专利名称：执行电子器件的晶片级老化的方法
技术领域：
本发明涉及电子器件的热和电老化。更具体的，本发明涉及可以通过使用两个与晶片的相对侧接触的电接触件的应用到半导体工业的部件的晶片级老化方法。本发明还涉及垂直共振腔表面发射激光器(VCSEL)的晶片级老化。
背景技术：
目前，在大多数电子部件中使用固态半导体器件。例如，在诸如光电子通讯系统和高速打印系统之类的应用中，半导体激光器是重要的器件。尽管边缘发射激光器目前用于大部分的应用中，但是对垂直共振腔表面发射激光器(VCSEL)的兴趣持续增加。对于VCSEL感兴趣的一个理由在于边缘发射激光器产生具有大的角发散的束，使得有效收集发射的束更加困难。此外，边缘发射激光器直到晶片被劈开成单个的器件才能进行测试，这些器件的边缘形成每个器件的反射镜小平面。另一方面，不但VCSEL的束具有小的角发散，而且VCSEL发射垂直于晶片表面的光。此外，由于VCSEL在它们的设计中整体地引入了反射镜，所以它们允许晶片上的测试，以及制造一维或者两维激光器阵列。在单个晶片上制造超过60000个半导体激光器部件是普通的。
VCSEL通常通过在衬底材料上生长几层反射材料来制造。VCSEL包括通过半导体生产技术在衬底上形成的第一反射镜堆；形成在第一反射镜堆的顶部上的有源区域；以及形成在有源区域顶部上第二反射镜堆。通过在第二反射镜堆的顶部上提供第一接触件，以及在衬底的背部提供第二接触件，迫使电流通过有源区域，从而驱动VCSEL。VCSEL可以通过在典型的砷化镓衬底内部设置或者围绕砷化镓衬底设置的镓、砷、氮、铝、锑、磷和/或铟的组合来制造/形成。
历史上，半导体的生产是很复杂和昂贵的多步骤过程。部件的老化通常指热和/或电测试新制造的半导体部件的过程。老化使得可以单个的识别在一批或者成批的半导体器件中产生的故障部件。目前，部件在“封装级”进行老化，其意味着通常在从晶片得到单个封装的器件以后进行测试。每个部件被测试和在插座中放置，以作为封装单元进行老化，或者作为裸管芯(在封装以前)进行测试。管芯或者封装级的老化对于生产商是昂贵的，这是因为它是劳动密集型的。必须测试每个部件，要求完全的人为干预。
尽管目前半导体工业正在研究晶片级老化(WLBI)的方法和系统，但是提出的系统和方法通常要求多个电探针接触晶片上的多个电接触件。这样的系统是复杂的，且要求对探针和接触件的对准特别小心。例如，颁发给Nakata等的题为“Method of testing electrical char交流teristics of multiple semiconductor integrated circuitssimultaneously”的第6339329号美国专利是WLBI工业中的典型的技术方向。Nakata等的专利讲授了通过使多个探针端子接触分别与晶片上的多个半导体集成电路元件相连的多个测试电极，且从共同的电压供给线通过多个正温度系数元件来将电压施加到每个测试电极，同时测试多个半导体集成电路元件。
半导体制造工业需要用来减小目前进行器件老化的成本和相关的劳力的方法和系统。此外，半导体工业需要可以用于生产和测试诸如VCSEL、二极管、LED和其它半导体器件之类的具有前后接触件的半导体部件的晶片级老化(WLBI)方法和系统。本发明人认识到，通过提供实现部件的晶片级老化的方法和系统来改善目前的老化工艺是有利的。因此，本发明作为新系统和方法来描述和提出，以处理目前发现的在现有技术中的缺点。
发明内容
接下来提供本发明的内容，以有利于理解本发明的一些独特的创新的特征，但并不用于全面描述。本发明的各个方面的全面了解可以通过将整个说明书、权利要求书、附图和摘要作为一个整体考虑来获得。本领域中的普通技术人员在阅读本说明书时可以明白本发明的另外的目的和特征。
本发明的一个特征是提供执行半导体器件的晶片级老化的方法。
本发明的一个特征是提供使用包括有用于与具有前后接触件的半导体晶片进行电接触的顶部和底部接触板的WLBI系统的方法。
本发明的另一个特征是提供使用包括有用于在老化工艺期间有助于晶片温度调节的热交换器的WLBI系统的方法。
本发明的另一个特征是选择性地提供石墨箔的使用，以有利于接触板和/或晶片接触件之间的接触。
本发明的另一个特征是提供电源调节器的使用，以提供通过受到老化工艺的晶片上的部件电流和电压。
本发明的另一个特征是提供在晶片级老化期间维持电流和温度级别要求所必需的监测和自动调节设备的使用。
本发明的另一个特征是提供包括晶片支撑硬件的晶片级老化系统的使用，以提供受到老化工艺的晶片机械保持力。
本发明的另一个特征是提供晶片支撑件的使用，该晶片支撑件提供给受到老化工艺的晶片以受控的机械夹紧力、电接触件和温度接口。
本发明的另一个特征是提供实现半导体器件的晶片级老化的方法，其中，制造了包含半导体器件的晶片，受到晶片级老化，老化后从晶片获得了单个器件，并且这些可运行的器件可以用于应用(例如，运输)。
本发明的另一个特征是提供包括有在晶片级老化程序期间协调施加电能到晶片承载的器件的晶片级老化方法。
本发明的另一个特征是提供包括有在晶片级老化程序期间协调施加热温度到晶片承载的器件的晶片级老化方法。
本发明的另一个特征是提供包括在晶片级老化程序期间协调施加电能和热温度到晶片承载的器件的晶片级老化方法。
晶片级老化可以减小封装级老化的需要，且可以降低部件生产的成本。描述了一种WLBI系统，其具有两个用作电极的不同的板来在用于由晶片承载的半导体器件的具有前后电接触件的晶片的每侧上施加电偏压。此外，描述了诸如石墨、类似毡的材料之类的柔性导电层，其可以采用像盘一样的形式，用于同时为晶片的器件侧面和/或衬底侧面上的引脚提供电接触。该柔性导电层在每个由晶片承载的器件中可以允许有效的串联电阻R，这样有助于维持偏压级别的一致。当在老化操作期间由腔室接触件施加压力到晶片上时，该柔性导电层还防止晶片的损坏，这是因为柔性导电层可以变形来吸附晶片的器件侧上的引脚的接触表面。还描述了一种冷却系统，用于使得可以施加均匀的温度到受到老化的晶片。
晶片级老化可以这样来执行，即，通过使用下部接触板来将电和机械接触施加到所述半导体晶片的衬底表面；使用上部接触板将进行的电和机械接触施加到用于由半导体晶片承载的半导体器件的单个接触件上；由连接到所述上下接触板的电源通过所述上下接触板提供电能到所述半导体器件上；监测和控制给所述半导体器件的电能一段根据特定的老化标准设置的时间；在所述时期完成时去除电能；以及去除到所述半导体晶片的电和机械接触。
