文章来源：学习那些事
原文作者：小陈婆婆
晶圆测试
对于碳化硅（SiC）材料而言，由于其独特的物理和化学性质，测试过程尤为重要。以下是以碳化硅晶圆为例，对其电学测试系统的详细解析。
测试系统概述
如上图所示，一个典型的碳化硅晶圆和分立器件电学测试系统主要由三部分组成：电学检测探针台、晶体管检测仪以及控制用计算机。这三部分协同工作，共同构成了完整的测试系统。
探针台解析
探针台如图所示，是测试系统的核心部件之一，主要负责晶圆的电学检测。它主要由载物台、探卡、绝缘气体供应设备等组成。
载物台：用于放置晶圆，可以兼容4~8寸的晶圆。载物台上设有真空气孔，能够牢固地吸附住晶圆，防止在测试过程中晶圆发生移位。
探卡：通过探针与晶圆上的电极接触，实现电信号的传输和检测。
绝缘气体供应设备：提供压缩空气和N₂等绝缘气体，用于防止在测试高压过程中发生“打火”现象。此外，还可以将晶圆浸泡在氟油中进行测试，以提高测试的绝缘效果和准确性。氟油测试法不仅测试效果优于压缩空气绝缘，而且测试完成后氟油容易挥发，不会污染晶圆表面。
曲线追踪仪功能
曲线追踪仪，如图所示是测试系统的另一个重要部件，主要用来输出高电压和大电流，并通过连线传导到探针上。
电源配置：仪器内部含有集电极电源和步进式信号源两组电源，可通过线路配置将电压加到集电极、发射极和基极上，以满足不同的测试需求。
测试电路：设备中包含7种固定的测试电路，可用于完成不同的测试项，如正向电压测试、反向漏电流测试等。
测试实例分析
以SiC SBD（肖特基二极管）为例，对晶圆进行测试分析。
晶圆结构：如图a所示，1200V 20A SiC SBD晶圆正面为阳极，背面为阴极。
测试过程：探针台内的步进式电机带动载物台对晶圆进行点测。通过步进式扫描，可以得到晶圆上每个测试点的电学性能数据。
测试结果：如图b所示，通过等级MAP图可以直观地看到晶圆上各测试点的性能分类（A、B、NG、ERR）。对5块晶圆的测试结果进行汇总（如图c所示），可以看出VF基本都在1.5~1.6V之间，反向IDSS漏电流大部分都在10μA以下。这表明晶圆正向分布的一致性良好，但反向特性仍有进一步提升的空间。
综上所述，硅晶圆电学测试系统是一个复杂而精细的系统，通过合理的配置和精确的测试，可以确保晶圆的质量和性能符合设计要求。
封装过程缺陷解析
封装过程是半导体器件制造中的关键环节，其质量直接影响器件的性能和可靠性。以下是封装过程中常见的缺陷及其详细解析：
装片空洞
定义：装片空洞是指在封装过程中，由于密封不良、装片机参数设置不当或芯片表面存在异物（如氧化物）等原因，导致芯片与框架基岛之间未能形成良好的黏结或钎接，从而产生空洞。
影响：空洞的存在会严重影响功率器件的导电性，导致RDS(ON)值超标，进而影响器件的性能。此外，空洞还会降低芯片的导热效率，形成热量聚集点，增加器件在温度和功率循环过程中的受力不均匀性，从而引发焊料层裂纹，进一步影响封装产品的可靠性。
控制标准：一般功率芯片对空洞的大小和总面积有严格规定，非车规级产品中要求总面积不超过芯片面积的10%，单个空洞不超过5%。
键合不良
定义：键合不良包括引线短路、弹坑损伤、第二焊点虚焊或键合强度弱等问题。
影响：引线短路会导致不同极性的焊线之间发生击穿，造成功率器件失效。弹坑损伤和虚焊会降低键合强度，使得器件在受到交变应力时容易发生接触不良，进而影响器件的可靠性和使用寿命。
预防措施：在封装体设计时，应确保不同极性的焊线之间的距离足够大，以避免击穿短路。同时，应严格控制封装过程中的工艺参数，以减少对芯片的机械冲击，并确保焊料厚度和冷却速率合适，以减少热应力冲击。
封装破裂
定义：封装破裂是指在封装过程中，由于机械冲击、热应力等因素导致的芯片内部或表面出现裂纹。
影响：封装破裂可能导致器件的瞬间电气失效，尤其是当裂纹生长到影响电路连接时。裂纹还会降低器件的可靠性，因为裂纹的扩展需要时间，所以即使初始时能通过功能检测，也可能在后续的使用环境中出现问题。
预防措施：应严格控制封装过程中的工艺参数，以减少对芯片的机械冲击。同时，应确保有足够的焊料厚度来阻止裂纹的扩展，并选择合适的冷却速率来减少热应力冲击。此外，还应严格控制划片过程中的崩角大小，以防止裂纹的产生。
综上所述，在封装过程中应严格控制各项工艺参数和条件，以确保封装质量符合设计要求。同时，还应加强质量检测和控制手段，及时发现并处理潜在的缺陷问题。
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