專利名稱：半導(dǎo)體測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體測試裝置，更具體地，涉及其中采用半導(dǎo)體晶片集體探測器(collective probe)的老化(bum-in)技術(shù)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體晶片一般都要進行加速試驗，也就是說，半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體晶片要在高溫和高電壓下工作，以便預(yù)先檢測出有缺陷的產(chǎn)品，這些有缺陷的產(chǎn)品中的任何缺陷會在產(chǎn)品制造出來之后緊接的實際使用中顯露出來。該測試稱之為“老化”。近年來，美國專利US5210485中闡述的對各個晶片集體地實施老化的技術(shù)(下文中，稱之為晶片級老化)得到了發(fā)展。在晶片級老化中，高電壓和信號分別輸入到電源端子和多個輸入/輸出端子，以便使各個器件都工作。
在增大半導(dǎo)體晶片的直徑和半導(dǎo)體工藝的小型化方面，近年來正在快速發(fā)展。已經(jīng)指出，小型化帶來了發(fā)熱增加這一不利，并且作為其因素，伴著小型化而來的半導(dǎo)體晶片中能耗增加也被指出。電源電流(關(guān)態(tài)泄漏)因半導(dǎo)體晶片中能耗的增加而增加，并且半導(dǎo)體器件的自體發(fā)熱和老化處理裝置中的寄生電阻也導(dǎo)致發(fā)熱增加。
通常，在半導(dǎo)體晶片上制備的半導(dǎo)體器件不可能全部都是無缺陷的產(chǎn)品，有缺陷器件和無缺陷器件以混合狀態(tài)存在于半導(dǎo)體晶片上。所關(guān)注的有缺陷器件指的是在老化處理之前被確定為存在的有缺陷器件，而在下文中稱之為已經(jīng)檢測出的有缺陷器件。情況經(jīng)常是這樣的，當(dāng)對具有這些特征的半導(dǎo)體晶片進行晶片級老化時，高溫/高電壓應(yīng)力僅施加到無缺陷器件，而已經(jīng)檢測出的有缺陷器件被絕緣以便不工作。在這種情況下，當(dāng)半導(dǎo)體器件的自體發(fā)熱增加時，無缺陷器件和已經(jīng)檢測出的有缺陷器件之間的溫度差增加。
在常規(guī)技術(shù)中，在相對來說遠離半導(dǎo)體晶片的位置處提供用于在老化處理中進行溫度管理的溫度傳感器。根據(jù)溫度傳感器的布局，由于半導(dǎo)體晶片的發(fā)熱和構(gòu)成與半導(dǎo)體晶片密切接觸的老化處理裝置的部件的熱電阻，使得在半導(dǎo)體晶片經(jīng)受老化時，無法準確地監(jiān)控其實際溫度。而且，由于半導(dǎo)體晶片和溫度傳感器之間的大距離，在考慮到熱電阻的影響時，無法精確地控制加熱溫度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種半導(dǎo)體測試裝置，該裝置能夠精確地監(jiān)控半導(dǎo)體晶片的實際溫度并精確地控制半導(dǎo)體品片的溫度，以提高晶片級老化的可靠性。
為解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體測試裝置包括基板，其具有面對晶片的表面，在進行老化測試時，具有多個嵌入式半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體晶片面對所述表面地設(shè)置；提供在所述基板上的布線層；和溫度傳感器，其用于在所述半導(dǎo)體晶片面對所述基板地放置的狀態(tài)下測量所述半導(dǎo)體晶片的溫度，其中所述布線層包括布線，所述布線在所述半導(dǎo)體晶片面對所述基板地放置的狀態(tài)下連接到所述半導(dǎo)體晶片，以便用于老化測試的信號和電壓提供給所述半導(dǎo)體晶片，并且所述溫度傳感器臨近所述面對晶片的表面地提供在所述基板上。
根據(jù)上述構(gòu)造，溫度傳感器提供在基板的面對晶片的表面附近，這意味著，溫度傳感器盡可能地靠近半導(dǎo)體晶片。如此，能夠在半導(dǎo)體晶片附近檢測其溫度。由此，半導(dǎo)體晶片的實際溫度能夠被精確地監(jiān)控，這提高了晶片級老化的可靠性。
在上述構(gòu)造中，溫度傳感器優(yōu)選地提供在基板的面對晶片的表面上。作為上述構(gòu)造的可選方式，各向異性的導(dǎo)電橡膠片放置在基板上，彈性基板進一步連接到該各向異性的導(dǎo)電橡膠片，之后，溫度傳感器提供在該彈性生基板上。然而，溫度傳感器也可直接提供在基板的面對晶片的表面，而不放置各向異性的導(dǎo)電橡膠片和彈性基板。優(yōu)選后一結(jié)構(gòu)，以便更精確地監(jiān)控半導(dǎo)體晶片的實際溫度。
