ES2821736T3 - Procedimiento y dispositivo para la realización del test de obleas de semiconductor por medio de un dispositivo de fijación atemperable - Google Patents

Procedimiento y dispositivo para la realización del test de obleas de semiconductor por medio de un dispositivo de fijación atemperable Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la realización del test de obleas de semiconductor (5) por medio de un dispositivo de fijación atemperable (1) con las etapas: atemperado del dispositivo de fijación (1) a una temperatura de medición predeterminada por medio de un dispositivo calefactor eléctrico (HE) con una potencia calefactora (PW) predeterminada y un dispositivo de refrigeración (11a, 11b, 11c), mediante el que se conduce un fluido (F) para la refrigeración, con una potencia de refrigeración (PK) predeterminada; colocación del lado posterior (R) de una oblea de semiconductor (5) en un lado de apoyo (AF) del dispositivo de fijación atemperable (1); posado de una tarjeta de sondas (7', 7a) en el lado frontal (O) de la oblea de semiconductor (5); realización del test de la oblea de semiconductor atemperada (5) mediante aplicación de la potencia de test (PT) de un dispositivo de test (TV) en una zona de chip (CH) del lado frontal (O) de la oblea de semiconductor (5) por medio de sondas (91, 92) de la tarjeta de sondas (7', 7'a) posada; y detección de un aumento de temperatura del fluido (F) que refleja la potencia de test (PT) al realizar el test; donde la potencia calefactora (PW) es mayor que una potencia de test (PT) predeterminada; y donde se realiza una reducción de la potencia calefactora (PW) por sustracción de la potencia de test (PT) al realizar el test en el caso de potencia de refrigeración (PK) esencialmente constante teniendo en cuenta el aumento de temperatura del fluido (F) detectado al realizar el test; donde el aumento de temperatura del fluido (F) se detecta teniendo en cuento de las señales de un quinto y sexto dispositivo de detección de temperatura (TS5, TS6), que detectan la temperatura de entrada (Tin) y la temperatura de salida (Tout) del fluido (F) suministrado al dispositivo de fijación (1) por el dispositivo de refrigeración (11a, 11b, 11c) para la refrigeración durante la realización del test.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento y dispositivo para la realización del test de obleas de semiconductor por medio de un dispositivo de fijación atemperable
[0001] La presente invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo para la realización del test de obleas de semiconductor por medio de un dispositivo de fijación atemperable.
[0002] De forma conocida, las mediciones de test en las obleas de semiconductor se realizan típicamente en un rango de temperatura entre -60°C y 400°C. Para el temperado se pone una oblea de semiconductor sobre una mesa de muestras o un dispositivo de fijación, que se enfría y/o calienta conforme a la temperatura de consigna.
[0003] A este respecto se debe prestar atención a que la temperatura de la oblea de semiconductor no caiga por debajo del punto de rocío del medio gaseoso circundante, dado que en caso contrario se produciría una condensación de humedad sobre la superficie de la oblea de semiconductor o un engelamiento.
[0004] Por otro lado, en el caso de mediciones de test con alta potencia de chips aparece el problema de que la oblea de semiconductor se calienta localmente en el lado frontal en la zona del flujo de corriente por encima de la temperatura del lado posterior situado en contacto con el dispositivo de fijación, ya que debido a la resistencia de la transferencia de calor final entre la oblea de semiconductor y el dispositivo de fijación se ralentiza la evacuación de calor. Típicamente, en el caso de potencias eléctricas por encima de 100 W se obtiene una diferencia de temperatura local de aprox. 90 K entre el lado frontal de la oblea de semiconductor y lado de apoyo del dispositivo de fijación. La diferencia de temperatura perturba la medición de test, que debe indicar precisamente las propiedades eléctricas isotermas de los circuitos integrados en la oblea de semiconductor. Simultáneamente, en el caso de potencias más elevadas, los chips se pueden calentar por encima de una potencia permitida máxima, lo que conlleva el peligro de un fallo eléctrico.
[0005] La fig. 2 muestra una vista en sección transversal esquemática de un dispositivo conocido por el documento US 5010 296 para la realización del test de obleas de semiconductor por medio de un dispositivo de fijación atemperable.
