CN116754918A - 一种晶圆级别的半导体高压可靠性测试夹具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种晶圆级别的半导体高压可靠性测试夹具，涉及半导体检测技术领域。本发明的一种晶圆级别的半导体高压可靠性测试夹具包括依次设置的第一绝缘板、第一电路板和第二绝缘板；第一电路板与第二绝缘板之间设置有目标物；第一电路板的一侧还设置探针座，且探针座处安装有探针；第一电路板通过探针与目标物连接以在第一电路板处施加高压电信号时，通过探针将所述高压电信号传递至目标物以进行高压性能测试，并且通过第一绝缘板和第二绝缘板将高压电信号与外界隔绝。本发明在目标物与第一电路板的两侧设置第一绝缘板和第二绝缘板，防止目标物在进行高压测试时的高压打火，进而在对目标物进行高压测试的同时保证测试的安全。

Description

一种晶圆级别的半导体高压可靠性测试夹具

技术领域

本发明涉及半导体检测技术领域，特别是涉及一种晶圆级别的半导体高压可靠性测试夹具。

背景技术

高压Mosfet作为开关器件应用在新能源汽车中越来越多。高压mosfet的可靠性验证只能在晶圆切割和封装成器件以后才能进行，这样会浪费大量的人力物力。目前没有可用的办法进行晶圆级别的mosfet的高压可靠验证，所以急需一种可靠性验证设备来对晶圆级别的mofet进行GB和RB的可靠性验证。市面上可用的WLR设备都只能进行GB的验证，没有高压RB的验证。但是高压性能作为第三代半导体的sic的主要性能，必须进行高压RB的可靠性验证。

发明内容

本发明的第一方面的一个目的是要提供一种晶圆级别的半导体高压可靠性测试夹具，解决现有技术中的无法对半导体的高压性能进行验证的问题。

本发明的第一方面的另一个目的是解决的探针在目标物上形成划痕的问题。

特别地，本发明提供一种晶圆级别的半导体高压可靠性测试夹具，包括：

依次设置的第一绝缘板、第一电路板和第二绝缘板；所述第一电路板与所述第二绝缘板之间设置有目标物；所述第一电路板面向所述目标物的一侧还设置探针座，且所述探针座处安装有探针；所述第一电路板通过所述探针与所述目标物连接以在所述第一电路板处施加高压电信号时，通过所述探针将所述高压电信号传递至所述目标物以进行高压性能测试，并且通过所述第一绝缘板和所述第二绝缘板将所述高压电信号与外界隔绝，所述探针还配置成在所述第一电路板处施加测试电信号时将所述测试电信号传递至所述目标物并传递反馈信号至所述第一电路板。

可选地，所述第一绝缘板与所述第二绝缘板均选自塑料板或陶瓷板中的一种。

可选地，所述塑料板的尺寸为10-20mm。

可选地，还包括：

第一加热片，所述第一加热片设置在所述第二绝缘板的远离所述目标物的一侧；

第二电路板，其用于将加热电信号传递给所述第一加热片；所述第二电路板设置在所述第一绝缘板的远离所述第一电路板的一侧；和

设置在所述目标物位置处的绝缘块，所述绝缘块设置多个第一通孔，所述第一通孔内设置导电柱，所述第二绝缘板处设置有供所述导电柱穿过的第二通孔，以使得所述导电柱一端与所述探针连接，另一端穿过所述第一通孔和所述第二通孔后与所述第一加热片连接，所述加热电信号通过所述第一绝缘板、所述第一电路板后通过所述探针和所述导电柱后传递给所述第一加热片。

可选地，还包括第二加热片，其设置在所述第一电路板的与所述探针座相反的一侧位置处，且其形状与所述探针座相适应，所述第二加热片与所述第二电路板电连接使得所述第二电路板的加热电信号传递给所述第一加热片的同时传递给所述第二加热片，进而使得所述第二加热片与所述第一加热片同时进行加热。

可选地，还包括热沉，其上设置所述目标物，并且所述热沉设置在所述目标物与所述第一加热片之间，所述探针还与所述热沉连接以将所述高压电信号传输给所述热沉后再传递给所述目标物，同时所述第一加热片处的热量通过所述热沉传递给所述目标物。