使用附图来说明本发明的原理，其中，在贯穿各个图中，同样的标号指相同的或者功能相似的元件，这些附图合并到说明书中，且形成说明书的一部分，并连同本发明的详细描述来进一步说明本发明，附图包括图1是在底部层和顶部层具有电接触件的已有技术的半导体器件的放大图，以及在放大图中显示的包含多个诸如器件的晶片的已有技术的视图；图2是本发明的一个实施例的视图，其中，该系统可以施加电和热接触给晶片，用自动调节的上部接触组件来控制机械施加压力，以及用热交换器调节温度；图3是本发明的另一个实施例的视图，其中，上下接触组件接触晶片的电接触件，示出热量流过整个组件，以及通过热交换器在设置温度附进调节热量；图4示出了导电的柔性晶片接触材料，该材料以类似于晶片的形状使得可以用来提供给晶片上的半导体以共同电接触件，以及覆盖晶片的表面(器件侧面)的材料(显著地显示晶片的底部侧)；图5是本发明的另一个实施例的视图，其中，示出了框架结构以这样的方式支撑晶片接触组件，即，电绝缘/阻挡装置设置在相应的正(+)和负(-)电位组件，以及热交换器和受到热和电测试(或者晶片级老化)的晶片之间；图6示出了本发明的另一个实施例的系统，其中，电能源、热能源和热电偶以及温度测量设备与系统的上部和下部组件接触，并与通过热交换器提供温度控制的可选择的装置接触；图7示出了本发明的另一个实施例的系统，其中显示了用于降低和升高上部接触板的机构，其中，该机构可以被液压、气缸、气动或者以其他方式控制；图8示出了用于根据本发明的WLBI系统的机械部件、电部件和测量部件；图9示出了用于实现根据本发明的WLBI的方法的步骤的流程图；图10示出了在根据本发明的WLBI程序期间使用的样本日志或者记录；图11示出了散热器的俯视图和侧视图，该散热器可以用作用于辅助冷却下部接触板，以及最终冷却任何受到测试的晶片的热交换器；图12示出了根据本发明的WLBI系统的下部组件的透视图，其中，该散热器使用电绝缘的玻璃纤维安装件安装到铝底部；图13示出了本发明的另一个实施例的侧视图，其中，液体可以用于冷却系统的下部接触部分；图14示出了液体冷却系统的另一个侧面透视图，其中，可以使用预热元件来控制液体温度；图15示出了本发明的另一个实施例的侧视图，其中，底部接触板中形成有一个孔，以允许热传感器精确地测量由下部接触板支撑的离晶片中心最近的接触板中心附近的板的温度，以及一种新的构造，用于通过铜管将液体冷却剂直接提供到下部接触板的底部上；图16示出了本发明的另一个实施例的侧视图，其中，上部接触板包含在外壳中，上部板高度调节机构设置为调节上部接触板的高度，下部接触板紧密地作为热交换单元的一部分一体形成，其中，允许液体冷却剂喷射到接触板/热交换器的下表面；图17示出了本发明的另一个实施例，其中，上下接触板都利用冷却剂装置来维持晶片温度；以及图18示出了与晶片和导电层接触的上下接触板的另一个侧面透视图，其中，冷却剂和加热液体通过液体管道提供到上下接触板组件，且球形接触件设置用于相对于老化处理的晶片对上部板进行平整作用。
具体实施例方式
本领域中的普通技术人员在研究了下面的本发明的详细描述时会明白本发明的创新性特征，或者通过本发明的实践可以了解本发明的创新性特征。然而，应该理解，本发明的详细描述和提出的具体的例子，以及同时显示的本发明的某些实施例都为了示例目的提供的，只是因为本领域中的普通技术人员从本发明的详细描述和随后的权利要求书会明白在本发明的范围以内的各种改变和改进。
本发明通过以很低的成本来实现老化的结果的新方法和系统，代替了部件或者器件级老化。本发明的公开物讲授了当部件是晶片的整体部分时，如何同时老化很多基于晶片的部件，而不是使用该领域中已知的通常要求每次处理一个管芯/部件的现有工艺。以前的方法通常更加是劳动密集型的。此外，本发明可以充分地减少由于晶片老化操作后产生的废弃器件的数量。
参考图1，已有技术的半导体器件例子从其在晶片100上的位置显示为放大视图。在放大部分中显示的器件通常以诸如VCSEL或者LED之类的有源器件为例。例如VCSEL的器件的有源区域120产生和放大了光，该光允许通过在器件的表面上的窗或者开口出去115。在通常位于器件和晶片底部将电位施加到器件且通常该电位用来将负电位施加到器件的共同接触件105处。共同接触件105通常可以与晶片100的衬底107结合。通常用来施加正(+)电位到器件的第二接触件110位于器件的最上层109。在器件生产期间，在放大图中显示的器件从晶片100中切除的。在本发明以前，通常的惯例是在封装以前或者封装之后对单个晶片进行老化。通过本发明，现在所有的器件都可以在不与晶片100分离的情况下进行老化测试(热的和电的)。
参考图2，显示了在本发明的一个重要的实施例中使用的主要部件。在晶片级老化(WLBI)系统200中，示出了晶片100设置在上部接触板210和下部接触板215之间。应当理解，该系统只需要包括两个电接触板，即，接触板210和215，尽管根据本发明可以使用其它的电接触件。此外，应该理解，可以设计一种系统来垂直容纳半导体晶片，在这样的情况下，上部接触板210可以称为第一接触板，下部接触板215可以称为第二接触板。为了详细描述，假设WLBI系统利用重力，因此水平地操作。因此，现在上部接触板210和下部接触板215用来提供正负电位到晶片100。如前在图1中所示，共同接触件105(其可以是晶片的衬底)通过下部接触板215提供电接触。上部接触板210通过器件相应的表面接触件110可以直接提供电接触到形成在晶片100上的每个器件。
应该理解，在产生/处理晶片期间可能在晶片100的上表面(或者器件侧面)上进行变化，或者也可能在上部接触板210的表面上形成变化，使得不允许电位施加到晶片上的所有器件。为了确保从上部接触板210为所有器件提供电位，可以在上部接触板210和晶片100之间通过共同的接触件110可选择地引入导电且柔性的层220。该柔性层220也可以减小晶片100的器件侧面上的机械压力。此外，可以在下部接触板215和晶片100之间通过共同的接触件105可选择地引入导电层220，防止在晶片100上的过大的机械压力。上部接触板210可以由控制器230控制。控制器可以允许上部接触板210的表面最佳地定向为靠着器件接触件110的表面，或者当使用柔性的导电材料220时靠着该柔性的导电材料220。该控制器可以提供上部接触板210的X-Y-Z定向。
