專利名稱：使用上部層圖形提供對晶片承載的半導(dǎo)體器件的電流控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于晶片的半導(dǎo)體器件。更具體的，本發(fā)明涉及提供對單個半導(dǎo)體晶片承載的半導(dǎo)體器件進(jìn)行電流控制。本發(fā)明還涉及使用電流控制設(shè)計的諸如垂直共振腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)之類的半導(dǎo)體的晶片級老化(burn-in)。
背景技術(shù)：
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。通常在單個晶片上制造超過60000個半導(dǎo)體激光器部件。
對垂直共振腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)的興趣持續(xù)增加。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，使得電流通過有源區(qū)域，這樣來驅(qū)動VCSEL?？梢杂迷诘湫偷纳榛壱r底內(nèi)部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VCSEL。
歷史上，半導(dǎo)體的生產(chǎn)是很復(fù)雜和昂貴的多步驟工藝。部件的老化通常指熱和/或電測試新制造的半導(dǎo)體部件的過程。老化使得可以單個識別在一批中出現(xiàn)的故障部件。目前，部件在“封裝級”進(jìn)行老化，其意味著通常在測試從晶片得到以后的單個封裝的器件。每個部件被測試和在插座中放置，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)行測試。管芯或者封裝級的老化對于生產(chǎn)商是昂貴的，這是因為它是勞動密集型的。必須每個部件必需在要求完全的人為干預(yù)下被測試。
盡管目前半導(dǎo)體工業(yè)正在研究晶片級老化(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電探針接觸晶片上的多個電接觸件。這樣的系統(tǒng)是復(fù)雜的，且要求對探針和接觸件的對準(zhǔn)特別小心。例如，頒發(fā)給Nakata等的題為“Method of testing electricalcharacteristics of multiple semiconductor integratedcircuits simultaneously”的第6339329號美國專利是WLBI工業(yè)中采用的典型的技術(shù)方向。Nakata等的專利講授了通過使多個探針端子分別與晶片上的多個半導(dǎo)體集成電路元件相關(guān)的多個測試電極接觸，且從共同的電壓供給線通過多個正溫度系數(shù)元件將電壓施加到每個測試電極，以同時測試多個半導(dǎo)體集成電路元件。
半導(dǎo)體制造工業(yè)需要用來減小目前執(zhí)行器件老化所必需的成本和相關(guān)的勞動力的方法和系統(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WLBI方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明人認(rèn)識到，通過描繪實現(xiàn)部件的WLBI的方法和系統(tǒng)來有利地改善目前的老化工藝。然而，在WLBI操作期間，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在由單個晶片承載的器件之間缺乏電流和/或光子控制是有問題的，導(dǎo)致了不精確的老化和/或損壞的器件。因此，本發(fā)明人發(fā)明了在晶片級老化處理期間在晶片承載的電子器件之間控制電流的系統(tǒng)和方法。因此，本發(fā)明作為新系統(tǒng)和方法來描述和提出，以解決目前發(fā)現(xiàn)的WLBI工藝的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
接下來提供本發(fā)明的內(nèi)容，以有利于理解本發(fā)明一些獨特的創(chuàng)新的特征，而不全面描述。本發(fā)明的各個方面的全面了解可以通過將整個說明書、權(quán)利要求書、附圖和摘要作為一個整體考慮來獲得。本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員在閱讀本說明書時可以明白本發(fā)明的另外的目的和特征。
晶片級老化(WLBI)的方法和系統(tǒng)可以減小封裝級老化的需要，且可以降低整個部件生產(chǎn)的成本。這里描述的WLBI系統(tǒng)具有兩個用于在晶片兩側(cè)施加電偏壓不同的電極，該晶片具有用于多個晶片承載的半導(dǎo)體器件的前后電接觸件。冷卻系統(tǒng)也使得可以施加均勻的溫度到受到老化的晶片上。但是通常需要遍及晶片承載的器件的電流和/或光子流控制，且通?？梢灾恢苯釉O(shè)置在部件級處。
WLBI接觸件向電子器件晶片的器件接觸件和襯底表面的全部區(qū)域施加偏壓。有時，在晶片上的鄰近的器件之間會出現(xiàn)電流和/或光子泄漏。本發(fā)明描述了一種方式，其中，承載在相同的晶片上的電子器件可以避免偏壓電流被引導(dǎo)到每個器件的合適的有源區(qū)域的地方的短路。流出預(yù)定區(qū)域的寄生電流的控制可以通過實現(xiàn)幾種設(shè)計來控制。
本發(fā)明的一個目的是提供控制承載在半導(dǎo)體晶片上的半導(dǎo)體器件之間的電流的裝置。當(dāng)采用用于實施半導(dǎo)體器件的WLBI的方法和系統(tǒng)時，這樣的控制是有用的。
根據(jù)解決已有技術(shù)的限制，提出了用于使用寄生電流控制裝置在晶片級老化電子部件或者WLBI的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個特征是描述實現(xiàn)半導(dǎo)體器件的WLBI的方法，其中，制造了包含半導(dǎo)體器件的晶片，該包含半導(dǎo)體器件的晶片受到了WLBI，通過WLBI獲得了單個器件，并且這些可運(yùn)行的器件可以用于使用(例如，出貨或者最終使用)。
本發(fā)明的另一個特征是描述包括在WLBI工藝期間協(xié)調(diào)向晶片承載的器件施加電能和熱溫度的WLBI方法。
本發(fā)明的另一個特征是描述包括在WLBI程序期間協(xié)調(diào)施加熱溫度到晶片承載的器件的WLBI方法。
