晶圆老化测试设备制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种晶圆老化测试设备。该晶圆老化测试设备包括：晶圆测试模块组、控制系统和系统电源安装于机箱；系统电源，用于对晶圆测试模块组和控制系统进行供电；控制系统，用于控制晶圆测试模块组进行老化测试；晶圆测试模块组，用于放置至少一个待测试晶圆，并依据控制系统输出的老化测试指令对至少一个待测试晶圆提供测试环境。本发明专利技术提供的方案能够集成HTRB、HTGB与阈值电压检测等多功能的晶圆级老化测试设备，以满足市场需求的技术效果。效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
晶圆老化测试设备


[0001]本专利技术涉及芯片制造技术应用领域，尤其涉及一种晶圆老化测试设备。

技术介绍

[0002]碳化硅是目前发展最成熟的宽禁带半导体材料，也是第三代半导体材料的代表材料，其具有很多优点：化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨耐高压。采用碳化硅材料的产品，与相同电气参数的产品比较，可缩小50%体积，降低80%能量损耗，在特高压、5G、轨道交通、新能源汽车、光伏、储能等诸多领域均得到了广泛应用。
[0003]随着电子产品朝向精密与多功能化发展，应用在电子产品内的集成电路的晶圆结构也趋于复杂。而SiC晶圆存在高温栅氧失效等问题、其成品率低，晶圆老化在器件封装前可实现了测试筛选，因此如何有效对碳化硅的老化进行检测以满足市场需求成为了现有技术难点。
[0004]针对由于现有技术缺少有效对碳化硅的老化进行检测，导致无法满足市场需求的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术实施例期望提供一种晶圆老化测试设备，以至少解决由于现有技术缺少有效对碳化硅的老化进行检测，导致无法满足市场需求的问题。
[0006]本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术实施例提供一种晶圆老化测试设备，包括：晶圆测试模块组、控制系统、系统电源和机箱，其中，晶圆测试模块组、控制系统和系统电源安装于机箱；系统电源，用于对晶圆测试模块组和控制系统进行供电；控制系统，用于控制晶圆测试模块组进行老化测试；晶圆测试模块组，用于放置至少一个待测试晶圆，并依据控制系统输出的老化测试指令对至少一个待测试晶圆提供测试环境；其中，老化测试包括：HTRB、HTGB与阈值电压检测；测试环境包括：在老化测试前，通过惰性气体充气恒压保护并进行加热至恒温；在老化测试过程中，保持恒温恒压并依据老化测试指令执行HTRB、HTGB、阈值电压检测中至少一项测试；在老化测试结束后，停止加热，抽气泄压。
[0007]可选的，晶圆测试模块组包括：第一晶圆测试模块、第二晶圆测试模块和第三晶圆测试模块，其中，第一晶圆测试模块、第二晶圆测试模块和第三晶圆测试模块包括：探针板卡、驱动板、加热恒温台、加压保护模块、定位与气动系统。
[0008]进一步地，可选的，晶圆测试模块组，还用于依据老化测试指令，在老化测试前，通过探针板卡、驱动板和定位对至少一个待测试晶圆进行移动和定位；并通过气动系统和加压保护模块释放惰性气体执行充气恒压保护；通过加热恒温台执行加热恒温控制；探针板卡和驱动板压紧连接。
[0009]可选的，晶圆测试模块组，还用于在老化测试过程中，通过驱动板、加热恒温台、加压保护模块与气动系统执行充气恒压和加热恒温操作，并根据老化测试指令，执行HTRB、
HTGB、阈值电压检测中至少一项测试。
[0010]进一步地，可选的，晶圆测试模块组，还用于在老化测试结束后，控制探针板卡和驱动板分离；控制加热恒温台停止加热；并控制加压保护模块与气动系统执行抽气泄压；移动并拆卸探针板卡。