在老化过程期间，热能240可以通过上部接触板210直接提供给形成在晶片100的表面上的所有器件。如果使用可选的柔性层220，热能还必须足够通过该柔性层到达晶片100。为了维持处理期间晶片的恒定的老化温度，可以使用热交换器225。热交换器225可以通过下部接触板215向晶片100提供冷却作用。热交换器225可以包括本领域中已知的散热材料、液体冷却、气体冷却和其它传热方法，以调节晶片100的恒定温度。
参考图3，示出了当在操作期间观察时，在图2中描述的系统的部件放置。在老化测试期间，系统的上部接触部分310放置为与晶片100的上表面(例如，单个的器件接触件110)或者柔性层220接触。为了实现上部接触部分310与晶片100的表面的最佳放置，即使当在柔性层220的帮助下，上部调节机构330也可以允许上部接触板210相对于晶片表面移动或者“齐平”。柔性层220不但有利于与晶片100上的器件接触件的电接触，而且还有助于防止从上部接触部分310施加的可能损坏晶片或者晶片上的单个器件的机械压力。由于柔性层220的柔性特性，所以可以减小或者防止诸如对晶片或者晶片上的单个器件的破裂之类的损坏。当通过上部接触部分310施加热能340时，可以通过下部接触部分320实现热调节350。
参考图4，示出了柔性层220和晶片100。受到老化工艺的晶片100将放置在图2中显示的下部接触板215的顶部，使得晶片表面410面朝上朝着图2的上部接触板210。然后，柔性层220放置在晶片表面410的顶部上。柔性层220最好切割或者形成为使得它通常成形为稍微大于晶片100的外部周边的“盘”。柔性层220和晶片底部420的组合在图4中显示，其示出了具有直径大于晶片100的直径的柔性层220。
当使用时，柔性层220应该作为导电、导热和机械可压缩的中间接触材料。柔性层220应该给老化电路增加足够的电阻，以最小化跨过晶片100的管芯到管芯的电流变化。柔性层220还必须是导热的，以传导热流到半导体晶片/从半导体晶片传导热流。柔性层220必须是机械可压缩的，以跨过不均匀的晶片和电极表面确保均匀地接触，且防止损坏半导体晶片的表面(上部和/或下部)。可以使用的一些材料包括，但不限于，z轴弹性体、导电弹性体、导电橡胶、金属膜、浸渍金属的聚合物膜、石墨盘以及形成图形的牺牲金属。例如，由Troutdale，Oregon的美国Toyo Tanso的制造商和分销商称为PERMAFOIL的石墨箔盘可以从高纯度的石墨片切割。PERMA FOIL的特性包括温度范围-200℃到+3300℃压缩率(垂直于表面)45％导热率(平行于表面)120Kcal/m.Hr℃导热率(垂直于表面)4Kcal/m.Hr℃电阻率(平行于表面)900μΩ-cm电阻率(垂直于表面)250000μΩ-cm热膨胀吸收(平行于表面)5×10-61℃热膨胀吸收(垂直于表面)2×10-41℃参考图5，示出了用于根据本发明的晶片级老化的系统500的视图。示出了晶片100和可选的柔性层220在老化位置。在图3中显示的上部接触部分310的控制可以通过例如手动控制器510来实现。例如，顺时针或者逆时针旋转机械调节机构可以分别使上部接触部分310下降或者上升。在系统500的上部组件540和下部组件550处的电位可以通过放置在组件540和550之间的电绝缘体530实现。当然，本领域中的普通技术人员应该理解，可以在系统500上的其它位置处实现电绝缘。如图5所示，下部组件550可以包括热交换器520。
参考图6，示出了根据本发明的WLBI系统600的视图，其具有配合部件用来在晶片级老化处理期间提供电能、热能、测量和控制特征。电能可以通过电能发生器610来提供到上部615和下部620接触组件。热能可以通过热耦合640来提供到上部接触组件，热耦合640可以放置为刚好在上部接触板615的上面接触，如图6所示。温度可以通过热电偶650来检测。热电偶650可以与热能发生器630和热交换器660合作，以便通过热耦合640和热交换器660的配合维持晶片上的恒定温度。电能可以通过电能发生器610或者其它在本领域中已知的电设备来维持。如图6所示，热交换器660可以通过液体、气体、散热材料或者热控制装置及其等价物的任何组合来提供热控制。
参考图7，所示的是本发明的另一个实施例，其中，WLBI系统700包括用于下降和上升上部接触板705的机构710。机构710可以被液压、气缸、气动或者以其它方式控制。电接触点720和730也如图7所示，其上紧固来自电发生器的电缆。示出电绝缘体740的另一种可选位置位于系统700的底部760附近的热交换器750的下面。
图8示出了对于根据本发明的WLBI系统800有用的机械部件810、电部件820、控制部件830和测量部件840。该WIBI系统800已经在VCSEL晶片的老化中成功的测试。
现在要描述执行根据本发明的WLBI的方法。应该理解，对于不同的半导体晶片可以给出步骤、时间周期、电/热量以及其它参数方面的变形。在接下来的例子中使用VCSEL，或者确切的方法、步骤、时间周期和电/热量不应该构成对本发明的方法和系统的限制。
参考图9，示出了显示根据本发明的用于接收到的一批晶片的晶片级老化过程的流程图。在老化处理前，在步骤905中应该清洁晶片、石墨盘和接触板。在步骤910中将VCSEL晶片和石墨盘(柔性层220)装载到底部接触板上以前，应该检查和记录通常在晶片的外部顶部表面边缘记下的晶片号。晶片的底部表面应该放置在下部接触板上，使得它面朝/接触底部接触板，且如果使用柔性层220，然后可以将柔性层220放置在晶片的顶部(器件侧)表面上。然后，在步骤915中在低接触力(为了防止晶片损坏)下小心地封闭接触板。然后，与接触板电接触的电源偏置电流设置为选定的老化设置值，且偏置电流在步骤920中匀变上升到操作水平。然后在步骤925中将例如冷却风扇的热交换器，以及诸如加热器之类的热源开启到它们合适的老化设置值。
一旦开始老化过程，老化启动信息和设置的记录在步骤930中记录到老化日志/表格上。在每个晶片的老化过程期间，在步骤935中监测晶片老化电流和温度，根据器件或者应用，该老化过程要花几个小时或者几天。
在老化过程的时间周期完成以后，供给到晶片的偏置电流在步骤940中匀变地下降，且最终关闭，以及在步骤940中关闭加热器。老化停止时间和其它可观察的信息的记录可以在步骤945中被记录在信息日志上。在步骤950中通常允许冷却晶片到小于30℃。在冷却周期以后，热交换器(冷却设备，其可以包括由电源供电的风扇)在步骤955中关闭(且由于安全和静电放电的原因应该关闭任何其它设备)。然后在步骤960中打开接触板。然后在步骤965中取出晶片和柔性盘材料。然后在步骤970中清洁晶片，以去除石墨(或者其它柔性层220)颗粒，且晶片在步骤975中返回到处理批中。然后另一个VCSEL晶片可以从该批装载到系统中，或者，如果该批完成了，那么该批可以前进到下一个操作(例如，验证测试或者器件组装)。
