執(zhí)行電子器件的晶片級(jí)老化的方法技術(shù)

描述了執(zhí)行半導(dǎo)體器件的晶片級(jí)老化（ＷＬＢＩ）的方法，其中，系統(tǒng)設(shè)置為具有至少兩個(gè)電極（２１０、２１５）。電偏壓（９２０）和／或熱功率（９２５）施加在具有用于由晶片承載的半導(dǎo)體器件的前后電接觸件的晶片（１００）的每個(gè)側(cè)面上。柔性導(dǎo)電層（９１０）描述為用于用電接觸件來供給晶片的器件側(cè)面上的引腳，和／或還用于保護(hù)晶片不受到施加到其表面上的機(jī)械壓力。還描述了使用冷卻系統(tǒng)（９５０）來使得可以施加均勻的溫度到受到老化的晶片。晶片級(jí)老化這樣執(zhí)行，即，通過使用上部接觸板來將電和機(jī)械接觸（９１５）施加到用于半導(dǎo)體器件的單個(gè)接觸件；使用下部接觸板（９１０）來將電和機(jī)械接觸施加到所述半導(dǎo)體晶片的襯底表面；從連接到所述上下接觸板的電源通過所述上下第二接觸板來給所述半導(dǎo)體器件提供電能（９２０）；根據(jù)特定的老化標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)和控制給所述半導(dǎo)體器件的電能（９３５）一段時(shí)間；在所述一段時(shí)間（９５５）完成時(shí)去除電能；以及去除到給述半導(dǎo)體晶片的電和機(jī)械接觸（９６５）。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及電子器件的熱和電老化。更具體的，本專利技術(shù)涉及可以通過使用兩個(gè)與晶片的相對(duì)側(cè)接觸的電接觸件的應(yīng)用到半導(dǎo)體工業(yè)的部件的晶片級(jí)老化方法。本專利技術(shù)還涉及垂直共振腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)的晶片級(jí)老化。
技術(shù)介紹
目前，在大多數(shù)電子部件中使用固態(tài)半導(dǎo)體器件。例如，在諸如光電子通訊系統(tǒng)和高速打印系統(tǒng)之類的應(yīng)用中，半導(dǎo)體激光器是重要的器件。盡管邊緣發(fā)射激光器目前用于大部分的應(yīng)用中，但是對(duì)垂直共振腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)的興趣持續(xù)增加。對(duì)于VCSEL感興趣的一個(gè)理由在于邊緣發(fā)射激光器產(chǎn)生具有大的角發(fā)散的束，使得有效收集發(fā)射的束更加困難。此外，邊緣發(fā)射激光器直到晶片被劈開成單個(gè)的器件才能進(jìn)行測(cè)試，這些器件的邊緣形成每個(gè)器件的反射鏡小平面。另一方面，不但VCSEL的束具有小的角發(fā)散，而且VCSEL發(fā)射垂直于晶片表面的光。此外，由于VCSEL在它們的設(shè)計(jì)中整體地引入了反射鏡，所以它們?cè)试S晶片上的測(cè)試，以及制造一維或者兩維激光器陣列。在單個(gè)晶片上制造超過60000個(gè)半導(dǎo)體激光器部件是普通的。VCSEL通常通過在襯底材料上生長幾層反射材料來制造。VCSEL包括通過半導(dǎo)體生產(chǎn)技術(shù)在襯底上形成的第一反射鏡堆；形成在第一反射鏡堆的頂部上的有源區(qū)域；以及形成在有源區(qū)域頂部上第二反射鏡堆。通過在第二反射鏡堆的頂部上提供第一接觸件，以及在襯底的背部提供第二接觸件，迫使電流通過有源區(qū)域，從而驅(qū)動(dòng)VCSEL。VCSEL可以通過在典型的砷化鎵襯底內(nèi)部設(shè)置或者圍繞砷化鎵襯底設(shè)置的鎵、砷、氮、鋁、銻、磷和/或銦的組合來制造/形成。歷史上，半導(dǎo)體的生產(chǎn)是很復(fù)雜和昂貴的多步驟過程。部件的老化通常指熱和/或電測(cè)試新制造的半導(dǎo)體部件的過程。老化使得可以單個(gè)的識(shí)別在一批或者成批的半導(dǎo)體器件中產(chǎn)生的故障部件。目前，部件在“封裝級(jí)”進(jìn)行老化，其意味著通常在從晶片得到單個(gè)封裝的器件以后進(jìn)行測(cè)試。每個(gè)部件被測(cè)試和在插座中放置，以作為封裝單元進(jìn)行老化，或者作為裸管芯(在封裝以前)進(jìn)行測(cè)試。管芯或者封裝級(jí)的老化對(duì)于生產(chǎn)商是昂貴的，這是因?yàn)樗莿趧?dòng)密集型的。必須測(cè)試每個(gè)部件，要求完全的人為干預(yù)。