晶圆级电容式微机电系统器件的测试装置的制作方法

晶圆级电容式微机电系统器件的测试装置
【技术领域】
1.本实用新型涉及微机电系统器件的测试技术领域，尤其涉及一种晶圆级电容式微机电系统器件的测试装置。


背景技术：

2.mems器件，是指具有微机电系统(micro-electro-mechanical system，mems)，且尺寸仅有几毫米乃至更小的高科技电子机械器件，其加工工艺融合了光刻、腐蚀、薄膜、liga、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工技术。目前，mems器件应用领域相当广泛，常见的产品例如mems加速度计、mems麦克风、微马达、微泵、微振子、mems光学传感器、mems压力传感器、mems陀螺仪、mems湿度传感器、mems气体传感器，mems器件的生产良率一定程度上依赖于工艺设计值和实际值的匹配程度，对于电容式mems器件，c0值(初始电容)非常关键，在产品的生产测试过程中，可以基于每颗die的c0测量值绘制c-v curve(电容-电压曲线)来指导晶圆级mems器件的生产工艺，在cp(circuit probing)阶段基于c0实测值进行die的良品筛选。现有技术中，可采用lcr表来测量c0值，但其批量测量周期长，而且其用于批量die测试时的测量成本过高，无法直接有效地应用于晶圆级电容式mems器件的cp测试环境中。
3.因此，亟需提出一种新的技术方案来解决上述问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的之一在于提供一种晶圆级电容式微机电系统器件的测试装置，其整体结构简单、实施成本较低，自动化水平较高，具有良好的可靠性。
5.根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供一种晶圆级电容式微机电系统器件的测试装置，其包括：样品台，其用于承载待测试的晶圆，所述晶圆包括若干晶片，所述晶片中设置有电容式微机电系统器件和若干焊盘，所述焊盘用于将所述电容式微机电系统器件的电信号引出；测试板，其包括探针卡单元和电容测量芯片，所述探针卡单元上设置有若干探针；所述电容测量芯片包括引脚激励接口和通信接口，所述引脚激励接口和所述探针卡单元上设置的探针电连接，所述探针和所述晶圆上的晶片的焊盘可控制的电连接，所述电容测量芯片用于测量与所述探针电连接的所述晶片的电容式微机电系统器件的初始电容；上位机，其与所述电容测量芯片的通信接口通信连接，所述上位机用于存储所述电容测量芯片实时测量到的各颗晶片的电容式微机电系统器件的初始电容，并输出相应的电容-电压曲线。
6.与现有技术相比，本实用新型提供的晶圆级电容式微机电系统器件的测试装置，其实施时主要基于成本较低的电容测量芯片、测试电路板实现，利用电容测量芯片来采集晶圆中各颗晶片的电容式mems器件的初始电容c0，并利用上位机自动存储分析获取的初始电容c0，绘制c-v曲线，能够可靠地指导电容式mems器件的后续封装生产过程，整体的测试系统结构简单、实施成本较低，自动化水平较高，具有良好的可靠性。
【附图说明】
7.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
8.图1为本实用新型在一个实施例中的晶圆级电容式mems器件的测试装置的结构示意图；
9.图2为图1中a处的局部放大示意图。
【具体实施方式】
10.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
11.此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。除非特别说明，本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连。
12.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
13.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”“耦接”等术语应做广义理解；例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
14.针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种晶圆级电容式mems(micro-electro-mechanical system，即微机电系统)器件的测试装置。请参考图1所示，其为本实用新型在一个实施例中的晶圆级电容式mems器件的测试装置的结构示意图；请参考图2所示，其为图1中a处的局部放大示意图。图1和图2所示的晶圆级电容式mems器件的测试装置包括样品台1、pcb(printed circuit board，即印制电路板)测试板3、上位机4和伸缩机构5。
