测试系统

技术领域

本发明涉及微机电系统测试技术领域，具体地，涉及测试系统。

背景技术

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，简称MEMS)，也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等，指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置。

基于MEMS技术的硅麦克风和压力计等传感器，大多在晶圆级别采取施加偏置电压的方法测试电容值，然后对电容数据进行进一步分析来实现对MEMS晶圆的质量评估，区分好品和坏品，生成后道工序取片的地址图。

业内大多采用专用电容测试仪器来进行MEMS晶圆的晶圆测试，但电容测试仪一般体积大，测试仪器和MEMS晶圆之间需要走很长信号线，寄生电容多，导致测试系统精度一般。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种测试系统，从而降低测试仪器与MEMS晶圆之间的走线，降低线路中的寄生电容的影响，提高测试精度。

根据本发明的一方面，提供一种测试系统，用于晶圆电容测试，包括：

上位机，用于数据处理和数据保存；

探针台，包括承片台和针卡板，所述承片台用于放置待测晶圆，所述针卡板包括电容测试模块、控制模块和偏压模块，其中，

所述电容测试模块用于测试所述待测晶圆的电容，获得所述待测晶圆的测试电容，

所述偏压模块用于向所述电容测试模块提供测试用偏置电压，

所述控制模块与所述上位机连接，用于将所述电容测试模块获得的测试电容传递至所述上位机，以及控制所述电容测试模块的电容测试的执行。

可选地，所述电容测试模块包括电容测试芯片，且所述电容测试芯片通过测试探针与所述待测晶圆的管芯的测点直接连接。

可选地，所述电容测试模块包括多个测试通道，所述控制模块控制所述多个测试通道同时开启，用于所述待测晶圆的多个管芯的并行测试，同时获得多个管芯的测试电容。

可选地，所述电容测试模块包括至少一个所述电容测试芯片，各个所述电容测试芯片包括至少一个测试通道，至少一个所述电容测试芯片根据所述控制模块的控制同时开启至少一个测试通道。

可选地，所述探针台与所述上位机连接，用于根据所述上位机的控制调节所述承片台的位置，进而调节所述待测晶圆的位置。

可选地，所述控制模块通过所述针卡板的USB接口与所述上位机连接。

可选地，所述上位机包括：

测试数据显示界面，用于将所述测试电容的测试结果图形化显示。

可选地，所述上位机包括：

保存与发送模块，用于保存测试结果并上传至共享服务器或云端。

可选地，所述上位机还包括：

加密模块，用于对测试数据和产品标志的定制化加密。

可选地，所述上位机包括与所述控制模块连接的USB接口，与所述探针台连接的GPIB接口，以及预留的拓展接口。

可选地，所述待测晶圆包括微机电系统晶圆。

可选地，所述控制模块包括单片机。

可选地，所述控制模块根据所述上位机获得所述针卡板的供电，向所述电容测试模块和所述偏压模块提供工作电源。

本发明提供的测试系统用于晶圆电容测试，包括上位机、探针台和设置在探针台上的针卡板，探针台包括放置待测晶圆的承片台，针卡板包括电容测试模块、控制模块和偏压模块，电容测试模块测试获得待测晶圆的测试电容，并通过控制模块将测试电容传递至上位机进行处理，偏压模块用于向电容测试模块提供测试用偏置电压，控制模块与上位机连接，用于实现针卡板与上位机的通信。其中，待测晶圆的测试电容的获得通过电容测试模块直接获得，测试线路短，测试线路中的寄生电容对测试精度的干扰少，获得的测试电容的精度高，测试电容通过控制模块传递至上位机进行数据处理，进而实现对待测晶圆的质量评估，且整体结构简单，在保障测试精度的情况下降低了系统成本。