[0006] En la figura 2, la referencia 6' designa un dispositivo de fijación atemperable. El dispositivo de fijación 6' está conectado con un dispositivo de accionamiento 7', que puede disponer un movimiento en la dirección de altura y del plano. Por encima del dispositivo de fijación 6' está prevista una tarjeta de sondas 12', que presenta las sondas 1', por ejemplo, en forma de agujas delgadas, que se usan para ponerse en contacto con circuitos integrados sobre una oblea de semiconductor 30 y realizar aquí las mediciones eléctricas.
[0007] La referencia 13' designa un dispositivo de test, por medio del que se pueden excitar las sondas 1' según un programa de test predeterminado. Igualmente, mediante el dispositivo de test 13' se puede controlar el dispositivo de control 7', a fin de poner en conexión determinados circuitos integrados de la oblea de semiconductor 30' con las sondas 1'.
[0008] Un dispositivo de alimentación de gas 8', que está conectado con un dispositivo de suministro de gas 10', está previsto en el un lado del dispositivo de fijación 6'.
[0009] En el lado opuesto del dispositivo de fijación 6' está previsto un dispositivo de línea de aspiración 9', que de nuevo está conectado con el dispositivo de aspiración 11'. El dispositivo de alimentación de gas 8' y el dispositivo de línea de aspiración 9' tienen una forma de sección transversal relativamente plana, de modo que el gas se puede descargar de forma uniforme sobre toda la superficie de la oblea de semiconductor 30'. La descarga de gas en este dispositivo de test de obleas de semiconductor conocido sirve para la evacuación de partículas contaminantes, que se depositan sobre la superficie de la oblea de semiconductor por influencias externas o bajo la influencia de las sondas 1'.
[0010] Por la revista Elektronik, Produktion und Prüftechnik, julio/agosto 1982, páginas 485 a 487, Posicionamiento y puesta en contacto de obleas, se conoce la estructura de tarjetas de sondas para la realización del test de obleas de semiconductor.
[0011] El documento US 2002/0062954 A1 da a conocer un procedimiento y un dispositivo para la realización del test de obleas de semiconductor por medio de un dispositivo de fijación atemperable, cuya temperatura se ajusta con ayuda de una pluralidad de sensores de temperatura utilizando una calefacción en el dispositivo de fijación, así como un dispositivo calefactor / de refrigeración basado en fluido.
[0012] El documento EP 0438957 B1 da a conocer un dispositivo de examen para obleas de semiconductor, donde en un dispositivo de fijación está colocada una pluralidad de sensores de temperatura, que detectan una distribución de temperatura correspondiente sobre la superficie de fijación.
[0013] El documento EP 0511928 B1 da a conocer un dispositivo de fijación con una pluralidad de canales de laberinto, a través de los que se conduce un fluido para el atemperado del dispositivo de fijación. Gracias a la estructura en forma de laberinto se obtiene una elevada potencia de refrigeración y una distribución de temperatura homogénea.
[0014] El documento US 5977785 da a conocer un procedimiento y un dispositivo para la realización del test de obleas de semiconductor por medio de un dispositivo de fijación atemperable con un dispositivo calefactor / de refrigeración basado en fluido, donde la temperatura de un chip a realizar el test se detecta al realizar el test y en base al resultado de la detección se efectúa una corrección de deriva del control del dispositivo calefactor / de refrigeración. Como dispositivos calefactores alternativos, el documento US 5977785 menciona dispositivos calefactores eléctricos, resistivos e inductivos.
[0015] El documento US 5084671 da a conocer otro procedimiento y otro dispositivo para la realización del test de obleas de semiconductor por medio de un dispositivo de fijación atemperable con un dispositivo de refrigeración basado en fluido y un dispositivo calefactor eléctrico.
[0016] El objetivo de la presente invención es especificar un procedimiento y un dispositivo para la realización del test de obleas de semiconductor por medio de un dispositivo de fijación atemperable, que posibiliten un acondicionamiento de la oblea de semiconductor.
