CN110412441A - 真空高低温半导体器件测试探针台及半导体器件测试方法 - Google Patents

真空高低温半导体器件测试探针台及半导体器件测试方法 Download PDF

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Abstract

一种真空高低温半导体器件测试探针台，包括真空腔、防辐射屏、样品台、探针臂；真空腔用于形成密封测试环境；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。本发明还公开一种半导体器件测试方法，使用如上所述的真空高低温半导体器件测试探针台。本发明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。

Description

真空高低温半导体器件测试探针台及半导体器件测试方法
技术领域
本发明涉及半导体器件测试技术领域，特别是涉及一种真空高低温半导体器件测试探针台及半导体器件测试方法。
背景技术
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。但由于我国集成电路产业基础薄弱，关键半导体器件主要依赖进口，不仅成本高、进口渠道无质量保证，更存在着极大的安全隐患，如芯片被植入木马结构等。为此，必须拥有自己研发的核心器件。
然而在每一个研发制程中，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。
前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能营造出各种测试环境的真空高低温半导体器件测试探针台及半导体器件测试方法。
本发明提供一种真空高低温半导体器件测试探针台，包括真空腔、防辐射屏、样品台、探针臂；真空腔用于形成密封测试环境；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，使用如上所述的真空高低温半导体器件测试探针台。
进一步地，所述真空高低温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；所述真空高低温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。
本发明提供的真空高低温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。
附图说明
图1为本发明实施例真空高低温半导体器件测试探针台中真空腔、防辐射屏、样品台的示意图。
图2为图1所示真空高低温半导体器件测试探针台(未画显微镜，探针臂只画局部)的整体示意图。
图3为图1所示真空高低温半导体器件测试探针台中探针臂的示意图。
图4为图1所示真空高低温半导体器件测试探针台中样品台的示意图。
图5为图1所示真空高低温半导体器件测试探针台中显微镜的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1至图5所示，本实施例中，真空高低温半导体器件测试探针台包括真空腔、防辐射屏、样品台9、探针臂13、显微镜。
真空腔用于形成密封测试环境。模拟真空环境测试时，可采用真空泵给真空腔抽气以在真空腔内形成真空环境。本实施例中，真空腔包括真空腔体8与真空腔盖10。
防辐射屏用于阻挡外界对样品台9的辐射，位于真空腔中，其材质可为钢、铁等金属。防辐射屏能够有效的阻挡外界对低温样品台9的辐射，以便于实现样品台9的极限温度环境，并且能够使控温更加容易、准确。本实施例中，防辐射屏包括防辐射屏体12与防辐射屏盖11。
在进行低温实验时，可以在防辐射屏内通入液氮，迫使防辐射屏降温，从而减少样品台9与外界的温度梯度，保护样品台9，使样品台9能够实现极限低温。在进行高温试验时，可以给防辐射屏加热，迫使防辐射屏升温，同样减少样品台9与外界的温度梯度，保护样品台9，使样品台9能够实现极限高温。模拟磁场环境测试时，可加磁铁于防辐射屏中以获得磁场环境。模拟离子辐照环境测试时，可在防辐射屏中使用加速器轰击以获得离子辐照环境。模拟光照环境测试时，可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。
因此，本实施例真空高低温半导体器件测试探针台能够有效的营造一个集成高温、低温、真空、磁场、光照、粒子辐照的测试环境，能够为生产出来的半导体器件提供稳定的测试环境。
探针臂13包括XYZ三轴位移台19、测试真空电极18、柔性波纹管17、探针针杆16、探针15。探针针杆16水平安装于XYZ三轴位移台19一侧，末端安装探针15。测试真空电极18连接探针15，以通过探针15对样品进行测试。柔性波纹管17套设于探针针杆16靠近XYZ三轴位移台19的一端，以利用其收缩特性提供回复弹性。XYZ三轴位移台19通过丝杆、导轨将旋转运动转换为直线运动，以驱动探针针杆16带动探针15做XYZ三维直线移动。探针针杆16穿过真空腔、防辐射屏，使探针15伸入样品所在位置以进行点针。
显微镜用于观察探针点针，位于真空腔上方，真空腔、防辐射屏在显微镜与探针之间的部位透明，以方便观察。显微镜包括微调机构25、调焦架26、CCD相机27、长焦距显微镜28。显微镜能够清晰的放大器件上的pad，以及探针微米级的针尖。利用CCD相机27的成像功能以及高清显示器的显示功能便能清晰的观察到点针情况，有效的保证探针与器件pad接触良好和测试的稳定性。
本实施例中，真空腔、防辐射屏开设有圆形通孔(如图2所示，未标示)，通孔上设有真空密封罩(未图示)。探针针杆16通过真空密封罩穿过真空腔、防辐射屏，既能获得真空环境，又方便操作。
本实施例中，探针臂13与样品台9之间通过导线14连接，使探针臂13与样品台9之间达到热平衡，消除热电势，提高测试精度。同时，探针臂13还与防辐射屏通过导线连接，使防辐射屏与样品台9之间达到热平衡，这样测试精度更高。
本实施例中，样品台9用于放置样品，位于防辐射屏中。本实施例中，样品台9包括用于承载样品的载物台，载物台设有供液氮(或其他致冷流体)进出的开口，样品台9底部设有用于加热样品台9的加热器(如电阻加热器)，通过紧固件使加热器与样品台9形成良好、紧密的接触。其低温的实现方法是让液氮通过液氮进口进入样品台9，在样品台9内循环一周，再从液氮出口流出，从而使样品台9实现低温；其高温实现方法是通过控制加热器加热，使样品台9温度升高。样品台9还连接有用于测量样品台9温度的温度传感器，能够精确实时的反应样品台9的温度变化情况。
本发明还提供一种半导体器件测试方法，使用如上所述的真空高低温半导体器件测试探针台。
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；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。
在进行低温实验时，还可在防辐射屏内通入液氮，迫使防辐射屏降温；在进行高温试验时，还可对防辐射屏加热，迫使防辐射屏升温。
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。
由上述可知，本实施例提供的真空高低温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、磁场、光照、粒子辐照等测试环境，能够为生产出来的半导体器件提供稳定的测试环境。
在本文中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了表达技术方案的清楚及描述方便，因此不能理解为对本发明的限制。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种真空高低温半导体器件测试探针台，其特征在于，包括真空腔、防辐射屏、样品台、探针臂；真空腔用于形成密封测试环境；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。
2.如权利要求1所述的真空高低温半导体器件测试探针台，其特征在于，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。
3.如权利要求1所述的真空高低温半导体器件测试探针台，其特征在于，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。
4.如权利要求3所述的真空高低温半导体器件测试探针台，其特征在于，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。
5.如权利要求1所述的真空高低温半导体器件测试探针台，其特征在于，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。
6.如权利要求1所述的真空高低温半导体器件测试探针台，其特征在于，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。
7.如权利要求6所述的真空高低温半导体器件测试探针台，其特征在于，所述样品台连接有用于测量样品台温度的温度传感器。
8.一种半导体器件测试方法，其特征在于，使用如权利要求1至5任一所述的真空高低温半导体器件测试探针台。
9.如权利要求8所述的半导体器件测试方法，其特征在于，所述真空高低温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；所述真空高低温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。
10.如权利要求9所述的半导体器件测试方法，其特征在于，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。
11.如权利要求8所述的半导体器件测试方法，其特征在于，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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