武漢直流測試探針臺組成部分
探針系統(tǒng):包含多個探針,通常由鎢、鈹銅等具有良好導(dǎo)電性和機械穩(wěn)定性的材料制成。探針細小,能與半導(dǎo)體器件的測試點(如芯片引腳或晶圓上的焊盤)精確接觸,實現(xiàn)電氣連接。探針數(shù)量根據(jù)測試需求而定,可從幾百到數(shù)千個不等。
定位與對準系統(tǒng):
可實現(xiàn)探針在 X、Y、Z 等方向的精確移動和定位,一般定位精度可達微米級,以確保探針能準確接觸到器件上的微小測試點。例如,一些直流半自動探針臺載物臺 X-Y 方向移動分辨率為 1um。
常配備顯微鏡(如體式顯微鏡、金相顯微鏡等)或 CCD 圖像相機,幫助操作人員觀察芯片和探針的位置,進行手動或自動對準操作。部分顯微鏡還具備自動聚焦、傾斜等功能,方便操作和提高對準精度。
載物臺:用于放置被測的半導(dǎo)體器件或晶圓。載物臺需具備良好的平面度和穩(wěn)定性,以保證器件測試點的位置精度。有些載物臺還具有特殊功能,如可抽真空固定器件,或能實現(xiàn)高低溫環(huán)境,以滿足不同測試需求。例如,有的載物臺可在 - 60°C 至 300°C 的溫度范圍內(nèi)變化,且溫度均勻性較好。
電氣連接與測量系統(tǒng):通過探針與被測器件連接后,與外部的測量儀器(如直流參數(shù)分析儀、電源供應(yīng)器等)相連,實現(xiàn)對器件直流參數(shù)的測量和激勵信號的施加。測量系統(tǒng)需具備高精度、低噪聲等特性,以確保測量結(jié)果的準確性。例如,一些探針臺系統(tǒng)漏電流可低至 600fA 以內(nèi),載物臺寄生電容 75fF 以內(nèi),減少對測量結(jié)果的干擾。
控制系統(tǒng):可以是手動控制、半自動控制或全自動控制。手動控制通過人工操作旋鈕、手柄等實現(xiàn)探針和載物臺的移動等;半自動控制部分操作自動化,如晶圓輸送等,關(guān)鍵步驟可能需人工輔助;全自動控制則整個測試過程(包括上料、定位、對準、測試、下料等)可自動完成,通常通過計算機軟件進行編程和控制,具備自動晶片水平校準、自動器件尺寸測量、自動移動誤差補償?shù)裙δ堋?/p>
武漢直流測試探針臺功能特點
直流參數(shù)測量:主要功能是精確測量半導(dǎo)體器件的直流電壓、電流、電阻等參數(shù),幫助工程師了解器件的直流電氣特性,驗證其是否符合設(shè)計要求,可用于芯片研發(fā)、生產(chǎn)測試、質(zhì)量控制等環(huán)節(jié)。
高精度與可靠性:具備高精度的定位和測量能力,能準確接觸測試點并獲取可靠的測量數(shù)據(jù),減少測量誤差和不確定性。其探針材料、電氣連接設(shè)計等都有助于降低信號損失、噪聲等干擾因素,保證測試結(jié)果的重復(fù)性和一致性。
兼容性:可適應(yīng)不同尺寸、封裝形式的半導(dǎo)體器件和晶圓測試,如能放置 8 寸晶圓的載物臺,或能兼容多種封裝類型芯片的測試等。同時,也能與不同廠家、型號的測量儀器集成使用。
可擴展性:部分直流測試探針臺可根據(jù)需求添加功能模塊,如高低溫模塊實現(xiàn)不同溫度條件下的直流測試,以評估器件的溫度穩(wěn)定性;或者添加真空模塊等,滿足特殊測試環(huán)境要求。
應(yīng)用場景
半導(dǎo)體芯片研發(fā):在芯片設(shè)計和開發(fā)過程中,研發(fā)人員使用直流測試探針臺對芯片樣品進行直流性能測試,驗證設(shè)計的正確性和性能指標,及時發(fā)現(xiàn)問題并優(yōu)化設(shè)計。
半導(dǎo)體制造生產(chǎn)測試:在芯片制造生產(chǎn)線中,用于對晶圓或封裝好的芯片進行批量直流參數(shù)測試,篩選出不良品,保證產(chǎn)品質(zhì)量和良品率。
電子設(shè)備故障診斷與分析:對于已生產(chǎn)的電子設(shè)備,如果出現(xiàn)直流電氣性能相關(guān)的故障,可通過直流測試探針臺對設(shè)備中的半導(dǎo)體器件進行測試,定位故障器件和故障原因,以便進行修復(fù)和改進。