一种用于晶圆测试的晶粒加权补偿计算方法转让专利
申请号 : CN202110025085.9
文献号 : CN112858878B
文献日 : 2021-12-21
发明人 : 魏津 , 张经祥 , 杜宇
申请人 : 胜达克半导体科技(上海)有限公司
摘要 :
本发明涉及半导体测试技术领域，具体地说是一种用于晶圆测试的晶粒加权补偿计算方法。具体流程如下：S1：通过PMU初测方法，找出晶圆上有代表性的某个晶粒的补偿值；S2：找出补偿值后，使用“过‑不过”测试方法对剩下的晶粒做快速测试；S3：如果S2中的“过‑不过”测试方法的结果使得大部分晶粒不通过，则回到S1初测方法，重新修正加权系数和补偿值；如果S2中的“过‑不过”测试方法的结果使得大部分晶粒通过，则确定该加权系数和补偿值；S4：对于S3中的剩下小部分不通过的晶粒，采用传统的PMU验证方法来进行测试。同现有技术相比，采用预设经验值和加权实际测试结果反馈系数的迭代算法，解决了测试时间的问题，快速找出每颗晶圆对应的补偿数值。
权利要求 :
1.一种用于晶圆测试的晶粒加权补偿计算方法，其特征在于：具体流程如下：S1：通过传统的PMU初测方法，找出晶圆上有代表性的某个晶粒的补偿值；
S2：找出补偿值后，使用“过‑不过”测试方法对剩下的晶粒做快速测试；
S3：如果S2中的“过‑不过”测试方法的结果使得大部分晶粒不通过，则回到S1初测方法，重新修正加权系数和补偿值；如果S2中的“过‑不过”测试方法的结果使得大部分晶粒通过，则确定该加权系数和补偿值；
S4：对于S3中的剩下小部分不通过的晶粒，采用传统的PMU初测方法来进行测试；
所述的PMU初测方法的具体流程如下：S11：设补偿参数为x，电压输出为f(x)，两者线性函数为 f(x) = kx + z；另设预期电压为y；
S12：依据被测芯片晶粒规格，初步估计出补偿对应的电压范围，设x范围为[a,b]，c为a,b的中点；通过PMU读出补偿参数a,b对应的晶粒样品电压输出f(a),f(b)，第一步取值需要保证(f(a) – y ) * (f(b) – y) < 0；
S13：c = (a+b)/2，根据PMU测试c点的电压输出为f(c)，如果f(c) – y < 0 则取a = c，如果f(c) – y > 0，则取 b = c；
S14：设定误差预期δ，重复流程S13的步骤，当|f(c) – y| < δ，则c值为寻找的补偿值；
所述的“过‑不过”测试方法的具体流程如下：S21：依据被测芯片规格手册的规定，分别设定电压上限为“期望值+Er”，设定下限为“期望值‑Er”，其中Er为被测芯片规格手册中的误差范围值；
S22：对被测芯片进行“过‑不过”测试，若λ取值合理，则此步测试通过率应超过80%，如果这里通过率过低，则重新对λ取值从而得到新的f(c)；如果通过率超过80%或一个经验值，则进入S23；
S23：对剩下未通过测试的被测芯片的晶粒进行二次筛选，通过对“期望值+Er”和“期望值‑Er”的晶粒进行统计分析，得出经验值f(c)的偏差，对c值进行增加或减少，再继续回到S21中进行测试，如此迭代3次，对剩下确实无法通过的晶粒采用传统PMU测试，通常最后剩下晶粒不会超过本晶圆总量的5%。
2.根据权利要求1所述的一种用于晶圆测试的晶粒加权补偿计算方法，其特征在于：所述的δ的设定，需要依据被测芯片的设计规格中的误差范围Er和测试机精度Et以及芯片测试结果线性度λ来重新修正，修正公式为δ = (| Er| + |Et |) * λ，其中Er由查询被测芯片手册得知，Et由自动测试机性能决定，通常自动测试机可以达到0.5%，λ需要在测试进程中依据测试结果的反馈实际来决定，通常经验值取10‑15之间。
