CN110286310A - 基于半导体晶片表面的测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于半导体晶片表面的测试装置，属于半导体技术领域，包括测试台、支架、探头组件、驱动部和柔性连接件。本发明提供的基于半导体晶片表面的测试装置，采用柔性连接件将探头组件吊装在支架上，当对半导体晶片进行测试时，驱动部通过柔性连接件带动探头组件沿竖直方向靠近固定在测试台的半导体晶片，由于探头组件与柔性连接件之间为柔性连接，探头组件可依靠自身重力绕探头组件与半导体晶片的接触端转动至探头组件的下表面与半导体晶片的上表面完全贴合，实现了探头组件的自动调节，保证了探头组件对半导体晶片的测试面积，提高了测试效率和测试精度。

Description

基于半导体晶片表面的测试装置

技术领域

本发明属于半导体技术领域，更具体地说，是涉及一种基于半导体晶片表面的测试装置。

背景技术

市场上现有的测试装置是将半导体晶片放于测试台上，在测试过程中通过测试台的左右移动及水平旋转的方式，将半导体晶片的待测点置于探头的下方，机械臂与探头通过连接件固定连接，机械臂控制探头落下，使探头与半导体晶片表面接触，通过探头内含有的汞与半导体晶片表面连接完成电路回路，实现CV/IV测试(即对半导体材料载流子浓度的测量)。而其中探头与半导体晶片的接触面积是测试过程中的重要参数，探头与半导体晶片的接触面均为平面，理想状态为探头与半导体晶片的接触面保持平行。由于测试台在长期磨损和拆装以及水平和旋转运动过程中，无法保证测试台与探头保持在同一水平面上，导致探头的下表面与半导体晶片的上表面存在夹角且在不同测试点之间的夹角不同，因此需要操作人员将探头调整到合适角度，使探头与半导体晶片保持平行，严重影响测试效率，由于人工调试存在误差，导致测试精度无法保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于半导体晶片表面的测试装置，旨在解决现有的测试装置存在的测试效率和测试精度低的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种基于半导体晶片表面的测试装置，包括：

测试台，用于放置半导体晶片；

支架，设置在所述测试台的一侧；

探头组件，用于与半导体晶片的上表面接触；

驱动部，设置在所述支架上，用于驱动所述探头组件沿竖直方向运动；和

柔性连接件，用于连接所述探头组件和所述驱动部；

所述探头组件凭借所述柔性连接件向下运动至与半导体晶片接触，并依靠自身重力绕所述探头组件与半导体晶片的接触端转动至所述探头组件的下表面与半导体晶片的上表面完全贴合。