優(yōu)選地，溫度傳感器由布線層的一部分組成。因此，布線層可包括電阻元件，并可根據(jù)電阻值和在基準溫度下的電阻溫度系數(shù)獲得溫度。
優(yōu)選地，提供多個溫度傳感器，其中多個溫度傳感器在基板上的位置分布對應(yīng)于布線層在基板上的布線分布密度。因此，隨著溫度測量點的數(shù)目的增加，溫度檢測的精度得以提高。
優(yōu)選地，在基板的邊緣中設(shè)置有端子，其中，溫度傳感器和端子通過布線層彼此連接。因此，來自溫度傳感器的溫度檢測信號可從端子輸出到外部溫度調(diào)節(jié)電路。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體測試裝置，包括基板，其具有面對晶片的表面，在進行老化測試時，具有多個嵌入式半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體晶片以面對所述表面的方式放置；提供在所述基板上的布線層；和溫度調(diào)節(jié)器，其用于在所述半導(dǎo)體晶片面對所述基板地放置的狀態(tài)下調(diào)節(jié)所述半導(dǎo)體晶片的溫度，其中所述布線層包括布線，所述布線在所述半導(dǎo)體晶片面對所述基板地放置的狀態(tài)下連接到所述半導(dǎo)體晶片，以便用于老化測試的信號和電壓提供給所述半導(dǎo)體晶片，并且所述溫度調(diào)節(jié)器臨近所述面對晶片的表面地提供在所述基板上。
根據(jù)上述構(gòu)造，溫度調(diào)節(jié)器提供在基板的面對晶片的表面附近，這意味著，溫度調(diào)節(jié)器盡可能地靠近半導(dǎo)體晶片。如此，能夠在半導(dǎo)體晶片附近檢測其溫度。由此，半導(dǎo)體晶片的溫度能夠被精確地控制，這提高了晶片級老化的可靠性。
進一步，優(yōu)選地，溫度調(diào)節(jié)器提供在基板的面對晶片的表面上。作為上述構(gòu)造的可選方式，各向異性的導(dǎo)電橡膠片放置在基板上，彈性基板進一步連接到該各向異性的導(dǎo)電橡膠片上，之后，溫度調(diào)節(jié)器提供在彈性基板上。然而，溫度調(diào)節(jié)器也可以直接提供在基板的面對晶片的表面上，而不放置各向異性的導(dǎo)電橡膠片和彈性基板。優(yōu)選后一結(jié)構(gòu)，以便精確地調(diào)整半導(dǎo)體晶片的實際溫度。
優(yōu)選地，溫度調(diào)節(jié)器由布線層的一部分組成。因此，布線層可包括電阻元件，且溫度可由導(dǎo)電的布線的能耗來調(diào)節(jié)。
優(yōu)選地，提供多個溫度調(diào)節(jié)器，其中多個溫度調(diào)節(jié)器被各自構(gòu)造以便能夠分別調(diào)節(jié)溫度。因此，即使在無缺陷半導(dǎo)體器件和已經(jīng)檢測出的有缺陷半導(dǎo)體器件在晶片表面中的存在有變化的情況下，提供在已經(jīng)檢測出的有缺陷器件的排列部分中的溫度調(diào)節(jié)器發(fā)熱，以致半導(dǎo)體晶片中的發(fā)熱明顯地變得一致。結(jié)果，可以較高精度實現(xiàn)半導(dǎo)體晶片中的溫度控制。
優(yōu)選地，溫度調(diào)節(jié)器的數(shù)目和各個溫度調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)量是基于所述半導(dǎo)體晶片的尺寸、所述各個半導(dǎo)體器件的尺寸和所述半導(dǎo)體器件的能耗來設(shè)置的。如此，與測試條件的各種變化相對應(yīng)。
優(yōu)選地，端子提供在基板的邊緣中，其中，溫度調(diào)節(jié)器和端子通過布線層彼此連接。因此，來自溫度調(diào)節(jié)器的條件設(shè)置信號可通過端子從外部溫度調(diào)節(jié)電路供應(yīng)到溫度調(diào)節(jié)器。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體測試裝置，包括基板，其具有面對晶片的表面，在進行老化測試時，嵌入有多個半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體晶片以面對所述表面的方式設(shè)置；提供在所述基板上的布線層；溫度傳感器，其用于在所述半導(dǎo)體晶片面對所述基板地放置的狀態(tài)下測量所述半導(dǎo)體晶片的溫度；和溫度調(diào)節(jié)器，其用于在所述半導(dǎo)體晶片面對所述基板地放置的狀態(tài)下調(diào)節(jié)所述半導(dǎo)體晶片的溫度，其中所述布線層包括布線，所述布線在所述半導(dǎo)體晶片面對所述基板地放置的狀態(tài)下連接到所述半導(dǎo)體晶片，以便提供用于老化測試的信號和電壓給所述半導(dǎo)體晶片，并且所述溫度傳感器和所述溫度調(diào)節(jié)器臨近所述面對晶片的表面地提供在所述基板上，并且在所述老化測試進行的同時，所述半導(dǎo)體晶片的溫度由所述溫度調(diào)節(jié)器根據(jù)由所述溫度傳感器測量的所述半導(dǎo)體晶片的溫度來調(diào)節(jié)。