3.根据权利要求1所述的一种用于晶圆测试的晶粒加权补偿计算方法，其特征在于：所述的大部分晶粒为大于50%的晶粒数量。
说明书 :
一种用于晶圆测试的晶粒加权补偿计算方法
技术领域
[0001] 本发明涉及半导体测试技术领域，具体地说是一种用于晶圆测试的晶粒加权补偿计算方法。
背景技术
[0002] 在芯片测试领域，对于MCU等芯片，常常由于晶圆制程的问题导致芯片输出的电压电流等会有差异，一般芯片设计业内的解决方案是增加一个寄存器用于调整这种偏差，寄
存器内部的值会在出厂时一次性写入，用于补偿晶圆的误差，以提高芯片输出的准度。这就
要求在晶圆测试环节，自动测试机需要根据实际测试的电压或电流，对相应寄存器写入不
同的补偿值。
存器内部的值会在出厂时一次性写入，用于补偿晶圆的误差，以提高芯片输出的准度。这就
要求在晶圆测试环节，自动测试机需要根据实际测试的电压或电流，对相应寄存器写入不
同的补偿值。
[0003] 而对于补偿值的计算，传统的方法是：在晶圆测试阶段（CP测试阶段），自动测试机使用高精度电压电流测试模块（PMU），来测量晶圆上的实际输出电压，然后根据这个电压值
和芯片设计手册提供的计算公式来算出补偿的数值，每种芯片的计算公式都可能是不同
的。对于自动测试机来说，高精度电压电流测试模块（PMU）的个数通常有限，晶圆测试阶段
需要同时测试的晶粒会很多，故很多时候高精度电压电流测试模块（PMU）无法满足需求。而
且高精度电压电流测试模块（PMU）通常由于模数转换器（ADC）需要转换时间而造成测试时
间漫长，进而造成测试成本高昂。
和芯片设计手册提供的计算公式来算出补偿的数值，每种芯片的计算公式都可能是不同
的。对于自动测试机来说，高精度电压电流测试模块（PMU）的个数通常有限，晶圆测试阶段
需要同时测试的晶粒会很多，故很多时候高精度电压电流测试模块（PMU）无法满足需求。而
且高精度电压电流测试模块（PMU）通常由于模数转换器（ADC）需要转换时间而造成测试时
间漫长，进而造成测试成本高昂。
发明内容
[0004] 本发明为克服现有技术的不足，提供一种用于晶圆测试的晶粒加权补偿计算方法，采用预设经验值和加权实际测试结果反馈系数的迭代算法，解决了测试时间的问题，快
速找出每颗晶圆对应的补偿数值。
速找出每颗晶圆对应的补偿数值。
[0005] 为实现上述目的，设计一种用于晶圆测试的晶粒加权补偿计算方法，其特征在于：具体流程如下：
[0006] S1：通过传统的PMU初测方法，找出晶圆上有代表性的某个晶粒的补偿值；
[0007] S2：找出补偿值后，使用“过‑不过”测试方法对剩下的晶粒做快速测试；
[0008] S3：如果S2中的“过‑不过”测试方法的结果使得大部分晶粒不通过，则回到S1初测方法，重新修正加权系数和补偿值；如果S2中的“过‑不过”测试方法的结果使得大部分晶粒
通过，则确定该加权系数和补偿值；
通过，则确定该加权系数和补偿值；
[0009] S4：对于S3中的剩下小部分不通过的晶粒，采用传统的PMU验证方法来进行测试。
[0010] 所述的PMU初测方法的具体流程如下：
[0011] S11：设补偿参数为x，电压输出为f(x)，两者线性函数为 f(x) = kx + z；另设预期电压为y；
[0012] S12：依据被测芯片晶粒规格，初步估计出补偿对应的电压范围，设x范围为[a,b]，c为a,b的中点；通过PMU读出补偿参数a,b对应的晶粒样品电压输出f(a),f(b)，第一步取值