进一步地，电容测试模块包括多个测试通道，且在控制模块的控制下同时开启，以对多个管芯进行并行测试，可大大缩短对整片晶圆的多个管芯的测试时间，提高测试效率。

进一步地，通过电容测试芯片提供多个测试通道，易于控制。且体积小，可降低系统信号线的长度，降低信号传输线路引入的干扰，提高测试精度。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了根据本发明实施例的测试系统的结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例的测试系统的探针台的部分结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例的测试系统的上位机的部分结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

图1示出了根据本发明实施例的测试系统的结构示意图。

如图1所示，本发明实施例的测试系统主要包括探针台100和上位机200，探针台100和上位机200通过通用串行总线(Universal Serial Bus，简称USB)01和通用接口总线(General-Purpose Interface Bus，简称GPIB)02连接，实现供电和数据通信，探针台100用于对待测晶圆进行测试，获得测试电容，并将测试电容提供至上位机200进行处理，对待测晶圆进行质量评估，区分好品和坏品，生成后道工序取片的地址图。其中，上位机200例如为搭载了相应的测试软件的PC主机。

图2示出了根据本发明实施例的测试系统的探针台的部分结构示意图。

参照图2，本发明实施例的测试系统的探针台上设置针卡板110，针卡板110上集成有接口111、控制模块112、偏压模块113和电容测试模块114。

在本实施例中，电容测试模块114包括电容测试芯片，可直接对待测晶圆的电容进行测试获得测试电容，获得的测试电容提供至控制模块112，控制模块112将测试电容初步处理后提供至上位机200进行质量评估，控制模块112还提供测试控制信号，用于控制电容测试芯片的电容测试的执行。

偏压模块113例如为电源芯片，用于向电容测试芯片提供测试用偏置电压，且与控制模块112连接，可根据控制模块112的控制调节输出的测试用偏置电压，以根据不同的待测晶圆的规格提供与之匹配的测试用偏置电压，提高适用性。

控制模块112与电容测试模块114和偏压模块113均连接，统一控制，通过接口111与上位机200连接，进行通信和接收供电，且根据接收的供电电源向电容测试模块114和偏压模块113提供工作电源，在本实施例中，控制模块112为单片机，其尺寸小，功能足以实现本申请的测试系统的针卡板110的控制需求。

其中，探针台200上对应设置有承片台，用于放置待测晶圆，探针台200通过通用接口总线02与上位机200连接，接收上位机200的控制调节承片台的位置，进而调节承片台上放置的待测晶圆的位置，调节待测晶圆中与针卡板110的电容测试模块114的测试探针位置匹配的晶圆，可在大量待测晶圆的批量测试中控制测试顺序。在本实施例中，测试探针直接设置在电容测试模块114中，电容测试模块114通过测试探针直接与待测晶圆中的管芯的测点连接(电接触连接)。

对应批量测试，电容测试模块114设置多个测试通道，通过控制模块112控制多个测试通道同时开启，同时对待测晶圆的多个管芯的电容进行测试，实现并行测试。并行测试数据通过控制模块112初步处理后传输至上位机200进行数据处理。

在一可选实施例中，电容测试模块114中设置多个电容测试芯片，每一个电容测试芯片对应一个测试通道。在一可选实施例中，电容测试模块114中设置一个电容测试芯片，该一个测试芯片中包括和多测试通道。在一可选实施例中，电容测试模块114中设置多个电容测试芯片，每一个电容测试芯片中包括多个测试通道，对应同样数量的测试通道，其电容测试芯片的数量少，便于控制。

其中，多个测试通道对应多组测试探针，与待测晶圆中的管芯排列方式相匹配，多组测试探针例如在列方向上顺次排布，对应对待测晶圆中的管芯以列为单位进行并行测试，一次并行测试获得多个管芯的测试电容，并通过控制模块112初步处理后传递至上位机200，上位机200接收该列待测晶圆的管芯的测试电容后，通过通用接口总线02向探针台100发送相应的控制信号，调节承片台沿行方向移动一定距离，使待测晶圆的下一列管芯与电容测试模块114的测试探测位置相匹配，以进行待测晶圆的下一列管芯的并行电容测试，如此顺序进行测试，即可实现对待测晶圆全部管芯的批量测试，顺次进行测试还可方便上位机根据处理评估结果获得与待测晶圆的排列相匹配的地址图，方便地获得好品和坏品的地址，方便后道工序的取片。采用电容测试芯片进行电容测试，可方便地实现对待测晶圆中的管芯的并行测试，且尺寸小。

