CN114217199A - 一种实现半导体器件1/f噪声变温测试的方法及装置 - Google Patents
一种实现半导体器件1/f噪声变温测试的方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种实现半导体器件1/f噪声变温测试的方法及装置，该方法首先构建半导体器件1/f噪声测试中待测样品的变温环境，将1/f噪声测试系统的室温测试盒扩展至变温室，变温室利用稳态气泡原理控温构建了81K‑500K连续可调的变温环境；其次，设计变温室中的样品架及样品夹具板，实现多种封装的半导体器件在变温环境中的安装及封装半导体器件中的温度快速传递，设计待测样品的偏置及测试数据传递通路，实现1/f噪声测试系统的测量电阻单元与变温室中待测样品的电气连接及噪声参数传递。本发明可以实现81K‑500K连续可调温度环境中的多种封装半导体器件的1/f噪声测试，用于半导体器件低频噪声测试及半导体器件缺陷的测试与分析。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件缺陷检测技术领域，实现多种封装类型及晶圆级半导体器件在81K-500K连续可调温度环境中的1/f噪声测试，可用于半导体器件1/f噪声源分析、表面及界面缺陷测试及分析。
背景技术
近40年研究发现，低频(1/f)噪声与微电子材料和器件缺陷之间存在密切联系。对于大多数半导体器件，噪声通常是由于在关键半导体/绝缘体界面处或附近的沟道和缺陷之间的电荷交换引起的载流子数量波动引起的，因而近年来，低频1/f噪声用来表征分析器件的质量和可靠性，尤其面向新型材料和结构器件，传统的表征方法，如C-V法和电荷泵法不适用的情况下，低频噪声成为分析其质量和可靠性的重要手段。1979年Dutta、Dimon和Horn在低频噪声和半导体器件关键界面处缺陷间的关系研究取得了突破性进展，建立了Dutta Horn模型，推断低频噪声测量中的缺陷能量分布随温度的变化。
Dutta Horn模型在大多数情况下以高精度描述噪声，在Dutta Horn模型的帮助下，通过测量噪声大小以及噪声的温度和/或电压依赖性，可以估计导致1/f噪声的缺陷的能量分布。在MOS器件(主要是O空位)和GaN/AlGaN HEMT(例如氢化杂质中心、N空位和/或Fe中心)中引起噪声的若干缺陷和/或杂质的微观结构已通过实验和密度泛函理论计算确定。
研究人员基于Si和SiC的MOS晶体管和GaN/AlGaN HEMT的Dutta-Horn模型的预测进行了一系列广泛的比较，发现Dutta Horn模型非常好地描述了噪声的温度和频率依赖性。大量证据证实，半导体器件中噪声的主要来源是载流子与缺陷的热激活相互作用。Dutta-Horn模型可用于推断导致噪声的缺陷的能量分布。在参数和实验不确定性范围内，这些估计值与通过其他测量技术获得的缺陷密度估计值一致。
使用Dutta-Horn模型研究半导体器件中导致噪声的缺陷的能量分布，需要获得不同温度下的1/f噪声测试结果，对于与温度变化具有强依赖性的1/f噪声结果，通过Dutta-Horn模型可提取引起1/f噪声的相应缺陷的空间和能量分布，相应的温度变化范围为约90K-400K，目前现有的1/f噪声测试多为常温下的测试，涉及低温1/f噪声测试最低温度也多为200K左右的温度，本发明可以为半导体器件的1/f噪声的变温测试及基于1/f噪声测试的表面缺陷分析提供一种81K-500K连续可调的温度环境，并提供适用于DIP直插型、TO封装、ITO封装、贴片封装及晶圆级等分立及集成的三极管、二极管及MOS器件低温1/f噪声测试的样品台。