[0011]可选的，系统电源包括：栅偏电源和反偏电源；晶圆测试模块组还包括：控制电路，控制电路包括：继电器组、mos管组、电阻集合、TVS管组、二极管组、运算放大器、电流采样输出口和阈值检测分压检测输出口；其中，继电器组包括：至少八个继电器，记作K1至K8；mos管组包括：第一MOS管和第二MOS管，记作SW1和SW2；电阻集合包括：至少十三个电阻，记作R1至R13；TVS管组包括：至少四个TVS管，记作D1至D4；二极管组包括：至少三个二极管，记作V1至V3；其中，栅偏电源和反偏电源接入控制电路。
[0012]进一步地，可选的，在执行HTRB的过程中，K2的1、2脚接通，至少一个待测试晶圆包括至少一个测试单元，从至少一个待测试晶圆中确定选中的测试单元，反偏电源输入至选中的测试单元的D极；SW1接通，K3的2、3脚接通，K4的1、2脚接通，选中的测试单元的G极接栅偏电源输出的负电源，用于对选中的测试单元的夹断；选中的测试单元的S极输出D极加载反偏电源时的漏电流；电流采样输出口端接I/V转换、信号调理、数据采集电路，K5、K6、K7分时切换实现各测试单元的漏电流检测，动作切换流程包括：K8的第1、2脚接通，K5的第2、3脚接通，K6的第1、2脚接通，K7的第1、2脚接通，用于对第一选中的测试单元的RB漏电流检测；K8的第1、2脚接通，K5的第1、2脚接通，K6的第2、3脚接通，K7的第1、2脚接通，用于对第二选中的测试单元的RB漏电流检测；K8的第1、2脚接通，K5的第1、2脚接通，K6的第1、2脚接通，K7的第2、3脚接通，用于对第三选中的测试单元的RB漏电流检测。
[0013]可选的，在执行HTGB的过程中，K1的第2、3脚接通，K2的第2、3脚接通，至少一个待测试晶圆包括至少一个测试单元，从至少一个待测试晶圆中确定选中的测试单元，选中的测试单元的D极接地；SW1接通，K3的第2、3脚接通，K4的第1、2脚接通，栅偏电源通过限流电阻R1、R2和R3加载在选中的测试单元的G极；选中的测试单元的S极输出G极加载栅偏电源时的漏电流；电流采样输出口端接I/V转换、信号调理、数据采集电路，K5、K6、K7分时切换实现各测试单元的漏电流检测，动作切换流程包括：K8的第1、2脚接通，K5的第2、3脚接通，K6的第1、2脚接通，K7的第1、2脚接通，用于对第一选中的测试单元的GB漏电流检测；K8的第1、2脚接通，K5的第1、2脚接通，K6的第2、3脚接通，K7的第1、2脚接通，用于对第二选中的测试单元的GB漏电流检测；K8的第1、2脚接通，K5的第1、2脚接通，K6的第1、2脚接通，K7的第2、3脚接通，用于对第三选中的测试单元的GB漏电流检测。
[0014]可选的，在执行阈值电压检测的过程中，施加正栅极脉冲，测量阈值电压，其中，施加正栅极脉冲包括：栅偏电源通过远程通讯输出VGS_max电压，延时待栅偏电源的VG电压符合要求；K3的第2、3脚接通，K4的第1、2脚接通；K1的第1、2脚接通，K2的第1、2脚接通，至少一个待测试晶圆包括至少一个测试单元，从至少一个待测试晶圆中确定选中的测试单元，阈值检测漏极电源输入至选中的测试单元的第2脚；K5的第1、2脚接通，K6的第2、3脚接通，K7的第2、3脚接通，K8的第2、3脚接通；利用MOS管快速开关的特性实现电压值为VGS_max的正栅极脉冲施加；SW1接通，VGS_max电压施加到选中的测试单元的第1脚，SW1接通持续预设时长后关断，实现对选中的测试单元的预设时长正栅极脉冲的施加；测量阈值电压包括：恒流控制电压施加到运算放大器上，通过调节R13的阻值，确定阈值检测漏极电源的电压检测时
