一种半导体晶圆老化测试系统及探针卡的制作方法

本申请涉及半导体晶圆测试、探针卡，具体涉及一种半导体晶圆老化测试系统及探针卡。

背景技术：

1、对于功率晶体管（比如igbt、sic）的wafer（晶圆）来说，单个晶圆上会有几百个甚至1000多颗die（晶片，也可称为芯片），要同时对这么多颗die同时进行测试，就需要2~3倍的pogopin（弹簧探针），总的force较大，总面积较大，接触电阻一致性要求较高，而且老化测试是在长时间高温、高气压和高电压的环境下进行测试，需要对整片晶圆保持一个稳定的测试。

2、基于这些原因，国内外鲜有在晶圆级对功率半导体晶圆进行老化测试的探针卡。因缺乏老化测试用的探针卡，导致晶圆在前期的测试环节中无法对芯片的设计进行检测，因而芯片的成品率无法保证，生产效率低，而且成本一直高居不下。

3、基于此，需要一种能够进行晶圆老化测试的探针卡技术方案。

技术实现思路

1、有鉴于此，本说明书实施例提供一种半导体晶圆老化测试系统及探针卡，提供一种能够对整片晶圆上所有晶片进行同时测试的探针卡，使得探针卡能够在复杂环境下仍然能够保持良好的接触稳定性、一致性等，从而探针卡能够对晶圆在长时间高温、高气压、高电压的环境下进行老化测试，为行业提供了一种安全且可靠的老化探针卡。

2、本说明书实施例提供以下技术方案：

3、本说明书实施例提供一种半导体晶圆老化测试探针卡，包括：

4、用作探针卡主体结构的安装板，其中安装板在安装进气接口和出气接口的位置处分别设置有对应台阶；

5、设置于安装板上的pcb板，其中pcb板设置有贯穿pcb板的进气槽口和出气槽口，pcb板和安装板之间设置有第一密封圈，且pcb板遮盖在所述台阶上方，以便自进气接口经安装板对应台阶至pcb板的进气槽口构成进气通道，以及自pcb板的出气槽口经安装板对应台阶至出气接口构成出气通道；

6、安装在pcb板上的陶瓷基板，其中陶瓷基板设置若干针孔，所述针孔用于设置弹簧探针；

7、设置于陶瓷基板的针孔中的弹簧探针，其中弹簧探针的一端针尖与pcb板存在电连接，且弹簧探针的另一端针尖高出陶瓷基板表面；

8、安装在pcb板上且以预设间隙围封在陶瓷基板外围的固定环，其中固定环与pcb板之间设置有第二密封圈，固定环与陶瓷基板之间的空隙对应与所述进气通道和所述出气通道连通；

9、其中，当携带晶圆的晶圆卡盘通过第三密封圈与固定环密封连接后，使得弹簧探针的针尖与待老化测试的晶圆进行电接触，且晶圆、晶圆卡盘与陶瓷基板之间的空隙实现所述进气通道和所述出气通道之间的贯通而为晶圆提供老化测试中充满保护气体的密封腔。

10、与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

11、通过分层结构设计，能够为晶圆提供密闭腔进行保护气体的充气和排除，保证了晶圆适合进行老化测试；而且，通过采用弹簧探针直接与晶圆、pcb板进行电连接，能够保证弹簧探针（pogopin）的位置精度≤±0.015，非常有利于老化测试中的一致性，还有针卡可以支持25~+200℃晶圆环境下测试，满足老化要求。

12、还有，因能够进行保护气体（比如惰性气体）保护晶圆的测试，所以探针卡能够支持但不限于2000v的恒定电压或0v/2000v的交流动态电压的老化测试。

技术特征：

1.一种半导体晶圆老化测试探针卡，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体晶圆老化测试探针卡，其特征在于，所述半导体晶圆老化测试探针卡还包括防漏电隔离板，所述安装板上还设置有若干第一防漏电槽口和第二防漏电槽口，其中防漏电隔离板设置在安装板和pcb板之间，且防漏电隔离板遮盖第一防漏电槽口和第二防漏电槽口。

3.根据权利要求2所述的半导体晶圆老化测试探针卡，其特征在于，防漏电隔离板的基材为具有以下一个或多个特性的基板材料：体积电阻率≥1.2×1010mω·cm，相对漏电指数≥250v；

4.根据权利要求1所述的半导体晶圆老化测试探针卡，其特征在于，所述半导体晶圆老化测试探针卡还包括补强支撑板，其中补强支撑板的两侧对应预留有进气流道和出气流道，进气流道和出气流道对应于进气接口和出气接口设置，使得气体自进气接口流经进气流道后进入进气通道，以及气体自出气通道流经出气流道到出气接口。

