晶圆固定装置及晶圆测试夹具的制作方法

本实用新型涉及晶圆测试领域，特别是涉及一种晶圆固定装置及晶圆测试夹具。

背景技术：

随着集成电路技术的持续发展，芯片上将集成更多器件，芯片也将采用更快的时钟速度。在这些要求的推进下，器件的几何尺寸将不断缩减，并要求在芯片的制造工艺中不断采用新材料和新技术。这些改进对于单个器件的寿命来说影响非常大，可能造成局部区域的脆性增加、功率密度提高、器件的复杂性增加以及引入新的失效机制，因此对可靠性测试的要求也越来越高。

尽管大部分可靠性测试都是在器件封装级别上完成的，但许多IC制造商现在正在向晶圆级测试(WLT)转移。这种转移一般出于多方面考虑，包括将来把可靠性测试融入到晶圆的制造流程中。

同已封装好的失效器件相比，晶圆级可靠性(WLRT：Wafer Level Reliability)测试节省了大量的时间、产能、金钱以及材料的损耗。而且其返工时间较短，可以直接从生产线中将失效的晶圆抽出并测试，而不需要先将这部分器件封装之后再测试(封装并测试的流程需要花上两周的时间)。由于大部分测试流程相似，也保证了可靠性测试向WLT转移的简易性。

目前主要使用8英寸和12英寸的固定架1(如图1所示)来做晶圆级可靠性测试，如高温循环测试(TC：Temperature cycling test)、高温存储测试(HTS：High temperature storage test)、温湿度偏压测试(THB：Temperature humidity bias test)、高加速应力测试(HAST： Highly accelerated stress test)等。但使用如图1所示的固定架1做晶圆级可靠性测试时产生的缺点如下：

1、由于受到来自测试机台内风的压力较大，容易使晶圆发生破裂；

2、使用现有固定架测试晶圆时，无法满足JEDEC标准的相关要求，如：

2.1利用现有固定架对晶圆进行可靠性测试时，晶圆的一面需要与固定架接触，使得晶圆无法完全暴露在指定的温湿度环境下；

2.2接近压力腔内表面时，晶圆的实际温度高于环境温度；

3、现有固定架在测试机台内占用空间大，且装载的晶圆数量少，无法满足测试产能的要求。

鉴于此，有必要设计一种新的晶圆固定装置及晶圆测试夹具用以解决上述技术问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种晶圆固定装置及晶圆测试夹具，解决采用现有固定架对晶圆进行可靠性测试时，存在晶圆破裂，测试无法满足JEDEC 标准及无法满足测试产能要求的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种晶圆固定装置，所述晶圆固定装置包括至少一个晶圆固定架，其中，所述晶圆固定架包括：