发明内容
本发明目的在于，提供一种实现半导体器件1/f噪声变温测试的方法及装置，该方法首先构建半导体器件1/f噪声测试中待测样品的变温环境，将1/f噪声测试系统的室温测试盒扩展至变温室，变温室利用稳态气泡原理控温构建了81K-500K连续可调的变温环境；其次，设计变温室中的样品架及样品夹具板，实现多种封装的半导体器件在变温环境中的安装及封装半导体器件中的温度快速传递，设计待测样品的偏置及测试数据传递通路，实现1/f噪声测试系统的测量电阻单元与变温室中待测样品的电气连接及噪声参数传递。本发明可以实现81K-500K连续可调温度环境中的多种封装半导体器件的1/f噪声测试，用于半导体器件低频噪声测试及半导体器件缺陷的测试与分析。
本发明所述的一种半导体器件1/f噪声变温测试的方法，该方法中涉及装置是由1/f噪声测试系统(1)、变温室(2)、温控仪(3)、真空泵(4)、真空样品室(5)、冷头(6)、锁紧阀(7)、真空阀(8)、温控接口(9)、电源接口(10)、液氮注入口(11)、液氮挥发口(12)无氧铜样品架(13)、液氮储存室(14)、热电阻(15)、温度传感器(16)、无氧铜样品架的安装孔(17)、第一面板(18)、第二面板(19)、第三面板(20)、玻璃观察面板(21)、BNC-SMA的BNC连接头(22)、BNC-SMA的SMA连接头(23)、BNC-KY的BNC连接头(24)、BNC-KY的KY连接头(25)、贴片封装样品夹具板(26)、DIP直插型样品夹具板(27)、TO/ITO样品夹具板(28)、晶圆键合夹具板(29)、样品安装位(30)、安装孔(31)、SMA连接器(32)，插针(33)组成，具体操作按下列步骤进行：
a、将待测样品安装至样品夹具板上，将样品夹具板经安装孔(31)通过螺丝与无氧铜样品架的安装孔(17)连接固定，经连接线将插针(33)与BNC-KY面板连接器的KY头(25)连接，或经同轴线将SMA连接器(32)与BNC-SMA面板连接器的SMA头(23)连接，或将样品管脚处的连接线直接与BNC-KY面板连接器的KY头(25)连接，其中样品夹具板为贴片封装样品夹具板(26)、DIP直插型样品夹具板(27)、TO/ITO样品夹具板(28)或晶圆键合夹具板(29)；
b、将真空样品室(5)通过锁紧阀(7)与冷头(6)连接锁紧；
c、在真空样品室(5)的四面壁上分别安装有第一面板(18)、第二面板(19)、第三面板(20)和玻璃观察面板(21)，在第一面板(18)的正面上设有对称均等排列的BNC-SMA的BNC连接头(22)，第一面板(18)的背面设有与BNC-SMA的BNC连接头(22)对应的BNC-SMA的SMA连接头(23)，第二面板(19)和第三面板(20)的正面上分别设有BNC-KY的BNC连接头(24)，第二面板(19)和第三面板(20)的背面上分别设有与BNC-KY的BNC连接头(24)对应的BNC-KY的KY连接头(25)，使用同轴线缆分别将第一面板(18)BNC-SMA的BNC连接头(22)、第二面板(19)和第三面板(20)的BNC-KY的BNC连接头(24)与1/f噪声测试系统(1)的测量电阻单元BNC接口相连；
d、接通电源，打开真空阀(8)，开启真空泵(4)，将真空样品室(5)抽真空，时间30分钟后，关闭真空阀(8)，将液氮经液氮注入口(11)注入后，关闭液氮腔室的锁紧阀，注入液氮及测试过程中保证液氮挥发口(12)通畅；