在可选实施例中，通过调节针卡板110的位置，以调节测试探针的位置，对待测晶圆中的管芯依次测试。

其中，针卡板110设置在探针台100上，上位机对探针台100的控制还可通过通用串行总线01将控制信号提供至针卡板110，再由针卡板110与探针台100进行通信传递对探针台100的承片台的控制，探针台100与上位机200的连接仅需要一根USB线即可，可节约通信线，简化接线操作。其中，探针台100的承片台的驱动电源可由其它电源提供。

本发明的测试系统在探针台100上通过电容测试模块114直接检测获得待测晶圆的测试电容，测试中线路短，线路中的寄生电容少，干扰因素少，测试精度高，获得的测试电容通过控制模块112传递至上位机200进行质量评估，使探针台100的整体结构简单小巧。

图3示出了根据本发明实施例的测试系统的上位机的部分结构示意图。

参照图3，本发明实施例的测试系统的上位机200包括测试数据显示界面210，用于图形化显示测试结果，直观地展示待测晶圆中的各管芯的质量情况。

在本实施例中，上位机200设置有探针台通信接口221、针卡板测试通信接口222和拓展接口223，探针台通信结构221通过通用接口总线02与探针台100连接，针卡板测试通信接口222通过通用串行总线01与针卡板110的接口111连接，同时预设拓展接口223，用于实际测试中的其它功能拓展。

在本实施例中，上位机200还包括多功能测试实现界面230，用于其它测试功能的实现控制。

在本实施例中，上位机200还包括保存与发送模块240，用于对测试结果和测试数据进行保存并发送至共享服务器或云端，方便对产品质量进行记录。

其中，上位机200还包括加密模块(可嵌入保存与发送模块240中)，对测试数据和产品标志(包括产品型号、公司LOG、商标等)等进行加密，以对保存和上传的数据进行加密，提高测试数据的保密安全性，提高待测晶圆的产品竞争力。其中，加密为根据本发明实施例的测试系统特点的定制化加密，可提高加密的可靠性。对应测试数据上传，可不对测试结果进行图形化显示，进一步提高测试结果的保密性。

本发明的测试系统用于晶圆电容测试，包括上位机、探针台和设置在探针台上的针卡板，探针台包括放置待测晶圆的承片台，针卡板包括电容测试模块、控制模块和偏压模块，电容测试模块测试获得待测晶圆的测试电容，并通过控制模块将测试电容传递至上位机进行处理，偏压模块用于向电容测试模块提供测试用偏置电压，控制模块与上位机连接，用于实现针卡板与上位机的通信。其中，待测晶圆的测试电容的获得通过电容测试模块直接获得，测试线路短，测试线路中的寄生电容对测试精度的干扰少，获得的测试电容的精度高，测试电容通过控制模块传递至上位机进行数据处理，进而实现对待测晶圆的质量评估，且整体结构简单，在保障测试精度的情况下降低了系统成本。

电容测试模块包括电容测试芯片，该电容测试芯片通过测试探针与待测晶圆的管芯的测点直接连接，降低电容测试与待测晶圆的管芯的线路长度，减小线路中的寄生电容，进一步提高电容测试精度。

通过设置多个电容测试芯片或/和提供具有多通道的电容测试芯片，提供具有多个测试通道的电容测试模块，并通过控制模块控制多个测试通道同时开启，实现对待测晶圆的多个管芯的同时测试，便于实现多个管芯的并行测试，提高测试效率。且通过电容测试芯片的测试通道实现电容测试模块的多个测试通道，便于通过控制模块统一控制，且体积小，可降低信号在传输线中的损耗，提高测试精度。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。