根據(jù)本發(fā)明的方面，電子器件晶片表面上的擴(kuò)散圖形可以產(chǎn)生正負(fù)極性區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的方面，電子器件晶片表面上的金屬化圖形可以引導(dǎo)電流。
根據(jù)本發(fā)明的方面，電子器件晶片表面上的注入圖形(例如，犧牲層)可以產(chǎn)生不導(dǎo)電的區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的方面，在由有源層表現(xiàn)的器件之間的晶片表面中蝕刻的、研磨的或者以其他方式刻出的溝槽可以控制光子流。
根據(jù)本發(fā)明的方面，填充有注入物的溝槽可以最小化在與所述器件相關(guān)的有源區(qū)域外部的電流或者光子流。
根據(jù)本發(fā)明的方面，在晶片上垂直和/或水平形成的氧化圖形可以控制光子流(氧化圖形的形成可以包括，但不限于，水平從垂直溝槽氧化)。
根據(jù)本發(fā)明的方面，包括，但不限于溝槽的光學(xué)阻擋可以被模制在電子器件晶片表面中，以防止側(cè)向光子傳播，以及在預(yù)定區(qū)域外部的側(cè)向區(qū)域中的光致電流。
根據(jù)本發(fā)明的方面，可以在電子器件晶片表面上形成介電圖形。
根據(jù)本發(fā)明的方面，介電材料也可以包括，但不限于，氮化物、氧化物、聚酰胺和光學(xué)抗蝕劑。


使用附圖來說明本發(fā)明的原理，其中，在貫穿各個圖中，同樣的標(biāo)號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，并連同本發(fā)明的詳細(xì)描述來進(jìn)一步說明本發(fā)明，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，以及包含多個諸如在放大圖中顯示的器件的晶片的已有技術(shù)的視圖；圖2是晶片級老化(WLBI)系統(tǒng)的視圖，其中，該系統(tǒng)可以向晶片提供電和熱接觸，用自動調(diào)節(jié)的上部接觸組件來控制物理施加壓力，以及用熱交換器調(diào)節(jié)溫度；圖3是WLBI系統(tǒng)的視圖，其中，上下接觸組件接觸晶片的電接觸件，顯示出熱量流過整個組件，以及通過熱交換器圍繞設(shè)定溫度調(diào)節(jié)熱量；圖4示出了柔性晶片接觸材料，該柔性的晶片接觸材料導(dǎo)電且形成為類似于晶片的形狀，以便該材料可以用為晶片上的半導(dǎo)體提供共同電接觸件，還示出了覆蓋晶片的表面(器件側(cè)面)的材料(顯著地顯示晶片的底部側(cè))；圖5是WLB I系統(tǒng)的視圖，其中，框架結(jié)構(gòu)顯示為以這樣的方式支撐晶片接觸組件，該方式為，電絕緣/阻擋裝置設(shè)置在各自的正(+)和負(fù)(-)電位組件，以及熱交換器和受到了熱和電測試(或者晶片級老化)的晶片之間；圖6示出了WLBI系統(tǒng)，其中，電源、熱能源和熱電偶以及溫度測量設(shè)備與系統(tǒng)的上部和下部組件，以及通過熱交換器提供溫度控制的可選擇的裝置接觸；圖7示出了WLBI系統(tǒng)，其中顯示了用于降低和升高上部接觸板的機(jī)構(gòu)，其中，該機(jī)構(gòu)可以被液壓、氣缸、氣動或者其它方式控制；
圖8示出了用于根據(jù)本發(fā)明的WLBI系統(tǒng)的機(jī)械部件、電部件和測量部件；圖9示出了用于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的WLBI的方法的步驟的流程圖；圖10示出了形成在電子器件晶片表面上的擴(kuò)散圖形，其可以用于產(chǎn)生正負(fù)極區(qū)域；圖11示出了金屬化圖形，其也可以形成在電子器件晶片表面上的選擇區(qū)域處；圖12示出了注入圖形，其可以被加入電子器件晶片表面來產(chǎn)生不導(dǎo)電區(qū)域；圖13示出了介電圖形，其可以形成在電子器件晶片表面；圖14示出了可以從晶片表面蝕刻、研磨或者以其他方式刻入選擇層和區(qū)域中的溝槽，以控制由晶片承載的半導(dǎo)體器件之間的電流；圖15示出了氧化圖形，其可以垂直地和/或水平地形成在晶片上且可以控制接觸件之間的電流；圖16示出了溝槽，其可以形成在晶片中，且還可以用注入物填充，用來最小化位于有源區(qū)域外部的接觸件之間的電流；以及圖17示出了還可以用于最小化VCSEL器件的有源區(qū)域外部的光子流的溝槽。
具體實施例方式
本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員在研究了下面的本發(fā)明的詳細(xì)描述時會明白本發(fā)明的新穎性特征，或者通過本發(fā)明的實踐可以了解本發(fā)明的新穎性特征。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明的詳細(xì)描述和提出的具體的例子，一面顯示的本發(fā)明的某些實施例一面提供示例目的，僅僅因為本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員從本發(fā)明的詳細(xì)描述和隨后的權(quán)利要求書會明白在本發(fā)明的范圍以內(nèi)的各種改變和改進(jìn)。
如在此將要描述的，晶片級老化(WLBI)系統(tǒng)通過以很低的成本來實現(xiàn)老化的結(jié)果的新方法和系統(tǒng)，代替了部件或者器件級老化程序。本發(fā)明的公開物講授了當(dāng)部件是晶片的整體部分時，如何同時老化很多基于晶片的部件，而不是使用該領(lǐng)域中已知的通常要求每次處理一個管芯/部件的現(xiàn)有方法?，F(xiàn)有方法通常更加是勞動密集型的。此外，WLBI可以基本上減少由于晶片老化操作后產(chǎn)生的廢棄器件的數(shù)量。
圖1-9示出了使用晶片級老化系統(tǒng)執(zhí)行WLBI的方式。剩余的附圖，圖10-17示出了當(dāng)利用了根據(jù)本發(fā)明在此描述的新晶片級WLBI方法和系統(tǒng)時在晶片級的電流控制。
