CN103176116B - 一种半导体器件测试装置及其测试方法 - Google Patents

一种半导体器件测试装置及其测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种半导体器件测试装置及其测试方法。其装置包括测试单元和探针台，测试单元包括台盘、固定在台盘上的圆片和设置于圆片上的半导体器件，半导体器件包括测试芯片和非测试芯片；探针台中的探针包括与测试芯片正面接触的探针和与非测试芯片正面硅表面接触的可施加高压的探针，台盘为接地的台盘。其方法为将圆片固定在台盘上，选定测试芯片和非测试芯片；将台盘接地；将测试探针与测试芯片正面接触，并将测试芯片接地；将高压探针与非测试芯片正面硅表面接触，并将高压通过高压探针施加于测试芯片；测试探针读取测试芯片的电压和电流曲线。本发明直接在芯片的正面施加高压，减少打火等干扰，测试结果准确，且安全性更高。

Description

一种半导体器件测试装置及其测试方法
技术领域
本发明涉及一种半导体器件装置及方法，具体涉及一种半导体器件测试装置及其测试方法。
背景技术
快速恢复二极管作为续流和整流器件，在功率电子领域应用广泛。当击穿电压要求达到1200V或者更高时，在圆片级对快恢复二极管进行测试将变得困难。现有的测试技术采用测试设备+探针台，通过电缆连接；将圆片固定在台盘上，通过对台盘，探针施加电偏置，对快恢复二极管特性进行测试。因快速恢复二极管为纵向器件，在进行快速恢复二极管特性测试时，需对台盘进行电位设置。特别在耐压参数Vbr测试时，需对台盘加高压，容易发生打火等干扰，影响测试结果。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明一种半导体器件测试装置及其测试方法，本发明直接在芯片的正面施加高压，减少打火等干扰，测试结果准确，且安全性更高。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种半导体器件测试装置，包括测试单元和探针台，所述测试单元包括台盘、固定在台盘上的圆片和设置于圆片上的半导体器件，所述半导体器件包括测试芯片和非测试芯片；其改进之处在于，所述探针台中的探针包括与测试芯片正面接触的探针和与非测试芯片正面硅表面接触的可施加高压的探针，所述台盘为接地的台盘。
其中，所述半导体器件的测试芯片和非测试芯片均采用高压快恢复二极管、IGBT器件或MOSEFT管。
其中，所述圆片的直径小于台盘的直径；所述台盘与圆片背面接触；在所述圆片上设置一个测试芯片和至少一个非测试芯片；
所述圆片由半导体材料构成，所述台盘由金属材料构成。
其中，所述与测试芯片正面接触的探针为测试探针，此时测试芯片电位为0；所述与非测试芯片表面接触的可施加高压的探针为高压探针，此时测试芯片电位为施加的高电压；所述高电压≥1200V。
其中，所述测试探针和高压探针之间的间距可调，间距范围为1-100um；
采用所述探针测试读取测试芯片的电压和电流曲线；外部的高压通过所述高压探针施加到测试芯片上。
本发明基于另一目的提供的一种半导体器件测试装置的测试方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：
（一）将圆片固定在台盘上，选定测试芯片和非测试芯片；
（二）将台盘接地；
（三）将测试探针与测试芯片正面接触，并将测试芯片接地；
（四）将高压探针与非测试芯片正面接触，并将高压通过高压探针施加于测试芯片；
（五）所述测试探针读取测试芯片的电压和电流曲线。
与现有技术比，本发明达到的有益效果是：
1、在半导体器件（如高压快恢复二极管芯片）加工中和加工完成后，在圆片级对半导体器件的特性进行测试，尤其是耐压参数Vbr进行测试。本发明操作简洁，利用现有的测试设备加辅助平台，在测试芯片加工过程中，在圆片级对半导体器件的特性进行测试和评估。
2、本发明直接在测试芯片的正面施加高压，通过两根探针，对半导体器件的耐压参数Vbr进行测试，测试结果准确，减少打火等干扰，受外界干扰小，安全性提高。
3、本发明提供的一种半导体器件测试装置及其测试方法，不仅可用于高压快恢复二极管的测试，还普适于其他高压器件（包括但不限于IGBT芯片，MOSFET管等）。对于不同类型的器件，不同器件的不同参数，需评估正面连接引入的寄生参数对测试结果的影响。
附图说明
图1是现有高压快恢复二极管（FRD）耐压参数Vbr的测试示意图；
其中：1-台盘，2-圆片，3-测试芯片，4-测试探针；
图2是本发明提供的高压快恢复二极管（FRD）耐压参数Vbr的测试示意图；
其中：1-台盘，2-圆片，3-测试芯片，4-测试探针，5-高压探针，6-非测试芯片；
图3是本发明高压快恢复二极管（FRD）耐压参数Vbr的测试示例1；