半导体晶片必须考虑处理静电放电(ESD)应该是熟知的。当处理半导体晶片和器件时，总是应该使用适当的清洁和无静电的设备、程序和材料。
上述过程中引用了“偏置电流的匀变上升/下降”以及在接触板关闭期间的机械压力。现在根据那些重要的处理考虑来提供本WLBI处理方法的更详细的信息。
在老化以前的初始清洁晶片期间，不起毛的纸可以放置在工作表面上。用丙酮湿润的不起毛的棉纸可以用来擦拭导电石墨盘(柔性层220)，从而去除颗粒。晶片的两侧可以用空气除尘产品喷射，从而轻轻地去除松散的颗粒。用丙酮湿润的不起毛的棉纸也可以用来擦拭老化系统的顶部和底部接触板，以去除颗粒，尤其是由于前面的晶片老化可能存在的任何剩余的石墨或者其它颗粒。该系统的接触板和晶片区域也可以用空气除尘产品喷射。
观察需要晶片级老化的新的晶片的批号和晶片号，然后记录在记录表上。记录表的一个例子在图10中显示。晶片号通常刻在晶片的顶部表面的边缘。
然后，将晶片以及如果使用柔性层还包括柔性层220(即，导电盘材料)装载到如图2所示的系统中。在装载期间，通常用操作镊子来夹起晶片，且放置在底部接触板上，使晶片平面朝上。然后，用镊子夹起柔性层220，且放置在VCSEL的顶部上，使柔性层220的平的边缘与晶片的平的边缘匹配，如图4所示。
然后，接触板在晶片和盘上关闭。系统可以装备有手动或者自动接触关闭设备。这里描述的是用于关闭自动系统的方法。在准备关闭自动接触关闭设备中，上部接触板气缸气压计可以设置为10*5psi。然后启动与接触板相连的“向下”按键，以关闭接触板。然后，在接触板关闭期间监测晶片和/或石墨盘，以确保它们不经历移动/滑动。如果需要移动，可以要求操作者开启该板和重复步骤。
在接触板关闭以后，操作者应该等大约1分钟，为了系统和晶片稳定，然后，能够由气缸产生的压力会增加，同时监测气压计符合下面的顺序20*5psi持续1分钟30*5psi持续1分钟40*5psi持续1分钟50*5psi持续1分钟发现对于VCSEL测试结果期间显示的最终操作条件最佳为气缸压力计的50*5psi设置值，其相应于跨过晶片的90psi的夹紧力。
该方法中的下一步是跨过电接触件匀变上升偏置电流。首先，操作者应该将电压传感器/伏特计的导线短路在一起(以防止在上电期间供给电流的冲击)。操作者将开启500Amp的电源。在启动时的标准设置可以是小于3.0伏的开路电压，短路电流为0Amp。通过电压感测导线的短路，电源应该读数为近似0V的电压输出，以及近似0Amp的电流输出。电源偏置电流可以首先设置为10Amp。然后，操作者可以去除电压感测伏特计导线短路。供给输出电压现在应该增加到1-2伏。操作者可以以下面的进度表来手动缓慢地匀变上升偏置电流(使用通常在电源供给设备中能找到的电流设置旋钮)对于120Amp的晶片10Amp持续2分钟(在感测导线短路去除以后)20Amp持续3分钟40Amp持续4分钟80Amp持续5分钟120Amp持续最终老化设置值。
对于170Amp的晶片10Amp持续1分钟(在感测导线短路去除以后)20Amp持续2分钟40Amp持续2分钟80Amp持续3分钟120Amp持续3分钟170Amp持续最终老化设置值。
对于480Amp的晶片20Amp持续1分钟(在感测导线短路去除以后)40Amp持续2分钟80Amp持续3分钟160Amp持续4分钟240Amp持续5分钟320Amp持续5分钟360Amp持续5分钟400Amp持续5分钟440Amp持续5分钟480Amp持续最终老化设置值。
缓慢地匀变偏置电流是重要的，以避免过大的温度暂态，这可以冲击和破裂晶片。这些电流匀变速度将限制热暂态到小于5℃/分钟。参考通常用于不同晶片类型的老化电流的表格1。
表1
接下来，操作者应该检察热电偶读数的晶片衬底温度。例如用于VCSEL晶片的晶片温度，应该从25℃朝着125℃的老化温度稳定地增加。然后启动热交换器。如果热交换器是散热器结合冷却风扇，那么冷却风扇电源开关应该开启(如果没有工作)，且热监测的温度应该设置为根据诸如在表格1中显示的器件规格来控制冷却风扇(例如85℃或者125℃)。当衬底温度超过设置的控制温度时，自动工作的风扇现在可以循环开启/关闭，来冷却晶片。
可以使用热电偶读数来检察晶片/晶片衬底温度。晶片温度可以以小于5℃/分钟的速度来稳定地朝着指定的老化温度增加。对于120Amp和170Amp晶片类型，操作者应该在晶片衬底温度超过50℃时开启顶部板加热电源。480Amp的晶片类型通常不要求顶部板加热到达老化温度。对于125℃的老化条件的晶片类型，当晶片衬底温度到达100℃时，用于VCSEL晶片的晶片老化可以认为被“启动”，对于85℃的老化条件的晶片类型，当晶片衬底温度到达60℃时，用于VCSEL晶片的晶片老化可以认为被“启动”。启动时间和其它信息的记录可以记录在图10中所示的老化日志的合适空间中。
在老化启动期间，直到晶片衬底温度稳定在指定的老化温度(例如对于VCSEL为85或者125正负5℃)，操作者应该仔细地监测晶片，且在整个老化期间(例如，对于VCSEL晶片为20小时)应该周期性地检察晶片衬底温度。冷却风扇应该在温度范围正负5℃中循环开启/关闭。120和170Amp晶片很少周期开启风扇。480Amp的晶片以近似2分钟的间隔周期开启/关闭风扇。在老化期间，也应该周期性地监测电源电流，以核实维持的标准偏置流。也应该周期性地监测夹紧(接触)力，以核实维持合适的设置值(例如，VCSEL在50*5)，以便确保在晶片上维持足够的热和电接触。也可以周期性地监测顶部接触板加热器，以核实维持着合适的温度读数。如果晶片衬底温度超过允许的最大值(例如，对于VCSEL为135℃)，通过设置冷却风扇为“开启”位置，或者如果需要，减小/关闭电源偏置电流采取立即的校正行动。
在老化周期完成时，电流将匀变下降，且加热器关闭。对于VCSEL，操作者将仔细地匀变下降电源偏置电流(以避免可以冲击和破裂晶片的温度暂态)，且如下关闭顶部板加热器对于120Amp的晶片120Amp是顶部板加热器开启下的老化设置值。关闭顶部板加热器80Amp持续3分钟40Amp持续3分钟20Amp持续3分钟10Amp持续3分钟0Amp到偏置电流完全关闭。
对于170Amp的晶片170Amp是顶部板加热器开启下的老化设置值。关闭顶部板加热器120Amp持续3分钟80Amp持续3分钟40Amp持续3分钟20Amp持续3分钟10Amp持续3分钟0Amp到偏置电流完全关闭。