參考圖1，已有技術(shù)的半導(dǎo)體器件的例子來自其在晶片100上的位置并被顯示為放大視圖。在放大部分中顯示的器件通常以諸如VCSEL或者LED之類的有源器件為例。例如VCSEL的器件的有源區(qū)域120產(chǎn)生和放大了光，該光允許通過在器件的表面上的窗或者開口出去115。在通常位于器件和晶片底部處向該器件的共同接觸件105提供電位，且該電位通常用來向器件施加負(fù)電位。共同接觸件105通?？梢耘c晶片100的襯底107結(jié)合。通常用來向器件施加正(+)電位的第二接觸件110一般位于器件的最上層109。在器件生產(chǎn)期間，在放大圖中顯示的器件從晶片100中切除。在本發(fā)明以前，在封裝以前或者封裝之后對單個晶片進(jìn)行老化是標(biāo)準(zhǔn)慣例。通過本發(fā)明，現(xiàn)在所有的器件都可以在不從晶片100分離的情況下進(jìn)行老化測試(熱的和電的)。
參考圖2，顯示了在本發(fā)明的一個重要的實施例中使用的主要部件。在晶片級老化(WLBI)系統(tǒng)200中，示出了晶片100設(shè)置在上部接觸板210和下部接觸板215之間。應(yīng)當(dāng)理解，該系統(tǒng)只需要包括兩個電接觸板，即，接觸板210和215，盡管根據(jù)本發(fā)明可以使用其它的電接觸件。此外，應(yīng)該理解，可以設(shè)計一種系統(tǒng)來垂直容納半導(dǎo)體晶片，在這樣的情況下，上部接觸板210可以稱為第一接觸板，下部接觸板215可以稱為第二接觸板。為了現(xiàn)在的詳細(xì)描述，假設(shè)WLBI系統(tǒng)利用重力，因此水平地操作。因此，現(xiàn)在上部接觸板210和下部接觸板215被用來向晶片100提供正負(fù)電位。如前在圖1中所示，共同接觸件105(其可以是晶片的襯底)通過下部接觸板215提供電接觸。上部接觸板210通過器件相應(yīng)的表面接觸件110可以直接向形成在晶片100上的每個器件提供電接觸。
應(yīng)該理解，在產(chǎn)生/處理晶片期間可能在晶片100的上表面(或者器件側(cè)面)上產(chǎn)生變化，或者也可能在上部接觸板210的表面上進(jìn)行變化，該變化不考慮將電位施加到晶片上的所有器件上。為了確保從上部接觸板210為所有器件提供電位，可以在上部接觸板210和晶片100之間通過共同的接觸件110可選擇地引入導(dǎo)電的柔性層220。該柔性層220也可以減小晶片100的器件側(cè)面上的機(jī)械壓力。此外，可以在下部接觸板215和晶片100之間通過共同的接觸件105可選擇地引入柔性層220，防止在晶片100上的過度的機(jī)械壓力。上部接觸板210可以由控制器230控制?？刂破骺梢栽试S上部接觸板210的表面最佳地向著器件接觸件110，或者使用的該柔性的導(dǎo)電材料220的表面取向。該控制器可以提供上部接觸板210的X-Y-Z取向。
在老化過程期間，熱能240可以通過上部接觸板210直接提供到形成在晶片100的表面上的所有器件上。如果使用可選的柔性層220，熱能還必須足夠通過該柔性層到達(dá)晶片100。為了維持處理期間晶片的恒定的老化溫度，可以使用熱交換器225。熱交換器225可以通過下部接觸板215為晶片100提供冷卻作用。熱交換器225可以包括本領(lǐng)域中已知的散熱材料、液體冷卻、氣體冷卻和其它傳熱方法，以調(diào)節(jié)晶片100的恒定溫度。
參考圖3，示出了當(dāng)在操作期間觀察時，在圖2中描述的系統(tǒng)的部件設(shè)置。在老化測試期間，系統(tǒng)的上部接觸部分310被設(shè)置與晶片100的上表面(例如，單個的器件接觸件110)或者柔性層220接觸。為了實現(xiàn)上部接觸部分310與晶片100的表面的最佳設(shè)置，甚至當(dāng)借助于柔性層220時，上部調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)330也可以允許上部接觸板210相對于晶片表面移動或者“齊平”。柔性層220不但有利于與晶片100上的器件接觸件的電接觸，而且還有助于防止從上部接觸部分310施加的可能損壞晶片或者晶片上單個器件的機(jī)械壓力。由于柔性層220的柔性特性，所以可以減小或者防止諸如晶片或者晶片上的單個器件上的破裂之類的損壞。當(dāng)通過上部接觸部分310施加熱能340時，可以通過下部接觸部分320實現(xiàn)熱調(diào)節(jié)350。
參考圖4，示出了柔性層220和晶片100。受到老化工藝的晶片100被放置在圖2中示出的下部接觸板215的頂部，使得晶片表面410面朝上向著圖2的上部接觸板210。然后，柔性層220放置在晶片表面410的頂部上。柔性層220最好被切割成或者成形為使得其形狀為稍微大于晶片100的外部周邊的“盤”。柔性層220和晶片底部420的組合在圖4中示出，其中示出了具有直徑大于晶片100的直徑的柔性層220。
當(dāng)使用時，柔性層220應(yīng)該作為導(dǎo)電、導(dǎo)熱和可機(jī)械壓縮的中間接觸材料。柔性層220應(yīng)該為老化電路增加足夠的電阻，以使跨過晶片100的管芯到管芯的電流變化最小化。柔性層220還必須是導(dǎo)熱的，以傳導(dǎo)熱量流到半導(dǎo)體晶片/從半導(dǎo)體晶片傳導(dǎo)熱量流。柔性層220必須是可機(jī)械壓縮的，以確保跨過不均勻的晶片和電極表面的均勻地接觸，且防止損壞半導(dǎo)體晶片的表面(上部和/或下部)?？梢允褂玫囊恍┎牧习?，但不限于，z軸彈性體、導(dǎo)電彈性體、導(dǎo)電橡膠、金屬膜、浸漬金屬的聚合物膜、石墨盤以及形成圖形的犧牲金屬。例如，由Troutdale，Oregon的美國Toyo Tanso的制造商和經(jīng)銷商稱作PERMAFOIL的石墨箔盤可以從高純度的石墨片切割下來。PERMA FOIL的特性包括溫度范圍-200℃到+3300℃壓縮率(垂直于表面)45％導(dǎo)熱率(平行于表面)120Kcal/m.Hr℃導(dǎo)熱率(垂直于表面)4Kcal/m.Hr℃電阻率(平行于表面)900μΩ-cm電阻率(垂直于表面)250000μΩ-cm熱膨脹吸收(平行于表面)5×10-61℃熱膨脹吸收(垂直于表面)2×10-41℃參考圖5，示出了對根據(jù)本發(fā)明的晶片級老化有用的系統(tǒng)500的視圖。示出了晶片100和可選的柔性層220在老化位置。在圖3中顯示的上部接觸部分310的控制可以通過例如手動控制器510來實現(xiàn)。例如，順時針或者逆時針旋轉(zhuǎn)機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以分別使上部接觸部分310下降或者上升。在系統(tǒng)500的上部組件540和下部組件550處的電位可以通過放置在組件540和550之間的電介電530實現(xiàn)。當(dāng)然，本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以在系統(tǒng)500上的其它位置處實現(xiàn)電絕緣。如圖5所示，下部組件550可以包括熱交換器520。