可选地，所述热沉包括：

至少一个真空孔，设置在靠近所述目标物的一侧面处，所述真空孔用于将所述目标物紧贴所述热沉；和

凹槽，其开口设置在所述热沉的周缘处，用于设置所述绝缘块。

可选地，

还包括保温板，所述保温板设置在所述第一加热片的远离所述第二绝缘板的一侧处。

可选地，还包括密封组件，所述密封组件包括：

密封框，形成一具有开口的框型结构，所述开口与所述第一电路板的设置有所述探针座的一侧连接形成密封腔，所述密封腔用于容纳所述探针座、所述目标物、所述热沉、所述第一加热片、所述第二绝缘板、所述保温板；和

密封圈，设置在所述密封框的开口位置处以在所述密封框与所述第一电路板连接时对连接处进行密封。

可选地，还包括金属饰板，其设置在所述第一绝缘板的远离所述第一电路板一侧，所述金属饰板处设置第三通孔，所述第二电路板设置在所述第三通孔位置处。

本方案的目标物与第一电路板之间设置探针座，该探针座处设置探针，可以将第一电路板处的高压电信号传递至目标物处以对目标物进行高压测试，而在目标物与第一电路板的两侧设置第一绝缘板和第二绝缘板，通过第一绝缘板和第二绝缘板防止目标物在进行高压测试时的高压打火，进而在对目标物进行高压测试的同时保证测试的安全。

本实施例中的第二加热片与第一加热片分别设置在探针座及目标物的两侧面，在第一加热片对目标物进行加热的同时，第二加热片也会进行升温，如此可以有效避免因探针两侧升温速度不同导致探针在目标物上有划痕。

本方案中利用密封组件与盖板整体之间形成密封空间，可以在对目标物在进行加热是避免外界空气氧化，同时做到高压隔绝。此外，密封组件的设置还可以保证密封腔体内的压力达到0.6mPa，进而可以充入高压灭弧气体，进一步防止高压打火。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的晶圆级别的半导体高压可靠性测试夹具的示意性结构图；

图2是根据本发明一个实施例的晶圆级别的半导体高压可靠性测试夹具的示意性***图；

图3是根据本发明一个实施例的盖板的示意性结构图；

图4是根据本发明一个实施例的盖板的背面的示意性结构图；

图5是根据本发明一个实施例的盖板的背面的另一个角度的示意性结构图；

图6是根据本发明一个实施例的第二电路板的示意性结构图；

图7是根据本发明一个实施例的热沉的示意性结构图；

图8是根据本发明一个实施例的密封组件的示意性结构图；

图9是根据本发明一个实施例的密封组件的示意性***图；

图10是根据本发明一个实施例的密封组件的另一个角度的示意性结构图；

图11是根据本发明一个实施例的密封组件的局部放大示意性截面图。

具体实施方式

作为本发明一个具体的实施例，本实施例的晶圆级别的半导体高压可靠性测试夹具100用于对晶圆级别的半导体尤其是高压Mosfet的GB(Gate bias：栅偏置)和RB(reversebias：反向偏置)进行可靠性测试。其中，反向偏置测试需要在高压下进行测试。如图1和图2所示，本实施例的半导体高压可靠性测试夹具100可以包括依次设置的第一绝缘板10、第一电路板20和第二绝缘板30。第一电路板20与第二绝缘板30之间设置有目标物40。第一电路板20面向目标物40的一侧还设置探针座50，且探针座50处安装有探针。第一电路板20通过探针与目标物40连接以在第一电路板20处施加高压电信号时，通过探针将高压电信号传递至目标物40以进行高压性能测试，并且通过第一绝缘板10和第二绝缘板30将高压电信号与外界隔绝，探针还配置成在第一电路板20处施加测试电信号时将测试电信号传递至目标物40并传递反馈信号至第一电路板20。

具体地，本实施例的目标物40与第一电路板20之间设置探针座50，该探针座50处设置探针，可以将第一电路板20处的高压电信号传递至目标物40处以对目标物40进行高压测试，而在目标物40与第一电路板20的两侧设置第一绝缘板10和第二绝缘板30，通过第一绝缘板10和第二绝缘板30防止目标物40在进行高压测试时的高压打火，进而在对目标物40进行高压测试的同时保证测试的安全。