e、观察温控仪(3)的温度，当真空样品室(5)温度降至最低，并保持稳定后，使用温控仪(3)经冷头(6)的温控接口(9)控制无氧铜样品架(13)上的热电阻(15)，将无氧铜样品架(13)升温至所需的温度，待温度稳定后，使用1/f噪声测试系统(1)进行1/f噪声测试。
一种半导体器件1/f噪声变温测试的装置，该装置是由1/f噪声测试系统(1)、变温室(2)、温控仪(3)、真空泵(4)、真空样品室(5)、冷头(6)、锁紧阀(7)、真空阀(8)、温控接口(9)、电源接口(10)、液氮注入口(11)、液氮挥发口(12)、无氧铜样品架(13)、液氮储存室(14)、热电阻(15)、温度传感器(16)、无氧铜样品架的安装孔(17)、第一面板(18)、第二面板(19)、第三面板(20)、玻璃观察面板(21)、BNC-SMA的BNC连接头(22)、BNC-SMA的SMA连接头(23)、BNC-KY的BNC连接头(24)、BNC-KY的KY连接头(25)、贴片封装样品夹具板(26)、DIP直插型样品夹具板(27)、TO/ITO样品夹具板(28)、晶圆键合夹具板(29)、样品安装位(30)、安装孔(31)、SMA连接器(32)、插针(33)组成，冷头(6)和真空样品室(5)分别设置在变温室(2)内，1/f噪声测试系统(1)、温控仪(3)和真空泵(4)分别设置在变温室(2)外，其中冷头(6)上方的侧壁上分别安装有真空阀(8)、温控接口(9)和电源接口(10)，在冷头(6)的顶部安装有液氮注入口(11)，在液氮注入口(11)上设有液氮挥发口(12)，冷头(6)内的液氮储存室(14)底部与无氧铜样品架(13)的底座连接，无氧铜样品架(13)的底座安装有热电阻(15)和温度传感器(16)，热电阻(15)和温度传感器(16)与温控接口(9)电气连接，冷头(6)底部通过锁紧阀(7)与真空样品室(5)连接。
真空样品室(5)的四面壁上分别安装有第一面板(18)、第二面板(19)、第三面板(20)和玻璃观察面板(21)，在第一面板(18)的正面上设有对称均等排列的BNC-SMA的BNC连接头(22)，第一面板(18)的背面设有与BNC-SMA的BNC连接头(22)对应的BNC-SMA的SMA连接头(23)，BNC连接头(22)通过同轴线与1/f噪声测试系统(1)的测量电阻单元的BNC接口连接，SMA连接头(23)通过同轴线与无氧铜样品架(13)上安装的样品夹具板的SMA连接器(32)连接；第二面板(19)和第三面板(20)的正面上分别设有BNC-KY的BNC连接头(24)，第二面板(19)和第三面板(20)的背面上分别设有与BNC-KY的BNC连接头(24)对应的BNC-KY的KY连接头(25)，BNC连接头(24)通过同轴线与1/f噪声测试系统(1)的测量电阻单元的BNC接口连接，KY连接头(25)通过连接线与无氧铜样品架(13)上安装的样品夹具板的插针(33)连接。
所述的无氧铜样品架(13)的四个角处设置有无氧铜样品架的安装孔(17)，通过无氧铜样品架的安装孔(17)与样品夹具板为贴片封装样品夹具板(26)、DIP直插型样品夹具板(27)、TO/ITO样品夹具板(28)或晶圆键合夹具板(29)上设置的安装孔(31)连接；在样品夹具板为贴片封装样品夹具板(26)、DIP直插型样品夹具板(27)、TO/ITO样品夹具板(28)或晶圆键合夹具板(29)上设置有样品安装位(30)、安装孔(31)、SMA连接器(32)及插针(33)。