顧 吉，吳建偉

（1.東南大學(xué)，南京 211189；2.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第58研究所，江蘇無錫214072）

一種微型探針臺(tái)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

顧 吉1,2，吳建偉2

（1.東南大學(xué)，南京 211189；2.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第58研究所，江蘇無錫214072）

介紹了一種便攜式探針臺(tái)，其結(jié)構(gòu)小巧，功能實(shí)用，成本較低，可以滿足基本的試驗(yàn)需求。特別之處在于顯微鏡和探針臺(tái)采用分體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得探針臺(tái)部分能從整個(gè)探針臺(tái)系統(tǒng)中獨(dú)立出來，可以應(yīng)用于輻照試驗(yàn)中。固定在探針臺(tái)上的芯片可以與探針臺(tái)一起放置于空間任意位置，方便將芯片對(duì)準(zhǔn)輻照源中心。該探針臺(tái)也可放置在高低溫箱中，用于芯片的三溫測(cè)試。加上顯微鏡固定采用多角度云臺(tái)支架設(shè)計(jì)，支持全方位觀察，可以使得觀察更加立體直觀。探針卡采用多探針結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)多路測(cè)試，并且探卡及其信號(hào)連接線采用了低漏電及EMI設(shè)計(jì)，測(cè)試精度可以達(dá)到0.1 nA以下，配合接地良好的鋁制屏蔽盒，增加了抗干擾能力，其測(cè)試數(shù)據(jù)更加精確。

探針臺(tái)；晶圓；輻照；高低溫；測(cè)試系統(tǒng)

1 引言

探針臺(tái)（Prober）主要應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)以及光電行業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)制造、失效分析過程中，是對(duì)晶圓(Wafer)上的器件進(jìn)行電特性測(cè)試或故障分析而使用的精密機(jī)臺(tái)，通過探針臺(tái)能很好地幫助工程技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)微小位置的電學(xué)參數(shù)測(cè)試。探針臺(tái)從操作方式上可分為手動(dòng)、半自動(dòng)和全自動(dòng)機(jī)臺(tái)，自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)臺(tái)一般用于大規(guī)模生產(chǎn)，手動(dòng)探針臺(tái)用于小批量抽檢和試驗(yàn)研究；從功能上來分，可分為高低溫探針臺(tái)、RF探針臺(tái)、LCD平板探針臺(tái)等。

探針臺(tái)系統(tǒng)通常由基臺(tái)（精密機(jī)械）部分、載片臺(tái)（Chuck）、探針座、光學(xué)系統(tǒng)、測(cè)試機(jī)（ATE,Automatic Test Equipment）、配件（例如防震桌、遮光罩、屏蔽罩等）以及其他輔助增強(qiáng)系統(tǒng)（例如激光切割機(jī)、溫度控制組件、打點(diǎn)器、真空泵等）組成。探針臺(tái)被廣泛應(yīng)用于復(fù)雜、高速器件的精密電氣測(cè)試過程中，旨在確保質(zhì)量及可靠性，并縮減研發(fā)時(shí)間和器件制造工藝的成本。

在實(shí)際科研生產(chǎn)過程中，由于晶圓的尺寸越來越大，用于大尺寸晶圓測(cè)試的探針臺(tái)相當(dāng)昂貴。測(cè)試人員通常采用劃片分割的方式，將大晶圓切割成孤立的單個(gè)晶粒（single die）——比如從藍(lán)膜（blue tape）上取下來的晶粒或者開封后的晶粒都可以作為單個(gè)晶?！M(jìn)行測(cè)試。使用手動(dòng)探針臺(tái)測(cè)試單個(gè)晶粒時(shí)，將探針卡上的探針與芯片上的焊墊（pad）或凸塊（bump）直接接觸，通過測(cè)試機(jī)向芯片提供測(cè)試矢量和測(cè)試電流、電壓，同時(shí)還需要從被測(cè)芯片上采集輸出信號(hào)，導(dǎo)出芯片訊號(hào)，達(dá)到測(cè)試的目的。

2 探針臺(tái)系統(tǒng)

下面簡(jiǎn)述一下探針臺(tái)系統(tǒng)的基本組成部分，本系統(tǒng)為了體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性、便攜性，在滿足基本測(cè)試功能的前提下去除了非必要的部件，采用極簡(jiǎn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。此處的探針臺(tái)系統(tǒng)包括光學(xué)成像部分、測(cè)試機(jī)和探針臺(tái)，如圖1所示。