的电流限值；根据阈值电流，利用运算放大器的虚断特性，调节恒流控制电压和R13的阻值，SW2接通，K5的第1、2脚接通，K6的第2、3脚接通，K7的第2、3脚接通，K8的第2、3脚接通，使得第一选中的测试单元流经R13的电流恒定为阈值电流，通过R5、R6分压，检测阈值检测分压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆老化测试设备，其特征在于，包括：晶圆测试模块组、控制系统、系统电源和机箱，其中，所述晶圆测试模块组、所述控制系统和所述系统电源安装于所述机箱；所述系统电源，用于对所述晶圆测试模块组和所述控制系统进行供电；所述控制系统，用于控制所述晶圆测试模块组进行老化测试；所述晶圆测试模块组，用于放置至少一个待测试晶圆，并依据所述控制系统输出的老化测试指令对所述至少一个待测试晶圆提供测试环境；其中，所述老化测试包括：HTRB、HTGB与阈值电压检测；所述测试环境包括：在所述老化测试前，通过惰性气体充气恒压保护并进行加热至恒温；在所述老化测试过程中，保持恒温恒压并依据所述老化测试指令执行HTRB、HTGB、阈值电压检测中至少一项测试；在所述老化测试结束后，停止加热，抽气泄压。2.根据权利要求1所述的晶圆老化测试设备，其特征在于，所述晶圆测试模块组包括：第一晶圆测试模块、第二晶圆测试模块和第三晶圆测试模块，其中，所述第一晶圆测试模块、所述第二晶圆测试模块和所述第三晶圆测试模块包括：探针板卡、驱动板、加热恒温台、加压保护模块、定位与气动系统。3.根据权利要求2所述的晶圆老化测试设备，其特征在于，所述晶圆测试模块组，还用于依据所述老化测试指令，在所述老化测试前，通过所述探针板卡、所述驱动板和所述定位对所述至少一个待测试晶圆进行移动和定位；并通过所述气动系统和所述加压保护模块释放惰性气体执行充气恒压保护；通过所述加热恒温台执行加热恒温控制；所述探针板卡和所述驱动板压紧连接。4.根据权利要求3所述的晶圆老化测试设备，其特征在于，所述晶圆测试模块组，还用于在所述老化测试过程中，通过所述驱动板、所述加热恒温台、所述加压保护模块与所述气动系统执行充气恒压和加热恒温操作，并根据所述老化测试指令，执行所述HTRB、所述HTGB、所述阈值电压检测中至少一项测试。5.根据权利要求4所述的晶圆老化测试设备，其特征在于，所述晶圆测试模块组，还用于在所述老化测试结束后，控制所述探针板卡和所述驱动板分离；控制所述加热恒温台停止加热；并控制所述加压保护模块与所述气动系统执行抽气泄压；移动并拆卸所述探针板卡。6.根据权利要求1所述的晶圆老化测试设备，其特征在于，所述系统电源包括：栅偏电源和反偏电源；所述晶圆测试模块组还包括：控制电路，所述控制电路包括：继电器组、mos管组、电阻集合、TVS管组、二极管组、运算放大器、电流采样输出口和阈值检测分压检测输出口；其中，所述继电器组包括：至少八个继电器，记作K1至K8；所述mos管组包括：第一MOS管和第二MOS管，记作SW1和SW2；所述电阻集合包括：至少十三个电阻，记作R1至R13；所述TVS管组包括：至少四个TVS管，记作D1至D4；所述二极管组包括：至少三个二极管，记作V1至V3；其中，所述栅偏电源和所述反偏电源接入所述控制电路。7.根据权利要求6所述的晶圆老化测试设备，其特征在于，
在执行所述HTRB的过程中，K2的1、2脚接通，所述至少一个待测试晶圆包括至少一个测试单元，从所述至少一个待测试晶圆中确定选中的测试单元，所述反偏电源输入至所述选中的测试单元的D极；SW1接通，K3的2、3脚接通，K4的1、2脚接通，所述选中的测试单元的G极接所述栅偏电源输出的负电源，用于对所述选中的测试单元的夹断；所述选中的测试单元的S极输出D极加载反偏电源时的漏电流；所述电流采样输出口端接I/V转换、信号调理、数据采集电路，K5、K6、K7分时切换实现...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜建明，林泽涛，林曙亮，柴俊标，胡世松，余亮，廖剑，贺庭玉，叶向宏，
申请(专利权)人：杭州中安电子有限公司，
类型：发明
国别省市：