參考圖6，示出了根據(jù)本發(fā)明的WLBI系統(tǒng)600的視圖，其中具有配合部件用來在晶片級老化處理期間提供電能、熱能、測量和控制特性。電能可以通過電能發(fā)生器610提供給上部615和下部620接觸組件。熱能可以通過熱耦合640提供給上部接觸組件，熱耦合640可以設(shè)置成剛好在上部接觸板615上接觸，如圖6所示。溫度可以通過熱電偶650來檢測。熱電偶650可以與熱能發(fā)生器630和熱交換器660合作，以便通過熱耦合640和熱交換器660的配合來維持晶片上的恒定溫度。可以通過電能發(fā)生器610或者其它在本領(lǐng)域中已知的電氣設(shè)備來維持電能。如圖6所示，熱交換器660可以通過液體、氣體、散熱材料或者熱控制裝置與其等價物的任何組合來提供熱控制。
參考圖7，所示的是本發(fā)明的另一個實施例，其中，WLBI系統(tǒng)700包括用于下降和上升上部接觸板705的機(jī)構(gòu)710。機(jī)構(gòu)710可以被液壓、氣缸、氣動或者以其它方式控制。電接觸點720和730也如圖7所示，其上緊固來自電發(fā)生器的電纜。示出了電介電740的另一種可選位置位于系統(tǒng)700的底座760附近的熱交換器750的下面。
圖8示出了用于根據(jù)本發(fā)明的WLBI系統(tǒng)800的機(jī)械部件810、電氣部件820、控制部件830和材料部件840。該系統(tǒng)800已經(jīng)在VCSEL晶片的老化中能成功的測試。
現(xiàn)在要描述執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的WLBI的方法。應(yīng)該理解，對于不同的半導(dǎo)體晶片可以給出在步驟、時間周期、電/熱量以及其它參數(shù)上進(jìn)行的變化。在下面的例子中使用VCSEL，或者確切的方法、步驟、時間周期和電/熱量不應(yīng)該構(gòu)成對本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的限制。
參考圖9，示出了流程圖，該流程圖顯示根據(jù)本發(fā)明對接收到的一批晶片進(jìn)行晶片級老化工藝。在老化處理前，在步驟905應(yīng)該清潔晶片、石墨盤和接觸板。在步驟910中進(jìn)行將VCSEL晶片和石墨盤(柔性層220)裝載到底部接觸板上以前，應(yīng)該檢查和記錄通常在晶片的外部頂部表面邊緣記下的晶片號。晶片的底部表面應(yīng)該放置在下部接觸板上，使得它面朝/接觸底部接觸板，且如果使用柔性層220，然后可以將柔性層220放置在晶片的頂部(器件側(cè))表面上。然后，在步驟915中以低接觸力(為了防止晶片損壞)小心地關(guān)閉接觸板。然后，與接觸板電接觸的電源偏置電流設(shè)置成選定的老化設(shè)置值，且偏置電流在步驟920中勻變上升到操作水平。然后在步驟925中打開例如冷卻風(fēng)扇的熱交換器，以及諸如加熱器之類的熱源以便達(dá)到它們的合適的老化設(shè)置值。
一旦啟動了老化過程，老化啟動信息和設(shè)置值的記錄在步驟930中記錄到老化日志/表格上。在步驟935中在每個晶片的老化過程期間，監(jiān)測晶片老化電流和溫度，其中根據(jù)器件或者應(yīng)用，該老化過程要花幾個小時或者幾天。
在老化過程的時間周期完成以后，在步驟940中供給到晶片的偏置電流勻變地下降，且最終關(guān)閉，并且在步驟940關(guān)閉加熱器。老化停止時間和其它可觀察的信息的記錄可以在步驟945中被記錄在信息日志上。在步驟950通常允許冷卻晶片到小于30℃。在冷卻周期以后，熱交換器(冷卻設(shè)備，其可以包括由電源供給動力的風(fēng)扇)在步驟955中關(guān)閉(且由于安全和靜電放電的原因應(yīng)該關(guān)閉任何其它設(shè)備)。然后在步驟960中打開接觸板。然后在步驟965中取出晶片和柔性盤材料。然后在步驟970中清潔晶片，以去除石墨(或者其它柔性層220)顆粒，且晶片在步驟975中返回到處理批中。然后另一個VCSEL晶片可以從該批中裝載到系統(tǒng)中，或者，如果該批完成了，那么該批可以前進(jìn)到下一個操作(例如，驗證測試或者器件組裝)。
接下來的描述將集中在VCSEL晶片的老化，但是原理可以應(yīng)用到其它半導(dǎo)體晶片。一個典型的VCSEL晶片產(chǎn)品通常是3英寸直徑的圓形(具有2.9英寸直徑的平面)的砷化鎵(GaAs)半導(dǎo)體晶片，通常厚0.008-0.014英寸。晶片在頂部側(cè)加工有金屬化圖形，且在底部側(cè)進(jìn)行全部表面金屬化。該晶片級老化過程是通電的老化，通常將20mA的，對于一些產(chǎn)品為5-20mA的，限流的直流電流，約2伏電壓供給晶片上的每個器件，這個過程通常在125℃，對于一些產(chǎn)品85-150℃，控制在+/-5℃，在周圍大氣環(huán)境下通常持續(xù)20小時。每個晶片(根據(jù)器件類型)具有24K-58K個器件，對于整個老化來說電源電流要求為120-1200Amps，電源電壓的范圍為0-5伏。
典型的VCSEL晶片功率消耗從200瓦到2000瓦，取決于每個晶片上的器件數(shù)量和每個器件上的偏流。本發(fā)明的老化系統(tǒng)提供金屬電極，其以受控壓力(可調(diào)節(jié)的10-100psi力，可控制到+/-5psi)夾緊到晶片的兩個側(cè)面，打開時用于裝載/卸載。幾乎與VCSEL晶片表面形狀匹配，且目前已知為大約0.015英寸厚的石墨鉑(即，柔性層220)可以在VCSEL晶片的形成圖形的頂側(cè)插入，以提供導(dǎo)電和導(dǎo)熱的緩沖層。在老化期間，由石墨鉑和晶片的組合產(chǎn)生大量的熱，該老化必須由老化系統(tǒng)進(jìn)行熱管理，以維持目標(biāo)的晶片底部側(cè)溫度?？諝夂?或液體冷卻用于管理熱負(fù)荷。
本發(fā)明人開發(fā)了一種晶片級老化系統(tǒng)，其通過空氣冷卻，且對于1200瓦維持125℃的晶片溫度，在140℃晶片溫度下控制達(dá)到1400瓦。對于最大功率消耗來說的目標(biāo)性能是在1600瓦功率消耗下維持125℃的晶片溫度。該WLBI系統(tǒng)利用氣缸夾具在晶片上施加達(dá)到700磅的力。熱電偶將晶片襯底溫度提供到控制箱，其打開/關(guān)閉冷卻風(fēng)扇以維持在底部接觸板的中心處的目標(biāo)溫度+/-5℃。跨過底部銅板的溫度曲線在邊緣與中心讀數(shù)相與下降大約10℃。熱通路通常通過底部銅接觸板向下進(jìn)入具有冷卻片的大的銅散熱器，空氣被強(qiáng)迫通過該冷卻片。使具有600cfm容量的推進(jìn)風(fēng)扇。輔助加熱器連接到頂部接觸板，以便為低電流晶片產(chǎn)品注入熱量。