[0017] El procedimiento según la invención con las características de la reivindicación 1 o el dispositivo correspondiente según la reivindicación 6 presentan, respecto al enfoque de solución conocido, la ventaja de que incluso con potencia eléctrica alta solo se produce una diferencia de temperatura muy pequeña entre el lado frontal de la oblea de semiconductor y el lado de apoyo del mandril. La idea que sirve de base a la presente invención consiste en que un atemperado del dispositivo de fijación se realiza a una temperatura de medición predeterminada por medio de un dispositivo calefactor con una potencia calefactora predeterminada y un dispositivo de refrigeración con una potencia de refrigeración predeterminada, donde la potencia calefactora es esencialmente mayor que una potencia de test predeterminada. Al realizar el test de la oblea de semiconductor mediante la aplicación de la potencia de test de un dispositivo de test se realiza una reducción de la potencia calefactora en el valor de la potencia de test durante la realización del test en el caso de potencia de refrigeración esencialmente constante.
[0018] Esto tiene la ventaja de una respuesta muy rápida del dispositivo de fijación atemperable como reacción a la alimentación de la potencia de test.
[0019] En las reivindicaciones dependientes se encuentran perfeccionamientos y mejoras ventajosos del objeto en cuestión de la invención.
[0020] Un ejemplo de realización de la invención está representado en los dibujos y se explica más en detalle en la descripción siguiente.
[0021] Muestran:
Fig. 1 una representación esquemática de una forma de realización del dispositivo según la invención para la realización del test de obleas de semiconductor por medio de un dispositivo de fijación atemperable; y Fig. 2 una vista en sección transversal esquemática de un dispositivo conocido por el documento US 5010296 para la realización del test de obleas de semiconductor por medio de una tarjeta de sondas.
[0022] En las figuras, las mismas referencias designan componentes iguales o iguales funcionalmente.
[0023] La fig. 1 una representación esquemática de una forma de realización del dispositivo según la invención para la realización del test de obleas de semiconductor por medio de un dispositivo de fijación atemperable.
[0024] En la figura 1, la referencia 1 designa un dispositivo de fijación atemperable, desplazable en la dirección de altura y dentro del plano.
[0025] El dispositivo de fijación 1 presenta una zona superior 1a, que está provista de acanaladuras de vacío 50. En el lado superior 1a del dispositivo de fijación 1 se sitúa una oblea de semiconductor 5, que con su lado posterior R se pone en contacto con el lado de apoyo AF del dispositivo de fijación 1.
[0026] En una zona central 1b del dispositivo de fijación 1 se sitúa un dispositivo calefactor eléctrico HE, que está previsto para el calentamiento del dispositivo de fijación 1 mediante el suministro de potencia eléctrica PW.
[0027] En la zona inferior 1c del dispositivo de fijación 1 finalmente se sitúa un sistema de canales de refrigeración 11c en forma de laberinto, al que se le suministra el fluido F refrigerado previamente en una entrada 11a con una temperatura de entrada Tin y al que luego se le retira de nuevo este fluido F en una salida 11b con temperatura elevada Tout. Por medio de un sistema de atemperado no representado, el fluido F se lleva a una temperatura de consigna predeterminada fuera del dispositivo de fijación 1.
[0028] Por encima de la oblea de semiconductor 5 se sitúa un dispositivo de sondas 7' en forma de placa, que presenta una zona escalonada 7'a, partiendo de la que las agujas de sonda 91, 92 se posan sobre una zona de chip CH en el lado superior O de la oblea de semiconductor 5.
[0029] Por medio de un dispositivo de test TV se transmiten secuencias de test eléctricas a través de las sondas 91, 92 a la zona de chip CH, donde se alimenta una potencia PT en la zona de chip CH, que conduce al calentamiento local del chip de semiconductor 5 y se debe refrigerar, a fin de realizar una medición de test isoterma deseada.
[0030] En esta forma de realización según la invención están previstos distintos dispositivos de detección de temperatura TS1 a TS6. Un primer dispositivo de detección de temperatura TS1 se sitúa en el dispositivo de sonda 7' y presenta un termómetro de infrarrojos IR, que comprende una fibra óptica de IR 120 y un circuito de evaluación 121.
[0031] El circuito de evaluación 121 detecta directamente la temperatura en la zona de chip CH por medio de un fotoconductor de IR no representado y un amplificador aguas abajo.