盡管目前半導(dǎo)體工業(yè)正在研究晶片級(jí)老化(WLBI)的方法和系統(tǒng)，但是提出的系統(tǒng)和方法通常要求多個(gè)電探針接觸晶片上的多個(gè)電接觸件。這樣的系統(tǒng)是復(fù)雜的，且要求對(duì)探針和接觸件的對(duì)準(zhǔn)特別小心。例如，頒發(fā)給Nakata等的題為“Method of testing electrical char交流teristics of multiple semiconductor integrated circuitssimultaneously”的第6339329號(hào)美國專利是WLBI工業(yè)中的典型的技術(shù)方向。Nakata等的專利講授了通過使多個(gè)探針端子接觸分別與晶片上的多個(gè)半導(dǎo)體集成電路元件相連的多個(gè)測(cè)試電極，且從共同的電壓供給線通過多個(gè)正溫度系數(shù)元件來將電壓施加到每個(gè)測(cè)試電極，同時(shí)測(cè)試多個(gè)半導(dǎo)體集成電路元件。半導(dǎo)體制造工業(yè)需要用來減小目前進(jìn)行器件老化的成本和相關(guān)的勞力的方法和系統(tǒng)。此外，半導(dǎo)體工業(yè)需要可以用于生產(chǎn)和測(cè)試諸如VCSEL、二極管、LED和其它半導(dǎo)體器件之類的具有前后接觸件的半導(dǎo)體部件的晶片級(jí)老化(WLBI)方法和系統(tǒng)。本專利技術(shù)人認(rèn)識(shí)到，通過提供實(shí)現(xiàn)部件的晶片級(jí)老化的方法和系統(tǒng)來改善目前的老化工藝是有利的。因此，本專利技術(shù)作為新系統(tǒng)和方法來描述和提出，以處理目前發(fā)現(xiàn)的在現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
接下來提供本專利技術(shù)的內(nèi)容，以有利于理解本專利技術(shù)的一些獨(dú)特的創(chuàng)新的特征，但并不用于全面描述。本專利技術(shù)的各個(gè)方面的全面了解可以通過將整個(gè)說明書、權(quán)利要求書、附圖和摘要作為一個(gè)整體考慮來獲得。本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員在閱讀本說明書時(shí)可以明白本專利技術(shù)的另外的目的和特征。本專利技術(shù)的一個(gè)特征是提供執(zhí)行半導(dǎo)體器件的晶片級(jí)老化的方法。本專利技術(shù)的一個(gè)特征是提供使用包括有用于與具有前后接觸件的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行電接觸的頂部和底部接觸板的WLBI系統(tǒng)的方法。本專利技術(shù)的另一個(gè)特征是提供使用包括有用于在老化工藝期間有助于晶片溫度調(diào)節(jié)的熱交換器的WLBI系統(tǒng)的方法。本專利技術(shù)的另一個(gè)特征是選擇性地提供石墨箔的使用，以有利于接觸板和/或晶片接觸件之間的接觸。本專利技術(shù)的另一個(gè)特征是提供電源調(diào)節(jié)器的使用，以提供通過受到老化工藝的晶片上的部件電流和電壓。本專利技術(shù)的另一個(gè)特征是提供在晶片級(jí)老化期間維持電流和溫度級(jí)別要求所必需的監(jiān)測(cè)和自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備的使用。本專利技術(shù)的另一個(gè)特征是提供包括晶片支撐硬件的晶片級(jí)老化系統(tǒng)的使用，以提供受到老化工藝的晶片機(jī)械保持力。本專利技術(shù)的另一個(gè)特征是提供晶片支撐件的使用，該晶片支撐件提供給受到老化工藝的晶片以受控的機(jī)械夾緊力、電接觸件和溫度接口。本專利技術(shù)的另一個(gè)特征是提供實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體器件的晶片級(jí)老化的方法，其中，制造了包含半導(dǎo)體器件的晶片，受到晶片級(jí)老化，老化后從晶片獲得了單個(gè)器件，并且這些可運(yùn)行的器件可以用于應(yīng)用(例如，運(yùn)輸)。本專利技術(shù)的另一個(gè)特征是提供包括有在晶片級(jí)老化程序期間協(xié)調(diào)施加電能到晶片承載的器件的晶片級(jí)老化方法。