本体；

位于所述本体内并与所述本体连接的载盘，其中，所述载盘的厚度小于本体的厚度；

一端固定在本体上，另一端悬空并延伸至所述载盘上方的晶圆固定部；以及

从所述本体凹至所述载盘或从所述载盘凹至所述本体的弧形装卸部。

优选地，所述本体、载盘均为环形，并且本体环形的宽度大于载盘环形的宽度。

优选地，所述本体与所述载盘，所述晶圆固定部与所述本体均通过螺栓实现连接。

优选地，所述载盘为铝载盘。

优选地，所述晶圆固定装置包括两个晶圆固定架，其中，第二晶圆固定架通过若干第一固定部固定在第一晶圆固定架的内下方。

优选地，所述第一固定部为长方体结构，其中，所述长方体的一端通过螺栓与第一晶圆固定架的本体的下表面连接，另一端则通过螺栓与第二晶圆固定架的本体的上表面连接。

本实用新型还提供一种晶圆测试夹具，所述晶圆测试夹具包括：

第一测试结构，所述第一测试结构包括一个如上述所述的晶圆固定架；

以及位于所述第一测试结构上方的第二测试结构，所述第二测试结构包括至少一个如上述所述的晶圆固定装置；

其中，所述第一测试结构和第二测试结构通过第二固定部固定连接。

优选地，所述晶圆测试夹具还包括多个循环交替的第一测试结构和第二测试结构。

优选地，所述第二固定部为一螺杆，其中，所述第一测试结构和第二测试结构的本体上设置有与螺杆配合的螺纹孔。

优选地，所述第一测试结构与所述第二测试结构之间，及第二测试结构中多个晶圆固定装置之间有预设间隔。

如上所述，本实用新型的一种晶圆固定装置及晶圆测试夹具，具有以下有益效果：

1.由于本实用新型所述夹具中各测试结构上下空隙较小，减少了来自测试机台内风的压力，避免了晶圆破裂；

2.由于晶圆是通过载盘固定在所述夹具上，且所述载盘与晶圆的接触面积较小，使得晶圆能够最大面积地暴露在指定的温湿度环境下；

3.通过将所述载盘设置为铝载盘，利用铝载盘传热速度快的特性，保证了晶圆与测试环境温度的一致性；

4.本实用新型所述晶圆测试夹具不仅能实现不同尺寸晶圆的同时测试，而且还能实现在更小的占用空间下测试更大的晶圆，提高测试产能；

5.本实用新型所述的晶圆测试夹具通过大底盘及对称性的设计，保证了所述夹具的稳定性和安全性；

6.本实用新型所述的晶圆测试夹具通过弧形装卸部的设计，便于实现晶圆的装卸；

7.实用新型所述的晶圆测试夹具通过设置螺纹孔及螺杆，不仅便于晶圆测试夹具的安装，而且能够实现本体的可旋转，进一步便于晶圆的卸载。

附图说明

图1显示为现有技术中固定架的俯视图。

图2显示为实施例一所述晶圆固定装置的结构示意图。

图3显示为实施例一所述晶圆固定装置沿AA’的截面图。

图4显示为实施例一所述第一晶圆固定架的结构示意图。

图5显示为实施例一所述第二晶圆固定架的结构示意图。

图6a和图6b显示为实施例一所述晶圆固定装置放置晶圆的结构示意图。

图7显示为本实用新型所述晶圆测试夹具的结构示意图。

元件标号说明

1 现有固定架

2 晶圆固定装置

21 第一晶圆固定架

211 第一本体

212 第一载盘

213 第一晶圆固定部

214 第一弧形装卸部

215 第一螺栓

22 第二晶圆固定架

221 第二本体

222 第二载盘

223 第二晶圆固定部

224 第二弧形装卸部

225 第二螺栓

23 第一固定部

3 第一待测晶圆

3’ 第二待测晶圆

4 晶圆测试夹具

41 第一测试结构

42 第二测试结构

43 第二固定部

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图2和图7。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

实施例一

如图2至5所示，本实用新型提供一种晶圆固定装置2，所述晶圆固定装置2包括至少一个晶圆固定架，其中，所述晶圆固定架包括：

本体；

位于所述本体内并与所述本体连接的载盘，其中，所述载盘的厚度小于本体的厚度；

一端固定在本体上，另一端悬空并延伸至所述载盘上方的晶圆固定部；以及

从所述本体凹至所述载盘或从所述载盘凹至所述本体的弧形装卸部。

需要说明的是，所述本体与所述载盘，所述晶圆固定部与所述本体均通过螺栓实现连接。即所述第一本体211与所述第一载盘212、第二本体221与第二载盘222、第一晶圆固定部 213与第一本体211、第二晶圆固定部223与第二本体221之间均通过第一螺栓215及第二螺栓225实现连接。优选地，在本实施例中，与所述螺栓配合的螺孔是直径为5mm的圆形。

优选地，在本实施例中，所述晶圆固定装置2包括两个晶圆固定架，其中，第二晶圆固定架22通过若干第一固定部23固定在第一晶圆固定架21的内下方。当然，在其它实施例中，所述晶圆固定装置2可包括一个晶圆固定架，三个晶圆固定架或其它数量的晶圆固定架。

进一步优选地，在本实施例中，所述第一晶圆固定架21用于固定12英寸晶圆3，所述第二晶圆固定架22用于固定8英寸晶圆3’。当然，在其它实施例中，所述第一、第二晶圆固定架还可以用于固定其它尺寸的晶圆。当待固定晶圆的尺寸改变时，整个晶圆固定装置的尺寸也会作相应地调整。

优选地，在本实施例中，采用两个第一固定部23来实现所述第一晶圆固定架21和第二晶圆固定架22的连接。

需要说明的是，所述第一固定部23为长方体结构，其中，所述长方体的一端通过第一螺栓215与第一本体211的下表面连接，另一端则通过第二螺栓225与第二本体221的上表面连接。优选地，在本实施例中，所述长为160mm，宽为20mm；当然，在其它实施例中，所述第一固定架的形状和尺寸还可以作其它调整。

