一种用于HBMCubeDie测试的接口板结构体及其测试方法与流程

本发明涉及半导体芯片制造，尤其是涉及一种用于hbm cube die测试的接口板结构体及其测试方法。

背景技术：

1、半导体制造工艺的测试大致分为晶圆测试（wafer test）和封装测试（packagetest）。每种测试根据其目的，又可细分为老化测试（burn-in test）和速度测试（speedtest）。

2、近年来，随着人工智能（ai）产业的发展，对存储器（memory）产品的数据吞吐量和运行速度的要求大幅增加，随之存储器半导体的高度集成化也在快速推进。除了现有的平面（2d）集成结构外，基于tsv硅通孔及键合技术发展的3d堆叠结构的扩展应用也在不断增加，其中最具代表性的便是高带宽存储器hbm（high bandwidth memory）产品。随着3d堆叠结构的增加，单个存储器芯片（memory ic）的功耗及发热量也呈现持续增加的趋势。

3、传统的存储器晶圆测试（memory wafer test）工艺是利用探针卡（probe card），采用同时接触晶圆（wafer）上整个测试区域的方式进行的。然而，高带宽存储器晶圆（hbmwafer）由于多层堆叠结构及高发热特性，会导致晶圆翘曲增加，由此产生了难以稳定维持晶圆平整度的问题。特别是在晶圆的部分区域可能会出现探针接触不良的情况，因此存在对正常器件也产生过杀（overkill）的问题。

4、此外，高带宽存储器晶圆在测试过程中产生的局部发热，会引发探针接触电阻变化及信号测量误差，这也是导致测试可靠性下降的原因。特别是在采用传统测试方式时，同时检测晶圆整个区域结构，热量集中现象可能会进一步加剧。例如，在 125℃ 以上的高温测试环境中，高带宽存储器还会额外产生自发热，部分电路中会产生超过允许温度的过高热量，从而导致电路本身受损，或将正常器件判定为不良的过杀问题。由此引发了生产良率下降的问题。

技术实现思路

1、针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于hbm cube die测试的接口板结构体，解决在高带宽存储器晶圆测试工艺中，由于晶圆翘曲、局部发热及自发热导致的测试可靠性下降问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种用于hbm cube die测试的接口板结构体，用于对高带宽存储器晶圆经切割分离得到的 cube 裸片进行测试；

3、该接口板结构体设置在自动测试设备和cube裸片之间，包括接口pcb、转换器和温控组件；所述转换器为间距转换器或空间转换器。

4、进一步地，所述接口pcb，用于搭建自动测试设备与裸片之间的电气信号传输路径，并将自动测试设备的测试信号传输至间距转换器或空间转换器；

5、所述转换器，通过转换信号来实现自动测试设备和cube裸片的电气连接；

6、所述温控组件，包括温度检测模块、温度调节模块和温控控制单元；所述温控控制单元内置有自适应模糊pid温控算法，用于接收温度检测模块传输来的温度数据并向温度调节模块发送温度调节指令。

7、进一步地，所述转换器包括多个接触探针和转换器信号采集单元，选用垂直式弹簧顶针接触器、弹簧针式接触器或mems式接触器作为接触探针；所述转换器信号采集单元内置有阻抗诊断算法。