圖1 探針臺(tái)系統(tǒng)

2.1 光學(xué)成像部分

測(cè)試過程中要用顯微鏡來檢查外觀和觀察探針到測(cè)試觸點(diǎn)的對(duì)位情況。此系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的單筒光學(xué)CCD顯微鏡，它的一端裝有物鏡對(duì)準(zhǔn)待測(cè)晶圓，另外一端裝有 CCD攝像頭，CCD攝像頭通過AV-USB圖像盒和電腦連接，利用圖像處理軟件來觀察焊盤與探針的對(duì)齊情況，完成對(duì)測(cè)試芯片的精確定位。圖像處理軟件可直接保存觀察畫面，也可以對(duì)圖像進(jìn)行分析處理，從而實(shí)現(xiàn)觀察、記錄與測(cè)量一體化進(jìn)行。安裝在顯微鏡下端的LED環(huán)形燈光源照射到待測(cè)芯片表面，可以通過調(diào)節(jié)LED的光強(qiáng)來得到明視野、暗視野等觀察效果。圖2所示為顯微鏡下拍攝到的圖片，其中圖2（a）為4 PAD單元器件圖片，PAD的邊長(zhǎng)為100 μm；圖2（b）為顯微鏡下看到的探針針尖部分圖片，針尖尺寸在15 μm左右；圖2（c）為扎針后正上方垂直視圖；圖2（d）為扎針后側(cè)方位視圖。

圖2 顯微鏡下拍攝到的圖片

此處選用的顯微鏡具有較大的景深，可以清晰地觀察探針尖頂處與焊盤的接觸情況，顯微鏡固定采用多角度云臺(tái)支架設(shè)計(jì)，支持全方位觀察，使得觀察更加立體直觀。顯微鏡具有較遠(yuǎn)的工作距離，物鏡離開測(cè)試芯片高度約為80 mm左右，這樣就不會(huì)影響到下方探針臺(tái)的移動(dòng)。通過調(diào)節(jié)顯微鏡鏡筒下部的倍率環(huán)和顯微鏡兩側(cè)的調(diào)焦手輪，直至屏幕圖像清晰，倍率越小，視場(chǎng)越大，調(diào)整高度越高，反之亦然。

2.2 測(cè)試機(jī)

為了測(cè)試晶圓上的芯片，就必須給晶圓上的芯片提供測(cè)試矢量和測(cè)試電流、電壓，同時(shí)還需要從被測(cè)芯片上采集輸出信號(hào)，測(cè)試機(jī)通過屏蔽導(dǎo)線與探針臺(tái)所固定的芯片上的焊盤相接觸，由測(cè)試機(jī)完成對(duì)待測(cè)芯片特性的測(cè)試。

測(cè)試機(jī)可以根據(jù)測(cè)試要求的不同選用不同的測(cè)試機(jī)，本文中涉及的測(cè)試機(jī)是KEITHLEY 4200-SCS半導(dǎo)體特性分析系統(tǒng)（見圖3），下面的測(cè)試圖片都出自這臺(tái)測(cè)試機(jī)。

圖3 KEITHLEY 4200-SCS半導(dǎo)體特性分析系統(tǒng)

2.3 探針臺(tái)

將待測(cè)芯片放在探針臺(tái)的承片臺(tái)上，通過調(diào)節(jié)四軸操作器，探針可以在X、Y、Z、θ軸方向自由移動(dòng)，選擇測(cè)量點(diǎn)，通過探針與晶圓中芯片上焊盤的接觸來將焊盤連接至測(cè)試機(jī)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在下一節(jié)中詳述。

3 探針臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)

3.1 總體結(jié)構(gòu)和應(yīng)用范圍

該探針臺(tái)從上往下分6個(gè)部分：A、測(cè)試部分；B、承片臺(tái)；C、回轉(zhuǎn)平臺(tái)；D、垂直升級(jí)機(jī)構(gòu)；E、X-Y水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)；F、防振基座。參見圖4。

該探針臺(tái)的回轉(zhuǎn)平臺(tái)、垂直升降平臺(tái)和水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)均采用彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)，避免了傳統(tǒng)的高精密滾珠絲杠在傳動(dòng)時(shí)的間隙影響。