进一步地，所述柔性连接件为线绳。

进一步地，所述柔性连接件的底端设有与所述探头组件连接的连接部，所述连接部的数量为三个，沿所述探头组件的重心均匀分布。

进一步地，所述探头组件包括：

探头基座；

汞探针探头，固设在所述探头基座上；和

支撑杆，设置在所述探头基座上，用于支撑所述探头基座。

进一步地，，所述探头基座的顶部设有凹槽，所述凹槽的内部设有用于固定连接所述柔性连接件的销轴。

进一步地，所述支撑杆的数量为两个，对称设置在所述汞探针探头的两侧。

进一步地，所述支撑杆通过螺纹与所述探头基座连接，且具有绕自身轴线转动的自由度。

进一步地，所述驱动部包括：

转动轴，转动设置在所述支架上；

蜗轮，固定设置在所述转动轴上，所述蜗轮的一端设有用于缠绕所述柔性连接件的轴套；和

蜗杆，转动设置在所述支架上，且与所述蜗轮传动配合。

进一步地，所述支架上设有导向轮，所述导向轮位于所述驱动部和所述探头组件之间，所述导向轮的外周设有导向槽，所述柔性连接件压紧在所述导向槽的侧壁上。

进一步地，所述驱动部还包括：

转动盘，固定在所述蜗杆的一端，且与所述蜗杆同轴转动；和

把手，铰接在所述转动盘的端面上。

本发明提供的基于半导体晶片表面的测试装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明基于半导体晶片表面的测试装置，采用柔性连接件将探头组件吊装在支架上，当对半导体晶片进行测试时，驱动部通过柔性连接件带动探头组件沿竖直方向靠近固定在测试台的半导体晶片，由于探头组件与柔性连接件之间为柔性连接，探头组件可依靠自身重力绕探头组件与半导体晶片的接触端转动至探头组件的下表面与半导体晶片的上表面完全贴合，实现了探头组件的自动调节，保证了探头组件对半导体晶片的测试面积，提高了测试效率和测试精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的基于半导体晶片表面的测试装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的探头组件的结构示意图；

图3为本发明实施例2提供的探头组件的结构示意图；

图4为本发明实施例2提供的探头组件的剖视结构示意图；

图5为本发明实施例1提供的驱动部的立体结构示意图；

图6为本发明实施例1提供的蜗轮的立体结构示意图；

图7为本发明实施例1提供的导向轮的立体结构示意图。

图中：1、测试台；2、半导体晶片；3、支架；301、导向轮；302、导向槽；4、探头组件；401、探头基座；402、汞探针探头；403、支撑杆；404、凹槽；405、销轴；406、握持部；407、弹簧；408、橡胶吸盘；409、第一限位法兰；410、第二限位法兰；5、驱动部；501、转动轴；502、蜗轮；503、蜗杆；504、轴套；505、转动盘；506、把手；6、柔性连接件；601、连接部。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，现对本发明提供的基于半导体晶片表面的测试装置进行说明。所述基于半导体晶片表面的测试装置，包括测试台1、支架3、探头组件4、驱动部5和柔性连接件6。测试台1用于放置半导体晶片2；支架3设置在测试台1的一侧；探头组件4用于与半导体晶片2的上表面接触；驱动部5设置在支架3上，用于驱动探头组件4沿竖直方向运动；柔性连接件6用于连接探头组件4和驱动部5。驱动部5借助柔性连接件6带动探头组件4向下运动至与半导体晶片2接触，依靠探头组件4的自身重力绕探头组件4与半导体晶片2的接触端转动至探头组件4的下表面与半导体晶片2的上表面完全贴合。

本发明提供的基于半导体晶片表面的测试装置，与现有技术相比，采用柔性连接件6将探头组件4吊装在支架3上，当对半导体晶片2进行测试时，驱动部5通过柔性连接件6带动探头组件4沿竖直方向靠近固定在测试台1的半导体晶片2，由于探头组件4与柔性连接件6之间为柔性连接，探头组件4可依靠自身重力绕探头组件4与半导体晶片2的接触端转动至探头组件4的下表面与半导体晶片2的上表面完全贴合，实现了探头组件4的自动调节，保证了探头组件4对半导体晶片2的测试面积，提高了测试效率和测试精度。

