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    真空高低温环境测试技术

    真空高低温环境测试技术

    技术背景

    随着航空航天技术发展,一些高可靠、高性能半导体器件,特别是核心宇航器件,已经成为衡量一个国家航天科技术水平的重要标志。在芯片研发制程中,为了保证器件能在太空中承受冷、黑、热、真空、磁、粒子、光子辐射等恶劣环境,需要为器件营造了高温、低温、真空、磁场、光照、粒子辐照等环境,然后让器件在其中工作,观察器件在不同环境下,其电学参数是否正常。




    面临挑战

    常见2种应用需要真空测试环境

    极低温测试:

    晶圆在低温大气环境测试时,空气中的水汽会凝结在晶圆上,会导致漏电过大或者探针无法接触电极而使测试失败。避免这些需要把真空腔内的水汽在测试前用泵抽走,并且保持整个测试过程泵的运转。同时由于真空绝热作用可以有效提高制冷效率。
    高温无氧化测试:
    当晶圆加热至300℃,400℃,500℃甚至更高温度时,氧化现象会越来越明显,并且温度越高氧化越严重。过度氧化会导致晶圆电性误差,物理和机械形变。避免这些需要把真空腔内的氧气在测试前用泵抽走,并且保持整个测试过程泵的运转。
    晶圆测试过程中温度在低温和高温中变换,因为热胀冷缩现象,定位好的探针与器件电极间会有相对位移,这时需要针座的重新定位,针座位于腔体外部。我们也可以选择使用操作杆控制的自动化针座来调整探针的位置。




    技术概要

    专利名称:一种真空高低温半导体器件测技术SpecialConditionsTM

    专利类型:发明专利技术

    专利号:201910551107.8

    SpecialConditionsTM技术提供的半导体器件测试探针台及半导体器件测试方法,通过设置真空腔、防辐射屏等结构,能够有效的营造一个集成高温、低温、真空等测试环境,能够为生产出来的半导体器件提供稳定的测试环境。


    技术说明

    SpecialConditionsTM技术提供的半导体器件测试探针台及半导体器件测试方法,通过设置真空腔、防辐射屏等结构,能够有效的营造一个集成高温、低温、真空等测试环境,能够为生产出来的半导体器件提供稳定的测试环境。

    所述防辐射屏用于阻挡外界对样品台的辐射,位于所述真空腔中;所述样品台用于放置样品,位于所述防辐射屏中;所述探针臂包括探针针杆以及位于所述探针针杆末端的探针,所述探针针杆穿过所述真空腔、防辐射屏,使所述探针伸入样品所在位置以进行点针。

    进一步地,所述真空腔、防辐射屏开设有通孔,所述通孔上设有真空密封罩,所述探针针杆通过所述真空密封罩穿过所述真空腔、防辐射屏。

    进一步地,所述探针臂与样品台之间通过导线连接,使所述探针臂与样品台之间达到热平衡。

    进一步地,所述探针臂还与防辐射屏通过导线连接,使所述防辐射屏与样品台之间达到热平衡。

    进一步地,还包括用于观察探针点针的显微镜,所述显微镜位于所述真空腔上方,所述真空腔、防辐射屏在显微镜与探针之间的部位透明。

    进一步地,所述样品台包括用于承载样品的载物台,所述载物台设有供致冷流体进出的开口,所述样品台底部设有用于加热样品台的加热器。

    进一步地,所述样品台连接有用于测量样品台温度的温度传感器。

    本发明还提供一种半导体器件测试方法,使用如上所述的半导体器件测试探针台。

    进一步地,所述半导体器件测试探针台的样品台包括用于承载样品的载物台,所述载物台设有供致冷流体进出的开口;在进行低温实验时,使用致冷流体通过进口进入样品台,在样品台内循环一周,再从出口流出,使样品台实现低温;所述半导体器件测试探针台的样品台底部设有用于加热样品台的加热器,在进行高温试验时,通过控制加热器加热,使样品台温度升高。

    进一步地,在进行低温实验时,在所述防辐射屏内通入液氮,迫使所述防辐射屏降温;在进行高温试验时,对所述防辐射屏加热,迫使所述防辐射屏升温。

    进一步地,采用真空泵给真空腔抽气以在真空腔内形成真空环境;或/和加磁铁于防辐射屏中以获得磁场环境;或/和在防辐射屏中使用加速器轰击以获得离子辐照环境;或/和采用各个波段的光纤在防辐射屏中照射样品以获得光照环境。


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