对于480Amp的晶片480Amp是顶部板加热器关闭下的老化设置值。
400Amp持续3分钟360Amp持续3分钟320Amp持续3分钟240Amp持续3分钟160Amp持续3分钟80Amp持续3分钟
40Amp持续3分钟20Amp持续3分钟10Amp持续3分钟0Amp到偏置电流完全关闭。
当偏置电流关闭时，使电压感测导线短路在一起。
该过程应该防止电源跨过晶片和接触板摆动到-1.0伏。然后应该关闭电源。然后停止的时间和日期记录在老化日志上。停止时间可以是操作者开始老化电流匀变下降周期的时间。然后，通过施加了夹紧力，没有偏置电流，且冷却风扇设置在老化设置值，允许晶片冷却到小于80℃的衬底温度。对于120Amp的晶片，通过冷却风扇设置在老化设置值，冷却晶片到小于70℃。通常该冷却周期将小于20分钟。当衬底温度下降到小于80℃(或者对于120Amp的晶片小于70℃)时，冷却风扇可以转换到“开启”位置。该风扇将以全速连续运转。这将加速冷却速度(但是晶片热暂态小于50℃/分钟)。当晶片衬底温度下降到小于30℃时，冷却风扇可以转换到“自动”位置。通常，风扇完全开启的冷却周期应该小于20分钟。
为了打开接触板，接触板夹紧气压计设置应该以下面的顺序从50psi减小到10psi50*5psi老化设置值40*5psi持续1分钟30*5psi持续1分钟50*5psi持续1分钟10*5psi持续1分钟为了开启接触件，操作者将启动接触件“向上”开关。顶部接触板将缓慢地开启，操作者应该在开启过程期间观察粘附或者滑动运动的晶片和盘。如果必要，操作者可以通过用镊子保持晶片来防止晶片滑离底部板。当顶部接触板停止向上运动时，晶片和盘准备好去除。晶片和盘应该在底部板上附着在一起。在从下部接触板去除以后(如果在晶片的两侧使用了柔性层220，在从晶片分离柔性层220以后)，应该检察晶片的任何破裂或者其它可见的损坏。一旦晶片上的所有信息和观察被记录在老化程序日志上时，通常完成了该程序。
这里描述的接触方法是用于具有前后接触件的电子器件。这包括例如VCSEL型激光器、其它激光器、LED、半导体二极管、加上其它类型的电子器件。该接触方法最好包括两个不同的电极，晶片的每个侧面上各一个，用于施加偏置电流。柔性层220的使用可以使得在整个晶片表面以及跨过它的所有器件上接触。
这里描述的作为柔性和/或石墨材料形成为盘，以相应于晶片的尺寸和形状的柔性层220可以增加到电极(接触板)和晶片之间的晶片的一个侧面、两个侧面或者两个都不是。如上述图4的示例所描述的，中间接触层220是导电的、导热的以及机械可压缩的。
本WLBI系统可以包括目前在电子、电气、机械、测量和控制领域中可用的设备，以及设计。这些包括，但不限于两个或者多个电极，其接触两个晶片侧面的全部表面区域，以施加偏压和机械接触。
两个或者多个高度导电和导热电极，其跨过晶片提供均匀的偏压和温度。
机械可压缩的电极，以施加和去除可控制和可测量的用于接触的机械力。
温度控制热交换器结构，其由通过晶片衬底接触件的热通道来模拟部件封装应用中的热流，以及按要求的从每个电极注入/去除热，以重复部件封装实施。
温度控制热交换器结构，其可以通过空气或者液体冷却从一个电子器件晶片侧面去除热。
温度控制热交换器结构，其可以通过空气或者液体冷却从电子器件晶片侧面的任何一个或者两个去除热或者注入热。
温度控制系统，其将热电偶插入电子器件晶片的每个侧面上的电极中，以测量电极板温度和利用该信号来控制热量注入到电子器件晶片/从电子器件晶片去除。
模块的、两部分的、自动、电极接触板，其产生初始小的力接触整个晶片表面，且位于电子器件晶片表面的高度，然后，第二接触板，其产生大的力接触第一接触板的中心。枢转界面本身校正接触板和电子器件晶片的不平面性。
模块、两部分、自动校平的电极接触板，其在两个部分之间具有球形表面接触(或者其它类似的几何表面)，以便相对于平表面接触来说的大接触面积和低接触阻力。
热交换器结构，通过将热引导到具有散热片的大面积，将高速空气流引导到散热片区域的中心上，然后将它引导出散热片到达加热的空气被去除的出口表面，从而该热交换器结构可以从电极中去除热。
可拆卸的底座电极接触区域，其使得可以周期性的电极替换，而不替换整个电极/热交换器项目。
在电极上的表面镀，诸如金和/或镍镀，以防止金属移动到电子器件晶片中，以防止电极氧化，且提供给晶片和/或中间接触材料的低阻力接触。
热交换器结构，其通过从接触电极引导热到恒定温度的表面上，在恒定的温度下维持接触电极，诸如，但不限于从接触电极引导热到100℃的沸水容器中。对于给定的来自电子器件晶片的热流，以及给定热引导尺寸，可以相对于恒定温度表面维持恒定的δ温度。
热交换器结构，其通过蒸发液体，包括，但不限于加热水的热量以去除来自电极的热，通过自动液体高度监测器来补充液体。
热交换器结构，其通过调节热引导尺寸以调节热阻来调节接触电极温度。该调节包括，但不限于，可调节的螺钉插入到热引导件中的带螺纹的孔中，其改变热引导截面积和有效热阻。
接触电极之间的电偏压连接，以及偏压源，其提供具有足够电特性和热特性的电接触，以避免由电损耗产生过度的热，且通过从电极进入偏压源的热流来防止损坏偏压源。该连接包括，但不限于，低电阻的金属BUS杆或者缆线，通过杆/缆线的空气或者液体冷却以去除沿杆/缆线向下流的热。
和/或上述各项的任何组合。
下面的描述将集中考虑VCSEL晶片的老化，但是原理可以应用到其它半导体晶片。VCSEL晶片产品通常是3英寸直径的圆形(具有2.9英寸直径的平面)的砷化镓(GaAs)半导体晶片，通常0.008-0.014英寸厚。晶片在项部侧用金属化图形处理，且在底部侧全部表面金属化。该晶片级老化过程是通电的老化，通常供给20mA的直流电流，对于一些产品为5-20mA直流电流，限流的，对晶片上的每个器件具有约2伏，通常在125℃，对于一些产品85-150℃，控制在+/-5℃，在周围大气环境下通常持续20小时。每个晶片(根据器件类型)具有24K-58K个器件，对于整个老化电源电流要求为120-1200Amps，供给电压的范围为0-5伏。
典型的VCSEL晶片功率消耗从200瓦到2000瓦，其取决于器件数量/晶片和偏置电流/器件。本发明的老化系统提供金属电极，其在受控压力(可调节的10-100psi力，可控制到+/-5psi)下夹紧到晶片的两个侧面，打开时用于装载/卸载。几乎匹配VCSEL晶片表面形状，且目前已知为大约0.015英寸厚的石墨箔(即，柔性层220)可以在VCSEL晶片的形成图形的顶侧插入，以提供导电和导热的缓冲层。在老化期间，由石墨箔和晶片的组合产生大量的热，必须由老化系统来热处理，以维持预定的晶片底部侧温度。空气和/或液体冷却对于处理热负荷是有用的。