用來實現(xiàn)VCSEL晶片老化的系統(tǒng)應(yīng)該向晶片均勻地施加壓力接觸，其可以調(diào)節(jié)到在3英寸直徑的晶片上的10-100psi的目標(biāo)。這相應(yīng)于在3英寸直徑的晶片上的總磅數(shù)為70-700的夾持力。該壓力應(yīng)該控制到+/-5psi。在20小時老化期間在0-5伏范圍內(nèi)的可調(diào)節(jié)的120-1200Amps的直流電流被施加到晶片和形成在晶片上的器件上。應(yīng)該將電壓控制在+/-1％內(nèi)。
在20小時老化期間，將消耗達(dá)到2000瓦的熱來將例如3英寸直徑的晶片上的晶片溫度控制到85-150℃范圍的目標(biāo)，溫度公差為+/-5℃。在老化啟動/完成期間，接觸壓力、偏流/電壓，以及晶片溫度加熱/冷卻應(yīng)該以受控和可調(diào)節(jié)的方式勻變上升/下降。應(yīng)該監(jiān)測跨過晶片接觸板的接觸壓力、偏流、偏壓，以及在老化和勻變上升和勻變下降期間的晶片(底部接觸板)溫度，且把數(shù)據(jù)存入日志。
選擇用于WLBI系統(tǒng)的機(jī)器部件的材料類型可以包括鋁和銅，以及其它材料類型。支撐的加工部件最好是鋁，完全是高電流通路的材料最好是具有金/鎳鍍附的接觸件的銅，以阻止銅移動進(jìn)入砷化鎵VCSEL晶片，以及防止銅氧化和產(chǎn)生寄生電阻/熱。
頂部/底部接觸板(210和215)應(yīng)該最好使自身平面度到大約0.003英寸。石墨盤(柔性層220)可以壓縮到大約0.003英寸，以彌補(bǔ)一些晶片/板的對應(yīng)的變化。該系統(tǒng)應(yīng)該能夠在20小時的VCSEL的老化期間連續(xù)工作。該系統(tǒng)的使用可以假設(shè)為超過每星期6天，其中有4小時裝載/卸載時間操作。
VCSEL晶片最好應(yīng)該以受控的壓力接觸、受控的偏流以及受控的溫度來進(jìn)行受控時間周期的老化，而沒有晶片損壞。勻變上升和勻變下降過程應(yīng)該是可以控制的。接觸板區(qū)域應(yīng)該最好是平的、光滑的以及清潔的，以防止會引起晶片損壞的不規(guī)則表面。具有傳感器設(shè)備的基于PC的日志記錄系統(tǒng)可以用來自動監(jiān)測和提供定期的讀數(shù)。在勻變上升和勻變下降期間，基于PC的系統(tǒng)可以每分鐘監(jiān)測接觸壓力、偏流、接觸板偏壓、底部接觸板溫度、頂部接觸板溫度和日志數(shù)據(jù)，然后，在20小時的老化周期期間，每5分鐘監(jiān)測一次。每個系統(tǒng)/晶片的老化批的數(shù)據(jù)日志可以以數(shù)據(jù)文件提供，該數(shù)據(jù)文件可以上載到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器位置。
為了監(jiān)測，電源可以被校準(zhǔn)，且可以提供有關(guān)偏流的信號。伏特計可以測量接觸板偏壓。熱電偶可以插入上部/下部接觸板來測量溫度。
溫度過高警報應(yīng)該觸發(fā)偏置電源的關(guān)閉，這將去除熱產(chǎn)生源。如果出現(xiàn)系統(tǒng)氣壓的損耗，那么將損失晶片接觸力，這將觸發(fā)系統(tǒng)警報。不間斷電源(UPS)應(yīng)該用來支持輔助的110V交流控制電子裝置，以在損耗110V交流功率的情況下保護(hù)系統(tǒng)。如果出現(xiàn)三相電源的失去，系統(tǒng)警報觸發(fā)，使得可以采取補(bǔ)救措施來挽救晶片和系統(tǒng)。
PC控制的且自動將數(shù)據(jù)記錄日志的系統(tǒng)中使用的軟件可以同時控制和監(jiān)測幾個WLBI系統(tǒng)；最好，數(shù)據(jù)日志文件輸出可以上載到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的位置，且用微軟兼容的軟件(例如，Excel等)可以察看。諸如以太網(wǎng)之類的網(wǎng)絡(luò)接口可以提供必要的網(wǎng)絡(luò)鏈接和提供遠(yuǎn)程指令控制。
每個WLBI系統(tǒng)最好應(yīng)該使用三相208V交流20Amps來用作電源，單相110V交流20Amps用于控制箱電子裝置。
半導(dǎo)體晶片必須考慮處理靜電放電(ESD)應(yīng)該是公知的。當(dāng)處理半導(dǎo)體晶片和器件時，總是應(yīng)該使用適當(dāng)?shù)那鍧嵑蜔o靜電的設(shè)備、工藝和材料。在晶片處理期間，系統(tǒng)應(yīng)該為操作者設(shè)置靜電放電(ESD)保護(hù)連接。晶片連接板應(yīng)該電連接到電源終端，以防止ESD。
本發(fā)明的老化過程已經(jīng)在測試中顯示了通過在升高的溫度和持續(xù)固定時間的直流電流下操作基于晶片的器件來“穩(wěn)定”VCSEL性能。在125℃的溫度、20mA的電流和20小時的持續(xù)時間下已經(jīng)成功地測試了部件的老化。在單個部件從老化晶片中取出以后建立，以及在14小時“工作”的老化期間追蹤每個器件的光強(qiáng)度輸出的變化以后，基于晶片測試的部件被證實為“穩(wěn)定”。
在測試期間，要求WLBI系統(tǒng)對“管芯收縮”的晶片進(jìn)行處理，這些晶片具有50K管芯/晶片，在20mA/管芯下，對于1600瓦的總功率消耗來說在1.6V正向電壓下需要1000Amps/晶片。該晶片VF×IF功率消耗將是驅(qū)動得晶片達(dá)到125℃的熱發(fā)生源。然后，系統(tǒng)必須以受控的方式去除熱量，以維持125℃。本發(fā)明顯示為可以工作在1000Amps的完全功率下，具有達(dá)到2100瓦的消耗功率。用來檢驗合適的δPO(光強(qiáng)度輸出)的穩(wěn)定性的整個晶片的WLBI測試確定幾個有趣的效果。質(zhì)子和氧化物VCSEL表現(xiàn)不同，導(dǎo)致增加對電流流過晶片的方式的理解。證明WLBI粗略地近似于由部件老化過程獲得的穩(wěn)定性。通過本發(fā)明的教義，WLBI對于870Amp陣列的VCSEL產(chǎn)品是可以實現(xiàn)的，且可以適用于與其它在晶片的前面、后面或者其它表面處具有電接觸點的半導(dǎo)體產(chǎn)品(例如，LED)一起使用。
