高科技牛了，大功率晶圆测试被搞定了！
文章导读：当下，高电压/电流市场是目前半导体应用中增长最快的领域之一。在电动化和可再生能源发展的推动下，新一代电力电子器件也同时在推动MOSFET和IGBT的发展，这也带动了碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等其它新基质的日益普及。
当下，高电压/电流市场是目前半导体应用中增长最快的领域之一。在电动化和可再生能源发展的推动下，新一代电力电子器件也同时在推动MOSFET和IGBT的发展，这也带动了碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等其它新基质的日益普及。
作为高电子迁移率晶体管（HEMT）之一的氮化镓GaN。与其它基于硅的MOSFET器件相比，它的优势显著体现在禁带宽大、开关切换时间极短、更高的功率密度和击穿电压，以及更好的热导率。如今，它被广泛应用于电力电子领域，如手机快速充电器、军用雷达设备、高速轨道交通和5G网络等。
与GaN一样，SiC也具备高电压和高温的特点，但由于其压敏电阻特点，在600V或更高电压上，与GaN相比则有更好的表现。作为第一个成功商业化的宽禁带半导体SiC，从2018年被应用到特斯拉汽车上以来，混合动力汽车和电动汽车以及充电站便成为了SiC功率半导体市场快速增长的主要动力。
随着SiC/GaN 器件技术的成熟， 以及其成本的不断降低，SiC/GaN 器件有望加速渗透。根据 Yole 预测，2023 年 SiC、GaN 电力电子器件的市场规模将分别增长至 14 亿和 3.7 亿美元，市场渗透率分别达到 3.75%和1%。GaN 射频器件在 5G 宏基站建设和国防建设的旺盛需求下，叠加 GaN 射频器件成本下降，需求有望快速放量，根据 Yole 数据预测，2023 年 GaN 射频器件需求量将达到 194.3 百万个，19- 23 年 CAGR 达到 85.8%。
在科技迅猛发展的大背景下，电力电子世界一直被视为一个较为保守的领域，SiC和GaN的出现，不仅开启了电力市场的新篇章，也为晶圆测试行业带来了新的考验。如何在满足大功率测试需求的同时，保持温度的稳定和准确性，以确保良率，是每个设计工程师都需要考虑的问题。
半导体测试环节最重要的装备之一就是探针台，在测试过程中，晶圆被输送到温度卡盘上，使晶圆上的晶粒依次与探针接触并逐个测试。经过检测，探针台将参数不符合要求的芯片记录下来，在进入后序的工艺流程之前予以剔除。在这个过程中，对测试环境起到决定性作用的便是和晶圆亲密接触的温度卡盘。
与普通的测试环境相比，除了需要保证宽泛的测试温度范围、卡盘温度的均匀性和稳定性等，高电压/电流的特殊测试环境也为卡盘的设计增加了更多新的挑战。例如，在大电流的测试环境下，较大的接触电阻会加速晶圆温度升高，如果热量不能得到及时分散，晶圆就有被损坏的危险，那么在设计温度卡盘的时候就必须首先要考虑如何最小化接触电阻，保证RDS(on)的精准测量。其次还需要确保在高压环境下低漏电，以避免击穿的发生。另外，卡盘还需灵活应对一些特殊类型的晶圆, 如薄晶圆、Taiko等。
在高电压测试和超低噪声晶圆针测方面积累了超过15年经验的ERS electronic，针对高电压/电流的测试环境，设计了一款可以保证在高达一万伏的高压下超低漏电、避免击穿，并同时兼具宽泛的温度测试范围（-55°C到+300°C）的卡盘。它的问世，很好的解决了高电压/电流的背景下，晶圆测试领域所面临的诸多难题。
本文来源：半导体行业观察
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