需要保证(f(a) – y ) * (f(b) – y) < 0；
需要保证(f(a) – y ) * (f(b) – y) < 0；
[0013] S13：c = (a+b)/2，根据PMU测试c点的电压输出为f(c)，如果f(c) – y < 0 则取a = c，如果f(c) – y > 0，则取 b = c；
[0014] S14：设定误差预期δ，重复流程S13的步骤，当|f(c) – y| < δ，则c值为寻找的补偿值。
[0015] 所述的δ的设定，需要依据被测芯片的设计规格中的误差范围Er和测试机精度Et以及芯片测试结果线性度λ来重新修正，修正公式为δ = (| Er| + |Et |) * λ，其中Er由
查询被测芯片手册得知，Et由自动测试机性能决定，通常自动测试机可以达到0.5%，λ需要
在测试进程中依据测试结果的反馈实际来决定，通常经验值取10‑15之间。
查询被测芯片手册得知，Et由自动测试机性能决定，通常自动测试机可以达到0.5%，λ需要
在测试进程中依据测试结果的反馈实际来决定，通常经验值取10‑15之间。
[0016] 所述的“过‑不过”测试方法的具体流程如下：
[0017] S21：依据被测芯片规格手册的规定，分别设定电压上限为“期望值+Er”，设定下限为“期望值‑Er”，其中Er为被测芯片规格手册中的误差范围值；
[0018] S22：对被测芯片进行“过‑不过”测试，若λ取值合理，则此步测试通过率应超过80%，如果这里通过率过低，则重新对λ取值从而得到新的f(c)；如果通过率超过80%或一个
经验值，则进入S23；
经验值，则进入S23；
[0019] S23：对剩下未通过测试的被测芯片的晶粒进行二次筛选，通过对“期望值+Er”和“期望值‑Er”的晶粒进行统计分析，得出经验值f(c)的偏差，对c值进行增加或减少，再继续
回到S21中进行测试，如此迭代3次，对剩下确实无法通过的晶粒采用传统PMU测试，通常最
后剩下晶粒不会超过本晶圆总量的5%。
回到S21中进行测试，如此迭代3次，对剩下确实无法通过的晶粒采用传统PMU测试，通常最
后剩下晶粒不会超过本晶圆总量的5%。
[0020] 所述的大部分晶粒为大于50%的晶粒数量。
[0021] 本发明同现有技术相比，提供一种用于晶圆测试的晶粒加权补偿计算方法，采用预设经验值和加权实际测试结果反馈系数的迭代算法，解决了测试时间的问题，快速找出
每颗晶圆对应的补偿数值。
每颗晶圆对应的补偿数值。
附图说明
[0022] 图1为本发明方法流程图。
[0023] 图2为第一类芯片晶圆线性度示意图。
[0024] 图3为第二类芯片晶圆线性度示意图。
[0025] 图4为某一被测芯片测试实验结果数据示意图。
具体实施方式
[0026] 下面根据附图对本发明做进一步的说明。
[0027] 如图1所示，一种用于晶圆测试的晶粒加权补偿计算方法，具体流程如下：
[0028] S1：通过传统的PMU初测方法，找出晶圆上有代表性的某个晶粒的补偿值；
[0029] S2：找出补偿值后，使用“过‑不过”测试方法对剩下的晶粒做快速测试；
[0030] S3：如果S2中的“过‑不过”测试方法的结果使得大部分晶粒不通过，则回到S1初测方法，重新修正加权系数和补偿值；如果S2中的“过‑不过”测试方法的结果使得大部分晶粒
通过，则确定该加权系数和补偿值；
通过，则确定该加权系数和补偿值；