可以利用幾個熱交換器的設(shè)計來提供正在用本發(fā)明進(jìn)行老化的晶片的熱管理?，F(xiàn)在討論這些這些不同的熱管理選擇。
本發(fā)明公開了當(dāng)接觸整個晶片表面時，例如在圖2中描述的由兩個板的方法所示的，晶片級老化中的電流控制要求考慮一些器件設(shè)計，而這些器件設(shè)計不需要傳統(tǒng)的具有例如引線接合的頂部接觸件的單個管芯的部件老化。
如圖3、5和6所示，這里描述的WLBI接觸系統(tǒng)和方法施加偏壓到電子器件晶片100的表面的整個表面區(qū)域，前后表面，位于晶片的器件側(cè)面上的器件側(cè)面接觸件/接觸表面。如果電子器件晶片100在晶片級老化期間能夠幫助引導(dǎo)偏流到達(dá)位于晶片100上的每個器件的合適的有源區(qū)域120，那么本發(fā)明將是有幫助的。
本發(fā)明的方式，其中，流出預(yù)定區(qū)域的寄生電流可以通過下述或者變化或者其組合中的任何一項來控制形成在電子器件晶片表面上的擴(kuò)散圖形，其產(chǎn)生正負(fù)極區(qū)域。
形成在電子器件晶片表面上的金屬化圖形。
形成在電子器件晶片表面上的注入圖形，其產(chǎn)生不導(dǎo)電的區(qū)域。
形成在電子器件晶片表面上的犧牲層，諸如光致抗蝕劑，產(chǎn)生不導(dǎo)電的區(qū)域，且可以在老化處理以后被去除。
形成在電子器件晶片表面上的介電圖形。介電材料可以包括，但不限于，氮化物、氧化物、聚酰胺和光致抗蝕劑。
蝕刻的、研磨的或者以其他方式刻在表面中的溝槽用以控制電流。
填充有注入物的溝槽用來最小化有源區(qū)域外部的電流或者光子流。
垂直和/或水平形成的氧化圖形，其控制電流。這些圖形包括，但不限于，水平從垂直溝槽的氧化，諸如在題為“Laser with aSelectively Changed Current Confining Layer”的美國專利No.5903588中描述，其作為參考在此引用。
包括，但不限于溝槽的光阻擋，其在電子器件晶片表面形成圖形，以防止側(cè)向光子傳播，以及在預(yù)定區(qū)域外部的側(cè)向區(qū)域中的光致電流。
在單個晶片上承載的半導(dǎo)體器件上的寄生電流控制的目的是促使偏流(通常每個器件5-20mA)通過有源結(jié)區(qū)域，復(fù)制部件老化的情況。術(shù)語“寄生電流控制”這里應(yīng)該理解為它解決出現(xiàn)在有源結(jié)區(qū)域外部的電流。本發(fā)明人確定，垂直溝槽和表面介電圖形的組合阻止了側(cè)向的光致電流。下面的說明書描述了可以在受到晶片級老化工藝的多種半導(dǎo)體器件，包括集成電路、LED、VCSEL和其它器件中控制寄生電流的方法和設(shè)備。
參考圖10，在電子器件晶片1000的上表面1010上的擴(kuò)散圖形1040可以用來產(chǎn)生正負(fù)極區(qū)域。如圖10所示，例如由半導(dǎo)體晶片1000承載的VCSEL器件具有襯底1020、有源部件層1065和上表面層1010。通過在期望極性的表面上產(chǎn)生擴(kuò)散圖形1040，使電流經(jīng)由接觸件1005和1015來通過不期望的區(qū)域1050所必需的電壓可以增加到使電流通過所期望的區(qū)域1060所必需的電壓之上。實際上，擴(kuò)散圖形1040在不期望的區(qū)域1050中加入了反向偏置的二極管，這增加了大的電壓降。電流會流過低電壓的未擴(kuò)散區(qū)域1060(通常包括器件的有源層)，而不流過較高電壓的擴(kuò)散的區(qū)域1050(該區(qū)域在晶片1000上分離多個器件，如所示的由虛線從有源區(qū)域1060分離)。
產(chǎn)生擴(kuò)散圖形的該方法通常在半導(dǎo)體工業(yè)中是熟知的；然而，當(dāng)如這里的描述被應(yīng)用到控制晶片級老化的電流控制時是新的。該擴(kuò)散圖形1040可以作為在晶片1000的選擇區(qū)域之上的一層，或者作為淺擴(kuò)散層被永久加入到選擇的區(qū)域中晶片的表面，例如，所選擇的區(qū)域例如作為較小導(dǎo)電的(不期望的)區(qū)域1050，使擴(kuò)散圖形通過在半導(dǎo)體領(lǐng)域中熟知的方法可以大致被蝕刻掉。
參考圖11，金屬化圖形1140也可以形成在電子器件晶片表面1110上的選擇區(qū)域(例如，區(qū)域1150)。對于上述的擴(kuò)散層來說，通過在晶片上表面1110上增加較少的導(dǎo)電金屬化圖形1140，使電流通過不期望的區(qū)域1150(例如，較小導(dǎo)電性的區(qū)域)所要求的電壓可以設(shè)置為比期望(例如，導(dǎo)電)的區(qū)域1160的電壓高。良導(dǎo)電的金屬圖形(例如，接觸件1115)可以加入期望的區(qū)域1160，使得通過主要與期望的區(qū)域1160(例如，也可以稱為有源區(qū)域)相連的區(qū)域中的上部層1110、有源層1065和襯底1120制成低電阻歐姆性接觸件，如圖11中虛線之間顯示，而不像通過設(shè)置與不期望的區(qū)域1150相連的高電阻非歐姆性接觸件1140在這些層上引起絕緣效果。一種可能的應(yīng)用在于當(dāng)n型和p型接觸件必須在晶片1100的頂部表面上時，期望在老化期間，所有的電流通過p型接觸件。如果p型接觸件是歐姆性的，但是n型接觸件是肖特基，那么電流通常將流過期望的地方。諸如快速熱退火或者離子注入之類的后續(xù)處理可以制成n型接觸歐姆性?；蛘?，可以在不期望的區(qū)域1150的上部層1110上增加高電阻非歐姆性的金屬圖形，使得電流流過作為下部電阻非金屬圖形區(qū)域的相關(guān)的導(dǎo)電區(qū)域1260，如果這樣的區(qū)域形成與老化導(dǎo)體接觸的下部電位降的話。
參考圖12，注入圖形1240可以加到電子器件晶片1200表面1210，以產(chǎn)生不導(dǎo)電的區(qū)域1250。注入層1240起類似于犧牲層的作用。對于具有前述的擴(kuò)散層來說，注入可以在與不導(dǎo)電區(qū)域1250相連的上表面1210的區(qū)域上形成半絕緣或者絕緣材料的圖形。因此，容易促使垂直電流在接觸件1205和1215之間流過上部層1210、有源層1265、襯底1220以及與導(dǎo)電性更強(qiáng)的非注入?yún)^(qū)域1260相連的其它層。注入物1240可以是持久的，或者制成為淺的，以及作為犧牲層隨后去除。注入物1240的優(yōu)化可以使得甚致當(dāng)光電導(dǎo)性是在用的起主導(dǎo)作用的機(jī)制時也可以使用。
