高功率器件晶圆测试及相关设备

高功率器件晶圆测试概述

高功率器件晶圆测试（Chip Probing，CP）是半导体生产流程中介于晶圆制造与封装作业之间的关键环节。当晶圆制造完成后，表面密布着数以千计的未封装芯片（DIE），晶圆测试便是在整片未经切割封装的晶圆上，通过探针卡将这些外露的芯片引脚与测试系统相连，进而实施全面检测的过程。其核心目标在于封装流程前识别并剔除不良品（即进行 Wafer 筛选），以提升最终芯片产品的合格率，并降低后续封装与测试的成本负担。此外，部分引脚会在封装过程中被封装于内部，导致这些引脚所对应的功能无法在封装后进行检测，只能在晶圆阶段完成测试。部分企业还会依据晶圆测试的结果，按照性能差异将芯片划分为不同等级，以便针对不同市场投放相应品质的产品

高功率器件晶圆测试面临的难点

高电压问题

高功率器件在高电压下工作，测试时容易出现高压打火现象（电击穿空气），同时高压下保证低漏电测试也是一大挑战

大电流问题

功率器件需要承受大电流，测试时需要确保小的接触电阻以保证精度，而且大电流下电压降明显，会影响测试结果。

薄晶圆结构问题

薄晶圆易碎，测试时容易受损，且在测试过程中可能因吸附力过大而受损。

宽温度范围问题

功率器件需要在宽温度范围内工作，测试时需要模拟这些温度条件，同时要保证不同温度下探针台的性能。

测试效率和安全性问题

自动化测试可以提高测试效率，但需要考虑设备和人员的安全，确保在高压、大电流等条件下的测试安全。

高功率器件晶圆测试的相关设备

探针台

主要对晶圆进行电学检测，分为载物台、探卡、绝缘气体供应设备等部分。载物台用于晶圆的放置，可以兼容 4 - 8 寸的晶圆，上面有真空气孔，将晶圆吸附住，防止在绝缘气体和探针测试过程中晶圆发生移位。绝缘气体主要是压缩空气等，用于防止在测试过程中发生打火现象（电击穿空气）。目前除用气体做绝缘外，最常用的方法是将晶圆浸泡在氟油中，这种方法的测试效果要强于压缩空气的绝缘，并且氟油在测试完成后很容易挥发，不会在晶圆表面造成污染残留。GP200HP拥有稳定且可靠的测试平台，保证测试中的扎针质量。优异的光学系统结合分辨率＜2μm的针座系统，确保扎针的稳定性。在直流应用中，GP200HP高品质的电缆和三轴信号通路，可使DUT特性分析达到pA级别；同时，配置的红外激光幕布功能，可以有效的帮助客户起到人员防护等功能，保证测试情况下的安全性，载物台的单手快速移动及升降、一体化真空开关等优化设计使操作流程更加简洁，不管是初学者还是经验者，使用起来都非常方便、易懂......

曲线追踪仪（检测仪）

如 IWATSU CS - 10105C，主要用于产生并传输高电压与大电流至探针，采用连线方式实现传导。其内部结构集成了两组组件：集电极电源与步进发生器，能够依据电路布局灵活地将电压施加到集电极、发射极及基极，以适应多样化的测试需求。此外，该设备预装了七种专用测试电路模块，旨在覆盖多种测试场景。

控制用计算机

与探针台和检测仪相连，组成一个完整的测试系统，用于控制测试过程和处理测试数据1。

以泰克针对 IGBT（一种高功率器件）的测试方案为例，还会用到以下设备：

静态测试设备

如 2600 - PCT，有多种配置可选，包括 200V/10A 低压基本配置、200V/50A 高流配置、3000V/10A 高压配置、3000V/50A 高压高流等配置。

测试载台

高功率探针台/测试夹具，配套电源测试板，高性能测试夹具支持多种封装类型，可适配绝大部分高功率探针台。