待測(cè)芯片固定在一塊基板上，并通過基板兩側(cè)設(shè)置的螺釘固定到承片臺(tái)中心上。承片臺(tái)可以根據(jù)不同要求更換不同的類型，芯片的固定方式也可以有多種選擇，比如磁力固定、真空吸附。探針卡通過4個(gè)角上設(shè)置的螺釘固定在基臺(tái)立柱上。承片臺(tái)通過螺釘固定在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上，回轉(zhuǎn)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為0°～360°，轉(zhuǎn)動(dòng)精度為5′；回轉(zhuǎn)平臺(tái)通過螺釘固定在垂直升降機(jī)構(gòu)上，垂直升降機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)范圍為0～10 mm，調(diào)節(jié)精度為0.01 mm；垂直升降機(jī)構(gòu)通過螺釘固定在水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)上，水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)和Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)，X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)和Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)范圍均為0～12 mm，調(diào)節(jié)精度均為0.01 mm。

圖4 探針臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

3.2 友好操控設(shè)計(jì)

該探針臺(tái)按照實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀的設(shè)計(jì)原則，在保證產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的同時(shí)，特別考慮到了基臺(tái)的穩(wěn)定性，包括強(qiáng)度、剛度等問題，避免產(chǎn)生變形、機(jī)械傳動(dòng)精度下降等問題，從而提高了探針臺(tái)的可靠性和使用壽命。

在外觀方面，底座采用圓角矩形設(shè)計(jì)，加上圓柱型立柱支撐了同樣采用圓角矩形設(shè)計(jì)的探針卡，上下通體，體現(xiàn)了“人-機(jī)-環(huán)境”的和諧統(tǒng)一。在操作旋鈕布置方面，采用人機(jī)工程設(shè)計(jì)方式，對(duì)于調(diào)節(jié)旋鈕等操作部件進(jìn)行合理的選擇與布置，旋鈕表面采用滾花斜十字紋，手感觸覺良好，刻度采用淺灰色背景和細(xì)黑字體，清晰易讀，防振基臺(tái)設(shè)備結(jié)構(gòu)符合人的心理和生理特點(diǎn)，使得操作人員能夠方便有效地使用設(shè)備，同時(shí)該探針臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便拆裝和維修。

3.3 防腐蝕設(shè)計(jì)

為了防治探針臺(tái)金屬部分與周圍環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起破壞，對(duì)于金屬表面進(jìn)行了防腐蝕處理。X、Y、Z、θ軸旋鈕調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用鋁制表面本色陽極氧化處理，使得鋁制旋鈕表面形成淡灰色的鈍化層，可大大降低金屬的腐蝕速度；X、Y、Z、θ軸鎖緊旋鈕是由黃銅材料制作而成，表面鍍亮鎳，鍍鎳層在大氣環(huán)境下由于表面形成致密的鈍化層而非常穩(wěn)定，同時(shí)鍍鎳層具有高硬度和良好的耐磨性，可以增加緊固部件的使用壽命；水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)、垂直升降機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)平臺(tái)都是鋁制材料，采用黑色硬質(zhì)陽極氧化，大大提高了鋁制品的耐腐蝕性和耐磨性；防振基臺(tái)由鋼材制成，采用表面發(fā)黑處理，基臺(tái)立柱用的材料是304不銹鋼。綜上，整個(gè)探針臺(tái)得到了很好的防護(hù)，大大提高了整體的耐腐蝕性和使用壽命。同時(shí)整體視覺黑白相間，美觀大方。

3.4 微型探針臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)

該探針臺(tái)采用顯微鏡和探針臺(tái)分體式設(shè)計(jì)，探針臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、移動(dòng)方便，不但可以滿足正常的測(cè)試需求，還可以用于芯片輻照試驗(yàn)。探針臺(tái)可以方便地放入輻照測(cè)試腔中，固定在探針臺(tái)上的芯片進(jìn)入輻照測(cè)試腔內(nèi)可與探針臺(tái)一起放置于任意位置，方便將芯片對(duì)準(zhǔn)輻照中心；該探針臺(tái)也可放置在高低溫箱中，用于芯片的三溫測(cè)試。