本发明人开发了一种晶片级老化系统，其通过空气冷却，且对于1200瓦来说维持125℃的晶片温度，在140℃晶片温度下控制达到1400瓦。最大功率消耗的目标性能是在1600瓦功率消耗下维持125℃的晶片温度。该WLBI系统利用气缸夹具来在晶片上施加达到700磅的力。热电偶将晶片衬底温度提供到控制箱，其打开/关闭冷却风扇以维持在底部接触板的中心处的目标温度+/-5℃。跨过底部铜板的温度曲线在边缘处从中心读数下降了大约10℃。热通路通常通过底部铜接触板向下进入具有冷却叶片的大的铜散热器，空气通过该冷却叶片推动。利用具有600cfm容量的推进叶片。辅助加热器连接到顶部接触板，以为低电流晶片产品注入热量。
用来实现VCSEL晶片老化的系统应该均匀地施加压力接触给晶片，其可以调节到在3英寸直径的晶片上的10-100psi的目标。这相应于在3英寸直径的晶片上的总磅数为70-700的夹持力。该压力应该控制到+/-5psi。在20小时老化期间在0-5伏范围内的可调节的120-1200Amps的直流电流被施加到晶片和形成在晶片上的器件。应该将电压控制在+/-1％内。
在20小时老化期间，将消耗达到2000瓦的热来将例如3英寸直径的晶片上的晶片温度控制到85-150℃范围的目标，温度误差为+/-5℃。在老化启动/完成期间，接触压力、偏置电流/电压，以及晶片温度加热/冷却应该以受控和可调节的方式匀变上升/下降。应该监测跨过晶片接触板的接触压力、偏置电流、偏压，以及在老化和匀变上升和匀变下降期间的晶片(底部接触板)温度，且把数据存入日志。
选择用于WLBI系统的机器部件的材料类型可以包括铝和铜，以及其它材料类型。支撑加工的部件最好是铝，所有全高电流通路的材料最好是具有金/镍镀附的接触件的铜，以阻止铜移动进入砷化镓VCSEL晶片，以及防止铜氧化和寄生电阻/热的产生。
顶部/底部接触板(210和215)应该最好自身平整度大约0.003英寸。石墨盘(柔性层220)可以压缩到大约0.003英寸，以弥补一些晶片/板的对应的变化。该系统应该能够连续工作持续20小时的VCSEL的老化。该系统的使用可以假设为超过每星期6天，其中4小时装载/卸载的操作。
VCSEL晶片最好应该以受控的压力接触、受控的偏置电流以及受控的温度来进行持续受控时间周期的老化，而没有晶片损坏。匀变上升和匀变下降过程应该是可以控制的。接触板区域应该最好是平的、光滑的以及清洁的，以防止会引起晶片损坏的不规则表面。具有传感器设备的基于PC的日志记录系统可以用来自动监测和提供定期的读数。在匀变上升和匀变下降期间，基于PC的系统可以每分钟监测接触压力、偏置电流、接触板偏压、底部接触板温度、顶部接触板温度和日志数据，然后，在20小时的老化周期期间，每5分钟监测一次。每个系统/晶片的老化批的数据日志可以以数据文件提供，该数据文件可以上载到网络服务器位置。
为了监测，电源可以被校准，且可以提供有关偏置电流的信号。伏特计可以测量接触板偏压。热电偶可以插入上部/下部接触板来测量温度。
温度过高警报应该触发偏置电流电源的关闭，这将去除热产生源。如果出现系统气压的损耗，那么将损失晶片接触力，这将触发系统警报。不间断电源(UPS)应该用来支持辅助的110V交流控制电子装置，以在损耗110V交流功率的情况下保护系统。如果出现三相电源的失去，系统警报触发，使得可以采取补救措施来挽救晶片和系统。
PC控制的且自动记录数据的日志系统中使用的软件可以同时控制和监测几个WLBI系统；最好，数据日志文件可以上载到网络服务器的位置，且用微软兼容的软件(例如，Excel等)可以察看。诸如以太网之类的网络接口可以提供必要的网络链接和远程指令控制。
每个WLBI系统应该最好使用三相208V交流20Amps来用作电源，单相110V交流20Amps用于控制箱电子装置。
在晶片处理期间，系统应该为操作者设置静电放电(ESD)保护连接。晶片连接板应该电连接到电源终端，以防止ESD。
本发明的老化过程已经在测试中显示为通过在升高的温度和持续固定时间的直流电流下操作基于晶片的器件来“稳定”VCSEL性能。在125℃的温度、20mA的电流和20小时的持续时间下已经成功地测试了部件的老化。在单个部件从老化晶片中取出以后建立，以及在14小时“工作”的老化期间追踪每个器件的光强度输出的变化以后，基于晶片测试的部件失被证实为“稳定”。
在测试期间，要求WLBI系统对“管芯收缩”的晶片进行处理，对于1600瓦的总功率消耗来说这些晶片具有50K个管芯/晶片，1.6V正向压降，20mA/管芯从而获得1000Amps/晶片。该晶片VF×IF功率消耗成为热发生器，以使得晶片达到125℃。然后，系统必须以受控的方式去除热量，以维持125℃。本发明显示为可以工作在整体1000Amps的能力，具有达到2100瓦的消耗能力。用来检验合适的δPO(光功率输出)的稳定性的整个晶片的WLBI测试确定几个有趣的效果。质子和氧化物VCSEL表现不同，导致对电流流过晶片的方式的理解增加。验证了WLBI大致接近由部件老化过程获得的稳定性。通过本发明的教义，WLBI对于870Amp阵列的VCSEL产品是可以实现的，且可以适用于其它在晶片的前面、后面或者其它表面具有电接触点的半导体产品(例如，LED)。
可以利用几个热交换器的设计来提供正在用本发明进行老化的晶片的热管理。现在讨论这些不同的热管理选择。
图11示出了散热器的顶部和侧视图，其可以用作热交换器225，用于辅助冷却下部接触板215，以及最终受到测试的晶片100。参考图11，示出了用于从系统的下部接触板215吸取热的散热器900的顶部视图1110和侧视图1120。散热器900放置在如大多数图中所示的热交换器的位置中，尤其是图2(标号225)、3和5(标号520)。散热器可以由铜制成，且利用安装孔来机械地将其固定到接触板和系统框架。散热器形成为使得散热部分提供足够的表面积，使其通风，以冷却和最终冷却接触板。风扇(没有显示)可以直接放置在指向散热部分的散热器下面，以有利于冷却。也可以允许液体(没有显示)来通过散热部分循环，以辅助冷却。
图12示出了根据本发明的WLBI系统下部组件1200的透视图，其中，散热器900使用电绝缘的玻璃纤维安装件1220来安装到铝的底部1210。本领域中的普通技术人员将认识到还可以使用其它材料。
