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      4. 測試技術

        真空高低溫測試技術

        真空高低溫測試技術

        技術背景

        隨著航空航天技術發展,一些高可靠、高性能半導體器件,特別是核心宇航器件,已經成為衡量一個國家航天科技術水平的重要標志。在芯片研發制程中,為了保證器件能在太空中承受冷、黑、熱、真空、磁、粒子、光子輻射等惡劣環境,需要為器件營造了高溫、低溫、真空、磁場、光照、粒子輻照等環境,然后讓器件在其中工作,觀察器件在不同環境下,其電學參數是否正常。


        面臨挑戰

        常見2種應用需要真空測試環境

        極低溫測試:

        晶圓在低溫大氣環境測試時,空氣中的水汽會凝結在晶圓上,會導致漏電過大或者探針無法接觸電極而使測試失敗。避免這些需要把真空腔內的水汽在測試前用泵抽走,并且保持整個測試過程泵的運轉。同時由于真空絕熱作用可以有效提高制冷效率。
        高溫無氧化測試:
        當晶圓加熱至300℃,400℃,500℃甚至更高溫度時,氧化現象會越來越明顯,并且溫度越高氧化越嚴重。過度氧化會導致晶圓電性誤差,物理和機械形變。避免這些需要把真空腔內的氧氣在測試前用泵抽走,并且保持整個測試過程泵的運轉。
        晶圓測試過程中溫度在低溫和高溫中變換,因為熱脹冷縮現象,定位好的探針與器件電極間會有相對位移,這時需要針座的重新定位,針座位于腔體外部。我們也可以選擇使用操作桿控制的自動化針座來調整探針的位置。




        技術概要

        技術名稱:一種真空高低溫半導體器件測技術SpecialConditionsTM

        專利申請號:201910551107.8

        SpecialConditionsTM技術提供的半導體器件測試探針臺及半導體器件測試方法,通過設置真空腔、防輻射屏等結構,能夠有效的營造一個集成高溫、低溫、真空等測試環境,能夠為生產出來的半導體器件提供穩定的測試環境。


        技術說明

        SpecialConditionsTM技術提供的半導體器件測試探針臺及半導體器件測試方法,通過設置真空腔、防輻射屏等結構,能夠有效的營造一個集成高溫、低溫、真空等測試環境,能夠為生產出來的半導體器件提供穩定的測試環境。

        所述防輻射屏用于阻擋外界對樣品臺的輻射,位于所述真空腔中;所述樣品臺用于放置樣品,位于所述防輻射屏中;所述探針臂包括探針針桿以及位于所述探針針桿末端的探針,所述探針針桿穿過所述真空腔、防輻射屏,使所述探針伸入樣品所在位置以進行點針。

        進一步地,所述真空腔、防輻射屏開設有通孔,所述通孔上設有真空密封罩,所述探針針桿通過所述真空密封罩穿過所述真空腔、防輻射屏。

        進一步地,所述探針臂與樣品臺之間通過導線連接,使所述探針臂與樣品臺之間達到熱平衡。

        進一步地,所述探針臂還與防輻射屏通過導線連接,使所述防輻射屏與樣品臺之間達到熱平衡。

        進一步地,還包括用于觀察探針點針的顯微鏡,所述顯微鏡位于所述真空腔上方,所述真空腔、防輻射屏在顯微鏡與探針之間的部位透明。

        進一步地,所述樣品臺包括用于承載樣品的載物臺,所述載物臺設有供致冷流體進出的開口,所述樣品臺底部設有用于加熱樣品臺的加熱器。

        進一步地,所述樣品臺連接有用于測量樣品臺溫度的溫度傳感器。

        本發明還提供一種半導體器件測試方法,使用如上所述的半導體器件測試探針臺。

        進一步地,所述半導體器件測試探針臺的樣品臺包括用于承載樣品的載物臺,所述載物臺設有供致冷流體進出的開口;在進行低溫實驗時,使用致冷流體通過進口進入樣品臺,在樣品臺內循環一周,再從出口流出,使樣品臺實現低溫;所述半導體器件測試探針臺的樣品臺底部設有用于加熱樣品臺的加熱器,在進行高溫試驗時,通過控制加熱器加熱,使樣品臺溫度升高。

        進一步地,在進行低溫實驗時,在所述防輻射屏內通入液氮,迫使所述防輻射屏降溫;在進行高溫試驗時,對所述防輻射屏加熱,迫使所述防輻射屏升溫。

        進一步地,采用真空泵給真空腔抽氣以在真空腔內形成真空環境;或/和加磁鐵于防輻射屏中以獲得磁場環境;或/和在防輻射屏中使用加速器轟擊以獲得離子輻照環境;或/和采用各個波段的光纖在防輻射屏中照射樣品以獲得光照環境。


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