特別的是該探針臺(tái)采用探卡扎針，在一塊探針卡上可以根據(jù)測(cè)試要求的不同安裝不同數(shù)量的探針，可同時(shí)完成多針測(cè)試或者一次完成多通道測(cè)試。探針卡固定在探針臺(tái)立柱頂面，探針相對(duì)于整個(gè)基臺(tái)不動(dòng)，旋動(dòng)X、Y、Z、θ軸，使芯片移動(dòng)到探針下方，最后再次旋動(dòng)Z軸，使得所有探針同時(shí)扎到待測(cè)芯片的PAD上，避免了傳統(tǒng)探針臺(tái)每次都要單獨(dú)扎針的方式。在整個(gè)過程中，顯微鏡相對(duì)于探針的位置也是固定的，聚焦點(diǎn)始終保持在探針尖端上，可以直接觀察到探針尖端和PAD的接觸情況。

4 探卡可靠性及EMI防護(hù)

4.1 器件測(cè)試中的低漏電現(xiàn)象

晶圓級(jí)（未封裝的裸芯片）IC器件參數(shù)測(cè)試，首先在顯微鏡下識(shí)別不同的測(cè)試，如圖5，在測(cè)試圖形中選定某寬長(zhǎng)比的NMOSFET（或PMOSFET），確定其漏D、柵G、源S、襯底B各電極DUT PAD，通過探針測(cè)試卡上的探針陣列，連接到半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試儀上進(jìn)行測(cè)試。其原理框圖如圖6所示。

圖5 器件測(cè)試圖形

圖6 器件測(cè)試原理圖

在測(cè)試NMOSFET的Id-Vd曲線時(shí)，在亞閾值區(qū)域測(cè)試段顯示數(shù)據(jù)異常，通過用國(guó)外探針臺(tái)和自制探卡做對(duì)比測(cè)試，結(jié)果如圖7所示。圖7（a）是用國(guó)外探針臺(tái)測(cè)試的結(jié)果，圖7（b）是用本文中的探卡測(cè)試的結(jié)果，分別對(duì)這兩張圖的亞閾值區(qū)域進(jìn)行放大，得到圖7（c）和圖7（d）。從圖中可以看到，在國(guó)外探針臺(tái)上測(cè)試的亞閾值電流值在1×10-12A以下，而用探卡測(cè)試的亞閾值電流值已經(jīng)接近1×10-9A，這說明探卡測(cè)試存在嚴(yán)重的漏電問題，漏電量級(jí)在1 nA左右。

4.2 探卡低漏電防范措施

為了避免探針卡出現(xiàn)低漏電問題，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可以采取以下防范措施。

（1）保證探卡清潔干燥，在使用前可以用酒精或丙酮清洗，然后置于150℃下烘烤2 h干燥后使用。

（2）探針卡制作時(shí)，要盡可能放大孔環(huán)間距并且提高阻焊工藝能力來保證阻焊橋的制作，避免孔環(huán)間阻焊橋脫落、孔環(huán)間基材裸露所引起的板絕緣性能下降導(dǎo)致的漏電超標(biāo)。

（3）探針卡基材使用具有較高電阻率的材料，從而提高PCB板的絕緣性能。表1是某些絕緣材料的體積電阻率ρv（20，空氣中）。

表1 絕緣材料的體積電阻率ρv（20，空氣中）

（4）探針排布采用最稀松的排布原則，增加探針尾桿之間的間距，同時(shí)采用絕緣性能較高的膠粘體來固定探針，膠粘體要用烘箱烘烤固化，以排除膠粘體中的揮發(fā)性物質(zhì)。

4.3 探卡的可靠性布線

探卡電路板的布線方式會(huì)對(duì)測(cè)試產(chǎn)生一定的影響，為了減少這一影響，在布線時(shí)要注意以下問題：

（1）為了抑制印制導(dǎo)線之間的串?dāng)_，在設(shè)計(jì)布線時(shí)應(yīng)盡量避免長(zhǎng)距離的平行走線，盡可能拉開線與線之間的距離,信號(hào)線與地線及電源線盡可能不交叉。