贴片封装样品夹具板(26)的样品安装位(30)处按照贴片封装样品的管脚分布设置焊盘，贴片封装样品夹具板(26)上布线将焊盘引至插针(33)和SMA连接器(32)处；DIP直插型样品夹具板(27)的样品安装位(30)处设置了两种DIP双列管脚通孔，两种双列管脚通孔的列间距分别为7.62mm和15.24mm，行间距为2.45mm，两种双列管脚分别各自设置了28个管脚通孔，可用于最多28脚的样品安装，DIP直插型夹具板(27)上布线将DIP封装型样品的管脚通孔引至SMA连接器(32)或插针处(33)，或直接在DIP直插型样品管脚安装连接线；TO/ITO样品夹具板(28)的样品安装位(30)按照待测的TO/ITO封装型样品的管脚分布开孔，通过TO/ITO封装型样品夹具板(28)布线，将管脚开孔引至插针(33)和SMA连接器(32)处，或直接在TO/ITO封装型样品管脚处安装连接线；晶圆键合夹具板(29)的样品安装位(30)用于贴装晶圆级样品，晶圆级样品的管脚经键合及布线引至插针(33)或SMA连接器(32)处。
本发明所述的一种实现半导体器件1/f噪声变温测试的方法及装置，进行半导体器件1/f噪声变温测试的步骤为：首先采用相应的样品夹具板将待测样品固定到样品架上，并连接样品架与变温室通向外部的偏置及测试数据传递通路，封闭变温室，打开设备电源采用真空泵对变温室中待测样品所在的真空样品室进行抽真空持续30分钟；然后通过变温室上端的液氮输入口输入液氮，并利用温控仪控制样品架的热电阻来调节温度，获得测试所需的温度环境；最后连接1/f噪声测试系统与变温室外部的偏置及测试数据传递通路，开启1/f噪声测试系统，对待测样品进行1/f噪声测试。
为半导体器件的1/f噪声的变温测试及基于1/f噪声测试的表面缺陷分析提供一种81K～500K连续可调的温度环境，并提供适用于DIP直插型、TO封装、ITO封装、贴片封装及晶圆级等分立或集成的三极管、二极管及MOS器件样品测试的测试架及夹具，以达到无需破坏样品所在的真空及温度环境，而只需更换温度环境外部的连线，便可以完成多只样品的1/f噪声变温测试的目的。
该装置是由1/f噪声测试系统(1)、变温室(2)、温控仪(3)、真空泵(4)、真空样品室(5)、冷头(6)、锁紧阀(7)、真空阀(8)、温控接口(9)、电源接口(10)、液氮注入口(11)、液氮挥发口(12)、无氧铜样品架(13)、液氮储存室(14)、热电阻(15)、温度传感器(16)、无氧铜样品架的安装孔(17)、第一面板(18)、第二面板(19)、第三面板(20)、玻璃观察面板(21)、BNC-SMA的BNC连接头(22)、BNC-SMA的SMA连接头(23)、BNC-KY的BNC连接头(24)、BNC-KY的KY连接头(25)、贴片封装样品夹具板(26)、DIP直插型样品夹具板(27)、TO/ITO样品夹具板(28)、晶圆键合夹具板(29)、样品安装位(30)、安装孔(31)、SMA连接器(32)、插针(33)组成。变温室(2)由真空样品室(5)及冷头(6)构成，真空样品室(5)通过锁紧阀(7)与冷头(6)连接固定；在冷头(6)内的液氮存储室(14)的底部与无氧铜样品架(13)连接，在无氧铜样品架(13)上安装有热电阻(15)和温度传感器(16)，热电阻(15)和温度传感器(16)与温控接口(9)电气连接，真空阀(8)与真空泵(4)连接，用于真空样品室(5)抽真空，温控接口(9)内部连接至无氧铜样品架(13)上的温度传感器(16)及热电阻(15)，用于采集及调节无氧铜样品架(13)的温度，温控接口(9)外部连接温度采集卡及温控仪(3)，用于对无氧铜样品架(13)的温度进行控制及显示。