5.根据权利要求4所述的半导体晶圆老化测试探针卡，其特征在于，pcb板设置有的进气透气孔，其中进气透气孔位于所述台阶上方，使得部分进气在流经所述进气流道和/或所述进气通道时，直接通过所述进气透气孔而穿过pcb板和陶瓷基板直达待测晶圆一侧。

6.根据权利要求5所述的半导体晶圆老化测试探针卡，其特征在于，进气透气孔设置于所述针孔之间，使得穿过进气透气孔的部分气体分散到晶圆与探针针尖的接触面。

7.根据权利要求1所述的半导体晶圆老化测试探针卡，其特征在于，弹簧探针为双头双动弹簧针，且双头双动弹簧针的两头针尖分别接触晶圆的pad与pcb板的pad进行导通连接。

8.根据权利要求7所述的半导体晶圆老化测试探针卡，其特征在于，单根弹簧探针的force为12±2gf；

9.根据权利要求1所述的半导体晶圆老化测试探针卡，其特征在于，陶瓷基板设置有8-16个压接面，部分或全部所述压接面位于固定环与pcb板之间，以基于所述压接面，使得陶瓷基板与pcb板锁固，并使陶瓷基板均匀受力，不易变形或碎裂。

10.根据权利要求1所述的半导体晶圆老化测试探针卡，其特征在于，陶瓷基板为由精密机械加工的陶瓷材料制成的陶瓷片，其中陶瓷材料满足以下一项或多项参数要求：热膨胀系数为4×10-6/k~5.8×10-6/k，体积电阻率为≥1014（ω·cm）；

11.根据权利要求1所述的半导体晶圆老化测试探针卡，其特征在于，所述半导体晶圆老化测试探针卡还包括若干探针组模块，所述安装板还设置有对应的贯穿孔，所述探针组模块设置于所述贯穿孔的内部，其中所述探针组模块的一端与所述pcb板电连接，所述探针组模块的另一端用于与测试机台电连接。

12.根据权利要求11所述的半导体晶圆老化测试探针卡，其特征在于，所若干探针组模块以圆形环状结构均匀分布在pcb板的周围，以便于pcb板的走线并进行走线的等长设计。

13.根据权利要求12所述的半导体晶圆老化测试探针卡，其特征在于，pcb板的走线长度误差≤10mil。

14.根据权利要求1所述的半导体晶圆老化测试探针卡，其特征在于，所述半导体晶圆老化测试探针卡还包括定位掩膜版，其中定位掩膜版用于与固定环按预设精度定位，以使得陶瓷基板的位置精度满足预设精度要求。

15.根据权利要求14所述的半导体晶圆老化测试探针卡，其特征在于，陶瓷基板通过第一螺钉组与pcb板锁固，固定环通过第二螺钉组与pcb板锁固，且陶瓷基板与待测晶圆之间的偏心精度≤30μm；

16.根据权利要求1所述的半导体晶圆老化测试探针卡，其特征在于，弹簧探针之间的中心距设置为1.5-4mm，以满足功率半导体晶圆的所有芯片的测试。

17.根据权利要求16所述的半导体晶圆老化测试探针卡，其特征在于，功率半导体晶圆为6英寸的sic晶圆。

18.根据权利要求1所述的半导体晶圆老化测试探针卡，其特征在于，所述半导体晶圆老化测试探针卡还包括保护盖板，所述保护盖板与固定环可拆卸连接，以在探针卡处于非使用状态下，通过装上所述保护盖板进行保护。

19.根据权利要求18所述的半导体晶圆老化测试探针卡，其特征在于，所述保护盖板和固定环之间通过手拧螺钉进行可拆卸连接。

20.一种半导体晶圆老化测试系统，其特征在于，包括：探针卡、进出气设备和测试机台，探针卡与测试机台电连接，探针卡的进气接口和出气接口分别通过气路与进出气设备连接；其中，探针卡为如权利要求1-19中任意一项所述的半导体晶圆老化测试探针卡。

技术总结本申请提供一种半导体晶圆老化测试系统及探针卡，应用于半导体晶圆测试、探针卡技术领域，其中探针卡进行分层结构设计及叠放设计，包括安装板、PCB板、陶瓷基板、弹簧探针和固定环，安装板、PCB板、陶瓷基板和固定环通过设计相应的进出气结构部位，并基于层叠密封连接，共同为晶圆提供密闭腔进行老化测试，且弹簧探针直接与晶圆和PCB板进行电连接，有利于探针卡各项性能能够在老化测试中的保持一致性，从而提供安全性、可靠性和一致性均良好的一种全新探针卡，为晶圆生产中的早期老化测试提供可使用的探针卡，让晶圆及早通过老化测试来暴露设计和生产缺陷。技术研发人员：何亚军,邱碧辉,梁建受保护的技术使用者：上海泽丰半导体科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25