根據(jù)上述構(gòu)造，由于溫度調(diào)節(jié)器和溫度傳感器提供在面對晶片的表面的附近，所以可精確地監(jiān)控半導(dǎo)體晶片的實際溫度，且半導(dǎo)體晶片的溫度控制能夠是精確的。結(jié)果，晶片級老化的可靠性能夠進一步提高。
優(yōu)選地，溫度傳感器和溫度調(diào)節(jié)器提供在基板的面對晶片的表面上。
優(yōu)選地，溫度傳感器和溫度調(diào)節(jié)器由布線層的一部分組成。
優(yōu)選地，在基板的邊緣中提供多個端子，其中這些端子中的一個端子和溫度傳感器通過布線層彼此連接，并且這些端子中的其它端子和溫度調(diào)節(jié)器通過布線層彼此連接。因此，來自溫度傳感器的溫度檢測信號，可以通過這些端子中的一個端子輸出到外部溫度調(diào)節(jié)電路，而在外部溫度調(diào)節(jié)電路中設(shè)置的條件設(shè)置信號，可通過這些端子中的其它端子供應(yīng)到溫度調(diào)節(jié)器。
根據(jù)本發(fā)明，半導(dǎo)體晶片附近的的溫度能夠被確定，且能夠?qū)崿F(xiàn)精確的溫度調(diào)節(jié)。結(jié)果，晶片級老化的可靠性得以提高。而且，當(dāng)提供多個溫度傳感器時，可以高精度控制半導(dǎo)體晶片表面中的發(fā)熱變化。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體測試裝置，可用作晶片級老化、探測器測試等的溫度調(diào)節(jié)功能。


通過下述對本發(fā)明優(yōu)選實施例的描述，本發(fā)明的這些和那些目的以及優(yōu)點將變得清晰。在說明書中未敘及的諸多益處，將通過實施本發(fā)明，引起本領(lǐng)域技術(shù)人員的注意。
圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例1的半導(dǎo)體測試裝置的仰視圖。
圖2A是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例2的半導(dǎo)體測試裝置的仰視圖。
圖2B是示出溫度調(diào)節(jié)器的具體示例的主要部分的放大視圖。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例3的半導(dǎo)體測試裝置(仰視圖)和溫度調(diào)節(jié)電路。
圖4A是應(yīng)用了本發(fā)明的半導(dǎo)體測試裝置的基本結(jié)構(gòu)的放大截面圖。
圖4B是應(yīng)用了本發(fā)明的半導(dǎo)體測試裝置的示意性截面圖。
圖5是應(yīng)用了本發(fā)明的半導(dǎo)體測試裝置的仰視圖。
具體實施例方式
在描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例之前，參照圖4A、圖4B和圖5，說明使本發(fā)明得以實現(xiàn)的晶片級老化中的探測器(半導(dǎo)體測試裝置)的基本結(jié)構(gòu)的實例。圖4A是探測器30的放大截面圖。圖4B是探測器30的示意性截面圖。圖5是探測器30的仰視圖。在圖4A中，圖4B中所示的部分A被放大。
如圖4B所示，半導(dǎo)體晶片(硅晶片)20放置在晶片托盤11上，且溫度調(diào)節(jié)器(加熱器)12置于晶片托盤11的下表面上。溫度傳感器13附著在晶片托盤11的下表面和溫度調(diào)節(jié)器12之間。在晶片托盤11的外表面上提供真空密封14。安裝有用于打開和關(guān)閉真空吸入孔道以使真空密封14工作的真空閥15。
在探測器30的上表面上提供溫度調(diào)節(jié)器(加熱器)41。溫度傳感器42附著到溫度調(diào)節(jié)器41的上表面。如圖4A所示，探測器30包括多層布線基板31、定域(localization)類型的各向異性的導(dǎo)電橡膠片32和彈性基板33。布線層34提供在多層布線基板31之下。各向異性的導(dǎo)電橡膠片32提供在布線層34之下。突起35提供在各向異性的導(dǎo)電橡膠片32的突出部分的下表面上。突起35連接到各向異性的導(dǎo)電橡膠片32內(nèi)的布線層34上。突起35壓在半導(dǎo)體晶片20的鋁電極21上以便與其緊密地連接，突起35還固定到彈性基板33。鋁電極21提供在半導(dǎo)體晶片20上，用于信號輸入/輸出和供電。