真空样品室(5)的四面壁上分别安装有第一面板(18)、第二面板(19)、第三面板(20)和玻璃观察面板(21)，在第一面板(18)的正面上设有对称均等排列的BNC-SMA的BNC连接头(22)，第一面板(18)的背面设有与BNC-SMA的BNC连接头(22)对应的BNC-SMA的SMA连接头(23)，BNC连接头(22)通过同轴线与1/f噪声测试系统(1)的测量电阻单元的BNC接口连接，SMA连接头(23)通过同轴线与无氧铜样品架(13)上安装的样品夹具板的SMA连接器(32)连接；第二面板(19)和第三面板(20)的正面上分别设有BNC-KY的BNC连接头(24)，第二面板(19)和第三面板(20)的背面上分别设有与BNC-KY的BNC连接头(24)对应的BNC-KY的KY连接头(25)，BNC连接头(24)通过同轴线与1/f噪声测试系统(1)的测量电阻单元的BNC接口连接，KY连接头(25)通过连接线与无氧铜样品架(13)上安装的样品夹具板的插针(33)连接；样品夹具板为贴片封装样品夹具板(26)、DIP直插型样品夹具板(27)、TO/ITO样品夹具板(28)或晶圆键合夹具板(29)，用来固定待测样品，可实现常见的分立及集成的三极管、二极管及MOS器件的安装，无氧铜样品架(13)四个角处设置四个2mm螺纹安装孔(31)，用于安装样品夹具板。
本发明所述的一种实现半导体器件1/f噪声变温测试的方法及装置的优点在于，通过液氮气化制冷原理，可将样品的测试环境温度降至81K，满足利用1/f噪声测试研究半导体缺陷热激活过程所需的温度范围，提供了多种样品架及样品夹具结构，适用多种封装及未封装半导体器件的测试，可实现无需破坏样品室的真空环境及无氧铜样品台的温度环境的前提下完成多个样品的测试连接更换。
本发明所述的一种实现半导体器件1/f噪声变温测试的方法及装置，所述的第一面板(18)、第二面板(19)、第三面板(20)是根据待测样品的管脚数量及大册样品性能要求选择第一面板(18)、第二面板(19)或第三面板(20)。
附图说明
图1为本发明1/f噪声变温测试系统的构成框图；
图2为本发明1/f噪声变温测试系统剖面图；
图3为本发明真空样品室的四个壁的面板内侧及外侧，其中(a)为第一面板的正面上设有对称均等排列的BNC-SMA的BNC连接头，(b)为第一面板背面设有与BNC-SMA的BNC连接头对应的BNC-SMA的SMA连接头，(c)为第二面板的正面上设有BNC-KY的BNC连接头，(d)为第二面板的背面上设有与BNC-KY的BNC连接头对应的BNC-KY的KY连接头，(e)为第三面板的正面上设有BNC-KY的BNC连接头，(f)为第三面板背面上设有与BNC-KY的BNC连接头对应的BNC-KY的KY连接头，(g)为玻璃观察面板；
图4为四种样品夹具板示意图，其中(a)为贴片封装样品夹具板，(b)为DIP直插型样品夹具板，(c)为TO/ITO样品夹具板，(d)为晶圆键合夹具板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的半导体器件1/f噪声变温测试系统的具体实施方法做详细说明。
实施例1
本发明所述的一种半导体器件1/f噪声变温测试的方法，该方法中涉及装置是由1/f噪声测试系统1、变温室2、温控仪3、真空泵4、真空样品室5、冷头6、锁紧阀7、真空阀8、温控接口9、电源接口10、液氮注入口11、液氮挥发口12无氧铜样品架13、液氮储存室14、热电阻15、温度传感器16、无氧铜样品架的安装孔17、第一面板18、第二面板19、第三面板20、玻璃观察面板21、BNC-SMA的BNC连接头22、BNC-SMA的SMA连接头23、BNC-KY的BNC连接头24、BNC-KY的KY连接头25、贴片封装样品夹具板26、DIP直插型样品夹具板27、TO/ITO样品夹具板28、晶圆键合夹具板29、样品安装位30、安装孔31、SMA连接器32、插针33组成，具体操作按下列步骤进行：
