TWM452439U - 用以測試晶圓級積體電路之低溫測試系統 - Google Patents

Description

用以測試晶圓級積體電路之低溫測試系統

本創作係關於一種低溫測試系統(low-temperature testing system)，用以在低溫狀態下測試晶圓級積體電路(wafer-level integrated circuit)。

習知的半導體元件(包含半導體光電元件)製造，是在晶圓上製造成千上萬個晶片。在完成未切割前晶片之積體電路後，通常需要進行晶圓級積體電路的電性測試，以區分出良品與不良品。

某些類別的晶圓級積體電路須在低溫狀態下進行電路測試，例如，須在-40℃下進行測試，甚至須在-60℃更嚴苛的環境下進行測試。

現有低溫測試系統大多利用低溫氮氣與壓抵晶圓級積體電路之下壓治具進行熱交換，進而讓晶圓級積體電路在低溫環境下進行測試。然而，利用低溫氮氣達到低溫的方法，氮氣會流失無法回收。一旦當供應低溫氮氣供應源氮氣耗盡，即必須停止低溫測試，等待操作人員更換新的低溫氮氣供應源，方可再次執行低溫測試作業。因此，利用低溫氮氣達到低溫的方法會造成低溫測試系統的使用效能不佳，耗費作業時間，耗費氮氣能源成本高等缺點。

此外，利用低溫氮氣達到低溫的方法，抵晶圓級積體電路之下壓治具的溫度不易控制在測試要求的溫度。現有的低溫測試系統尚未見到能控制在測試要求的溫度之設計，更未見到能控制在-60℃環境下測試的設計。

因此，本創作所欲解決的技術問題在於提供一種低溫測試系統，用以在低溫狀態下測試晶圓級積體電路，並且具有效能佳、溫控佳、作業便利、大幅降低成本以及能控制在-60℃環境下測試等優點。

本創作之一較佳具體實施例之一種低溫測試系統，其用以測試一晶圓級積體電路。晶圓級積體電路其上包含多個晶片。本創作之低溫測試系統包含承載治具以及壓接裝置。承載治具包含晶圓墊片以及液體導管。晶圓墊片用以固定晶圓級積體電路，並且讓晶圓級積體電路上之多個晶片朝上。液體導管供低溫液體流通，並且係與晶圓墊片熱耦合。低溫液體與晶圓墊片進行熱交換，讓晶圓級積體電路之溫度降至預定溫度。壓接裝置其上包含探針元件。當晶圓級積體電路之溫度降至預定溫度時，壓接裝置及/或承載治具移動讓晶圓級積體電路之多個晶片依序接觸探針元件，進而進行測試。

進一步，本創作之低溫測試系統並且包含測試室。承載治具以及壓接裝置係安置在測試室內。

進一步，本創作之低溫測試系統並且包含冷凍機。冷凍機係安置於測試室之外，並且與液體導管連接。冷凍機用以冷卻低溫液體。

於一具體實施例中，壓接裝置並且包含熱交換容器。熱交換容器係與液體導管連接，且供低溫液體流通。熱傳導元件部分安置於熱交換容器內。低溫液體在熱交換容器內與熱傳導元件進行熱交換。進一步，熱傳導元件安置於熱交換容器內之部分係成鰭片狀構件。

於一具體實施例中，低溫液體可以是添加抗凍劑之水或油，或可以是冷媒。

進一步，本創作之低溫測試系統並且包含溫度感測器。溫 度感測器係安置在晶圓墊片上，並且用以感測關於晶圓墊片之溫度。

於一具體實施例中，液體導管係穿過晶圓墊片。本創作之低溫測試系統進一步包含流量控制器。流量控制器係安裝在液體導管對晶圓墊片之入口處，並且電連接至溫度感測器。流量控制器用以根據溫度感測器所感測到之溫度來調節低溫液體流入晶圓墊片之流量。

進一步，本創作之低溫測試系統並且包含空氣乾燥機。空氣乾燥機係安置於測試室之外，並且以氣體導管與測試室連接。空氣乾燥機用以經由氣體導管供應乾燥空氣至測試室。

進一步，本創作之低溫測試系統並且包含靜電消除器。靜電消除器係耦合於空氣乾燥機以及測試室之間。靜電消除器用以消除供應至測試室之乾燥空氣的靜電。

進一步，本創作之低溫測試系統包含熱電致冷晶片以及溫度控制器。熱電致冷晶片係安置在晶圓墊片內，並且位在晶圓級積體電路之下方。溫度控制器係電連接至熱電致冷晶片。溫度控制器用以控制熱電致冷晶片之溫度以微控晶圓級積體電路之溫度。