參考圖13，介電圖形1340形成在與絕緣區(qū)域1350相關(guān)的區(qū)域中的電子器件晶片1300的上表面1310上。介電材料可以包括，但不限于，氮化物、氧化物、聚酰胺和光致抗蝕劑。二氧化硅是熟知的半導(dǎo)體天然氧化物表面介電，其是熱生長的，且光刻形成圖形?？梢怨饪绦纬蓤D形且選擇性地蝕刻或者去除的用于半導(dǎo)體工業(yè)的沉積的介電的例子包括氮化硅(在VCSEL加工中經(jīng)常使用)、二氧化硅(CVD沉積經(jīng)常使用)、聚酰胺(旋涂沉積)和光致抗蝕劑(也是旋涂沉積)。
再次參考圖13，介電圖形1340可以作為一層持久地加到上部層1310上，或者用作犧牲層，其在晶片級老化過程期間用來控制和/或以大致防止流過絕緣區(qū)域1350的方式引導(dǎo)電流通過有源區(qū)域1360，然后，在晶片級老化寄生電流控制過程完成以后可以去除(被犧牲掉)圖形1340。此外，對于集成電路，沉積的介電體結(jié)合形成圖形的金屬的組合物可以允許構(gòu)成兩板晶片級老化方法，如上所述(例如，WLBI)，其中，Vcc偏壓施加到頂部接觸件1315(例如，晶片的形成圖形的側(cè)面)，地偏壓施加到晶片的底部接觸件1305(例如，全部表面金屬化)側(cè)面。因此，垂直電流更容易在接觸件1305和1315之間流過上部層1310、有源層1365、襯底1320和/或任何與導(dǎo)電性更好的有源區(qū)域1360相關(guān)的其它層的部分。
參考圖14，溝槽1420可以從晶片1400上表面1410蝕刻、研磨或者另外刻在選擇層1420和區(qū)域1450中，以控制由晶片1400承載的有源層1465(例如，VCSEL有源區(qū)域)表示的半導(dǎo)體器件之間的電流。盡管在圖14中只顯示了一個溝槽1420，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明期望多個溝槽。通過將垂直溝槽1420切割、研磨、蝕刻到表面1410以及位于表面1410下面的潛在的其它層(例如，有源層1465)中，可以物理上阻止在接觸件1415和1405之間的流動的電流水平流過溝槽1420，且可以適當(dāng)?shù)丶型ㄟ^有源區(qū)域1460，從而流過上部層1410、有源層1465、襯底1420和/或任何與導(dǎo)電性更好的有源區(qū)域1260相關(guān)的其它層的部分。
參考圖15，在晶片1500上垂直形成的氧化圖形1530和/或水平形成的氧化圖形1540可以控制在接觸件1515和1505之間的電流。這樣的氧化圖形可以包括，但不限于，在晶片1500的表面1510上水平形成的氧化1540，或者在垂直溝槽1520中垂直形成的氧化1530。通常在平面半導(dǎo)體技術(shù)中使用的表面不導(dǎo)電氧化圖形可以促使在接觸件1505和1515之間的垂直電流進(jìn)入代表了由晶片承載的半導(dǎo)體器件的有源區(qū)域1560(上部層1510、有源層1565、襯底1520等的相連的部分)。在垂直溝槽1520中形成的氧化層1530也可以促使，或者另外將垂直電流引導(dǎo)進(jìn)入有源區(qū)域1560，從而大致避免絕緣區(qū)域1550。在III-V半導(dǎo)體中，這些氧化物通常是氧化鋁；在硅半導(dǎo)體中，它們通常是SiO2。
通過組合幾種上述方法可以最小化寄生電流。例如，具有水平氧化圖形的垂直溝槽可以，如上所述地促使電流在溝槽區(qū)域1550內(nèi)流動，而不是在非氧化的區(qū)域的有源區(qū)域1565中流動。還可以利用表面介電層來阻止表面接觸和在非溝槽有源區(qū)域1560外部區(qū)域中的電流。
參考圖16，形成在晶片1600中的溝槽1620也可以填充植入物1630，以表示了由晶片承載的半導(dǎo)體器件的有源區(qū)域1660外部(例如，上部層15410、有源層1565、襯底1520等相關(guān)的部分)的接觸件1615和1605之間的電流最小化。參考圖4描述的圍繞帶溝槽的層的諸如石墨氈墊之類表面接觸材料的電接觸件可以通過用不導(dǎo)電材料1630填充垂直溝槽區(qū)域1650來進(jìn)一步減小。
參考圖17，限定非有源或者非傳導(dǎo)區(qū)域1750的溝槽1720還可以用來最小化例如與光子器件(VCSEL)相關(guān)的有源區(qū)域1760的外部的光子流。此外，當(dāng)用于在半導(dǎo)體晶片1700上制造光子器件或者陣列時，用吸光材料1730填充垂直溝槽1720可以進(jìn)一步防止、最小化或者減小由上部接觸件1715、表面層1710、有源層1765和在有源區(qū)域1760中的任何形成在襯底層1720和晶片1700的共同接觸件1705之上的其它層代表有源光子器件之間的水平光子流。在器件表面1710中形成圖形和從器件表面1710形成的垂直溝槽1720可以通過在高/低介電常數(shù)界面處的內(nèi)反射(通過Snell折射定律)來減小側(cè)向光子傳播，其中，具有空氣或者其它合適的填充材料1730的垂直溝槽1720提供給高半導(dǎo)體(GaAs n＝3.6)以低介電常數(shù)(空氣為1.0)界面。這防止了，或者大大地減小了有源部件層1765和相應(yīng)的有源區(qū)域1760的外部的側(cè)向光子流，且該側(cè)向光子流被溝槽1720分離和限定，其中，即使在絕緣的或者半絕緣的材料中，吸收也產(chǎn)生光致載流子和/或電流。通過過溝槽下面的不導(dǎo)電區(qū)域1750的光子流將對有源器件或者在有源器件之間形成可以忽略的影響。
這里提出的實施例和例子最好地說明本發(fā)明和它的實際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員可以進(jìn)行和利用本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，前面的說明和例子只是為了示例和例子而表現(xiàn)的。本發(fā)明的其它變化和改進(jìn)對于本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員會明顯，所覆蓋的變化和改進(jìn)就是后附的權(quán)利要求書的目的可以覆蓋這樣的變化和改進(jìn)。這里提出的說明不是意在窮舉或者限制本發(fā)明的范圍。在不偏離下面的權(quán)利要求書的范圍情況下根據(jù)上述構(gòu)思可以進(jìn)行很多改進(jìn)和變化。期望本發(fā)明的使用可以包括具有不同特性的部件。本發(fā)明的范圍由后附的權(quán)利要求書限定，從而認(rèn)識到在所有方面等價物。