a、将待测样品为DIP封装型样品，则采用DIP直插型夹具板27，在DIP直插型夹具板27上设置有样品安装位30、安装孔31、SMA连接器32及插针33，样品安装位30处设置了两种DIP双列管脚通孔，两种双列管脚通孔的列间距分别为7.62mm和15.24mm，行间距为2.45mm，两种双列管脚分别各自设置了28个管脚通孔，可用于最多28脚的样品安装，DIP直插型夹具板27上布线将DIP封装型样品的管脚通孔引至SMA连接器32或插针33处，或直接在DIP直插型样品管脚安装连接线；
b、将真空样品室5通过锁紧阀7与冷头6连接锁紧；
c、在真空样品室5的四面壁上分别安装有第一面板18、第二面板19、第三面板20和玻璃观察面板21，安装DIP封装样品时，将DIP封装样品封装壳体紧贴于无氧铜样品架13，DIP封装样品的两排管脚穿过样品安装位30，经安装孔31用螺丝将DIP直插型样品夹具板27固定在无氧铜样品架的安装孔17上，经连接线将插针33与第二面板19背面的BNC-KY面板连接器的KY头25相连，或经同轴线将SMA连接器32与第一面板18背面的BNC-SMA面板连接器的SMA头23连接，或将DIP直插型样品管脚处的连接线与第二面板19背面的BNC-KY面板连接器的KY头25相连；
d、接通电源，打开真空阀8，开启真空泵4，将真空样品室5抽真空，时间30分钟后，关闭真空阀8，将液氮经液氮注入口11注入后，关闭液氮腔室的锁紧阀，注入液氮及测试过程中保证液氮挥发口12通畅；
e、观察温控仪3的温度，当真空样品室5温度降至最低，并保持稳定后，使用温控仪3经冷头6的温控接口9控制无氧铜样品架13上的热电阻15，将无氧铜样品架13升温至所需的温度，待温度稳定后，使用1/f噪声测试系统1进行1/f噪声测试。
实施例2
所涉及的装置依据实施例1；
a、将待测样品为贴片封装时，则采用贴片型样品夹具板26，在贴片型样品夹具板26上设置有样品安装位30、安装孔31、SMA连接器32及插针33，样品安装位30，按照贴片封装样品管脚分布设置焊盘，贴片型样品夹具板26上布线将待测样品管脚焊盘引至样品夹具板26的SMA连接器32或插针33处；
b、将真空样品室5通过锁紧阀7与冷头6连接锁紧；
c、在真空样品室5的四面壁上分别安装有第一面板18、第二面板19、第三面板20和玻璃观察面板21，安装贴片封装样品时，待测样品封装壳体紧贴于无氧铜样品架13，经安装孔31用螺丝将贴片型样品夹具板26固定在无氧铜样品架的安装孔17上，经连接线将插针33与第二面板19背面的BNC-KY面板连接器的KY头25相连，或经同轴线将SMA连接器32与第一面板18背面的BNC-SMA面板连接器的SMA头23连接；
d、接通电源，打开真空阀8，开启真空泵4，将真空样品室5抽真空，时间30分钟后，关闭真空阀8，将液氮经液氮注入口11注入后，关闭液氮腔室的锁紧阀，注入液氮及测试过程中保证液氮挥发口12通畅；
e、观察温控仪3的温度，当真空样品室5温度降至最低，并保持稳定后，使用温控仪3经冷头6的温控接口9控制无氧铜样品架13上的热电阻15，将无氧铜样品架13升温至所需的温度，待温度稳定后，使用1/f噪声测试系统1进行1/f噪声测试。
实施例3
所涉及的装置依据实施例1；