與先前技術相較，本創作之低溫測試系統具有效能佳、溫控佳、作業便利以及大幅降低成本等優點。

關於本創作之優點與精神可以藉由以下的實施方式及所附圖式得到進一步的瞭解。

請參閱圖1，為本創作之一較佳具體實施例的低溫測試系統1之架構示意圖。

如圖1所示，本創作之低溫測試系統1用以測試晶圓級積 體電路2。晶圓級積體電路2其上包含多個晶片(未繪示於圖1中)。本創作之低溫測試系統1包含承載治具11以及壓接裝置10。與現有用以測試晶圓級積體電路之測試系統相同，本創作之低溫測試系統1並且包含自動化裝置(未繪示於圖1中)，在此不做贅述。

承載治具11包含晶圓墊片110以及液體導管10。晶圓墊片110用以固定晶圓級積體電路2並且讓晶圓級積體電路2上之多個晶片朝上。晶圓墊片110內可以具有真空管路，以真空吸附的方式吸住晶圓級積體電路2的背面。液體導管130供低溫液體流通，並且係與晶圓墊片110熱耦合。低溫液體與晶圓墊片110進行熱交換，讓晶圓級積體電路2之溫度降至預定溫度。

壓接裝置10其上包含探針元件102。當晶圓級積體電路2之溫度降至預定溫度時，壓接裝置10及/或承載治具11移動讓晶圓級積體電路2之多個晶片依序接觸探針元件102，進而進行測試。測試前，操作人員先行校正晶圓墊片110的初始座標，壓接裝置10上可以加裝影像擷取裝置(未繪示於圖1中)協助檢視晶圓墊片110的初始座標。由於晶圓級積體電路2其上包含數千甚至數萬顆晶片，而這些晶片都要逐一測試，因此，還要設定晶片間的間距，每測完一顆晶片，晶圓墊片110就要移動該間距之距離，並測試下一顆晶片。

於一具體實施例中，低溫液體可以是添加抗凍劑之水或油，或可以是冷媒。

同樣如圖1所示，進一步，本創作之低溫測試系統1並且包含測試室12。承載治具11以及壓接裝置10係安置在測試室12內，藉此，讓測試室12內的測試環境容易維持在適當的溫度。

同樣如圖1所示，進一步，本創作之低溫測試系統1並且 包含冷凍機13。冷凍機13係安置於測試室12之外，並且與液體導管130連接。冷凍機13用以冷卻低溫液體，再將經冷卻的低溫液體經由液體導管130輸送至承載治具11，與晶圓墊片110進行熱交換處。於實際應用中，液體導管130以能抵抗測試低溫的高分子材料製成者為佳，藉此，承載治具11運動過程中，液體導管130可隨之變形。

同樣如圖1所示，進一步，本創作之低溫測試系統1並且包含溫度感測器14。溫度感測器14係安置在晶圓墊片110上。溫度感測器14用以感測關於晶圓墊片110之溫度。

於一具體實施例中，如圖1所示，液體導管130係穿過晶圓墊片110。本創作之低溫測試系統1進一步包含流量控制器15。流量控制器15係安裝在晶圓墊片110之入口處，並且電連接至溫度感測器14。流量控制器15用以根據溫度感測器14所感測到之溫度來調節低溫液體流入晶圓墊片110之流量。

同樣如圖1所示，進一步，本創作之低溫測試系統1並且包含空氣乾燥機16。空氣乾燥機16係安置於測試室12之外，並且以氣體導管160與測試室12連接。空氣乾燥機16用以經由氣體導管160供應乾燥空氣至測試室12，以確保晶圓級積體電路2的安全。

同樣如圖1所示，進一步，本創作之低溫測試系統1並且包含靜電消除器17。靜電消除器17係耦合於空氣乾燥機16以及測試室12之間。靜電消除器17用以消除供應至測試室12之乾燥空氣的靜電，以確保晶圓級積體電路2的安全。