15.所述样品台1用于承载待测试的晶圆(或圆片)2。所述晶圆2包括沿所述晶圆2表面排布的若干die(晶片或芯片)21，所述die(晶片或芯片)21中设置有电容式mems器件(未标识)和若干焊盘211，所述焊盘211用于将所述电容式mems器件的电信号引出。在一个实施例中，所述样品台1内部具有精密的位置调整机构，可以精确定位die(晶片或芯片)21的坐标至探针311之下。
16.所述pcb测试板3包括探针卡单元31和电容测量芯片32。所述探针卡单元31上设置有若干探针311；所述电容测量芯片32包括引脚激励接口321和通信接口322，所述引脚激励
接口321和探针卡单元31上设置的探针311电连接，所述探针311和晶圆(或圆片)2上的die(晶片或芯片)21的焊盘211可活动地(或可控制的)电连接，所述电容测量芯片32用于测量与所述探针311电连接的die(晶片或芯片)21的电容式mems器件的c0值(即初始电容)。
17.所述上位机4与所述电容测量芯片32的通信接口322通信连接，所述上位机4用于存储所述电容测量芯片32实时测量到的各颗die(晶片或芯片)21的电容式mems器件的c0值(即初始电容)，并输出相应的c-v(电容-电压)曲线。
18.所述伸缩机构5与所述pcb测试板3固定连接，在图1所示的实施例中，所述pcb测试板3固定在伸缩机构5的下表面。所述伸缩机构5与所述上位机4通信连接，所述上位机4还用于控制所述伸缩机构5相对于所述样品台1沿竖直方向运动(或垂直于所述所述样品台1方向运动)，以使所述pcb测试板3靠近或远离所述样品台1。所述上位机4与所述样品台1通信连接，所述上位机4还用于控制所述样品台1位置微调(或调整)，以使各个die(晶片或芯片)21逐个精确定位(或都有机会精确定位)至探针311之下。
19.在实施测试时，样品台1设置在pcb测试板3的正下方，pcb测试板3的探针卡单元31的探针311朝下正对die(晶片或芯片)21的焊盘211；pcb测试板3固定在相对于所述样品台1可竖直方向活动的伸缩机构5下表面，所述上位机4可以通过控制伸缩机构5竖直向下运动，以使pcb测试板3竖直向下与正对的die(晶片或芯片)21的焊盘211相接触，实现电连接；所述上位机4通过控制伸缩机构5竖直向上运动，以使pcb测试板3竖直向上脱离正对的die(晶片或芯片)21的焊盘211，断开电性连接。在实施测试前或实施测试后，所述上位机4可以控制样品台1转动，并基于pcb测试板3进行精密的位置微调，以使晶圆(或圆片)2上的每颗die(晶片或芯片)21的焊盘211都有机会正对所述探针311。在一个实施例中，样品台1优选为自动探针台。
20.每颗die(晶片或芯片)21上具有若干焊盘211；焊盘211与探针311通过伸缩机构5的动作相接触产生电连接时，即所述探针卡单元31的探针311与其正对的die(晶片或芯片)21的焊盘211电连接时，电容测量单元32可以测量到与探针311电连接的die(晶片或芯片)21的c0值(即初始电容)，并通过通信接口322(在一个实施例中，可以为i2c(inter-integrated circuit)的通信方式)传输至上位机4；所述上位机4存储所述电容测量芯片32测量到的die(晶片或芯片)21的c0值(即初始电容)，并输出相应的c-v(电容-电压)曲线。上位机4同时与样品台1及伸缩机构5通信连接，上位机4接收到当前die(晶片或芯片)21的c0值(即初始电容)后，会控制样品台1进行下一颗待测die(晶片或芯片)21的位置调整，使其焊盘211正对于探针311，并且上位机4还控制伸缩机构5向下接触焊盘211或向上脱离焊盘211。
21.在一个优选的实施例中，所述电容测量芯片32采用型号为ad7746，但不限于该型号。
22.申请人通过实践证明，采用ad7746电容测量芯片可以良好地测量得到die(晶片或芯片)21的c0值(即初始电容)，具有较高的检测精度。单颗die(晶片或芯片)21的平均测量周期约为10ms，远小于lcr meter的单颗测量周期(约50ms)，在量产阶段的晶圆测试的测试时间大大缩减，而且ad7746的实施成本远远小于lcr meter在量产晶圆测试的测试实施成本，对于上位机4输出的c-v曲线计算的不符合设计参数的die(晶片或芯片)21，可避免其进入后续的封测工序，从而节省封装测试成本，保证了良好的经济效益，从而提供一种可靠低
成本的晶圆级电容式mems器件的测试装置。
23.综上所述，本实用新型提供的晶圆级电容式mems器件的测试装置，其实施时主要基于成本较低的电容测量芯片32、pcb测试板3实现，利用电容测量芯片32来采集晶圆2中各颗晶片21的电容式mems器件的初始电容c0，并利用上位机4自动存储分析获取的初始电容c0，绘制c-v曲线，能够可靠地指导电容式mems器件的后续封装生产过程，整体的测试系统结构简单、实施成本较低，自动化水平较高，具有良好的可靠性。
24.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
25.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和变型。