a、将待测样品为TO/ITO封装型样品时，采用TO/ITO样品夹具板28，在TO/ITO样品夹具板28上设有样品安装位30、安装孔31、SMA连接器32及插针3)，样品安装位30按照待测的TO/ITO封装型样品的管脚分布开孔，通过TO/ITO封装型样品夹具板28布线，将管脚开孔引至插针33和SMA连接器32处，或直接在TO/ITO封装型样品管脚处安装连接线；
b、将真空样品室5通过锁紧阀7与冷头6连接锁紧；
c、在真空样品室5的四面壁上分别安装有第一面板18、第二面板19、第三面板20和玻璃观察面板21，TO/ITO封装型样品安装时，TO/ITO封装型样品的封装壳体紧贴于无氧铜样品架13，TO/ITO封装型样品的管脚穿过样品安装位30，经安装孔31用螺丝将TO/ITO样品夹具板28固定在无氧铜样品架的安装孔17上，经连接线将插针33与第二面板19背面的BNC-KY面板连接器的KY头25相连，或经同轴线将SMA连接器32与第一面板18背面BNC-SMA面板连接器的SMA头23连接，或将TO/ITO封装型样品管脚处的连接线与第二面板19背面的BNC-KY面板连接器的KY头25相连；
d、接通电源，打开真空阀8，开启真空泵4，将真空样品室5抽真空，时间30分钟后，关闭真空阀8，将液氮经液氮注入口11注入后，关闭液氮腔室的锁紧阀，注入液氮及测试过程中保证液氮挥发口12通畅；
e、观察温控仪3的温度，当真空样品室5温度降至最低，并保持稳定后，使用温控仪3经冷头6的温控接口9控制无氧铜样品架13上的热电阻15，将无氧铜样品架13升温至所需的温度，待温度稳定后，使用1/f噪声测试系统1进行1/f噪声测试。
实施例4
所涉及的装置依据实施例1；
a、将待测样品为晶圆时，则采用晶圆键合夹具板29，在晶圆键合夹具板29上设有样品安装位30、安装孔31、SMA连接器32及插针33，将晶圆经键合贴装至样品安装位30，晶圆键合的样品管脚经晶圆键合夹具板29的布线引至插针33或SMA连接器32处；
b、将真空样品室5通过锁紧阀7与冷头6连接锁紧；
c、在真空样品室5的四面壁上分别安装有第一面板18、第二面板19、第三面板20和玻璃观察面板21，安装时，晶圆键合夹具板29背面紧贴于无氧铜样品架13，经安装孔31用螺丝将晶圆键合夹具板29固定在无氧铜样品架的安装孔17上，经连接线将插针33与第二面板19背面的BNC-KY面板连接器的KY头25相连,或经同轴线将SMA连接器32与第一面板18背面的BNC-SMA面板连接器的SMA头23连接；
d、接通电源，打开真空阀8，开启真空泵4，将真空样品室5抽真空，时间30分钟后，关闭真空阀8，将液氮经液氮注入口11注入后，关闭液氮腔室的锁紧阀，注入液氮及测试过程中保证液氮挥发口12通畅；
e、观察温控仪3的温度，当真空样品室5温度降至最低，并保持稳定后，使用温控仪(3)经冷头(6)的温控接口9控制无氧铜样品架13上的热电阻15，将无氧铜样品架13升温至所需的温度，待温度稳定后，使用1/f噪声测试系统1进行1/f噪声测试。
实施例5
一种半导体器件1/f噪声变温测试的装置，该装置是由1/f噪声测试系统1、变温室2、温控仪3、真空泵4、真空样品室5、冷头6、锁紧阀7、真空阀8、温控接口9、电源接口10、液氮注入口11、液氮挥发口12、无氧铜样品架13、液氮储存室14、热电阻15、温度传感器16、无氧铜样品架的安装孔17、第一面板18、第二面板19、第三面板20、玻璃观察面板21、BNC-SMA的BNC连接头22、BNC-SMA的SMA连接头23、BNC-KY的BNC连接头24、BNC-KY的KY连接头25、贴片封装样品夹具板26、DIP直插型样品夹具板27、TO/ITO样品夹具板28、晶圆键合夹具板29、样品安装位30、安装孔31、SMA连接器32、插针33组成，冷头6和真空样品室5分别设置在变温室2内，1/f噪声测试系统1、温控仪3和真空泵4分别设置在变温室2外，其中冷头6上方的侧壁上分别安装有真空阀8、温控接口9和电源接口10，在冷头6的顶部安装有液氮注入口11，在液氮注入口11上设有液氮挥发口12，冷头6内的液氮储存室14底部与无氧铜样品架13连接，在无氧铜样品架13上安装有热电阻15和温度传感器16，热电阻15和温度传感器16与温控接口9电气连接，冷头6底部通过锁紧阀7与真空样品室5连接；
