到更多的不正常熱點。這些不正常熱點可以藉由顯微鏡觀察，並由探針量測其溫度，操作方式簡單，並且較傳統方法能更有效找出半導體晶片運作時可能出現的失效區。
前述概述了幾個實施方式的特徵，使得本領域技術人員可以更好地理解本揭露的態樣。本領域技術人員應當理解，他們可以容易地將本揭露用作設計或修改其他過程和結構的基礎，以實現與本文介紹的實施方式相同的目的和/或實現相同的優點。本領域技術人員還應該認識到，這樣的等效構造不脫離本揭露的精神和範圍，並且在不脫離本揭露的精神和範圍的情況下，它們可以在這裡進行各種改變，替換和變更。
100:量測機台
110:腔體
120:開發板
130:探針台
140:顯微鏡
142:鏡頭
150:電路板
160a、160b:探針
170:半導體晶片
172a、172b:熱點
174:頂部
180:插槽
190:纜線
S1、S2、S3、S4、S5、S6:步驟
當與隨附圖示一起閱讀時，可由後文實施方式最佳地理解本揭露內容的態樣。注意到根據此行業中之標準實務，各種特徵並未按比例繪製。實際上，為論述的清楚性，可任意增加或減少各種特徵的尺寸。
第1圖繪示根據本揭露之一實施方式的量測機台的示意圖。
第2圖繪示第1圖的量測機台使用時顯微鏡的鏡頭附近的側視圖。
第3圖繪示根據本揭露之一實施方式的半導體晶片的故障偵測方法的流程圖。
第4圖繪示第2圖的半導體晶片開蓋前的示意圖。
第5圖繪示第4圖的半導體晶片開蓋後的示意圖。
第6圖繪示第2圖的半導體晶片在開蓋後的局部放大俯視圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
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160a、160b:探針
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190:纜線
Claims (9)
- 一種量測機台，包含：一腔體；一開發板，位於該腔體外；一探針台，位於該腔體內；一顯微鏡，位於該腔體內及該探針台上方，且配置以對一半導體晶片取得影像並觀察該半導體晶片的至少一熱點；一電路板，位於該探針台上，配置以電性連接該半導體晶片及該開發板，其中該半導體晶片位於該顯微鏡的一鏡頭的正下方；以及兩探針，位於該探針台上方，配置以接觸該半導體晶片，其中該兩探針的位置根據該顯微鏡對該半導體晶片取得的影像定位，且根據該顯微鏡觀察到的該熱點定位該兩探針的位置。
- 如請求項1所述之量測機台，更包含：一纜線，自該腔體中的該電路板延伸至該腔體外的該開發板，且電性連接該開發板與該電路板。
- 如請求項1所述之量測機台，更包含：一插槽，位於該電路板上且電性連接該電路板，該插槽配置以供該半導體晶片插入。
- 如請求項3所述之量測機台，其中該插槽與該顯微鏡的該鏡頭在垂直方向對齊。
- 如請求項1所述之量測機台，其中該兩探針為溫度探針。
- 一種半導體晶片的故障偵測方法，包含：將一半導體晶片電性連接至一電路板；將該電路板放置在一腔體內的一探針台上，其中一顯微鏡位於該腔體內與該探針台上方，該半導體晶片位於該顯微鏡的一鏡頭的正下方；將該電路板透過一纜線電性連接至一開發板，其中該開發板位於該腔體外；使用該開發板對該半導體晶片提供一檢查訊號；根據該顯微鏡對該半導體晶片取得的影像定位兩探針的位置，包含：使用該顯微鏡觀察該半導體晶片的至少一熱點；以及根據該顯微鏡觀察到的影像中的該熱點定位該兩探針的位置，其中該兩探針位於該探針台上方；以及使用該兩探針對該半導體晶片量測一量測訊號。
- 如請求項6所述之半導體晶片的故障偵測方法，更包含： 將該半導體晶片電性連接至該開發板前，將該半導體晶片開蓋。
- 如請求項6所述之半導體晶片的故障偵測方法，更包含：將該半導體晶片插入一插槽，其中該插槽電性連接至該電路板。
- 如請求項6所述之半導體晶片的故障偵測方法，其中使用該兩探針對該半導體晶片量測該量測訊號包含使用該兩探針對該熱點進行溫度量測。
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| CN118818244A (zh) | 2024-10-22 |
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