（2）電源線和地線盡可能靠近，整塊印制板上的電源與地要呈“井”字形分布，以便使分布線電流達(dá)到均衡。

（3）要為模擬電路專門提供一根零伏線以減少線間串?dāng)_，同時(shí)盡可能增加印制線條的間距，注意安插一些零伏線作為線間隔離。

（4）印制電路板上印制線的寬度不要突變，傳輸線拐角處不要出現(xiàn)直角或銳角，應(yīng)該盡量采用圓弧過渡，以降低回?fù)p。

4.4 具有20通道的探卡

根據(jù)測(cè)試實(shí)際器件的PCM測(cè)試單元版圖設(shè)計(jì)，PAD的排布各有不同，此處的測(cè)試單元中有5個(gè)測(cè)試器件，橫向排成一排，每個(gè)PAD橫向尺寸都是一致的，如圖8所示。圖8（a）為20 PAD分布圖，從圖中可以看到，PAD分為上下兩排，每排10個(gè)，從左到右上下各兩個(gè)為一個(gè)測(cè)試單元。

為了能一次完成20個(gè)PAD的扎針，按照PAD尺寸設(shè)計(jì)了有20根針的探針卡，根據(jù)測(cè)試單元的圖形，將探針排成探針陣列，對(duì)稱2排，每根探針針尖都對(duì)準(zhǔn)PAD中心。探針的材料是錸鎢合金，通常稱為錸鎢針，它具有接觸電阻小、導(dǎo)通電流較大的特性，更主要的是具有很長(zhǎng)的接觸壽命。為了保證扎針的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，探針針尖的垂直公差范圍離中心值保持在±10 μm之內(nèi)，水平誤差同樣控制在±10 μm之內(nèi)，并且通過對(duì)樣品芯片進(jìn)行扎針，觀察扎針痕跡情況來判斷探針排布的質(zhì)量。若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)位或形變等問題，可以請(qǐng)技術(shù)精湛的人員使用專用的鑷子進(jìn)行修正。圖8（b）、（c）分別為探針陣列正上方垂直視圖和側(cè)方位視圖。

圖7 器件測(cè)試中的低漏電現(xiàn)象

圖8 探針陣列圖

4.5 EMI防護(hù)

在實(shí)際測(cè)量過程中，外部環(huán)境的電磁干擾對(duì)于測(cè)試的影響很大，對(duì)測(cè)試部件進(jìn)行屏蔽能有效抑制干擾。此處采用鋁制盒形屏蔽體，鋁的導(dǎo)電性能和機(jī)械強(qiáng)度比較好，且比較輕巧和方便加工，自身阻抗較低，屏蔽效能較好。影響屏蔽效能的另一個(gè)因素是剩余電容，減少剩余電容就可以提高屏蔽效能。為此，采用盒形屏蔽體可以獲得較高的屏蔽效能，同時(shí)開孔面積要盡可能小。

屏蔽體的接地也是同樣重要的問題，屏蔽體的接地質(zhì)量對(duì)屏蔽效能影響極大。屏蔽體只有接地才能保持“地”電位，實(shí)現(xiàn)有效的屏蔽。屏蔽體的“地”是以測(cè)試機(jī)的“地”作為電路電位基準(zhǔn)，此處用橫截面比較大的紫銅編織線，以減少直流和交流電阻，同時(shí)盡量縮短導(dǎo)線的長(zhǎng)度，以減少導(dǎo)線的感抗。導(dǎo)線兩端用螺釘連接，為了使接地穩(wěn)定可靠，再采用內(nèi)齒彈性墊圈進(jìn)行固定，以減少連接電阻。

通過EMI防護(hù)，對(duì)探針臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，如圖9所示。在未做屏蔽時(shí)，由于空間電磁環(huán)境的干擾，測(cè)試機(jī)測(cè)出雜亂無章的波形；通過屏蔽后，測(cè)出的型號(hào)比較平緩，穩(wěn)定性很高。

圖9 屏蔽前后的對(duì)比測(cè)試

5 探針臺(tái)測(cè)試功能驗(yàn)證及應(yīng)用

5.1 測(cè)試功能驗(yàn)證

為了對(duì)探針臺(tái)的實(shí)際使用功能進(jìn)行驗(yàn)證，這里選取了NMOS器件，分別對(duì)該器件測(cè)試輸出曲線和轉(zhuǎn)移曲線，圖10是器件的測(cè)試曲線，從圖中可以看到，曲線平緩，無明顯的干擾現(xiàn)象。通過反復(fù)測(cè)試，測(cè)試一致性較好，可以認(rèn)為探針臺(tái)基本滿足測(cè)試要求。

