[发明专利]使用温度可调的卡盘设备来测试半导体晶片的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用温度可调的卡盘设备(下文中称作夹紧设备)来测试半导体晶片的方法和装置。

背景技术

众所周知，典型地在-60℃到+400℃之间的温度范围中执行对半导体晶片的试验测量。为达到温度控制的目的，将半导体晶片放置在根据所需温度来冷却和/或加热的探测器检验台或夹紧设备上。

在这种情况下，首先有必要留心半导体晶片的温度不会下降到周围气体介质的露点以下，否则半导体晶片表面上发生水汽凝结或结冰，从而妨碍试验测量或使测试测量无法进行。

其次，在使用高芯片功率进行试验测量的情况下，出现的问题在于，在电流流动的区域中，由于半导体晶片与夹紧设备之间的传热电阻有限，导致散热延迟，所以对半导体晶片的正面局部加热到高于与夹紧设备相接触的背面的温度。典型地，在电功率高于100W的情况下，半导体晶片的正面与夹紧设备的支持面之间的局部温度差达到大约90K。这种温度差破坏了试验测量，而试验测量用于规定半导体晶片中集成的电路的等温电特性。同时，在相对较高的功率下，可能将芯片加热到高于最大允许温度，这会产生电气故障的风险。

图2示出了US5010296公开的使用温度可调夹紧设备来测试半导体晶片的装置的示意横截面图。

在图2中，附图标记6’表示温度可调的夹紧设备。夹紧设备6’与驱动设备7’连接，驱动设备7’可以产生在垂直方向和平面上的移动。探测卡12’放置在夹紧设备6’之上，具有例如细针形式的探头1’，探头1’用于与半导体晶片30’上的集成电路接触，并在其上执行电测量。

附图标记13’表示测试设备，使用测试设备13’，可以根据预定测试程序对探头1’进行驱动。类似地，控制设备7’也可以由测试设备13’驱动，以将半导体晶片30’的特定集成电路与探头1’连接。

气体输送设备8’与气体供应设备10’连接，并设置在夹紧设备6’的一侧。

在夹紧设备6’的相对侧，设置有与吸气设备11’连接的吸气管线设备9’。气体输送设备8’与吸气管线设备9’具有相对平坦的横截面形状，以便可以将气体均匀地喷射到半导体晶片30’的整个表面。该己知半导体晶片测试装置中的气体喷射用于将外部影响或探头1’的影响所导致的沉积在半导体晶片表面上的污染颗粒带走。

在Elektronik，Produktion und Prüftechik [Electronics，Productionand Testing Technology]，1982年7/8月,485-487页，Positionieren undKontaktieren von Wafern [Positioning and making contact with wafers]中公开了用于测试半导体晶片的探测卡的结构。

EP 0 438 957 B1公开了一种半导体-半导体晶片的测试装置，其中大量温度传感器装配到夹紧设备上，对夹紧表面上的相应温度分布进行记录。

EP O 511 928 B1公开了一种具有大量迷宫式通道的夹紧设备，通过迷宫式通道引导用于对夹紧设备进行温度控制的流体。由于迷宫式结构，所以实现了较高的冷却能力和均匀的温度分布。

US 5 977 785公开了一种使用温度可调夹紧设备来测试半导体晶片的方法和装置，其中夹紧设备具有基于流体的加热/冷却设备，在测试期间记录待测试芯片的温度，并基于记录结果来执行对加热/冷却设备的控制的漂移校正。US 5 977 785提及了作为可选加热设备的电阻和电感性电加热设备。

US 5 084 671公开了另一种使用温度可调夹紧设备来测试半导体晶片的方法和装置，其中夹紧设备具有基于流体的冷却设备和电加热设备。

发明内容

本发明的目的是说明一种使用温度可调夹紧设备来测试半导体晶片的方法和装置，该方法和装置允许对半导体晶片进行调节。

相比于己知解决方案，根据本发明并具有权利要求1的特征的方法和根据权利要求7的相应装置的优点在于，即使在高电功率情况下，半导体晶片的正面与卡盘的支持面之间也只出现非常低的温差。

本发明基于的思想是，使用具有预定加热功率的加热设备和具有预定冷却能力的冷却设备，将夹紧设备的温度控制到预定测量温度，所述加热功率实质上大于预定测试功率。在通过从测试装置外加测试功率对半导体晶片进行测试期间，在冷却能力实质上恒定不变的情况下，使加热功率下降测试期间的测试功率的量。

这具有的优点在于，作为对测试功率供应的反应，温度可调夹紧设备的响应非常快速。

本发明相关主题的有利发展和改进将在从属权利要求中提出。

附图说明