下面說明其中使用探測器30的晶片級老化。半導(dǎo)體晶片20安裝在晶片托盤11上，通過真空閥15實現(xiàn)真空吸入，以便使真空密封14與探測器30緊密地接觸。更具體地，探測器30的突起35通過真空吸入壓在半導(dǎo)體晶片20的鋁電極21上。電信號和電壓從老化器件(未示出)供應(yīng)到探測器30的多層布線基板31。電信號和電壓通過布線層34、各向異性的導(dǎo)電橡膠片32、突起35和鋁電極21，傳送到半導(dǎo)體晶片20的各個半導(dǎo)體器件。然后，半導(dǎo)體晶片20的各個半導(dǎo)體器件的輸出通過鋁電極21、突起35和多層布線基板31傳送到老化器件。在這種情況下，進一步地，在加熱和冷卻由上溫度調(diào)節(jié)器41和下溫度調(diào)節(jié)器12控制時，半導(dǎo)體晶片20在所需溫度下經(jīng)受老化處理。溫度傳感器42和13的溫度被監(jiān)控，并被反饋給溫度調(diào)節(jié)器41和12。
以下，參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明。
優(yōu)選實施例1本發(fā)明的優(yōu)選實施例1涉及溫度傳感器的排列。圖1是根據(jù)優(yōu)選實施例1的半導(dǎo)體測試裝置(探測器)的仰視圖。在圖1中，附圖標記31a表示多層布線基板。多層布線基板31a對應(yīng)于在圖4的結(jié)構(gòu)中示出的多層布線基板31。附圖標記34表示多層布線基板31a的布線層。附圖標記1表示溫度傳感器，而附圖標記2表示端子。在溫度傳感器1中，通過端子2中的至少一個從外部設(shè)置測量條件，溫度傳感器1的輸出通過端子2中的至少一個輸出到外部且該輸出被監(jiān)控。該結(jié)構(gòu)的其它部分與前述圖4中的結(jié)構(gòu)類似，這里不再詳述。
溫度傳感器1提供在多層布線基板31a面對晶片的表面上。溫度傳感器1的測試表面與面對晶片的表面平齊，并從面對晶片的表面中顯露出來。
端子2提供在多層布線基板31a的邊緣。溫度傳感器1分別提供在多層布線基板31a的大體中心部分和稍微靠近邊緣的部分。端子2與各個溫度傳感器1相關(guān)聯(lián)地提供。各個溫度傳感器1以及與該傳感器1對應(yīng)的端子2，通過構(gòu)成布線層34的布線彼此連接。溫度傳感器1以這樣一種方式提供，即，使溫度傳感器1從多層布線基板31a的面對晶片的表面中顯露出來，以便靠近半導(dǎo)體晶片20地檢測半導(dǎo)體晶片20的溫度。
在晶片級老化中，電信號和電壓從未示出的老化器件供應(yīng)到多層布線基板31a。該電信號和電壓通過構(gòu)成布線層34的布線供應(yīng)到半導(dǎo)體晶片20的半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體器件和多層布線基板31a可以與前述基本結(jié)構(gòu)(參見圖4A和圖4B)類似的方式來連接，然而，也可以該基本結(jié)構(gòu)之外的其它方式來連接。更具體的說，不設(shè)置各向異性的導(dǎo)電橡膠片和彈性基板，布線層34可以面對待連接到自身的半導(dǎo)體器件的方式直接地提供。優(yōu)選后一種結(jié)構(gòu)以求以高精度監(jiān)控半導(dǎo)體晶片的實際溫度。
因此，半導(dǎo)體器件由所供應(yīng)的電信號和電壓來操控，并以此來啟動自體發(fā)熱。常規(guī)的老化通常在至少100℃的溫度下進行，但是，在無法通過器件的發(fā)熱來達到預(yù)定溫度時，由外部溫度調(diào)節(jié)器(未示出)來協(xié)助加熱。相反，當(dāng)在器件的自體發(fā)熱中溫度超出預(yù)定溫度時，通過外部的溫度調(diào)節(jié)器來冷卻發(fā)熱部分以使其降至預(yù)定溫度。因此，溫度傳感器1可直接提供在多層布線基板31a的面對晶片的表面上，以便在半導(dǎo)體晶片20附近檢測其溫度。因此，在溫度測量中可以實現(xiàn)高精度。