图13示出了本发明的另一个实施例的侧视图，其中，液体可以用于冷却系统的下部接触部分。参考图13，WLBI系统1300通常显示为具有液体冷却的热交换器1305，用于冷却铜卡盘1310。通过所示的系统1300，水(或者其它冷却剂)从水源1315远距离供给到液体冷却剂容器1305。铜卡盘1310通过细长的铜热导体1325与冷却剂热连通。在冷却操作期间，允许冷却剂通过端口1330蒸发。由于需要更多的冷却剂来冷却铜卡盘1310，所以通过液体管线1335增加新的冷却剂到容器1305。
使用具有例如3.17英寸直径的铜热导体1325作为热导体，沸水高度位置需要在热载荷为1000W的卡盘1310的表面下面2.0英寸；对于2000W，沸水高度位置需要是在卡盘1310的表面下面1.0英寸。如果沸水表面很靠近卡盘1310的顶部，那么可以使用较低的热传导率的材料。
铜热导体1325必须总是延伸到沸水中。大约8.04cm(3.17英寸)的直径和大约10cm(4.0英寸)高的热导体/卡盘圆柱可能是最佳的。热导体1325和卡盘面可以都是8.04cm(3.17英寸)的直径。
图14示出了类似于在图13中描述的系统的液体冷却系统的另一个侧面透视图，其中，通过在图14中显示的系统，可以使用预热元件1410来控制液体温度；图15示出了本发明的另一个实施例的侧视图，其中，底部接触板组件1510具有形成其中的孔1520或者其它凹槽，以允许热传感器精确地测量由下部接触板1510支撑的晶片中心最近的接触板1510中心附近的板的温度。图15还示出了一种机构，用于通过铜管1530或者其它输入端口将液体冷却剂直接提供到下部接触板1510的底部1540上；图16示出了本发明的另一个实施例的侧视图，其中，上部接触板1610包含在外壳1620中。上部板高度调节机构1630设置为压平接触板1610。下部接触板不再作为单独单元显示，替代的，作为热交换单元1640的一部分一体形成显示。在操作期间，供给到热交换单元1640的液体冷却剂通过输入端口1650提供，且允许喷射到接触板/热交换器1660的下表面，如图16所示。
图17示出了与晶片，以及如果使用导电层1705还有导电层1705(类似于柔性层220)接触的上部接触板1710和下部接触板1720的另一个侧面透视图，其中，冷却剂和/或加热液体提供到上下接触板组件的腔/容器1730中。
图18示出了系统1800的另一个侧面透视图，其中，上部接触板1810和下部接触板1820接触晶片，以及如果使用接触导电层1805还包括导电层1805(类似于柔性层220)。在这样的情况下，冷却剂和/或加热液体提供到围绕与上部接触板1810和下部接触板1820相连的轴缠绕的螺旋管/管道1830，以及通过螺旋管/管道1830提供到组件。上部接触板1810和下部接触板1820显示为镀Ni-Au的铜。还是如图18所示的半球形接触件1840，其设置为相对于老化处理的晶片1805来提供调节上部板1810的高度和均匀的压力。
这里提出的实施例和例子表示为最好地说明本发明和它的实际应用，从而使得本领域中的普通技术人员可以进行和利用本发明。然而，本领域中的普通技术人员应该理解，前面的说明和例子只是为了示例和例子而表现的。本发明的其它变化和改进对于本领域中的普通技术人员会明显，且就是后附的权利要求书的目的可以覆盖这样的变化和改进。这里提出的说明不是意在穷举或者限制本发明的范围。在不偏离下面的权利要求书的范围情况下根据上述教义可以进行很多改进和变化。期望本发明的使用可以包括具有不同特性的部件。本发明的范围意在由后附的权利要求书限定，给出对在各方面的等价物的全面的认识。
权利要求
1.一种晶片级老化的方法，其包括的步骤为(a)使用下部接触板来施加电和机械接触到半导体晶片的衬底表面(910)；(b)使用上部接触板来施加电和机械接触到与由所述半导体晶片承载的半导体器件相连的单个接触件(920)；(c)从连接到所述第一和第二接触板的电源通过所述上下第二接触板提供电能(920)到所述半导体器件；(d)监测和控制(935)给所述半导体器件的电能一段根据特定的老化标准设置的时间；(e)当所述一段时间完成时去掉电能(955)；以及(f)从所述半导体晶片去除电和机械接触(965)。
2.如权利要求1的方法，还包括通过进一步提供热交换器机构给所述上部接触板或所述下部接触板中的至少一个来监测和控制在所述半导体晶片处产生的热能的步骤。
3.如权利要求2的方法，其特征在于通过将液体冷却剂(950)应用到所述上部接触板或所述下部接触板中的至少一个来提供所述热控制。
4.如权利要求2的方法，其特征在于通过将空气冷却剂(950)应用到所述上部接触板或所述下部接触板中的至少一个来提供所述热控制。
5.如权利要求2的方法，其特征在于通过将散热器冷却剂(950)应用到所述上部接触板或所述下部接触板中的至少一个来提供所述热控制。
6.如权利要求1的方法，还包括在下面中的至少一个之间提供导电和导热材料(910)所述上部接触板和所述半导体器件；以及所述下部接触板和所述衬底；其中，所述导体材料提供所述半导体器件以改进的电、机械和热接触。
7.如权利要求1的方法，还包括允许所述半导体晶片在步骤(f)以前处于室温(960)的步骤。
8.如权利要求1的方法，还包括在根据所述特定老化标准的步骤(c)和(d)期间提供热控制(950)到所述半导体器件和所述半导体晶片的步骤。
9.如权利要求8的方法，其特征在于通过将液体冷却剂(950)应用到所述第一或者所述第二接触板中的至少一个来提供所述热控制。
10.如权利要求8的方法，其特征在于通过将散热器冷却剂(950)应用到所述第一或者所述第二接触板中的至少一个来提供所述热控制。
11.如权利要求8的方法，其特征在于通过监测所述上部接触板和所述下部接触板中的至少一个的热能(935)来提供所述热控制。
12.如权利要求11的方法，其特征在于使用与所述上部接触板和所述下部接触板中的至少一个进行热接触的热电偶来执行所述监测(935)。
13.一种晶片级老化的方法，其包括的步骤为(a)使用下部接触板(910)来将电和机械接触施加给半导体晶片的衬底表面；(b)使用上部接触板(915)来将电和机械接触施加给用于由所述半导体晶片承载的半导体器件的单个接触件；(c)从连接到所述上部和下部接触板的电源通过所述上下第二接触板将电能提供给所述半导体器件(920)；(d)监测和控制给所述半导体器件的电能(925)一段根据特定的老化标准设置的时间；(e)通过进一步提供热交换器机构给所述上部或者下部接触板中的至少一个，监测和控制在所述半导体晶片处产生的热能(935)；(f)当所述一段时间完成时去掉电源(935)；以及(g)去除给所述半导体晶片的电和机械接触(965)。
