CN112345119A - 一种半导体晶圆温度标定系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种半导体晶圆温度标定系统，包括高低温探针平台，以及相互电连接的温度采集器与上位机，标定系统还包括矩阵开关与五只半导体温度传感器，五只半导体温度传感器分别焊接在晶圆表面的五个不同区域；晶圆置于高低温探针平台内，五只半导体温度传感器通过矩阵开关与温度采集器相连；高低温探针台对晶圆由低到高、间隔设置施加一组传导温度；在每个传导温度点，五只半导体温度传感器分别将晶圆自身的五个区域温度通过矩阵开关、温度采集器依次传递至上位机；上位机绘制晶圆各区域高低温探针台的设置传导温度与晶圆自身温度的对应关系图；得到晶圆的温度标定数据。

Description

一种半导体晶圆温度标定系统
技术领域
本发明涉及半导体晶圆测试技术领域，具体是一种半导体晶圆温度标定系统。
背景技术
半导体晶圆在前道工艺线制造完成后，就会进入后道工艺线进行封装测试和筛选工序。其中测试环节又分为晶圆测试（封装前）和成品测试（封装后）。对于常规的半导体晶圆只进行晶圆常温的电性能参数测试，而对于有温度系数要求或对温度敏感的电路，需要进行晶圆级的高低温参数测试与筛选，剔除高低温环境下的不良品，筛选出合格品下传至封装工序，保障后道工序的良率，降低后续工序人、机、料的无故损耗。如CCD（EMCCD），红外芯片、具有超低温漂的高精度运算放大器等温度敏感电路，都要进行晶圆级的高低温参数测试与筛选。
高低温探针台与测试设备，通过探针卡与线缆接口连接组成了晶圆电路高低温测试需要的半密闭腔仓环境。高温环境，高低温探针台通过对承片台进行加热，热传导至晶圆电路，使晶圆电路处于设定的温度环境下；低温环境，高低温探针台通过压缩制冷机，对承片台制冷，同样也是热传导至晶圆电路，同时，在探针台半密闭腔仓内，环流氮气，保障晶圆硅片的温度不至于下降过快、过多，同时也极大的消除水汽的凝结，避免出现影响晶圆硅片的测试效果的现象出现。测试时，工程师都默认高低温探针台的设置温度既是晶圆硅片的自身温度，对于晶圆硅片是否能达到设置温度，及晶圆硅片温度分布是否一致，都几乎无任何测量校验。而行业内大量的高低温计量或测试装置，都是测试环境温度的，对于测试传导方式的表面温度，没有效计量或测试方法。
因探针台与晶圆硅片之间是热传导式的制冷或制热，高低温半密闭腔仓内环境温度肯定不是设置温度，但温度分布不确定；同时，探针卡与线缆接口通过探针台的线缆预留口引出，线缆预留口是橡胶垫式的软连接，直接压在连接腔内外的线缆，进而形成了半密闭腔仓，易产生温度对流，降低腔仓内环境温度。基于以上，默认高低温探针台的设置温度是晶圆硅片的自身温度，会产生温度偏差，造成测试的不准确。
晶圆放置在半密闭腔仓的环境中，如何测量晶圆硅片的温度，是个比较难解决的课题。目前，行业里测量温度主要是接触式和非接触式的。接触式如利用热电偶原理的温度测量仪表，大多数用在测量环境温度，而基于高低温探针台的半密闭腔仓，热传导式的制冷或制热，内部环境温度并不是标的物本身的温度，所以无法选择此方法测量晶圆硅片的温度。非接触式如利用红外技术的红外热像仪，红外热像仪是利用热辐射，将超过人眼观测的红外波段信息转换成可见的图像信息。凡是高于一切绝对零度（-273.15℃）以上的物体都有辐射红外线的基本原理，利用目标和背景辐射红外线的差异来发现和识别目标物的探测器。在物理特性上仅能穿透，肉眼不可见，云雾、尘埃或密度较小的薄物，而基于高低温探针台的半密闭腔仓，腔仓由金属材料制成，无法利用红外热像仪测量内部标的物的自身温度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体晶圆温度标定系统，该标定系统能够测量半导体晶圆硅片表面的温度及温度分布情况，有效标定高低温探针台设置温度与晶圆硅片自身温度的对应曲线关系，同时有效测量出晶圆硅片的温度分布情况。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种半导体晶圆温度标定系统，包括高低温探针平台，以及相互电连接的温度采集器与上位机；所述标定系统还包括矩阵开关与五只半导体温度传感器，五只半导体温度传感器分别焊接在晶圆表面的五个不同区域；晶圆置于高低温探针平台内，五只半导体温度传感器通过矩阵开关与温度采集器相连；
高低温探针台对晶圆由低到高、间隔设置施加一组传导温度，传导温度从-55℃～150℃，以5℃为增加间隔；
在每个传导温度点，五只半导体温度传感器分别将晶圆自身的五个区域温度通过矩阵开关、温度采集器依次传递至上位机；
上位机根据在每个传导温度点获取的区域温度信息，绘制各区域的温度曲线图；
上位机绘制晶圆各区域高低温探针台的设置传导温度与晶圆自身温度的对应关系图；得到晶圆的温度标定数据。
本发明的有益效果是，本发明能对高低温探针台的设置温度与晶圆硅片自身温度绘制对应关系线性图，在高低温的宽温阈度里，准确的给出晶圆的实际温度；同时，能对晶圆硅片表面不同区域的温度进行标定，给出晶圆不同区域温度的温度曲线，解决了长期以来晶圆高低温测试的环境温度模糊处理的现状。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明的电气原理框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种半导体晶圆温度标定系统，包括高低温探针平台1，以及相互电连接的温度采集器2与上位机3；所述标定系统还包括矩阵开关4与五只半导体温度传感器5，五只半导体温度传感器分别焊接在晶圆6表面的五个不同区域；优选的，半导体温度传感器为AD590M型，晶圆6的尺寸为6英寸常规厚度（400～600um）；五只AD590M通过导电银浆焊接在晶圆的上、下、左、右、中五个区域；晶圆6置于高低温探针平台1内的承片台1a上，五只半导体温度传感器通过矩阵开关4与温度采集器2相连。
高低温探针台对晶圆由低到高、间隔设置施加一组传导温度，传导温度从-55℃～150℃，以5℃为增加间隔；
在每个传导温度点，五只半导体温度传感器分别将晶圆自身的五个区域温度通过矩阵开关、温度采集器依次传递至上位机3；
上位机3根据在每个传导温度点获取的区域温度信息，绘制各区域的温度曲线图；
上位机绘制晶圆各区域高低温探针台的设置传导温度与晶圆自身温度的对应关系图；得到晶圆的温度标定数据。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (1)

1.一种半导体晶圆温度标定系统，包括高低温探针平台，以及相互电连接的温度采集器与上位机，其特征在于，所述标定系统还包括矩阵开关与五只半导体温度传感器，五只半导体温度传感器分别焊接在晶圆表面的五个不同区域；晶圆置于高低温探针平台内，五只半导体温度传感器通过矩阵开关与温度采集器相连；
高低温探针台对晶圆由低到高、间隔设置施加一组传导温度，传导温度从-55℃～150℃，以5℃为增加间隔；
在每个传导温度点，五只半导体温度传感器分别将晶圆自身的五个区域温度通过矩阵开关、温度采集器依次传递至上位机；
上位机根据在每个传导温度点获取的区域温度信息，绘制各区域的温度曲线图；
上位机绘制晶圆各区域高低温探针台的设置传导温度与晶圆自身温度的对应关系图；得到晶圆的温度标定数据。
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