由溫度傳感器1檢測出的半導(dǎo)體晶片溫度被轉(zhuǎn)換為電信號，并從端子2B輸出到外部，且可進行由外部提供的溫度調(diào)節(jié)器的反饋控制。例如，存在這樣一種可用的方法，在該方法中由電阻器構(gòu)成溫度傳感器1，電壓施加到該電阻器，而溫度可通過所獲取的電阻值的變化來測量。下式被認為是用于計算溫度的公式。存在這樣一種特性，即金屬的電阻與溫度成比例地增長，并且表示增長的斜率的電阻溫度系數(shù)(TCR)在每種物質(zhì)中是不同的。電阻溫度系數(shù)是在工作溫度范圍內(nèi)的指定溫度下，每1℃所帶來的電阻值的變化率。為計算電阻溫度系數(shù)，在兩個點上設(shè)定溫度以計算電阻值。例如，根據(jù)25℃時的電阻R[25]和125℃時的電阻R[125]，在下式(1)中計算電阻溫度系數(shù)α。
α＝(R[125]÷R[25]-1)÷(125℃-25℃) ....(1)在計算電阻溫度系數(shù)α?xí)r，按下式(2)計算出所測量的溫度T[℃]。
T＝(R[TA]÷R[25]-1)÷α+25℃ ....(2)R[TA]溫度傳感器的電阻通常，處于薄膜狀態(tài)的金屬的電阻溫度系數(shù)顯示出介于100～1,000ppm/℃范圍之內(nèi)的值。布線層34的一部分可構(gòu)成為溫度傳感器1。例如，在布線電阻為500歐姆且電阻溫度系數(shù)為1,000ppm/℃的情況下，當(dāng)溫度變化10℃時，電阻值變化5歐姆，而在溫度變化100℃時，電阻值變化50歐姆。電阻的變化是可毫無問題地通過普通電阻測量正在進行測量的數(shù)值。因此，構(gòu)成布線層34的布線可用作構(gòu)成溫度傳感器1的布線電阻。在根據(jù)布線電阻來測量溫度時，優(yōu)選地使用四端子測量方法，在該方法中可通過這樣一種方式更精確地測量溫度，即將這些端子分為用于設(shè)置條件的端子和用于測量電阻的端子。在四端子測量中，這四個端子提供在一個溫度傳感器中。
在圖1中，溫度傳感器1提供在兩個點處，這兩個點在多層布線基板31a的中心部分和右端部分。如果溫度傳感器1除提供在上文提到的兩個點處之外，還提供在左端、上端和下端的點處，點的總數(shù)為五個，則整個表面都能夠被大體上廣泛地覆蓋。測量點的增加會提高精度。然而，隨著測量點的增多，當(dāng)溫度測量的結(jié)果被反饋回以便控制晶片和基板的溫度時，控制溫度將變得更加困難。而且，除上述五個點處的測量結(jié)果之外，根據(jù)無缺陷器件和已經(jīng)檢測到的有缺陷器件的排列位置以及半導(dǎo)體晶片中的無缺陷器件的發(fā)熱值，近似地計算所述測量點之外處的溫度，從而能夠?qū)φ麄€半導(dǎo)體晶片的溫度分布進行插值。
近年來，隨著半導(dǎo)體工藝的小型化的發(fā)展，對形成在半導(dǎo)體晶片上的半導(dǎo)體器件進行晶片級老化中的能耗持續(xù)增加(相當(dāng)于2000年的水平的3～4倍)。由于如上所述的能耗的增加，基板上的供電布線的電阻成為問題。更具體地，由于電能為因小供電電阻的存在而產(chǎn)生的電流所消耗，導(dǎo)致基板本身發(fā)熱。例如，在一個半導(dǎo)體晶片產(chǎn)生1千安培電流消耗的情況下，即便1毫歐姆的電阻都會產(chǎn)生1千瓦的熱量。容易預(yù)見，隨著工藝的小型化的發(fā)展，在晶片級老化時，一個半導(dǎo)體晶片20中會存在1千安培的電流消耗。
前面已經(jīng)說明了溫度傳感器的布置對應(yīng)于無缺陷器件和已經(jīng)檢測出的有缺陷器件在半導(dǎo)體晶片上的排列位置的變化的實例?？蛇x地，考慮到多層布線基板31a的發(fā)熱，可根據(jù)布線層34的布線的低密度或高密度來提供溫度傳感器，以便能夠提供用于均勻地控制包括探測器和半導(dǎo)體晶片在內(nèi)的整個測試環(huán)境的溫度的信息。
優(yōu)選實施例2本發(fā)明的優(yōu)選實施例2涉及溫度調(diào)節(jié)器的布置。圖2A是根據(jù)優(yōu)選實施例2的半導(dǎo)體測試裝置的仰視圖。圖2B是溫度調(diào)節(jié)器3的具體實例。附圖標記31b表示多層布線基板。多層布線基板31b對應(yīng)于前述圖4的結(jié)構(gòu)中的多層布線基板31。附圖標記34表示多層布線基板31b的布線層。附圖標記3表示溫度調(diào)節(jié)器，附圖標記4表示端子。該結(jié)構(gòu)的其它部分與前述圖4中的結(jié)構(gòu)類似，這里不再詳述。
溫度調(diào)節(jié)器3提供在多層布線基板31b的面對晶片的表面上。溫度調(diào)節(jié)器3的溫度調(diào)節(jié)表面與面對晶片的表面平齊，并從面對晶片的表面中顯露出來。端子4提供在多層布線基板31b的邊緣。溫度調(diào)節(jié)器3和端子4通過構(gòu)成布線層34的布線彼此連接。溫度調(diào)節(jié)器3分別提供在多層布線基板31b的大體中心部分和稍微靠近邊緣的部分。端子4與各個溫度調(diào)節(jié)器3相關(guān)聯(lián)地提供。各個溫度調(diào)節(jié)器3被從外部通過端子4來分別控制。溫度調(diào)節(jié)器3以這樣一種方式來提供，即，使溫度調(diào)節(jié)器從多層布線基板31b的面對晶片的表面中顯露出來，以便在半導(dǎo)體晶片20附近檢測其溫度。
