Соединяя науку и технологии office@sernia.ru
пн-пт 10:00 – 19:00
сб-вс выходные
+7 (495) 204 13 17
8 (800) 301 13 17

Характеристические зондовые измерения

предыдущий следующий
20 Августа 2019
Зондовая станция Semiprobe PS4L M6 и параметрический анализатор Keithley 4200

Зондовые измерения - необходимый этап контроля параметров электронной техники

Контроль электрических параметров - обязательный этапом при производстве устройств электронной техники.  Одним из видов контроля электрических характеристик являются зондовые измерения.

Для чего нужны зондовые измерения?

Одним из видов  контроля на производстве являются зондовые измерения, которые позволяют оценить качество исходной пластины, провести межоперационный контроль, параметрический и функциональный анализ созданного изделия. Кроме того, измерения на пластине проводятся для верификации основных параметров разрабатываемых устройств перед корпусированием для сортировки по градации процента разброса номиналов и отбраковки изделий, что дает возможность избежать дополнительных затрат и снизить себестоимость изготавливаемой продукции.

Параметрические измерения по постоянному/низкочастотному сигналу

На первом этапе испытаний выполняются параметрические измерения по постоянному (DC) либо низкочастотному сигналу (LF) без проверки функционала устройства. В этом случае на вход устройства подается сигнал, и регистрируется отклик на выходе. Как правило, параметрический контроль включает в себя ВАХ-, ВФХ- и импульсные измерения. Выполнив параметрические измерения, можно составить карту пластины и определить долю бракованных устройств. Исходя из полученных данных и процентного соотношения выхода годных кристаллов на пластине, проводится оценка качества и эффективности технологического процесса изготовления кристаллов. Высокая доля бракованных структур свидетельствует о проблемах в технологическом процессе.

Контроль характеристик исследуемого устройства

На следующем этапе тестирования выполняется полный набор методик измерения и контроля характеристик исследуемого устройства (образца), благодаря чему можно построить поведенческую модель для описания образца. Такая модель включает функциональные особенности прибора и позволяет производить дальнейшую доработку его характеристик посредством компьютерного моделирования и создания нового технологического процесса.

Калибровка в плоскости зонд/образец

Другой важной задачей является устранение влияния паразитного сопротивления кабелей, зондовых головок и контакта с образцом при измерении. Для получения достоверных результатов необходимо выполнить калибровку в плоскости зонд/образец по TRL- (thru-reflect-line), SOLT-(short-open-line-thru) или LRM- (line-reflect-match) методике на специальной калибровочной пластине. Однако даже очень точная калибровка может содержать ошибки.

Это обусловлено изменением распределения электромагнитного поля в окрестности зонда на калибровочной подложке и пластине, которое возникает из-за отличия токопроводящих и диэлектрических свойств среды окружения зонда. Поэтому калибровочная подложка должна максимально повторять свойства исследуемой структуры. Кроме того, время между калибровкой и проведением измерений не должно быть слишком большим для устранения дрейфа параметров измерительной системы.

Повторяемость и качество контакта

Повторяемость и качество контакта также являются важными критериями. Для выполнения качественного контакта необходимо использовать микроманипуляторы с высоким разрешением (рис. 1).

Измерение параметров транзистора.jpg

Рис.1 Пример процесса измерения параметров транзистора на зондовой станции


Измерения постоянного тока малых величин

При проведении измерения постоянного тока малых величин требуется тщательно подходить к выбору комплектующих зондовой станции, чтобы исключить влияние как внешних факторов окружающей среды, так и самой зондовой станции на результаты измерения. Во-первых, необходимо учесть, что внешний фоновый шум оказывает существенное влияние на процесс измерений, а держатель пластин представляет собой большую антенну, улавливающую этот шум. Во-вторых, ток утечки обычных коаксиальных кабелей составляет порядка десятка нА, что не позволяет измерять малые токи.

При измерении ВФХ возникают особенности, которые связаны с уменьшением скорости измерения по причине наличия паразитной емкости держателя пластин и влияния пьезоэлектрических эффектов, возникающих при сгибании и перемещении кабелей.

Термоизмерения

Термоизмерения — еще одна непростая задача при измерениях на пластине. Здесь возникает целый ряд проблем, связанных как с самой системой терморегулирования, так и с появлением дополнительных внешних источников помех:

  • Сама электронная система является источником шума.

  • Во время измерений на высоких температурах возникает окисление исследуемого устройства – это может стать причиной заметного изменения замеряемых параметров.

  • При работе в области низких температур происходит выделение влаги из воздуха и её конденсация на зондовых головках и на образце, что также ведет к искажению результата измерений.

Это не полный перечень возможных проблем, которые могут возникнуть при организации рабочего места на конкретном участке. Решение включает в себя непосредственно зондовую станцию, термостолик с воздушной системой регуляции нагрева, виброизоляционный столик и экранированную камеру. 

Автоматизация процесса

Для автоматизированного измерительного комплекса, состоящего из зондовой станции и измерительного оборудования, существует возможность написания специального программного обеспечения, которое даст возможность проводить заданный набор тестов и отбраковывать кристаллы по категориям в зависимости от разброса их характеристик. Такой подход позволяет объединить оборудование от разных производителей в единый измерительный комплекс, что обеспечивает гибкость при проведении измерений.


Мастер-классы по работе с параметрическим анализатором Keithley 4200A-SCS и зондовой станцией Semiprobe

Если Вы хотите ознакомиться с измерениями с помощью зондовой станции и параметрического анализатора вживую, приходите на наши мастер-классы.

В сентябре мы продолжим проводить демонстрации системы тестирования полупроводниковых приборов и материалов на базе параметрического анализатора Keithley 4200A-SCS и зондовой станции SemiProbe. 

Вы сможете не только ознакомиться с современными решениями для быстрого и эффективного измерения ВАХ, ВФХ и импульсных ВАХ, но и протестировать свои образцы. Для участия в демонстрации необходима предварительная регистрация по e-mail: nd@sernia.ru.