本專利技術(shù)的另一個(gè)特征是提供包括有在晶片級(jí)老化程序期間協(xié)調(diào)施加熱溫度到晶片承載的器件的晶片級(jí)老化方法。本專利技術(shù)的另一個(gè)特征是提供包括在晶片級(jí)老化程序期間協(xié)調(diào)施加電能和熱溫度到晶片承載的器件的晶片級(jí)老化方法。晶片級(jí)老化可以減小封裝級(jí)老化的需要，且可以降低部件生產(chǎn)的成本。描述了一種WLBI系統(tǒng)，其具有兩個(gè)用作電極的不同的板來在用于由晶片承載的半導(dǎo)體器件的具有前后電接觸件的晶片的每側(cè)上施加電偏壓。此外，描述了諸如石墨、類似氈的材料之類的柔性導(dǎo)電層，其可以采用像盤一樣的形式，用于同時(shí)為晶片的器件側(cè)面和/或襯底側(cè)面上的引腳提供電接觸。該柔性導(dǎo)電層在每個(gè)由晶片承載的器件中可以允許有效的串聯(lián)電阻R，這樣有助于維持偏壓級(jí)別的一致。當(dāng)在老化操作期間由腔室接觸件施加壓力到晶片上時(shí)，該柔性導(dǎo)電層還防止晶片的損壞，這是因?yàn)槿嵝詫?dǎo)電層可以變形來吸附晶片的器件側(cè)上的引腳的接觸表面。還描述了一種冷卻系統(tǒng)，用于使得可以施加均勻的溫度到受到老化的晶片。晶片級(jí)老化可以這樣來執(zhí)行，即，通過使用下部接觸板來將電和機(jī)械接觸施加到所述半導(dǎo)體晶片的襯底表面；使用上部接觸板將進(jìn)行的電和機(jī)械接觸施加到用于由半導(dǎo)體晶片承載的半導(dǎo)體器件的單個(gè)接觸件上；由連接到所述上下接觸板的電源通過所述上下接觸板提供電能到所述半導(dǎo)體器件上；監(jiān)測(cè)和控制給所述半導(dǎo)體器件的電能一段根據(jù)特定的老化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的時(shí)間；在所述時(shí)期完成時(shí)去除電能；以及去除到所述半導(dǎo)體晶片的電和機(jī)械接觸。附圖說明使用附圖來說明本專利技術(shù)的原理，其中，在貫穿各個(gè)圖中，同樣的標(biāo)號(hào)指相同的或者功能相似的元件，這些附圖合并到說明書中，且形成說明書的一部分，并連同本專利技術(shù)的詳細(xì)描述來進(jìn)一步說明本專利技術(shù)，附圖包括圖1是在底部層和頂部層具有電接觸件的已有技術(shù)的半導(dǎo)體器件的放大圖，以及在放大圖中顯示的包含多個(gè)諸如器件的晶片的已有技術(shù)的視圖；圖2是本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的視圖，其中，該系統(tǒng)可以施加電和熱接觸給晶片，用自動(dòng)調(diào)節(jié)的上部接觸組件來控制機(jī)械施加壓力，以及用熱交換器調(diào)節(jié)溫度；圖3是本專利技術(shù)的另一個(gè)實(shí)施例的視圖，其中，上下接觸組件接觸晶片的電接觸件，示出熱量流過整個(gè)組件，以及通過熱交換器在設(shè)置溫度附進(jìn)調(diào)節(jié)熱量；圖4示出了導(dǎo)電的柔性晶片接觸材本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種晶片級(jí)老化的方法，其包括的步驟為：（ａ）使用下部接觸板來施加電和機(jī)械接觸到半導(dǎo)體晶片的襯底表面（９１０）；（ｂ）使用上部接觸板來施加電和機(jī)械接觸到與由所述半導(dǎo)體晶片承載的半導(dǎo)體器件相連的單個(gè)接觸件（９２０）；（ｃ ）從連接到所述第一和第二接觸板的電源通過所述上下第二接觸板提供電能（９２０）到所述半導(dǎo)體器件；（ｄ）監(jiān)測(cè)和控制（９３５）給所述半導(dǎo)體器件的電能一段根據(jù)特定的老化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的時(shí)間；（ｅ）當(dāng)所述一段時(shí)間完成時(shí)去掉電能（９５５）；以 及（ｆ）從所述半導(dǎo)體晶片去除電和機(jī)械接觸（９６５）。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：MJ哈吉謝克，JR比亞爾，BM豪金斯，S拉比諾維奇，JK岡特，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：菲尼薩公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]