技术特征：
1.一种晶圆级电容式微机电系统器件的测试装置，其特征在于，其包括：样品台，其用于承载待测试的晶圆，所述晶圆包括若干晶片，所述晶片中设置有电容式微机电系统器件和若干焊盘，所述焊盘用于将所述电容式微机电系统器件的电信号引出；测试板，其包括探针卡单元和电容测量芯片，所述探针卡单元上设置有若干探针；所述电容测量芯片包括引脚激励接口和通信接口，所述引脚激励接口和所述探针卡单元上设置的探针电连接，所述探针和所述晶圆上的晶片的焊盘可控制的电连接，所述电容测量芯片用于测量与所述探针电连接的所述晶片的电容式微机电系统器件的初始电容；上位机，其与所述电容测量芯片的通信接口通信连接，所述上位机用于存储所述电容测量芯片实时测量到的各颗晶片的电容式微机电系统器件的初始电容，并输出相应的电容-电压曲线。2.根据权利要求1所述的晶圆级电容式微机电系统器件的测试装置，其特征在于，其还包括伸缩机构，所述伸缩机构与所述测试板固定连接，且所述伸缩机构与所述上位机通信连接；所述上位机还用于控制所述伸缩机构相对于所述样品台沿竖直方向运动，以使所述测试板靠近或远离所述样品台。3.根据权利要求2所述的晶圆级电容式微机电系统器件的测试装置，其特征在于，所述上位机与所述样品台通信连接；所述上位机还用于控制所述样品台进行位置调整，以使各个所述晶片都有机会精确定位至所述探针之下。4.根据权利要求1所述的晶圆级电容式微机电系统器件的测试装置，其特征在于，所述样品台为自动探针台。5.根据权利要求1所述的晶圆级电容式微机电系统器件的测试装置，其特征在于，所述电容测量芯片采用型号为ad7746。6.根据权利要求2所述的晶圆级电容式微机电系统器件的测试装置，其特征在于，所述测试板固定在所述伸缩机构的下表面。7.根据权利要求1所述的晶圆级电容式微机电系统器件的测试装置，其特征在于，所述测试板为印制电路板测试板；所述通信接口的通信方式为i2c。

技术总结
本实用新型提供一种晶圆级电容式微机电系统器件的测试装置，其包括：样品台，其用于承载待测试的晶圆；测试板，其包括探针卡单元和电容测量芯片；电容测量芯片包括引脚激励接口和通信接口，引脚激励接口和探针卡单元上设置的探针电连接，探针和晶圆上的晶片的焊盘可控制的电连接，电容测量芯片用于测量与探针电连接的所述晶片的电容式微机电系统器件的初始电容；上位机，其与电容测量芯片的通信接口通信连接，其用于存储电容测量芯片实时测量到的各颗晶片的电容式微机电系统器件的初始电容，并输出相应的电容-电压曲线。与现有技术相比，本实用新型的整体结构简单、实施成本较低，自动化水平较高，具有良好的可靠性。具有良好的可靠性。具有良好的可靠性。


技术研发人员：柯亮 林武 李妍君 金羊华
受保护的技术使用者：美新半导体（天津）有限公司
技术研发日：2021.10.09
技术公布日：2022/5/25