晶圆高低温循环测试的难点和解决方案有哪些?
2023-04-20 10:05:58

       随着航空航天、汽车电子、军用、光伏、工业自动化等许多领域技术的不断发展,芯片在各种极端温度环境下的应用也越来越广泛。晶圆高低温测试变得越发重要,探针台作为晶圆测试的关键设备,其工作原理是利用探针台的探针与被测器件上的PAD点精准对针,将测试机输出激励信号进行互通与信号反馈,最终完成测试数据的获取采集。

       当前,晶圆高低温测试较为常见的测试温度范围一般在-45°C至150°C区间,晶圆可靠性的测试温度在300°C左右,而有些晶圆测试要求温度环境甚至要达到500°C以上,随着温度的不断增加,探针台也将面临更大的温宽测试压力。针对晶圆高低温测试面临的主要技术难点,主要有哪些应对的解决方案呢?

1、有效确保温度均匀性控制

       确保温度的均匀稳定性,并为晶圆测试提供精确的温度环境,是反应探针台机械稳定性的重要因素,更是影响测试数据真实结果的关键。需要经过不断的反复研究与试验,通过试用各种导热系数的材料,选用特定的材料,控制材料成分的均一性来达到温度控制的均匀性。

2、提高升降温速率

       通过分区控温,搭界重整,有效提升升降温速率。探针台真空腔体采用外腔和屏蔽腔双腔体结构,为样品测试提供极限压力为10-5Pa的真空环境(当使用分子泵时)。低温测试时,避免空气中的水蒸气在样品上凝结成露水,从而避免漏电过大或探针无法接触电极而使测试失败。同时,在真空环境中,传热的方式作用下,能更有效的提高制冷效率。高温测试时,在真空环境下,也能有效减少样品氧化,从而避免样品电性误差、物理和机械上的形变。

3、减少高温对其它部件的影响

       晶圆加热至300℃,400℃甚至更高温度时,氧化现象会越来越明显,并且温度越高氧化越严重,过度氧化会导致物理和机械形变和产生晶圆电性误差。这容易出现因接触不良导致的良率不佳或探针痕迹过深导致的产品测试稳定性差,从而致使测试结果失败。通过先从传热理论计算分析冷热传导过程,建立加热控制模型,再经过无数次的试验不断的修正控制模型,最终能够减少高温对其它部件的影响。

       中冷低温研发的接触式高低温冲击机,采用的设计和技术,具有广泛的温度范围:-65℃至+175℃,通过与热头尖端直接接触,精确地持续刺激DUT达到所需的温度。接触式高低温冲击机热头设计具有高效率和灵活性,允许定制热头尖端,以适应不同的IC尺寸和接口变化。通过高清触摸屏或远程通信接口可以设置温度,查看历史数据记录等,同时可以在触摸屏上查看温度曲线。系统可以在IC上提供快速和精确的温度转换,即使是在设备功率变化的情况下,也可以使用经过验证的终端DUT技术,采用外部的RTD或热电偶来进行温度控制。

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