作为本发明提供的基于半导体晶片表面的测试装置的一种具体实施方式，请参阅图1，柔性连接件6为线绳。在探头组件4沿竖直方向运动时，由于线绳不可伸缩，可有效防止探头组件4沿竖直方向的颤动，有利于找准测试点，提高测试的准确度。线绳具有成本优势且容易获得，可有效降低生产成本。当线绳吊装探头组件4时，线绳处于拉直状态；当探头组件4与半导体晶片2从开始接触至完全贴合过程中，线绳始终为探头组件4提供拉力，使探头组件4在转动过程中更加稳定。线绳的直径在1mm以下，当线绳处于松弛状态时，由于线绳质量轻便，不会对探头组件4的稳定性造成影响。线绳还可以采用玻璃丝(玻璃纤维)，玻璃丝具有良好的绝缘性和刚性，同时玻璃丝的表面光滑，自身不会产生污染物，且容易清理。玻璃丝的直径采用5-10μm，既能够保证机械强度，又能够降低占用空间和自身重量。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，柔性连接件6的底端设有与探头组件4连接的连接部601，连接部601的数量为三个，沿探头组件4的重心均匀分布。三个连接部601为探头组件4提供了三个均匀分布的支撑点，进一步提升了探头组件4的稳定性。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，参阅图1及图2，探头组件4包括：探头基座401、汞探针探头402和支撑杆403。汞探针探头402固设在探头基座401上；支撑杆403设置在探头基座401上，用于支撑探头基座401。汞探针探头402通过螺纹或者粘结固定在探头基座401的底部，探头基座401上对应设有汞探针探头402的安装孔。汞探针探头402为圆柱体，其下底面为平面，用于与半导体晶片2的上表面接触，实现对半导体晶片2的测试。由测试台1的机械误差造成的半导体晶片2与水平面存在的夹角均在0.5°以下，半导体晶片2的斜度不足以使汞探针探头402沿半导体晶片2的上表面滑动或者倾倒。支撑杆403作为辅助支撑，为汞探针探头402提供了足够的支撑，使汞探针探头402与半导体晶片2之间更加稳固，测试结果更加准确。支撑杆403采用聚四氟乙烯材料，该材料不粘附任何物质，防止杂质或者污染物通过吸附在支撑杆403上，对半导体晶片2造成污染。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2，探头基座401的顶部设有凹槽404，凹槽404的内部设有用于固定连接柔性连接件6的销轴405。柔性连接件6的一端系在销轴405上进行固定，使柔性连接件6的安装更加方便。探头基座401的顶部还可以安装吊环，吊环通过螺纹与探头基座401固定连接，将柔性连接件6的一端固定在吊环上。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2，支撑杆403的数量为两个，对称设置在汞探针探头402的两侧。两个支撑杆403与汞探针探头402组成三点支撑，结构更加稳固。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2，支撑杆403通过螺纹与探头基座401连接，且具有绕自身轴线转动的自由度。当汞探针探头402与半导体晶片2接触前，支撑杆403通过与探头基座401的螺纹连接旋转至收起状态(即支撑杆403的底面高于汞探针探头402的底面)；汞探针探头402与半导体晶片2完全接触后，将支撑杆403旋转下降至支撑杆403刚好与半导体晶片2的上表面接触，实现支撑杆403的辅助支撑作用。支撑杆403的底端为圆弧面，支撑杆403与半导体晶片2的上表面为点接触。支撑杆403的顶端设有握持部406，握持部406呈十字形，方便操作人员对支撑杆403进行旋转操作。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图3及图4，支撑杆403沿竖直方向滑动安装在探头基座401上，探头基座401对应设有与支撑杆403配合的滑槽。支撑杆403的外周套设有弹簧407，支撑杆403的底端安装有橡胶吸盘408。支撑杆403上设有第一限位法兰409和第二限位法兰410。第一限位法兰409位于探头基座401的上方，弹簧407一端抵接在第一限位法兰409上，一端抵接在探头基座401的顶面；第二限位法兰410位于探头基座401的下方，第一限位法兰409和第二限位法兰410配合，用于将支撑杆403限位在探头基座401上。当汞探针探头402与半导体晶片2完全接触后，向下按压支撑杆403，弹簧407受压缩，橡胶吸盘408随支撑杆403向下运动并吸附在半导体晶片2的表面，使整个探头组件4固定在半导体晶片2上；当测试完成后，橡胶吸盘408脱离半导体晶片2，弹簧407自然释放，带动支撑杆403向上运动至初始状态，实现了支撑杆403的自动收起，降低了劳动强度。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1、图5及图6，驱动部5包括：转动轴501、蜗轮502和蜗杆503。转动轴501转动设置在支架3上；蜗轮502固定设置在转动轴501上，蜗轮502的一端设有用于缠绕柔性连接件6的轴套504；蜗杆503转动设置在支架3上，且与蜗轮502传动配合。轴套504与蜗轮502一体成型，减少了零件数量，提高了装配效率。采用蜗轮502和蜗杆503的传动方式，结构简单、占用空间小、传动更加稳定可靠，同时该结构可实现自锁，保证了测试装置的安全性。驱动部5还可以采用直流或者交流电机。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1、图5及图7，支架3上设有导向轮301，导向轮301位于驱动部5和探头组件4之间，导向轮301的外周设有导向槽302，柔性连接件6压紧在导向槽302的侧壁上。导向轮301可绕自身轴向转动，且与蜗轮502的轴线平行。导向槽302为V形槽，可适应不同尺寸的柔性连接件6。柔性连接件6在轴套504上缠绕过程中，其运动轨迹会发生变化；柔性连接件6经过导向槽302的约束限位后，其运动状态更加平稳，有效防止了探头组件4的晃动。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，驱动部5还包括：转动盘505和把手506。转动盘505固定在蜗杆503的一端，且与蜗杆503同轴转动；把手506铰接在转动盘505的端面上。转动盘505的端面与蜗杆503的轴向垂直。把手506位于端面远离蜗杆503的一端，一方面方便了操作人员进行操作，另一方面节省了操作人员的劳动强度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于半导体晶片表面的测试装置，其特征在于，包括：