具体地，本实施例的目标物40一般是晶圆级别的半导体片，一般为Sic晶圆，该晶圆尺寸可以是4寸或6寸。并且本实施例的高压可以从几十伏特到3000伏特的电压均可，进而保证晶圆的高压可靠性测试。

作为本发明一个具体的实施例，本实施例的第一绝缘板10与第二绝缘板30均可选自塑料板或陶瓷板中的一种。陶瓷作为性能较好的绝缘材料，可以有效的防止高压打火。虽然塑料板也为绝缘材料，但是塑料板若比较薄，而电压较高时，也很容易被高压击穿而打火。因此，本实施例为保证电压在3000伏特时仍然能够防止打火，则需要塑料板的厚度在10-20mm。例如可以是10mm、15mm或20mm。其最低限不能低于10mm。

作为本发明一个具体的实施例，本实施例的第一绝缘板10或第二绝缘板30选择塑料板或陶瓷板中的一种时可以做到在本申请的测试夹具上加高压时能够防止高压打火。

作为本发明一个具体的实施例，本实施例的半导体高压可靠性测试夹具100还可以包括第一加热片60、第二电路板70和设置在目标物40位置处的绝缘块61。其中，第一加热片60设置在第二绝缘板30的远离目标物40的一侧。第二电路板70用于将加热电信号传递给第一加热片60。第二电路板70设置在第一绝缘板10的远离第一电路板20的一侧。设置在目标物40位置处的绝缘块61，绝缘块61设置多个第一通孔611，第一通孔611内设置导电柱612，第二绝缘板30处设置有供导电柱612穿过的第二通孔31，以使得导电柱612一端与探针连接，另一端穿过第一通孔611和第二通孔31后与第一加热片60连接，加热电信号通过第一绝缘板10、第一电路板20后通过探针和导电柱612后传递给第一加热片60。

本实施例中，通过第二电路板70将加热电信号传递给第一加热片60给目标物40进行加热，从而可以使得目标物40在进行高压性能检测时，可以对目标物40进行加热。具体地，本实施例的中在目标物40进行高压测试的同时还可以给目标物40加热到175度左右，从而可以在该温度及以下的温度范围内对目标物40的性能进行测试。

作为本发明一个具体的实施例，本实施例的半导体高压可靠性测试夹具100还可以包括第二加热片80，该第二加热片80其设置在第一电路板20的与探针座50相反的一侧位置处，且其形状与探针座50相适应，第二加热片80与第二电路板70电连接使得第二电路板70的加热电信号传递给第一加热片60的同时传递给第二加热片80，进而使得第二加热片80与第一加热片60同时进行加热。

具体地，本实施例中的第二加热片80与第一加热片60分别设置在探针座50及目标物40的两侧面，在第一加热片60对目标物40进行加热的同时，第二加热片80也会进行升温，如此可以有效避免因探针两侧升温速度不同导致探针在目标物40上有划痕。

作为本发明一个具体的实施例，如图3至图5所示，本实施例在目标物40上方还可以包括金属饰板90，该金属饰板90设置在第一绝缘板10的远离第一电路板20一侧，金属饰板90处设置第三通孔91，第二电路板70设置在第三通孔91位置处。

具体地，如图6所示，该第二电路板70上设置多个探针的焊点，具体可以包括用于高压进电的第一焊点71，用于检测温度的第二焊点72和用于进加热电信号的第三焊点73。

具体地，本实施例的第一绝缘板10设置在第二电路板70和第一电路板20之间，第一绝缘板10上设置有与该第二电路板70上的焊点对应的探针安装孔，在使用时，在该位置处设置探针，该探针可以用来接通第二电路板70和第一电路板20处的电信号。

具体地，在第一电路板20上除了包括与第二电路板70处的焊点对应的焊点以将第二电路板70处的电信号引向下方的目标物40、第一加热片60和第二加热片80之外，在第二电路板70处还设置有多个用于检测目标物40各性能的小电流流进的焊点以及用于获得目标物40、第一加热片60和第二加热片80反馈的电信号的外部取电的焊点。也就是，本实施例中，通过第一电路板20和第二电路板70将高压电信号、加热电信号和测试电信号输入后，可以通过外部的检测装置在第一电路板20的相应的焊点位置获得反馈信号，从而得到目标物40的各个电信号。

