高科技牛了，大功率晶圓測(cè)試被搞定了！
文章導(dǎo)讀：當(dāng)下，高電壓/電流市場(chǎng)是目前半導(dǎo)體應(yīng)用中增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域之一。在電動(dòng)化和可再生能源發(fā)展的推動(dòng)下，新一代電力電子器件也同時(shí)在推動(dòng)MOSFET和IGBT的發(fā)展，這也帶動(dòng)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(chǎng)是目前半導(dǎo)體應(yīng)用中增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域之一。在電動(dòng)化和可再生能源發(fā)展的推動(dòng)下，新一代電力電子器件也同時(shí)在推動(dòng)MOSFET和IGBT的發(fā)展，這也帶動(dòng)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(shì)顯著體現(xiàn)在禁帶寬大、開(kāi)關(guān)切換時(shí)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(jī)快速充電器、軍用雷達(dá)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(diǎn)，但由于其壓敏電阻特點(diǎn)，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(gè)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(lái)，混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車以及充電站便成為了SiC功率半導(dǎo)體市場(chǎng)快速增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿Α?/span>
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(cè)，2023 年 SiC、GaN 電力電子器件的市場(chǎng)規(guī)模將分別增長(zhǎng)至 14 億和 3.7 億美元，市場(chǎng)滲透率分別達(dá)到 3.75%和1%。GaN 射頻器件在 5G 宏基站建設(shè)和國(guó)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(cè)，2023 年 GaN 射頻器件需求量將達(dá)到 194.3 百萬(wàn)個(gè)，19- 23 年 CAGR 達(dá)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(gè)較為保守的領(lǐng)域，SiC和GaN的出現(xiàn)，不僅開(kāi)啟了電力市場(chǎng)的新篇章，也為晶圓測(cè)試行業(yè)帶來(lái)了新的考驗(yàn)。如何在滿足大功率測(cè)試需求的同時(shí)，保持溫度的穩(wěn)定和準(zhǔn)確性，以確保良率，是每個(gè)設(shè)計(jì)工程師都需要考慮的問(wèn)題。
半導(dǎo)體測(cè)試環(huán)節(jié)最重要的裝備之一就是探針臺(tái)，在測(cè)試過(guò)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(gè)測(cè)試。經(jīng)過(guò)檢測(cè)，探針臺(tái)將參數(shù)不符合要求的芯片記錄下來(lái)，在進(jìn)入后序的工藝流程之前予以剔除。在這個(gè)過(guò)程中，對(duì)測(cè)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(cè)試環(huán)境相比，除了需要保證寬泛的測(cè)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(cè)試環(huán)境也為卡盤的設(shè)計(jì)增加了更多新的挑戰(zhàn)。例如，在大電流的測(cè)試環(huán)境下，較大的接觸電阻會(huì)加速晶圓溫度升高，如果熱量不能得到及時(shí)分散，晶圓就有被損壞的危險(xiǎn)，那么在設(shè)計(jì)溫度卡盤的時(shí)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(cè)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(duì)一些特殊類型的晶圓, 如薄晶圓、Taiko等。
在高電壓測(cè)試和超低噪聲晶圓針測(cè)方面積累了超過(guò)15年經(jīng)驗(yàn)的ERS electronic，針對(duì)高電壓/電流的測(cè)試環(huán)境，設(shè)計(jì)了一款可以保證在高達(dá)一萬(wàn)伏的高壓下超低漏電、避免擊穿，并同時(shí)兼具寬泛的溫度測(cè)試范圍（-55°C到+300°C）的卡盤。它的問(wèn)世，很好的解決了高電壓/電流的背景下，晶圓測(cè)試領(lǐng)域所面臨的諸多難題。
本文來(lái)源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察
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