[0031] S4：对于S3中的剩下小部分不通过的晶粒，采用传统的PMU验证方法来进行测试。
[0032] 虽然不同晶圆上的晶粒偏差会有很大不同，但是同一片晶圆上的晶粒的偏差线性度基本一致，具有相似特性；晶圆上晶粒的偏差符合正态分布。
[0033] 先通过传统的PMU初测方法，找出晶圆上有代表性的某个晶粒的补偿值，这个补偿值是经过经验加权的值，加权系数可能会需要经过后续的多次迭代修正。找出补偿值后，使
用“过‑不过”测试方法对剩下的晶粒做快速测试，通常如果加权系数选取得当，则“过‑不
过”测试会验证对于大部分的晶粒来说，之前找到的补偿值均可以达到要求，如果在“过‑不
过”测试中发现大部分晶粒无法达到要求，则回到初测流程，重新修正加权系数和补偿值。
对于最后无法通过测试的少部分晶粒，采用传统PMU验证方法来测试。
用“过‑不过”测试方法对剩下的晶粒做快速测试，通常如果加权系数选取得当，则“过‑不
过”测试会验证对于大部分的晶粒来说，之前找到的补偿值均可以达到要求，如果在“过‑不
过”测试中发现大部分晶粒无法达到要求，则回到初测流程，重新修正加权系数和补偿值。
对于最后无法通过测试的少部分晶粒，采用传统PMU验证方法来测试。
[0034] 每片晶圆上一般有几千到几万不等的晶粒，先通过PMU测试，在待测的一片晶圆中的100个左右的晶粒，进行取样测试，找出晶粒误差大概的范围。通常选取晶圆中心相对线
性度好的晶粒。实际应用中，常常会碰到两类芯片的晶粒。一是固定单个电压的输出，如图2
所示，比如芯片晶粒的参考电压输出引脚，通常是一个固定电压，比如2.5v、 3.3v等。另一
种为寻找两点直线的补偿参数，如图3所示，对直线的斜率和直接偏差进行补偿。两类晶粒
的方法具有相似性。
性度好的晶粒。实际应用中，常常会碰到两类芯片的晶粒。一是固定单个电压的输出，如图2
所示，比如芯片晶粒的参考电压输出引脚，通常是一个固定电压，比如2.5v、 3.3v等。另一
种为寻找两点直线的补偿参数，如图3所示，对直线的斜率和直接偏差进行补偿。两类晶粒
的方法具有相似性。
[0035] PMU初测方法的具体流程如下：
[0036] S11：设补偿参数为x，电压输出为f(x)，两者线性函数为 f(x) = kx + z；另设预期电压为y；
[0037] S12：依据被测芯片晶粒规格，初步估计出补偿对应的电压范围，设x范围为[a,b]，c为a,b的中点；通过PMU读出补偿参数a,b对应的晶粒样品电压输出f(a),f(b)，第一步取值
需要保证(f(a) – y ) * (f(b) – y) < 0；
需要保证(f(a) – y ) * (f(b) – y) < 0；
[0038] S13：c = (a+b)/2，根据PMU测试c点的电压输出为f(c)，如果f(c) – y < 0 则取a = c，如果f(c) – y > 0，则取 b = c；
[0039] S14：设定误差预期δ，重复流程S13的步骤，当|f(c) – y| < δ，则c值为寻找的补偿值。
[0040] δ的设定，需要依据被测芯片的设计规格中的误差范围Er和测试机精度Et以及芯片测试结果线性度λ来重新修正，修正公式为δ = (| Er| + |Et |) * λ，其中Er由查询被
测芯片手册得知，Et由自动测试机性能决定，通常自动测试机可以达到0.5%，λ需要在测试
进程中依据测试结果的反馈实际来决定，通常经验值取10‑15之间。
测芯片手册得知，Et由自动测试机性能决定，通常自动测试机可以达到0.5%，λ需要在测试