同樣如圖1所示，進一步，本創作之低溫測試系統1並且包含熱電致冷晶片18以及溫度控制器19。熱電致冷晶片18係安置在晶圓墊片110內，且位在晶圓級積體電路2之下方。熱電致冷晶片18的致熱表面朝向液體導管130，熱電致冷晶片18的致冷表面與晶圓墊片110的頂部接觸。溫度控制器19 係電連接至熱電致冷晶片18。溫度控制器19用以控制熱電致冷晶片18之溫度以微控晶圓級積體電路2之溫度，甚至能讓晶圓級積體電路2在-60℃環境下測試。

藉由以上對本創作之詳細說明，相信可以清楚了解本創作之低溫測試系統具有效能佳、溫控佳、作業便利以及大幅降低成本等優點，甚至能讓晶圓級積體電路在-60℃環境下測試。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本創作之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本創作之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本創作所欲申請之專利範圍的範疇內。因此，本創作所申請之專利範圍的範疇應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。

1‧‧‧低溫測試系統

10‧‧‧壓接裝置

102‧‧‧探針元件

11‧‧‧承載治具

110‧‧‧晶圓墊片

12‧‧‧測試室

13‧‧‧冷凍機

130‧‧‧液體導管

14‧‧‧溫度感測器

15‧‧‧流量控制器

16‧‧‧空氣乾燥機

160‧‧‧氣體導管

17‧‧‧靜電消除器

18‧‧‧熱電致冷晶片

19‧‧‧溫度控制器

2‧‧‧晶圓級積體電路

圖1係本創作之一較佳具體實施例之低溫測試系統的架構示意圖。

1‧‧‧低溫測試系統

10‧‧‧壓接裝置

102‧‧‧探針元件

11‧‧‧承載治具

110‧‧‧晶圓墊片

12‧‧‧測試室

13‧‧‧冷凍機

130‧‧‧液體導管

14‧‧‧溫度感測器

15‧‧‧流量控制器

16‧‧‧空氣乾燥機

160‧‧‧氣體導管

17‧‧‧靜電消除器

18‧‧‧熱電致冷晶片

19‧‧‧溫度控制器

2‧‧‧晶圓級積體電路

Claims (9)

1. 一種低溫測試系統，用以測試一晶圓級積體電路，該晶圓級積體電路其上包含多個晶片，該低溫測試系統包含：一承載治具，包含：一晶圓墊片，用以固定該晶圓級積體電路，且讓該晶圓級積體電路上之該多個晶片朝上；以及一液體導管，供一低溫液體流通，且係與該晶圓墊片熱耦合，其中該低溫液體與該晶圓墊片進行熱交換，讓該晶圓級積體電路之一溫度降至一預定溫度；以及一壓接裝置，其上包含一探針元件，其中當該晶圓級積體電路之該溫度降至該預定溫度時，該壓接裝置及/或該承載治具移動讓該晶圓級積體電路之該多個晶片依序接觸該探針元件，進而進行測試。
2. 如請求項1所述之低溫測試系統，進一步包含：一測試室，該承載治具以及該壓接裝置係安置在該測試室內。
3. 如請求項2所述之低溫測試系統，進一步包含：一冷凍機，係安置於該測試室之外且與該液體導管連接，用以冷卻該低溫液體。
4. 如請求項3所述之低溫測試系統，其中該低溫液體係一添加抗凍劑之水或油，或係一冷媒。
5. 如請求項3所述之低溫測試系統，進一步包含：一溫度感測器，係安置在該晶圓墊片上，用以感測關於該晶圓墊片之一溫度。
6. 如請求項5所述之低溫測試系統，其中該液體導管係穿過該晶圓墊片，該低溫測試系統進一步包含： 一流量控制器，係安裝在該液體導管對該晶圓墊片之一入口處且電連接至該溫度感測器，用以根據該溫度感測器所感測到之該溫度來調節該低溫液體流入該晶圓墊片之流量。
7. 如請求項3所述之低溫測試系統，進一步包含：一熱電致冷晶片，係安置在該晶圓墊片內且位在該晶圓級積體電路之下方；以及一溫度控制器，係電連接至該熱電致冷晶片，用以控制該熱電致冷晶片之溫度以微控該晶圓級積體電路之溫度。
8. 如請求項3所述之低溫測試系統，進一步包含：一空氣乾燥機，係安置於該測試室之外且以一氣體導管與該測試室連接，用以經由該氣體導管供應一乾燥空氣至該測試室。
9. 如請求項8所述之低溫測試系統，進一步包含：一靜電消除器，係耦合於該空氣乾燥機以及該測試室之間，用以消除供應至該測試室之該乾燥空氣的靜電。