[0032] Un segundo dispositivo de detección de temperatura TS2 se sitúa en la zona superior 1a del dispositivo de fijación 1, un tercer dispositivo de detección de temperatura TS3 en la zona central 1b del dispositivo de fijación 1, un cuarto dispositivo de detección de temperatura TS4 en la zona inferior 1c del dispositivo de fijación 1, un quinto dispositivo de detección de temperatura TS5 en la entrada 11a para el fluido, así como un sexto dispositivo de detección de temperatura TS6 en la salida 11b para el fluido F. Con los dispositivos de detección de detección de temperatura TS2 a TS4 se puede determinar en particular si el dispositivo de fijación 1 se sitúa en equilibrio térmico.
[0033] Antes de la medición de test, en la oblea de semiconductor 5 colocada y las sondas 91, 92 posadas se realiza un atemperado del dispositivo de sujeción 1 a una temperatura de medición predeterminada, p. ej. -20 °C, por medio del dispositivo calefactor HE con una potencia calefactora PW predeterminada y del dispositivo de refrigeración 11a, 11b, 11c con una potencia de refrigeración PK predeterminada, donde la potencia calefactora PW es esencialmente mayor que una potencia de test PT predeterminada, p. ej. PW = 1 KW, PT = 200 W.
[0034] Luego se realiza un test de la oblea de semiconductor 5 mediante aplicación de la potencia de test PT por el dispositivo de test TV en la zona de chip CH del lado superior O de la oblea de semiconductor 5 por medio de las sondas 91, 92 de la tarjeta de sondas 7' posada.
[0035] Según la realización, la potencia de test PT a sustraer de la potencia calefactora PW se predetermina teniendo en cuenta las señales del quinto y sexto dispositivo de detección de temperatura TS5, TS6, que detectan la temperatura de entrada Tin o la temperatura de salida Tout del fluido F suministrado al dispositivo de fijación 1 por el dispositivo de refrigeración 11a, 11b, 11c para la refrigeración durante la realización del test, puesto que su aumento de temperatura refleja igualmente la potencia de test PT.
[0036] Adicionalmente, la potencia de test PT a substraer de la potencia calefactora PW se puede predeterminar teniendo en cuenta la señal del primer dispositivo de detección de temperatura TS1, que detecta directamente sin contacto la temperatura de la zona de chip CH durante la realización del test.
[0037] La invención no está limitada al aire secado en forma de gas, sino que se puede utilizar en principio en fluidos cualesquiera.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para la realización del test de obleas de semiconductor (5) por medio de un dispositivo de fijación atemperable (1) con las etapas:
atemperado del dispositivo de fijación (1) a una temperatura de medición predeterminada por medio de un dispositivo calefactor eléctrico (HE) con una potencia calefactora (PW) predeterminada y un dispositivo de refrigeración (11a, 11b, 11c), mediante el que se conduce un fluido (F) para la refrigeración, con una potencia de refrigeración (PK) predeterminada;
colocación del lado posterior (R) de una oblea de semiconductor (5) en un lado de apoyo (AF) del dispositivo de fijación atemperable (1);
posado de una tarjeta de sondas (7', 7a) en el lado frontal (O) de la oblea de semiconductor (5); realización del test de la oblea de semiconductor atemperada (5) mediante aplicación de la potencia de test (PT) de un dispositivo de test (TV) en una zona de chip (CH) del lado frontal (O) de la oblea de semiconductor (5) por medio de sondas (91, 92) de la tarjeta de sondas (7', 7'a) posada; y
detección de un aumento de temperatura del fluido (F) que refleja la potencia de test (PT) al realizar el test; donde la potencia calefactora (PW) es mayor que una potencia de test (PT) predeterminada;
y donde se realiza una reducción de la potencia calefactora (PW) por sustracción de la potencia de test (PT) al realizar el test en el caso de potencia de refrigeración (PK) esencialmente constante teniendo en cuenta el aumento de temperatura del fluido (F) detectado al realizar el test;
donde el aumento de temperatura del fluido (F) se detecta teniendo en cuento de las señales de un quinto y sexto dispositivo de detección de temperatura (TS5, TS6), que detectan la temperatura de entrada (Tin) y la temperatura de salida (Tout) del fluido (F) suministrado al dispositivo de fijación (1) por el dispositivo de refrigeración (11a, 11b, 11c) para la refrigeración durante la realización del test.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la potencia calefactora (PW) se reduce adicionalmente teniendo en cuenta un aumento de temperatura de la zona de chip (CH) detectado por medio de un primer dispositivo de detección de temperatura (TS1), donde el primer dispositivo de detección de temperatura (TS1) detecta sin contacto la temperatura de la zona de chip (CH) durante la realización del test.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el primer dispositivo de detección de temperatura (TS1) comprende un termómetro de infrarrojos (120, 121).