圖10 器件測(cè)試曲線

5.2 探針臺(tái)應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用中，由于該探針臺(tái)小巧靈活，顯微鏡和探針臺(tái)采用分體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得探針臺(tái)部分可以從整個(gè)探針臺(tái)系統(tǒng)中獨(dú)立出來，方便應(yīng)用于輻照試驗(yàn)中，固定在探針臺(tái)上的芯片可以與探針臺(tái)一起在任意位置放置，方便將芯片對(duì)準(zhǔn)輻照源中心，所以可以在輻照試驗(yàn)中應(yīng)用。

同時(shí)，根據(jù)不同的測(cè)試要求，只要是適合使用該探針臺(tái)的地方，同樣可以靈活運(yùn)用。比如說，高低溫測(cè)試可以將探針臺(tái)放入高低溫箱，測(cè)試線從高低溫箱的導(dǎo)線孔引出，連接測(cè)試機(jī)后同樣可以完成測(cè)試。

值得說明的是，探針卡可以根據(jù)測(cè)試的不同要求來制作，從而可以不局限于單一器件的測(cè)試，對(duì)于電路或者模塊也可以通過連接不同的測(cè)試機(jī)臺(tái)來完成測(cè)試。

6 結(jié)束語

目前，市場(chǎng)上的探針臺(tái)大多是以圓片尺寸來分類的，通常設(shè)備外形尺寸較大，重量較重，不方便搬運(yùn)，同時(shí)受到針座的限制，無法實(shí)現(xiàn)多探針（比如說20針）同時(shí)測(cè)試。更重要的原因是其價(jià)格昂貴，如要實(shí)現(xiàn)特殊的功能，比如說高低溫測(cè)試，同樣要配置價(jià)格不菲的附件，并且其維修維護(hù)成本都相當(dāng)高。

本文介紹的便攜式探針臺(tái)，其結(jié)構(gòu)小巧、功能實(shí)用、成本較低，可以滿足基本的試驗(yàn)需求。特別之處在于顯微鏡和探針臺(tái)采用分體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得探針臺(tái)部分可以從整個(gè)探針臺(tái)系統(tǒng)中獨(dú)立出來，可以應(yīng)用于輻照試驗(yàn)中，固定在探針臺(tái)上的芯片可以與探針臺(tái)一起放置于空間任意位置，方便將芯片對(duì)準(zhǔn)輻照源中心。該探針臺(tái)也可放置在高低溫箱中，用于芯片的三溫測(cè)試。加上顯微鏡固定采用多角度云臺(tái)支架設(shè)計(jì)，支持全方位觀察，可以使得觀察更加立體直觀。探針卡采用多探針結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)多路測(cè)試，并且探卡及其信號(hào)連接線采用了低漏電及EMI設(shè)計(jì)，測(cè)試精度可以達(dá)到0.1 nA以下，配合接地良好的鋁制屏蔽盒，增加了抗干擾能力，其測(cè)試數(shù)據(jù)更加精確。

該探針臺(tái)系統(tǒng)為各種半導(dǎo)體芯片提供一個(gè)無損檢測(cè)、分析樣品的平臺(tái)，包括材料的電阻率、器件電特性等的電性能參數(shù)，可適應(yīng)多種規(guī)格的芯片，并提供相應(yīng)的測(cè)試探卡，適用于大學(xué)、實(shí)驗(yàn)室、研究所對(duì)芯片進(jìn)行科研分析、抽查測(cè)試等用途。

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Design and Application of a Miniature Probe Station

GU Ji1，2,WU Jianwei2
（1.Southeast University,Nanjing 211189,China；2.China Electronics Technology Group Corporation No.58 Research Institute,Wuxi 214072,China）

The paper describes a portable probe station which is small and convenient.It costs little and meets the basic test requirements.Particularly,the microscopes and probe stations are separated to enable radiation tests.The probe station and chips can be well placed to facilitate better radiation alignment.The probe station can also be placed in high and low temperature oven for tri-temperature tests.The microscope can be flexibly fixed for all-round observation.The multi-probe structure supports multi-channel tests.The probe and wires are safely connected using low-leakage and EMI design which achieves the test accuracy of 0.1 nA.The aluminum shielding box of good grounding performance enhances anti-noise interference ability and accuracy.

probe station;wafer;irradiation;high and low temperature;test systems

TN307

A

1681-1070（2017）01-0041-06

顧 吉（1980—），男，江蘇無錫人，工程師，東南大學(xué)電子與信息專業(yè)工程博士，現(xiàn)在中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第58研究所從事器件測(cè)試工作。

2016-9-6