其中：3-测试芯片，4-测试探针；5-高压探针。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
图1为现有高压快恢复二极管（FRD）耐压参数Vbr的测试示意图。整个台盘处于高电位，台盘与圆片的背面接触；图2为本发明高压快恢复二极管（FRD）耐压参数Vbr的测试示意图，包括通过电缆连接的测试单元和探针台，测试单元包括台盘1、固定在台盘1上的圆片2和设置于圆片2上的半导体器件，半导体器件包括测试芯片3和非测试芯片6；半导体器件包括高压快恢复二极管、IGBT器件和MOSEFT管。探针台的探针包括与测试芯片3正面接触的测试探针和与非测试芯片6正面接触的可施加高压的高压探针，高电压通过高压探针施加于测试芯片3上，台盘1为接地的台盘。所述台盘与圆片背面接触；在所述圆片上设置一个测试芯片和至少一个非测试芯片；所述圆片由半导体材料构成，所述台盘由金属材料构成。
测试芯片3与正面探针接触，测试芯片3电位接地。该探针定义为测试探针，高压偏置通过正面探针施加，该探针定位为高压探针。
圆片2的直径小于台盘1的直径。测试探针与测试芯片3正面接触时，所述测试芯片3电位为0；高压探针与非测试芯片6正面接触时，测试芯片3电位为施加的高电压。测试探针和高压探针之间的间距可调，采用测试探针读取测试芯片的电压和电流曲线。采用本发明测试时，台盘1仅起固定圆片2的作用，仅高压探针处于高电位，高压探针位于圆片2上非测试芯的正面。高压测试的面积减小（由台盘到探针），测试的安全性提高。通过调节高压测试与测试探针的间距，间距范围为1-100um；可有效的降低打火的几率，减少测试的干扰，提高测试结果的准确性。
本发明还提供了半导体器件测试装置的测试方法，包括下述步骤：
（一）将圆片固定在台盘上，选定测试芯片3和非测试芯片6；
（二）台盘仅起到圆片固定的作用，将台盘接地。
（三）测试芯片3与测试探针接触，测试芯片3电位接地。
（四）高压探针与圆片中的非测试芯片6正面接触，将高压施加于测试芯片3；接触图形可以为正面某非测试芯片，也可以是任意图形。
（五）测试探针通过与测试芯片3接触，读取测试芯片3的电压/电流曲线。
实施例
图3为本发明高压快恢复二极管（FRD）耐压参数Vbr的测试示例1。高压探针与任一非测试芯片接触，图3给出的为测试探针和高压探针分别与芯片的剖面图。由图3可知，将圆片固定在台盘上，选定测试芯片3及非测试芯片6。测试芯片3与测试探针4接触，电位接地。非测试芯片6与高压探针5接触。图3的测试实例中，高压探针5施加高压，测试芯片3接地。测试芯片3的反向电压，即P/N结的反向电压。测试实例1中仅引入P/N结正向电压0.7V。对于1200V或者更高压的器件，测试的误差很小，测试的准确性可以保证。
本发明提供的半导体器件测试装置及其测试方法，采用圆片中的非测试芯片正面连接方式测试半导体器件（如高压快恢复二极管）的耐压参数Vbr，该测试方法简洁，减少打火等测试干扰，提高测试的准确性及安全性。该测试方法可推广到其他高压器件（如IGBT芯片，MOSFET管等）。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种半导体器件测试装置，包括测试单元和探针台，所述测试单元包括台盘、固定在台盘上的圆片和设置于圆片上的半导体器件，所述半导体器件包括测试芯片和非测试芯片；其特征在于，所述探针台中的探针包括与测试芯片正面接触的探针和与非测试芯片正面硅表面接触的可施加高压的探针，所述台盘为接地的台盘；
所述半导体器件的测试芯片和非测试芯片均采用高压快恢复二极管、IGBT器件或MOSEFT管；
所述圆片的直径小于台盘的直径；所述台盘与圆片背面接触；在所述圆片上设置一个测试芯片和至少一个非测试芯片；
所述圆片由半导体材料构成，所述台盘由金属材料构成；
与测试芯片正面接触的探针为测试探针，此时测试芯片电位为0；与非测试芯片表面接触的可施加高压的探针为高压探针，此时测试芯片电位为施加的高电压；所述高电压≥1200V；
所述测试探针和高压探针之间的间距可调，间距范围为1-100um；
采用所述测试探针测试读取测试芯片的电压和电流曲线；外部的高压通过所述高压探针施加到测试芯片上。
2.一种半导体器件测试装置的测试方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
(一)将圆片固定在台盘上，选定测试芯片和非测试芯片；
(二)将台盘接地；
(三)将测试探针与测试芯片正面接触，并将测试芯片接地；
(四)将高压探针与非测试芯片正面接触，并将高压通过高压探针施加于测试芯片；
(五)所述测试探针读取测试芯片的电压和电流曲线。
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