8、本发明还提供一种用于hbm cube die测试的测试方法，采用上述接口板结构体，包括以下步骤：

9、s1，晶圆切割：高带宽存储器晶圆按要求切割为多个cube裸片；

10、s2，上料定位：将单个cube裸片放入测试区域或测试插座；

11、s3，系统自检：启动阻抗诊断算法，完成接触探针基准校准；

12、s4，温控预稳：启动自适应模糊pid温控算法，将cube裸片温度稳定至测试目标区间；

13、s5，老化测试：持续通电执行burn-in老化，全程同步测温、阻抗监测；

14、s6，速度测试：切换高速测试信号，自动补偿接触探针阻抗带来的信号损耗；

15、s7，数据判定：整合温度数据、阻抗数据、存储性能数据，输出cube裸片判定结果，为良品或不良品；

16、s8，下料分拣：按测试结果分类，同步导出温度数据、接触引脚状态日志。

17、进一步地，s4中，自适应模糊pid温控算法，包括以下步骤：

18、s41，初始化，设定温度阈值区间；

19、老化测试标准温度：125℃，允许波动阈值 ±0.5℃；温度预警阈值 ±0.8℃，故障停机阈值 ±1.2℃；

20、速度测试标准温度：85℃，允许波动阈值 ±0.5℃，预警阈值 ±0.8℃，停机阈值±1.2℃；

21、s42，多测点温度矩阵构建与偏差计算；

22、采集cube裸片背面多点温度，计算平均实时温度，将其与目标温度做差值计算；同时计算偏差变化率；

23、s43，积分分离模糊pid参数自适应修正；

24、s44：制冷/加热输出功率分层调节；

25、s45：时序数据存储与老化温度曲线拟合。

26、进一步地，s43中，设置误差死区阈值=0.3℃；

27、当≤0.3℃，为稳态区间内，维持当前功率，正常测试；

28、当0.3℃＜≤0.8℃，为预警区间内，模糊 pid 修正功率，记录温度预警；

29、当0.8℃＜≤1.2℃，为临界区间内，热负载前馈补偿；

30、当＞1.2℃，为故障区间内，终止测试，告警存档。

31、进一步地，s41中，温度采样周期：100ms / 次，同步采集 cube裸片实时功耗作为热负载前馈参数。

32、进一步地，s3中，阻抗诊断算法，包括以下步骤：

33、s31：基准阻抗校准；

34、测试前采用标准黄金cube，采集所有接触探针标准接触电阻，设置阻抗浮动阈值：正常区间 50mω～200mω；劣化预警阈值 300mω；断路故障阈值 500mω；

35、s32：多通道同步阻抗实时采样；

36、每500ms同步采集全部 contact pin 通道阻抗，生成阻抗矩阵，同步匹配对应cube裸片上凸点的io通道；

37、s33：三级故障判定逻辑；

38、单通道阻抗 50～300mω：接触正常，直接采集测试信号；

39、单通道阻抗 300～500mω：探针劣化预警，记录通道编号，测试完成后推送接触探针维护提醒；

40、单通道阻抗＞500mω：判定接触断路，即时标记该 cube 测试数据无效，跳过后续速度测试。

41、进一步地，s3中，还包括

42、s34：高频信号阻抗补偿运算；

43、针对速度测试高频信号，基于实时阻抗值生成信号衰减补偿系数，修正 ate 输出测试波形，消除接触引脚接触电阻带来的时序偏移。

44、本发明提供一种用于hbm cube die测试的接口板结构体，提高了高带宽存储器测试工艺的生产良率，提高了测试可靠性及维护效率。具体的：

45、1、通过将高带宽存储器晶圆分离为独立的cube裸片执行测试，能够消除整片晶圆测试时因晶圆翘曲带来的平整度不足问题。解决了探针接触不良问题，提高测试可靠性。

46、2、将切割后的各个cube裸片进行独立布置并执行测试，可以利用cube裸片之间的间隔空间，提升单颗裸片散热能力，缓解测试过程中的局部热聚集与芯片自发热问题。特别是在125℃以上的高温老化测试环境下，能够减少热耦合，因此可以减少电路损伤及过杀的发生。

47、3、利用间距转换器（pitch converter）或空间转换器（space transformer），能够稳定连接高带宽存储器中cube裸片的微细间距焊盘及凸点与印制电路板布线，从而确保多个高速信号通道的测试可靠性。

48、4、对单个cube裸片独立温控，自适应前馈算法消除冷热切换震荡，可在不同动态功耗工况下维持稳定恒温，避免温度漂移造成测试判定过杀 / 误判良品，hbm良率判定准确率提升12% 以上；实现接触探针失效实时拦截，相较于传统仅事后检测接触探针故障，本发明全程在线阻抗诊断，提前预警接触探针劣化，断路的cube裸片直接终止测试，减少无效测试能耗。转换器兼容多类弹性探针，一套接口板可兼容 hbm2、hbm3、hbm4 多代规格的cube 裸片，设备通用性强。