具体地，本实施例中金属饰板90、第一绝缘板10和第一电路板20形成三层方形板状结构，第二加热片80被固定在第一电路板20上，并位于第一绝缘板10和第一电路板20之间的位置，探针座50也固定在第一电路板20上，位于第一电路板20的远离第一加热片60的一侧。

具体地，如图3至图5所示，第一电路板20和第一绝缘板10及金属饰板90相互紧固连接形成一个盖板整体101，在该盖板整体101的两个相对的两侧设置两个金属条102，金属条102可以用于***抽屉时耐磨。在该盖板整体101的另一侧设置把手103，方便拿动。在盖板整体101的与把手103相对的一侧处设置磁性金属件104，该磁性金属件104用于夹具***抽屉以后，与抽屉内的磁铁互吸。在该盖板整体101与磁性金属件104相同的一侧还设置金属件105，该金属件105用于抽屉里的金属感应装置在靠近时进行开关探测，进而确定该夹具是否已经安放好。

作为本发明一个具体的实施例，如图7所示，本实施例的晶圆级别的半导体高压可靠性测试夹具100还可以包括热沉110。具体地，热沉110上设置目标物40，并且热沉110设置在目标物40与第一加热片60之间，探针还与热沉110连接以将高压电信号传输给热沉110后再传递给目标物40，同时第一加热片60处的热量通过热沉110传递给目标物40。

具体地，本实施例中，目标物40设置在热沉110上，在第一加热片60加热时，热量首先到达热沉110上，再由热沉110传递给目标物40，从而使得目标物40加热更均匀。

具体该热沉110为一圆环形的结构，并且中间形成一台阶111，用于放置目标物40。该热沉110具体材质可以是铜，可以是铜镀金。

作为本发明一个具体的实施例，本实施例的测试夹具还可以包括保温板120，保温板120设置在第一加热片60的远离第二绝缘板30的一侧处。

具体地，在盖板整体101的下方依次设置目标物40、热沉110、第二绝缘板30、第一加热片60和保温板120，并且热沉110、第二绝缘板30、第一加热片60和保温板120的尺寸基本上相同，且均为圆形的。保温板120具体材质可以是硅胶。

作为本发明一个具体的实施例，本实施例的热沉110可以包括至少一个真空孔112和凹槽113，具体真空孔112设置在靠近目标物40的一侧面处，真空孔用于将目标物40紧贴热沉110。该真空孔可以用来外界的真空设备进行抽真空后将目标物40紧贴在热沉110上。凹槽113开口设置在热沉110的周缘处，用于设置绝缘块61。

作为本发明一个具体的实施例，如图8至图10所示，本实施例的晶圆级别的半导体高压可靠性测试夹具100还可以包括密封组件130，密封组件130可以包括密封框131和密封圈132。密封框131形成一具有开口的框型结构，开口与第一电路板20的设置有探针座50的一侧连接形成密封腔，密封腔用于容纳探针座50、目标物40、热沉110、第一加热片60、第二绝缘板30、保温板120。密封圈132设置在密封框131的开口位置处以在密封框131与第一电路板20连接时对连接处进行密封。

具体地，如图11所示，在密封框131的开口位置处设置密封圈槽133，密封圈槽133的形状为燕尾型，密封圈132卡进密封圈槽133后与密封框131连接。密封圈132安装到槽位以后，不用涂胶水，或者其他方式固定，靠结构卡住不出来。具体地，该密封圈槽133的深度小于密封圈132的直径，使得密封圈132设置在密封圈槽133处时，密封圈132部分裸露在外，从而使得该密封框131与盖板整体101进行连接时，利用密封圈132进行抵接密封。

具体地，密封框131的底部设置有螺纹座安装孔134、定位孔135、真空吸孔136和螺丝孔137，其中，螺纹座安装孔134可以安装螺纹座138，每个螺纹座138有三个螺丝孔。螺纹座安装孔134不是全螺纹，其中有一段比螺纹段大的光孔，用于给螺纹座138导向。定位孔135用于密封框131的定位、真空吸孔136用于晶圆(目标物40)吸取定位。螺丝孔137则用于安装热沉110。