4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de fijación (1) presenta una zona superior (1a), una zona central (1b) y una zona inferior (1c), donde la zona superior (1a) presenta la superficie de apoyo (AF) en contacto con el lado posterior (R) de la oblea de semiconductor (5), la zona central (1b) presenta el dispositivo calefactor (HE) y la zona inferior (1c) presenta el dispositivo de refrigeración (11a, 11b, 11c).
5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la potencia de test (PT) se sitúa en el orden de magnitud de uno hasta algunos cientos de vatios y la potencia calefactora (PW) se sitúa en el orden de magnitud de uno hasta algunos kilovatios.
6. Dispositivo para la realización del test de obleas de semiconductor (5) con un dispositivo de fijación atemperable (1) con:
un dispositivo de atemperado, que está establecido para el atemperado del dispositivo de fijación (1) a una temperatura de medición predeterminada por medio de un dispositivo calefactor eléctrico (HE) con una potencia calefactora (PW) predeterminada y un dispositivo de refrigeración (11a, 11b, 11c), mediante el que se puede conducir un fluido (F) para la refrigeración, con una potencia de refrigeración (PK) predeterminada;
un dispositivo de test (TV) para la realización del test de la oblea de semiconductor atemperada (5) mediante aplicación de una potencia de test (PT) en una zona de chip (CH) del lado frontal (O) de la oblea de semiconductor (5) por medio de sondas (91, 92) de una tarjeta de sondas (7', 7'a), donde la potencia calefactora (PW) es mayor que una potencia de test (PT) predeterminada;
un dispositivo de detección de temperatura, que está establecido para detectar un aumento de temperatura del fluido (F) que refleja la potencia de test (PT) al realizar el test;
donde el dispositivo de atemperado presenta medios de modo que tiene lugar una reducción de la potencia calefactora (PW) por sustracción de la potencia de test (PT) durante la realización del test en el caso de potencia de refrigeración (PK) esencialmente constante teniendo en cuenta el aumento de temperatura del fluido (F) detectado al realizar el test; y
donde un quinto y sexto dispositivo de detección de temperatura (TS5, TS6) están previstos para la detección del aumento de temperatura del fluido mediante el dispositivo de detección de temperatura teniendo en cuenta las señales de este quinto y sexto dispositivo de detección de temperatura (TS5, TS6), que están establecidos para detectar la temperatura de entrada (Tin) y la temperatura de salida (Tout) del fluido (F) suministrado al dispositivo de fijación (1) para la refrigeración durante la realización del test.
7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque el dispositivo de atemperado está establecido para reducir la potencia calefactora (PW) adicionalmente teniendo en cuenta un aumento de temperatura de la zona de chip (CH) detectado por medio de un primer dispositivo de detección de temperatura (TS1), donde el primer dispositivo de detección de temperatura (TS1) está establecido para detectar sin contacto la temperatura de la zona de chip (CH) durante la realización del test.
8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque el primer dispositivo de detección de temperatura (TS1) comprende un termómetro de infrarrojos (120, 121).
9. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque el dispositivo de fijación (1) presenta una zona superior (1a), una zona central (1b) y una zona inferior (1c), donde la zona superior (1a) presenta la superficie de apoyo (AF) en contacto con el lado posterior (R) de la oblea de semiconductor (5), la zona central (1b) presenta el dispositivo calefactor (HE) y la zona inferior (1c) presenta el dispositivo de refrigeración (11a, 11b, 11c).
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