在晶片級老化中，電信號和電壓從未示出的老化器件供應(yīng)到多層布線基板31b。電信號和電壓通過構(gòu)成布線層34的布線供應(yīng)到半導(dǎo)體晶片的半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體器件和多層布線基板31b可以與圖4所示基本結(jié)構(gòu)類似的方式來連接，然而，也可以其它方式來連接。更具體地說，不設(shè)置各向異性的導(dǎo)電橡膠片和彈性基板，且布線層34可以面對待連接到自身的半導(dǎo)體器件的方式直接地設(shè)置。優(yōu)選后一種結(jié)構(gòu)，以便以高精度調(diào)整半導(dǎo)體晶片的實際溫度。
因此，半導(dǎo)體器件由所供應(yīng)的電信號和電壓來操控，以此來啟動自體發(fā)熱。常規(guī)的老化通常在至少100℃的溫度下進行，但是，在無法通過器件的發(fā)熱來達到預(yù)定溫度時，由提供在多層布線基板31b中的溫度調(diào)節(jié)器3來協(xié)助發(fā)熱。相反，當(dāng)在器件的自體發(fā)熱中溫度超出預(yù)定溫度時，通過溫度調(diào)節(jié)器3來冷卻發(fā)熱部分以使其降至預(yù)定溫度。因此，溫度調(diào)節(jié)器3可直接地提供在多層布線基板31b的面對晶片的表面上，以便與之靠近地檢測半導(dǎo)體晶片20的溫度。因此，在溫度調(diào)節(jié)中可以實現(xiàn)高精度。
例如，存在這樣一種可用的方法，在該方法中由電阻器構(gòu)成溫度調(diào)節(jié)器3，且由施加到電阻層的電能來控制發(fā)熱。在圖2中，溫度調(diào)節(jié)器3提供在多層布線基板31b的中心部分和右端部分，然而，溫度調(diào)節(jié)器3也可按照形成在半導(dǎo)體晶片20上的各個半導(dǎo)體器件的尺寸提供給各個半導(dǎo)體器件。即使無缺陷半導(dǎo)體器件和已經(jīng)檢測出的有缺陷半導(dǎo)體器件在晶片表面中的排列位置有變化，與其中存在已經(jīng)檢測出的有缺陷器件的晶片的部分緊臨的溫度調(diào)節(jié)器3發(fā)熱，以便明顯地補償晶片表面上的發(fā)熱。因此，能夠容易地在半導(dǎo)體晶片20中實現(xiàn)溫度控制。
近年來，由于半導(dǎo)體小型化的發(fā)展，關(guān)態(tài)泄漏(off-leak)增加。更具體地，每1平方厘米的漏電量產(chǎn)生1～1.5瓦的能耗。為產(chǎn)生等量的發(fā)熱值，有必要在基板上形成每1平方厘米1千歐姆的電阻并施加10毫安的電流。
在銅布線構(gòu)成溫度調(diào)節(jié)器3的情況下，例如，100℃時的電阻系數(shù)(電阻率)為2.23×10-8(Ω·m)。如果截面積為a(平方毫米)，長度為L(米)，則按下式(3)計算電阻R。
R＝電阻率×L÷α ...(3)在由厚度為2微米、寬度為50微米的銅布線構(gòu)成1千歐姆電阻的情況下，通常需要長度為約50厘米的布線。然而，由于長度為約1米的布線在實際中可以構(gòu)成電阻，所以銅布線具有充分的實現(xiàn)可能性。
在前述說明中，溫度調(diào)節(jié)器3發(fā)熱，以便將晶片表面的溫度控制為均勻。溫度調(diào)節(jié)器3可以是制冷元件。在無缺陷器件位于其中的部分被冷卻時，可獲得與發(fā)熱類似的效果。
盡管未示出，當(dāng)多層布線基板31b上的溫度調(diào)節(jié)器3與外部溫度調(diào)節(jié)器相結(jié)合時，能夠進一步地實現(xiàn)更高精度的溫度調(diào)節(jié)。
優(yōu)選實施例3本發(fā)明的優(yōu)選實施例3涉及溫度傳感器和溫度調(diào)節(jié)器的布置。圖3是根據(jù)優(yōu)選實施例3與溫度調(diào)節(jié)電路相結(jié)合的半導(dǎo)體測試裝置的仰視圖。在圖3中，附圖標記31c表示多層布線基板。多層布線基板31c對應(yīng)于前述圖4所示的多層布線基板31。附圖標記34表示多層布線基板31c的布線層。附圖標記1表示溫度傳感器，附圖標記3表示溫度調(diào)節(jié)器。附圖標記2和4表示端子。在溫度傳感器1中，通過端子2中的至少一個從外部設(shè)置測量條件，溫度傳感器1的輸出通過端子中的至少一個輸出到外部且該輸出被監(jiān)控。溫度調(diào)節(jié)器3由外部通過端子4來分別控制。附圖標記5表示溫度調(diào)節(jié)電路。