權(quán)利要求
1.一種用于在由半導(dǎo)體晶片承載的電子器件上提供晶片電流控制的方法，其包括的步驟為提供具有多個導(dǎo)電區(qū)域(1260)的半導(dǎo)體晶片(1200)，每個導(dǎo)電區(qū)域連接有襯底(1220)、至少一個有源層(1265)、形成在所述至少一個有源層(1265)上的表面層(1210)，以及至少一個與所述多個導(dǎo)電區(qū)域(1260)相連的接觸件(1215)，以及圍繞所述至少一個接觸件(1215)在所述表面層(1210)上形成圖形(1240)，其中，所述圖形(1240)提供對流向由所述半導(dǎo)體晶片(1200)承載且與所述至少一個接觸件(1215)相連的電子器件的電流的控制，其中，電流流過導(dǎo)電區(qū)域(1265)，該導(dǎo)電區(qū)域(1265)限定為電流在所述至少一個接觸件(1215)之間通過所述至少一個有源層(1265)，朝著所述襯底(1220)到達(dá)共同的接觸件(1205)的流動區(qū)域，其中，當(dāng)電壓施加到所述至少一個接觸件(1215)和所述共同接觸件(1205)時，電流流動，其中，電流被引導(dǎo)離開在所述圖形(1240)以下限定的不導(dǎo)電的區(qū)域(1250)。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述圖形(1240)是擴(kuò)散圖形。
3.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述圖形(1240)是金屬化圖形。
4.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述圖形(1240)是注入圖形。
5.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述圖形(1240)包括犧牲材料。
6.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述圖形(1240)包括介電圖形。
7.如權(quán)利要求6的方法，其特征在于所述介電圖形(1240)從包括氮化物、氧化物、聚酰胺、光致抗蝕劑以及它們的組合的組中選擇。
8.如權(quán)利要求1的方法，還包括步驟對所述半導(dǎo)體晶片(1200)和其上承載的電子器件執(zhí)行晶片級老化程序(900)。
9.一種用于對半導(dǎo)體晶片提供晶片寄生電流控制的方法，其包括的步驟為提供具有襯底(1220)、有源層(1265)、形成在表面層(1210)上的至少兩個接觸件(1215)的所述半導(dǎo)體晶片(1200)，其中，至少一個有源半導(dǎo)體器件由接觸件(1215)和形成在所述至少兩個接觸件和所述襯底(1220)之間的半導(dǎo)體層限定；以及在所述表面層(1210)上在所述至少兩個接觸件(1215)之間形成圖形(1240)；以及在所述晶片(1200)上執(zhí)行晶片級老化程序(900)；其中，當(dāng)電壓施加到所述至少兩個接觸件(1215)和所述共同接觸件(1205)之間時，所述圖形(1240)使得通過引導(dǎo)電流在導(dǎo)電區(qū)域(1260)中流動來控制電流通過所述半導(dǎo)體晶片(1200)，該導(dǎo)電區(qū)域被限定為從所述至少兩個接觸件(1215)通過相關(guān)的有源層(1265)且通過所述襯底(1220)到共同的接觸件(1205)的區(qū)域。
10.如權(quán)利要求9的方法，其特征在于所述圖形(1240)是擴(kuò)散圖形。
11.如權(quán)利要求9的方法，其特征在于所述圖形(1240)是金屬化圖形。
12.如權(quán)利要求9的方法，其特征在于所述圖形(1240)是注入圖形。
13.如權(quán)利要求9的方法，其特征在于所述圖形(1240)包括犧牲材料。
14.如權(quán)利要求9的方法，其特征在于所述圖形(1240)是介電圖形。
15.如權(quán)利要求14的方法，其特征在于所述介電圖形(1240)從包括氮化物、氧化物、聚酰胺、光致抗蝕劑以及它們的組合的組中選擇。
16.一種承載多于一個電子器件的半導(dǎo)體晶片，該晶片優(yōu)化寄生電流控制，所述半導(dǎo)體晶片包括襯底(1220)；形成在所述半導(dǎo)體晶片(1200)的至少一個有源層(1265)內(nèi)的電子器件，所述至少一個有源層(1265)形成在所述襯底(1220)上；形成在所述至少一個有源層(1265)上的表面層(1210)；與每個所述電子器件相連的至少一個接觸件(1215)，所述至少一個接觸件(1215)形成在所述表面層(1210)上；以及圍繞所述至少一個接觸件(1215)在所述半導(dǎo)體晶片(1200)的所述表面層(1210)上形成的絕緣犧牲層(1240)。
17.如權(quán)利要求16的方法，其特征在于所述圖形(1240)是擴(kuò)散圖形。
18.如權(quán)利要求16的方法，其特征在于所述圖形(1240)是金屬化圖形。
19.如權(quán)利要求16的方法，其特征在于所述圖形(1240)是注入圖形。
20.如權(quán)利要求16的方法，其特征在于所述圖形(1240)包括犧牲材料。
21.如權(quán)利要求16的方法，其特征在于所述圖形(1240)是介電圖形。
22.如權(quán)利要求16的方法，其特征在于所述介電圖形(1240)從包括氮化物、氧化物、聚酰胺、光致抗蝕劑以及它們的組合的組中選擇。
全文摘要
這里公開的是用于為具有襯底(1240)、至少一個有源層(1240)和至少一個表面層(1240)的半導(dǎo)體晶片(1240)提供晶片寄生電流控制的方法。電流控制可以由圍繞接觸件(1215)形成的圖形(1240)來實現(xiàn)，所述圖形(1240)包括形成在由所述接觸件(1215)表示的有源器件之間的絕緣注入物和/或犧牲層。電流流過與所述接觸件(1215)和有源器件相關(guān)的有源區(qū)域(1260)。還公開了用于半導(dǎo)體器件的晶片級老化(WLBI)的方法和系統(tǒng)。當(dāng)使用WLBI方法和系統(tǒng)時，晶片級的電流控制是重要的。
文檔編號G01R31/28GK1568429SQ02820286
公開日2005年1月19日 申請日期2002年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月13日
發(fā)明者M·J·哈吉-謝克, J·R·比亞爾, R·M·豪金斯, J·K·岡特 申請人:霍尼韋爾國際公司