具体地，本实施例中，利用密封组件130与盖板整体101之间形成密封空间，可以在对目标物40在进行加热是避免外界空气氧化，同时做到高压隔绝。此外，密封组件130的设置还可以保证密封腔体内的压力达到0.6mPa，进而可以充入高压灭弧气体，进一步防止高压打火。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种晶圆级别的半导体高压可靠性测试夹具，其特征在于，包括：

依次设置的第一绝缘板、第一电路板和第二绝缘板；所述第一电路板与所述第二绝缘板之间设置有目标物；所述第一电路板面向所述目标物的一侧还设置探针座，且所述探针座处安装有探针；所述第一电路板通过所述探针与所述目标物连接以在所述第一电路板处施加高压电信号时，通过所述探针将所述高压电信号传递至所述目标物以进行高压性能测试，并且通过所述第一绝缘板和所述第二绝缘板将所述高压电信号与外界隔绝，所述探针还配置成在所述第一电路板处施加测试电信号时将所述测试电信号传递至所述目标物并传递反馈信号至所述第一电路板。

2.根据权利要求1所述的晶圆级别的半导体高压可靠性测试夹具，其特征在于，

所述第一绝缘板与所述第二绝缘板均选自塑料板或陶瓷板中的一种。

3.根据权利要求2所述的晶圆级别的半导体高压可靠性测试夹具，其特征在于，

所述塑料板的尺寸为10-20mm。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的晶圆级别的半导体高压可靠性测试夹具，其特征在于，

还包括：

第一加热片，所述第一加热片设置在所述第二绝缘板的远离所述目标物的一侧；

第二电路板，其用于将加热电信号传递给所述第一加热片；所述第二电路板设置在所述第一绝缘板的远离所述第一电路板的一侧；和

设置在所述目标物位置处的绝缘块，所述绝缘块设置多个第一通孔，所述第一通孔内设置导电柱，所述第二绝缘板处设置有供所述导电柱穿过的第二通孔，以使得所述导电柱一端与所述探针连接，另一端穿过所述第一通孔和所述第二通孔后与所述第一加热片连接，所述加热电信号通过所述第一绝缘板、所述第一电路板后通过所述探针和所述导电柱后传递给所述第一加热片。

5.根据权利要求4所述的晶圆级别的半导体高压可靠性测试夹具，其特征在于，

还包括第二加热片，其设置在所述第一电路板的与所述探针座相反的一侧位置处，且其形状与所述探针座相适应，所述第二加热片与所述第二电路板电连接使得所述第二电路板的加热电信号传递给所述第一加热片的同时传递给所述第二加热片，进而使得所述第二加热片与所述第一加热片同时进行加热。

6.根据权利要求4所述的晶圆级别的半导体高压可靠性测试夹具，其特征在于，

还包括热沉，其上设置所述目标物，并且所述热沉设置在所述目标物与所述第一加热片之间，所述探针还与所述热沉连接以将所述高压电信号传输给所述热沉后再传递给所述目标物，同时所述第一加热片处的热量通过所述热沉传递给所述目标物。

7.根据权利要求6所述的晶圆级别的半导体高压可靠性测试夹具，其特征在于，

所述热沉包括：

至少一个真空孔，设置在靠近所述目标物的一侧面处，所述真空孔用于将所述目标物紧贴所述热沉；和

凹槽，其开口设置在所述热沉的周缘处，用于设置所述绝缘块。

8.根据权利要求6所述的晶圆级别的半导体高压可靠性测试夹具，其特征在于，

还包括保温板，所述保温板设置在所述第一加热片的远离所述第二绝缘板的一侧处。

9.根据权利要求8所述的晶圆级别的半导体高压可靠性测试夹具，其特征在于，

还包括密封组件，所述密封组件包括：

密封框，形成一具有开口的框型结构，所述开口与所述第一电路板的设置有所述探针座的一侧连接形成密封腔，所述密封腔用于容纳所述探针座、所述目标物、所述热沉、所述第一加热片、所述第二绝缘板、所述保温板；和

密封圈，设置在所述密封框的开口位置处以在所述密封框与所述第一电路板连接时对连接处进行密封。

10.根据权利要求4所述的晶圆级别的半导体高压可靠性测试夹具，其特征在于，

还包括金属饰板，其设置在所述第一绝缘板的远离所述第一电路板一侧，所述金属饰板处设置第三通孔，所述第二电路板设置在所述第三通孔位置处。