溫度傳感器1提供在多層布線基板31c的面對晶片的表面上。溫度傳感器1的測試表面與面對晶片的表面平齊，并從面對晶片的表面中顯露出來。端子2提供在多層布線基板31c的邊緣上。溫度傳感器1和端子2通過構(gòu)成布線層34的布線來連接。端子2通過提供在多層布線基板31c外部的連接構(gòu)件(鉛布線或類似)連接到溫度調(diào)節(jié)電路5上。
溫度調(diào)節(jié)器3提供在多層布線基板31c的面對晶片的表面上。溫度調(diào)節(jié)器3的溫度調(diào)節(jié)表面與面對晶片的表面平齊，并從面對晶片的表面中顯露出來。端子4提供在多層布線基板31c的邊緣上。溫度調(diào)節(jié)器3和端子4通過構(gòu)成布線層34的布線來連接。端子4通過提供在多層布線基板31c外部的連接構(gòu)件(鉛布線或類似)連接到溫度調(diào)節(jié)電路5。溫度檢測信號從端子2輸出到溫度調(diào)節(jié)電路5，而條件設(shè)置信號從溫度調(diào)節(jié)電路5輸出到端子4。
溫度調(diào)節(jié)電路5根據(jù)由溫度傳感器1測量的溫度產(chǎn)生溫度調(diào)節(jié)器3的條件設(shè)置信號，并將所產(chǎn)生的信號輸出給端子4。溫度調(diào)節(jié)器3通過端子4從溫度調(diào)節(jié)電路5接收條件設(shè)置信號，并以此來調(diào)節(jié)溫度。在這種情況下，由于溫度傳感器1提供在多層布線基板31c的面對晶片的表面上，所以能夠在半導(dǎo)體晶片20附近檢測其溫度，這提高了溫度測量的精度。而且，由于溫度調(diào)節(jié)器3提供在多層布線基板31c的面對晶片的表面上，所以能夠在半導(dǎo)體晶片附近控制其溫度，并可由此以高精度進行溫度調(diào)節(jié)。
盡管已經(jīng)說明了當(dāng)前被認為是優(yōu)選的本發(fā)明的實施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，就各個實施例而言，可以對部件的各種組合和排列加以改變，所有這些修改都落入本發(fā)明真實精神和范圍之內(nèi)，它們都包括在所附權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體測試裝置，包括基板，其具有面對晶片的表面，在進行老化測試時，具有多個嵌入的半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體晶片面對所述表面設(shè)置；提供在所述基板上的布線層；和溫度傳感器，用于在所述半導(dǎo)體晶片面對所述基板放置的狀態(tài)下測量所述半導(dǎo)體晶片的溫度，其中所述布線層包括布線，所述布線在所述半導(dǎo)體晶片面對所述基板放置的狀態(tài)下連接到所述半導(dǎo)體晶片，并提供用于老化測試的信號和電壓給所述半導(dǎo)體晶片，并且所述溫度傳感器臨近所述面對晶片的表面提供在所述基板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體測試裝置，其中所述溫度傳感器提供在所述基板的面對晶片的表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體測試裝置，其中所述溫度傳感器由所述布線層的一部分組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體測試裝置，其中提供有多個溫度傳感器，且所述多個溫度傳感器在所述基板上的位置分布，對應(yīng)于所述布線層在所述基板上的布線分布密度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體測試裝置，其中在所述基板的邊緣中提供有端子，并且所述溫度傳感器和所述端子通過所述布線層彼此連接。