14.如权利要求13的方法，其特征在于通过监测所述上部接触板或者所述下部接触板中的至少一个的热能(935)来提供所述热控制。
15.如权利要求14的方法，其特征在于使用与所述上部接触板和所述下部接触板中的至少一个进行热接触的热电偶来执行所述监测(935)。
16.如权利要求15的方法，其特征在于通过将液体冷却剂机构(950)应用到所述上部或者所述下部接触板中的至少一个来提供所述热控制。
17.如权利要求15的方法，其特征在于通过将空气冷却剂机构(950)应用到所述上部或者所述下部接触板中的至少一个来提供所述热控制。
18.如权利要求15的方法，其特征在于通过将散热器冷却剂机构(950)应用到所述上部或者所述下部接触板中的至少一个来提供所述热控制。
19.如权利要求13的方法，还包括在步骤(b)以前在所述上部接触板和所述半导体器件之间提供柔性、导电和导热材料(910)。
20.如权利要求13的方法，还包括在步骤(a)以前在所述下部接触板和所述衬底之间提供柔性、导电和导热材料(910)。
21.如权利要求13的方法，还包括允许所述半导体晶片在步骤(f)以前处于室温(960)的步骤。
22.如权利要求14的方法，其特征在于使用与所述上部接触板和所述下部接触板中的至少一个进行热接触的热电偶来执行所述监测(925)。
23.如权利要求22的方法，其特征在于通过将液体冷却剂装置应用到所述上部或者所述下部接触板中的至少一个来提供所述热控制(950)。
24.如权利要求22的方法，其特征在于通过将空气冷却剂装置应用到所述上部或者所述下部接触板中的至少一个来提供所述热控制(950)。
25.如权利要求22的方法，其特征在于通过将散热器冷却剂装置应用到所述上部或者所述下部接触板中的至少一个来提供所述热控制(950)。
26.一种用于向承载至少一个半导体器件(110)且具有下表面(105)和上表面(107)的半导体晶片(100)提供晶片级老化处理的方法，所述上表面(110)进一步包括用于由所述晶片承载的所述半导体器件的电接触件(110)，所述下表面(105)进一步包括用于所述半导体器件的共同接触件(105)，该方法包括的步骤为(a)提供晶片级老化系统，其包括下部接触板、上部接触板、电源和热能控制器；(b)将所述半导体晶片(905)搁置在晶片级老化系统的下部接触板上，使得所述下部接触板和所述半导体晶片的下表面之间电接触(910)；(c)朝着搁置在所述下部接触板处的所述半导体晶片关闭所述上部接触板(915)，直到获得与所述晶片的上表面机械和电接触；(d)从所述电源施加电能(920)到所述上部接触板和所述下部接触板，其中，然后使得电流可以通过包括用于半导体器件的电接触件的所述上表面从所述上部接触板流到所述下部接触板，通过所述下表面；(e)从所述热能控制器施加热能水平(925)到所述半导体晶片，其中，热能从所述热能控制器通过所述接触板中的至少一个施加到所述半导体器件和所述半导体晶片；(f)在特定的老化期间，监测所述半导体晶片的晶片级老化(925)；(g)当完成所述老化周期时，去除电压和热能(955)；(h)允许所述半导体晶片冷却(955)；(i)远离所述半导体晶片(960)地打开所述上部接触板；以及(j)从所述晶片级老化系统去除所述半导体晶片(965)。
27.如权利要求26的方法，还包括，在步骤(c)以前在所述半导体器件的所述上表面和所述上部接触板之间放置柔性接触材料，其中，所述柔性接触材料有利于通过所述半导体晶片和由所述半导体晶片承载的所述至少一个半导体器件导热和导电，当所述上部接触板朝着所述半导体晶片的所述上表面关闭时，所述柔性接触材料最小化由所述下部或者所述上部接触板施加的压力对所述半导体晶片和所述半导体器件的损坏。
28.如权利要求26的方法，还包括，在步骤(b)以前在所述下部接触板和所述半导体器件的所述下表面之间放置柔性接触材料，其中，所述柔性接触材料有利于通过所述半导体晶片和由所述半导体晶片承载的所述半导体器件导热和导电，当所述上部接触板朝着所述半导体晶片的所述上表面关闭时，所述柔性接触材料最小化由所述下部或者所述上部接触板施加的压力对所述半导体晶片和所述半导体器件的损坏。
29.如权利要求26的方法，其特征在于所述晶片级老化的所述监测包括在所述半导体晶片处监测热能(925)的步骤，其中，使用与所述上部接触板和所述下部接触板中的至少一个进行热接触的热电偶来执行所述热能监测。
30.如权利要求29的方法，其特征在于所述热能控制器通过将液体冷却剂(950)应用到所述上部或者所述下部接触板中的至少一个来提供热控制。
31.如权利要求29的方法，其特征在于所述热能控制器通过将空气冷却剂(950)应用到所述上部或者所述下部接触板中的至少一个来提供热控制。
32.如权利要求29的方法，其特征在于所述热能控制器通过将散热器冷却剂(950)应用到所述上部或者所述下部接触板中的至少一个来提供热控制。
全文摘要
描述了执行半导体器件的晶片级老化(WLBI)的方法，其中，系统设置为具有至少两个电极(210、215)。电偏压(920)和/或热功率(925)施加在具有用于由晶片承载的半导体器件的前后电接触件的晶片(100)的每个侧面上。柔性导电层(910)描述为用于用电接触件来供给晶片的器件侧面上的引脚，和/或还用于保护晶片不受到施加到其表面上的机械压力。还描述了使用冷却系统(950)来使得可以施加均匀的温度到受到老化的晶片。晶片级老化这样执行，即，通过使用上部接触板来将电和机械接触(915)施加到用于半导体器件的单个接触件；使用下部接触板(910)来将电和机械接触施加到所述半导体晶片的衬底表面；从连接到所述上下接触板的电源通过所述上下第二接触板来给所述半导体器件提供电能(920)；根据特定的老化标准监测和控制给所述半导体器件的电能(935)一段时间；在所述一段时间(955)完成时去除电能；以及去除到给述半导体晶片的电和机械接触(965)。
文档编号H01S5/042GK1568433SQ02820299
公开日2005年1月19日 申请日期2002年8月12日 优先权日2001年8月13日
发明者M·J·哈吉-谢克, J·R·比亚尔, R·M·豪金斯, S·拉比诺维奇, J·K·冈特 申请人:霍尼韦尔国际公司