进程中依据测试结果的反馈实际来决定，通常经验值取10‑15之间。
[0041] 最终，得到的f(c)的值会落在初测范围内，c会被用于“过‑不过”测试中，对后续大批量测试的补偿设定初值。
[0042] 通常自动测试机提供一个粗测功能，业内称为“过‑不过”测试，就是通过测试机内置的电压范围比较器功能来粗略测量被测芯片的输出大致落在哪个区间内，也就是说只测
量被测芯片的输出对于预设电压范围，是可以测试通过还是测试不能通过。这种测试的优
势在于可以同时测试很多通道，因为自动测试机的通道数可以非常多，通常可以达到1024‑
2048个通道，由于这种并行测试特性，可以使得测试时间大大缩短。
量被测芯片的输出对于预设电压范围，是可以测试通过还是测试不能通过。这种测试的优
势在于可以同时测试很多通道，因为自动测试机的通道数可以非常多，通常可以达到1024‑
2048个通道，由于这种并行测试特性，可以使得测试时间大大缩短。
[0043] 通过PMU初测方法得出被测芯片晶圆的c值，则f(c)的值为晶圆中的某个晶粒的补偿值，基于每片晶圆内部线性度相似的特性，剩余晶粒的补偿值应该非常接近，对于被测芯
片晶圆余下的晶粒做快速的“过‑不过”测试来测定出余下的晶粒的补偿值。
片晶圆余下的晶粒做快速的“过‑不过”测试来测定出余下的晶粒的补偿值。
[0044] “过‑不过”测试方法的具体流程如下：
[0045] S21：依据被测芯片规格手册的规定，分别设定电压上限为“期望值+Er”，设定下限为“期望值‑Er”，其中Er为被测芯片规格手册中的误差范围值；
[0046] S22：对被测芯片进行“过‑不过”测试，若λ取值合理，则此步测试通过率应超过80%，如果这里通过率过低，则重新对λ取值从而得到新的f(c)；如果通过率超过80%或一个
经验值，则进入S23；
经验值，则进入S23；
[0047] S23：对剩下未通过测试的被测芯片的晶粒进行二次筛选，通过对“期望值+Er”和“期望值‑Er”的晶粒进行统计分析，得出经验值f(c)的偏差，对c值进行增加或减少，再继续
回到S21中进行测试，如此迭代3次，对剩下确实无法通过的晶粒采用传统PMU测试，通常最
后剩下晶粒不会超过本晶圆总量的5%。
回到S21中进行测试，如此迭代3次，对剩下确实无法通过的晶粒采用传统PMU测试，通常最
后剩下晶粒不会超过本晶圆总量的5%。
[0048] 对于上述方法，在实际应用中，发现λ的取值对测试时间有明显的影响，随着λ取值的的不同，最终的实际测试时间根据晶圆特性的不同呈现规律性的波动。在实际应用中，需
要结合晶圆特性对λ进行优化建模。
要结合晶圆特性对λ进行优化建模。
[0049] 如图4所示，实验结果来自于某一批实际的晶圆测试，可以看到对于同一批晶圆的测试，当λ取值非常小的时候，会造成前期初测的迭代次数过多，使得总的测试时间延长，当
λ逐渐降低时，总的测试时间呈现下降趋势，但当λ增加到12以后，总的测试时间反而呈现增
长趋势，这是由于当λ很大时，初测次数可以减少，但是初测的结果对真实结果偏差过大，造
成在第二阶段的“过‑不过”测试一次性通过测试的晶粒减少从而造成更多的晶粒测试失败
后需要采用PMU初测来进行，造成总时间的延长。
λ逐渐降低时，总的测试时间呈现下降趋势，但当λ增加到12以后，总的测试时间反而呈现增
长趋势，这是由于当λ很大时，初测次数可以减少，但是初测的结果对真实结果偏差过大，造
成在第二阶段的“过‑不过”测试一次性通过测试的晶粒减少从而造成更多的晶粒测试失败
后需要采用PMU初测来进行，造成总时间的延长。