高科技牛了，大功率晶圓測試被搞定了！
文章導(dǎo)讀：當(dāng)下，高電壓/電流市場是目前半導(dǎo)體應(yīng)用中增長最快的領(lǐng)域之一。在電動化和可再生能源發(fā)展的推動下，新一代電力電子器件也同時在推動MOSFET和IGBT的發(fā)展，這也帶動了碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)等其它新基質(zhì)的日益普及。
當(dāng)下，高電壓/電流市場是目前半導(dǎo)體應(yīng)用中增長最快的領(lǐng)域之一。在電動化和可再生能源發(fā)展的推動下，新一代電力電子器件也同時在推動MOSFET和IGBT的發(fā)展，這也帶動了碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)等其它新基質(zhì)的日益普及。
作為高電子遷移率晶體管（HEMT）之一的氮化鎵GaN。與其它基于硅的MOSFET器件相比，它的優(yōu)勢顯著體現(xiàn)在禁帶寬大、開關(guān)切換時間極短、更高的功率密度和擊穿電壓，以及更好的熱導(dǎo)率。如今，它被廣泛應(yīng)用于電力電子領(lǐng)域，如手機快速充電器、軍用雷達設(shè)備、高速軌道交通和5G網(wǎng)絡(luò)等。
與GaN一樣，SiC也具備高電壓和高溫的特點，但由于其壓敏電阻特點，在600V或更高電壓上，與GaN相比則有更好的表現(xiàn)。作為第一個成功商業(yè)化的寬禁帶半導(dǎo)體SiC，從2018年被應(yīng)用到特斯拉汽車上以來，混合動力汽車和電動汽車以及充電站便成為了SiC功率半導(dǎo)體市場快速增長的主要動力。
隨著SiC/GaN 器件技術(shù)的成熟， 以及其成本的不斷降低，SiC/GaN 器件有望加速滲透。根據(jù) Yole 預(yù)測，2023 年 SiC、GaN 電力電子器件的市場規(guī)模將分別增長至 14 億和 3.7 億美元，市場滲透率分別達到 3.75%和1%。GaN 射頻器件在 5G 宏基站建設(shè)和國防建設(shè)的旺盛需求下，疊加 GaN 射頻器件成本下降，需求有望快速放量，根據(jù) Yole 數(shù)據(jù)預(yù)測，2023 年 GaN 射頻器件需求量將達到 194.3 百萬個，19- 23 年 CAGR 達到 85.8%。
在科技迅猛發(fā)展的大背景下，電力電子世界一直被視為一個較為保守的領(lǐng)域，SiC和GaN的出現(xiàn)，不僅開啟了電力市場的新篇章，也為晶圓測試行業(yè)帶來了新的考驗。如何在滿足大功率測試需求的同時，保持溫度的穩(wěn)定和準(zhǔn)確性，以確保良率，是每個設(shè)計工程師都需要考慮的問題。
半導(dǎo)體測試環(huán)節(jié)最重要的裝備之一就是探針臺，在測試過程中，晶圓被輸送到溫度卡盤上，使晶圓上的晶粒依次與探針接觸并逐個測試。經(jīng)過檢測，探針臺將參數(shù)不符合要求的芯片記錄下來，在進入后序的工藝流程之前予以剔除。在這個過程中，對測試環(huán)境起到?jīng)Q定性作用的便是和晶圓親密接觸的溫度卡盤。
與普通的測試環(huán)境相比，除了需要保證寬泛的測試溫度范圍、卡盤溫度的均勻性和穩(wěn)定性等，高電壓/電流的特殊測試環(huán)境也為卡盤的設(shè)計增加了更多新的挑戰(zhàn)。例如，在大電流的測試環(huán)境下，較大的接觸電阻會加速晶圓溫度升高，如果熱量不能得到及時分散，晶圓就有被損壞的危險，那么在設(shè)計溫度卡盤的時候就必須首先要考慮如何最小化接觸電阻，保證RDS(on)的精準(zhǔn)測量。其次還需要確保在高壓環(huán)境下低漏電，以避免擊穿的發(fā)生。另外，卡盤還需靈活應(yīng)對一些特殊類型的晶圓, 如薄晶圓、Taiko等。
在高電壓測試和超低噪聲晶圓針測方面積累了超過15年經(jīng)驗的ERS electronic，針對高電壓/電流的測試環(huán)境，設(shè)計了一款可以保證在高達一萬伏的高壓下超低漏電、避免擊穿，并同時兼具寬泛的溫度測試范圍（-55°C到+300°C）的卡盤。它的問世，很好的解決了高電壓/電流的背景下，晶圓測試領(lǐng)域所面臨的諸多難題。
本文來源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察
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