6.一種半導(dǎo)體測試裝置，包括基板，其具有面對晶片的表面，在進行老化測試時，嵌入有多個半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體晶片以面對所述表面的方式提供；提供在所述基板上的布線層；和溫度調(diào)節(jié)器，其用于在所述半導(dǎo)體晶片面對所述基板放置的狀態(tài)下調(diào)節(jié)所述半導(dǎo)體晶片的溫度，其中所述布線層包括布線，所述布線在所述半導(dǎo)體晶片面對所述基板放置的狀態(tài)下連接到所述半導(dǎo)體晶片，并提供用于老化測試的信號和電壓給所述半導(dǎo)體晶片，并且所述溫度調(diào)節(jié)器臨近所述面對晶片的表面提供在所述基板上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體測試裝置，其中所述溫度調(diào)節(jié)器提供在所述基板的面對晶片的表面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體測試裝置，其中所述溫度調(diào)節(jié)器由所述布線層的一部分組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體測試裝置，其中提供有多個溫度調(diào)節(jié)器，并且所述多個溫度傳感器被各自構(gòu)造，以便能夠分別調(diào)節(jié)溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體測試裝置，其中所述溫度調(diào)節(jié)器的數(shù)目和各個溫度調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)量是基于所述半導(dǎo)體晶片的尺寸、所述各個半導(dǎo)體器件的尺寸和所述半導(dǎo)體器件的能耗來設(shè)置的。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體測試裝置，其中在所述基板的邊緣中提供有端子，并且所述溫度調(diào)節(jié)器和所述端子通過所述布線層彼此連接。
12.一種半導(dǎo)體測試裝置，包括基板，其具有面對晶片的表面，在進行老化測試時，嵌入有多個半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體晶片以面對所述表面的方式提供；提供在所述基板上的布線層；溫度傳感器，其用于在所述半導(dǎo)體晶片面對所述基板放置的狀態(tài)下測量所述半導(dǎo)體晶片的溫度；和溫度調(diào)節(jié)器，其用于在所述半導(dǎo)體晶片面對所述基板放置的狀態(tài)下調(diào)節(jié)所述半導(dǎo)體晶片的溫度，其中所述布線層包括布線，所述布線在所述半導(dǎo)體晶片面對所述基板放置的狀態(tài)下連接到所述半導(dǎo)體晶片，并提供用于老化測試的信號和電壓給所述半導(dǎo)體晶片，所述溫度傳感器和所述溫度調(diào)節(jié)器臨近所述面對晶片的表面提供在所述基板上，并且在所述老化測試進行的同時，所述半導(dǎo)體晶片的溫度由所述溫度調(diào)節(jié)器根據(jù)由所述溫度傳感器測量的所述半導(dǎo)體晶片的溫度來調(diào)節(jié)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體測試裝置，其中所述溫度傳感器和所述溫度調(diào)節(jié)器提供在所述基板的面對晶片的表面上。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體測試裝置，其中所述溫度傳感器和所述溫度調(diào)節(jié)器由所述布線層的一部分組成。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體測試裝置，其中在所述基板的邊緣中提供有多個端子，所述端子中的一個端子和所述溫度傳感器通過所述布線層彼此連接，并且所述端子中的其它端子和所述溫度調(diào)節(jié)器通過所述布線層彼此連接。
全文摘要
一種半導(dǎo)體測試裝置，包括基板，其具有面對晶片的表面，在進行老化測試時，具有多個嵌入式半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體晶片面對所述表面地設(shè)置；提供在所述基板上的布線層；和溫度傳感器，其用于在所述半導(dǎo)體晶片面對所述基板地放置的狀態(tài)下測量所述半導(dǎo)體晶片的溫度，其中所述布線層包括布線，所述布線在所述半導(dǎo)體晶片面對所述基板地放置的狀態(tài)下連接到所述半導(dǎo)體晶片，并提供用于老化測試的信號和電壓給所述半導(dǎo)體晶片，并且所述溫度傳感器臨近所述面對晶片的表面地提供在所述基板上。
文檔編號H01L21/66GK1892244SQ20061009842
公開日2007年1月10日 申請日期2006年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月5日
發(fā)明者三宅直己, 真田稔 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社