隨著航空航天、汽車電子、軍用、光伏、工業(yè)自動(dòng)化等許多領(lǐng)域技術(shù)的不斷發(fā)展，芯片在各種極端溫度環(huán)境下的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。在芯片的研發(fā)生產(chǎn)中，晶圓高低溫測(cè)試變得越發(fā)重要。
探針臺(tái)作為晶圓測(cè)試的關(guān)鍵設(shè)備，其工作原理是利用探針臺(tái)的探針與被測(cè)器件上的PAD點(diǎn)精準(zhǔn)對(duì)針，將測(cè)試機(jī)輸出激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行互通與信號(hào)反饋，最終完成測(cè)試數(shù)據(jù)的獲取采集。在整個(gè)測(cè)試過程中，工程師們希望能以最短的時(shí)間獲取可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)，這就需要一套專業(yè)的測(cè)量系統(tǒng)與解決方案來(lái)快速精準(zhǔn)地完成晶圓測(cè)試工作。
當(dāng)前，晶圓高低溫測(cè)試較為常見的測(cè)試溫度范圍一般在-45°C至150°C區(qū)間，晶圓可靠性的測(cè)試溫度在300°C左右。當(dāng)探針臺(tái)在進(jìn)行溫度升降時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生熱膨脹與冷收縮現(xiàn)象，使探針與卡盤出現(xiàn)熱漂移從而影響探針與Pad點(diǎn)之間的對(duì)準(zhǔn)，導(dǎo)致晶圓探針測(cè)試難度增大，而有些晶圓測(cè)試要求溫度環(huán)境甚至要達(dá)到500°C以上，隨著溫度的不斷增加，探針臺(tái)也將面臨更大的溫寬測(cè)試壓力。
SEMISHARE科技作為半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備領(lǐng)域的先進(jìn)探針臺(tái)制造商，自2011年自主研發(fā)推出國(guó)內(nèi)第一款高低溫探針臺(tái)后，就開始了在高低溫晶圓測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域的持續(xù)研究。在工程師們長(zhǎng)期的探索中，總結(jié)出了晶圓高低溫測(cè)試面臨的主要技術(shù)難點(diǎn)，并提出了應(yīng)對(duì)的解決方案。
1、有效確保溫度均勻性控制
如何確保溫度的均勻穩(wěn)定性，并為晶圓測(cè)試提供精確的溫度環(huán)境，不僅是反應(yīng)探針臺(tái)機(jī)械穩(wěn)定性的重要因素，更是影響測(cè)試數(shù)據(jù)真實(shí)結(jié)果的關(guān)鍵。
SEMISHARE工程師們經(jīng)過不斷的反復(fù)研究與試驗(yàn)，通過試用各種導(dǎo)熱系數(shù)的材料，選用特定的材料，控制材料成分的均一性來(lái)達(dá)到溫度控制的均勻性。以SCG高低溫真空探針臺(tái)為例，其溫度范圍可達(dá)：4.5K-770K,溫度穩(wěn)定性優(yōu)于±50mK ，溫控器分辨率為0.1℃，傳感器任一區(qū)段誤差為0.5%。
2、提高升降溫速率
通過分區(qū)控溫，搭界重整，有效提升升降溫速率。SCG探針臺(tái)真空腔體采用外腔和屏蔽腔雙腔體結(jié)構(gòu)，為樣品測(cè)試提供極限壓力為10-5Pa的真空環(huán)境（當(dāng)使用分子泵時(shí)）。低溫測(cè)試時(shí)，避免空氣中的水蒸氣在樣品上凝結(jié)成露水，從而避免漏電過大或探針無(wú)法接觸電極而使測(cè)試失敗。同時(shí)，在真空環(huán)境中，傳熱的方式作用下，能更有效的提高制冷效率。高溫測(cè)試時(shí)，在真空環(huán)境下，也能有效減少樣品氧化，從而避免樣品電性誤差、物理和機(jī)械上的形變。
3、減少高溫對(duì)其它部件的影響
工程師發(fā)現(xiàn)當(dāng)晶圓加熱至300℃,400℃,500℃甚至更高溫度時(shí)，氧化現(xiàn)象會(huì)越來(lái)越明顯，并且溫度越高氧化越嚴(yán)重，過度氧化會(huì)導(dǎo)致物理和機(jī)械形變和產(chǎn)生晶圓電性誤差。這很容易會(huì)出現(xiàn)因接觸不良導(dǎo)致的良率不佳或探針痕跡過深導(dǎo)致的產(chǎn)品測(cè)試穩(wěn)定性差，從而致使測(cè)試結(jié)果失敗。通過先從傳熱理論計(jì)算分析冷熱傳導(dǎo)過程，建立加熱控制模型，再經(jīng)過無(wú)數(shù)次的試驗(yàn)不斷的修正控制模型，最終能夠減少高溫對(duì)其它部件的影響。
憑借在高低溫探針測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，2016年SEMISHARE受邀參與由哈工大和中國(guó)航天科技集團(tuán)共建的“空間環(huán)境地面模擬裝置”項(xiàng)目的部分核心項(xiàng)目設(shè)計(jì)，空間環(huán)境地面模擬器用于試驗(yàn)航天器耐真空、冷黑、太陽(yáng)輻射、磁場(chǎng)和承受高能粒子輻射、太陽(yáng)風(fēng)和微流星體等的能力。SEMISHARE在超低溫，超高真空，自動(dòng)控制，激光模擬方面提供和發(fā)揮自身核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
目前SEMISHARE擁有行業(yè)最豐富的的探針臺(tái)產(chǎn)品線，可全面滿足從實(shí)驗(yàn)室到晶圓廠的各種需求。為保證設(shè)備的測(cè)試精度與穩(wěn)定性，SEMISHARE展開了與該領(lǐng)域內(nèi)其它優(yōu)秀公司的聯(lián)盟合作。以溫度卡盤為例，SEMISHARE的部分探針臺(tái)選用來(lái)自德國(guó)ERS公司的溫度卡盤， 該公司在溫度控制領(lǐng)域擁有著50余年的歷史。
2021年7月28-30日，SEMISHARE將聯(lián)合半導(dǎo)體行業(yè)溫度管理領(lǐng)域的專家ERS共同參加第四屆深圳國(guó)際半導(dǎo)體展覽會(huì)SemiExpo，深圳福田會(huì)展中心，展位號(hào):1號(hào)館-A056。歡迎您來(lái)我們的展位觀看我們的產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)演示，并和我們的工程師一對(duì)一溝通交流晶圓測(cè)試領(lǐng)域相關(guān)的技術(shù)性問題，期待您的光臨！