[发明专利]专用探针卡测试系统的设计方法

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及用探针卡对测试系统进行编程。更具体的是，本发 明实施方式涉及具有单板(on board)特性的探针卡，被用于测试在晶片上的 集成电路(IC)。

背景技术

晶片测试装置通常包括具有探针的探针卡，用于电接触在晶片上的IC的 焊点。对于每一种IC设计而言，IC接触焊点在晶体片上的位置以及测试所需 要传送的信号都是不同的。在测试系统里，还要考虑测试线路的长度以及探针 卡上的各部件以最好地解释测试结果。测试设备的成本考虑也是很重要的，所 以设计师们通常试图仅做出测试信号软件变化以及改变探针卡从而适应不同 的晶片布局，因为更换主要的测试系统控制器部件和操作软件明显更贵。对测 试系统进行设计和编程以适应晶片上不同的IC配置的常规步骤在下文被考虑。

I 集成电路的设计和晶片布局处理

关于晶片布局处理的考虑限定了测试系统的边界，其中包括采用什么IC 部件和如何将IC置于晶片上。用于接触IC上的焊点的测试系统探针位置以及 用于向探针传递信号的线路上所提供的信号是基于IC晶片布局而确定的。在 美国专利6,539,531中描述了一种用于晶片上的IC布局的处理，该专利由Miller 等人在2003年3月25日发表，题目为“Method of Designing，Fabricating，Testing and Interconnecting an IC to External Circuit Nodes”。

图1说明了在晶片上设计和制造IC的典型的现有技术过程。一位设计工 程师首先制定设计规范(70)，概要地描述了IC的总体体系结构，然后开发 了IC的高阶硬件描述语言(HDL)模型(72)。该设计工程师也对电路模拟 器(74)进行编程，以模拟基于HDL电路模型的电路行为。

此后，该设计工程师通常利用计算机辅助逻辑拼合工具(76)，将高阶 HDL电路模型转变为该电路的特定技术的行为模型，例如连线表(netlist)。 连线表模型通常基于单元库(80)所提供的模型来描述电路部件的行为。单元 库(80)中的每个单元包括连线表-级别的行为模型以及结构模型(掩模布局)， 这些模型用于每一个可能被并入IC中的电路部件。单元库(80)可以包括用 于描述低等级电路部件(比如单独的电阻器和晶体管)的单元以及更高等级标 准电路部件(比如逻辑门、存储器和中央处理单元)。

在反复的拼合过程中，该设计工程师使用模拟器和其他工具来验证基于连 线表模型(82)的电路操作，并且可以反复地调整HDL模型以产生满足各种 约束的连线表模型。

在验证连线表电路模型的逻辑和时序之后，该设计工程师使用额外的计算 机辅助设计工具，建立IC的输入/输出(I/O)的平面布置(78)固定位置。置 放和路由工具建立了IC各层的详细布局，从而描绘了用于使那些单元相连的 导体是如何被路由的(86)。除了电路部件的行为模型之外，单元库(84)中 每个部件单元也包括可纳入该IC布局中的电路部件的结构模型(掩模轮廓)。 计算机辅助设计(CAD)工具改变了IC设计，从而使每一种变化都经历模拟 和验证(88)以便确定它在多大程度上满足该规范。布局规划输出是以一组掩 模为形式的IC的结构模型，用于告诉IC制造商如何制造IC的各层。

II 测试系统的设计和制造

一旦晶片的IC设计完成，焊点的布局和焊点的引脚功能就被用来构造测 试系统并对其进行编程以便在制造过程中测试晶片上的部件。为了降低成本， 可替换的探针卡通常被构造成测试系统控制器和晶片之间的接口，因为测试系 统控制器的结构修改的费用是相当高的。

探针卡包括探针和内部通道路由线路，用于将探针链接到连接器从而链接 到测试系统控制器。像开关和电容器这样的部件可以被包含在通道路径中。在 创建用于制造探针卡的多个层的掩模之前，进行通道的排布。一旦设计完成， 就能够通过使用许多用于创建带探针元件的微机电系统(MEMS)的方法，来 创造和制造探针卡，例如，上述探针包括光刻的弹性接触件、导线焊接、针形 探针和蛇形探针。然后，可以对测试系统控制器进行编程以产生合适的测试信 号以便通过探针卡的通道予以提供，并分析收到的信号来解释测试结果。