测试台，用于放置半导体晶片；

支架，设置在所述测试台的一侧；

探头组件，用于与半导体晶片的上表面接触；

驱动部，设置在所述支架上，用于驱动所述探头组件沿竖直方向运动；和

柔性连接件，用于连接所述探头组件和所述驱动部；

所述驱动部借助所述柔性连接件带动所述探头组件向下运动至与半导体晶片接触，依靠所述探头组件的自身重力绕所述探头组件与半导体晶片的接触端转动至所述探头组件的下表面与半导体晶片的上表面完全贴合。

2.如权利要求1所述的基于半导体晶片表面的测试装置，其特征在于，所述柔性连接件为线绳。

3.如权利要求1所述的基于半导体晶片表面的测试装置，其特征在于，所述柔性连接件的底端设有与所述探头组件连接的连接部，所述连接部的数量为三个，沿所述探头组件的重心均匀分布。

4.如权利要求1所述的基于半导体晶片表面的测试装置，其特征在于，所述探头组件包括：

探头基座；

汞探针探头，固设在所述探头基座上；和

支撑杆，设置在所述探头基座上，用于支撑所述探头基座。

5.如权利要求4所述的基于半导体晶片表面的测试装置，其特征在于，所述探头基座的顶部设有凹槽，所述凹槽的内部设有用于固定连接所述柔性连接件的销轴。

6.如权利要求4所述的基于半导体晶片表面的测试装置，其特征在于，所述支撑杆的数量为两个，对称设置在所述汞探针探头的两侧。

7.如权利要求4所述的基于半导体晶片表面的测试装置，其特征在于，所述支撑杆通过螺纹与所述探头基座连接，且具有绕自身轴线转动的自由度。

8.如权利要求1所述的基于半导体晶片表面的测试装置，其特征在于，所述驱动部包括：

转动轴，转动设置在所述支架上；

蜗轮，固定设置在所述转动轴上，所述蜗轮的一端设有用于缠绕所述柔性连接件的轴套；和

蜗杆，转动设置在所述支架上，且与所述蜗轮传动配合。

9.如权利要求8所述的基于半导体晶片表面的测试装置，其特征在于，所述支架上设有导向轮，所述导向轮位于所述驱动部和所述探头组件之间，所述导向轮的外周设有导向槽，所述柔性连接件压紧在所述导向槽的侧壁上。

10.如权利要求8所述的基于半导体晶片表面的测试装置，其特征在于，所述驱动部还包括：

转动盘，固定在所述蜗杆的一端，且与所述蜗杆同轴转动；和

把手，铰接在所述转动盘的端面上。