具体的，所述本体为一环形，且所述本体由钢质材料制成。

优选地，在本实施例中，所述第一本体211的宽度为95mm，厚度为3mm。所述第二本体 221的宽度为40mm，厚度为3mm。当然，在其它实施例中，所述第一、第二本体的宽度及厚度也可以作相应调整。

需要说明的是，所述环形本体的宽度为大圆的半径减去小圆半径的差。

具体的，所述载盘的为一环形，且所述载盘由铝质材料制程。

优选地，在本实施例中，所述第一载盘212的宽度为20mm，厚度为1mm。所述第二载盘222的宽度为15mm，厚度为1mm。当然，在其它实施例中，所述第一、第二载盘的宽度和厚度也可以作相应调整。

需要说明的是，由于所述载盘用于装载晶圆，而本体则作为整个固定架的受力支撑部，故所述本体环形的宽度大于载盘环形的宽度。而且由于载盘是用于装载晶圆，故所述本体厚度与载盘厚度的差大于等于待测晶圆的厚度。

具体的，所述弧形装卸部为从所述本体凹至所述载盘或从所述载盘凹至所述本体的弧形装卸部。优选地，在本实施例中，所述第一弧形装卸部214为从所述本体凹至所述载盘的弧形，所述第二弧形装卸部224为从所述载盘凹至所述本体的弧形。

需要说明的是，所述第一、第二弧形装卸部可根据实际需要调整弧形的半径，并通过该弧形的设置，便于测试人员通过该弧形装载和拆卸晶圆。

将12英寸的晶圆3和8英寸的晶圆3’分别放置在本实施例所述晶圆固定装置2中，其示意图分别如图6a和图6b所示。

实施例二

如图7所示，本实用新型还提供一种晶圆测试夹具4，所述晶圆测试夹具4包括：

第一测试结构41，所述第一测试结构包括一个如实施例一所述的晶圆固定架21；

以及位于所述第一测试结构上方的第二测试结构42，所述第二测试结构包括至少一个如实施例一所述的晶圆固定装置2；

其中，所述第一测试结构41和第二测试结构42通过第二固定部43固定连接。

优选地，所述晶圆测试夹具4还包括多个循环交替的第一测试结构41和第二测试结构 42。

需要说明的是，本实施例所述晶圆测试夹具4的最底层为第一测试结构41，所述最底层的第一测试结构41作为测试夹具的同时，还作为一个基底，起到稳定整个测试夹具的目的。

优选地，所述第一测试结构41与所述第二测试结构42之间，及第二测试结构42中多个晶圆固定装置2之间有预设间隔。进一步优选地，在本实施例中，所述预设间隔为2mm。当然，在其它实施例中，所述预设间隔还可以为1mm，3mm、5mm或其它数值等。

具体的，所述第二固定部43为一螺杆，其中，所述第一测试结构41和第二测试结构42 的本体上设置有与螺杆配合的螺纹孔。

需要说明的是，通过在所述本体上设置螺纹孔，不仅便于晶圆测试夹具的安装，而且能够实现本体的可旋转，进一步便于晶圆的卸载。

综上所述，本实用新型的一种晶圆固定装置及晶圆测试夹具，具有以下有益效果：

1.由于本实用新型所述夹具中各测试结构上下空隙较小，减少了来自测试机台内风的压力，避免了晶圆破裂；

2.由于晶圆是通过载盘固定在所述夹具上，且所述载盘与晶圆的接触面积较小，使得晶圆能够最大面积地暴露在指定的温湿度环境下；

3.通过将所述载盘设置为铝载盘，利用铝载盘传热速度快的特性，保证了晶圆与测试环境温度的一致性；

4.本实用新型所述晶圆测试夹具不仅能实现不同尺寸晶圆的同时测试，而且还能实现在更小的占用空间下测试更大的晶圆，提高测试产能；

5.本实用新型所述的晶圆测试夹具通过大底盘及对称性的设计，保证了所述夹具的稳定性和安全性；

6.本实用新型所述的晶圆测试夹具通过弧形装卸部的设计，便于实现晶圆的装卸；

7.实用新型所述的晶圆测试夹具通过设置螺纹孔及螺杆，不仅便于晶圆测试夹具的安装，而且能够实现本体的可旋转，进一步便于晶圆的卸载。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。