真空样品室5的四面壁上分别安装有第一面板18、第二面板19、第三面板20和玻璃观察面板21，在第一面板18的正面上设有对称均等排列的BNC-SMA的BNC连接头22，第一面板18的背面设有与BNC-SMA的BNC连接头22对应的BNC-SMA的SMA连接头23，BNC连接头22通过同轴线与1/f噪声测试系统1的测量电阻单元的BNC接口连接，SMA连接头23通过同轴线与无氧铜样品架13上安装的样品夹具板的SMA连接器32连接；第二面板19和第三面板20的正面上分别设有BNC-KY的BNC连接头24，第二面板19和第三面板20的背面上分别设有与BNC-KY的BNC连接头24对应的BNC-KY的KY连接头25，BNC连接头24通过同轴线与1/f噪声测试系统1的测量电阻单元的BNC接口连接，KY连接头25通过连接线与无氧铜样品架13上安装的样品夹具板的插针33连接；
所述的无氧铜样品架13的四个角处设置有无氧铜样品架的安装孔17，通过无氧铜样品架的安装孔17与样品夹具板为贴片封装样品夹具板26、DIP直插型样品夹具板27、TO/ITO样品夹具板28或晶圆键合夹具板29上设置的安装孔31连接；在样品夹具板为贴片封装样品夹具板26、DIP直插型样品夹具板27、TO/ITO样品夹具板28或晶圆键合夹具板29上设置有样品安装位30、安装孔31、SMA连接器32及插针33。
参见附图1和图2，冷头6下方安装有无氧铜样品架13，将待测样品使用样品夹具板附图3的贴片封装样品夹具板26、DIP直插型样品夹具板27、TO/ITO样品夹具板28或晶圆键合夹具板29，经安装孔31安装至无氧铜样品架的安装孔17上，安装过程中，待测样品的封装外壳紧贴无氧铜样品架13；
使用连接线将样品夹具板为贴片封装样品夹具板26、DIP直插型样品夹具板27、TO/ITO样品夹具板28或晶圆键合夹具板29上的插针33连接至真空样品室5四面壁的第二面板19背面的BNC-KY的KY连接头25上，或使用同轴电缆将样品夹具板为贴片封装样品夹具板26、DIP直插型样品夹具板27、TO/ITO样品夹具板28或晶圆键合夹具板29上的SMA连接器32连接至真空样品室5壁上的第一面板18背面的BNC转SMA面板的SMA头23上；
然后，将冷头6与真空样品室5通过锁紧阀7锁紧，将真空样品室5四面壁的第二面板19正面的BNC-KY的BNC连接头24与1/f噪声测试系统1连接，或将第一面板18正面的BNC-SMA
将真空阀8与真空泵4相连，将温控接口9与温控仪3相连，连接电源接口10，调节真空样品室5的环境温度，并完成该温度环境下的1/f噪声测试：
接通电源，开启真空泵4，将真空样品室5抽真空30分钟，将液氮经液氮注入口11注入液氮储存室14，注入液氮及整个测试过程中保证液氮挥发口12通畅；
安装于无氧铜样品架13上的温度传感器16将无氧铜样品架13上的温度传导至温控仪3，观察温控仪3显示的温度，当无氧铜样品架13温度降至最低，并保持稳定后，使用温控仪3控制安装于无氧铜样品架13上的热电阻15，使无氧铜样品架13升温至所需的温度，温度稳定后，使用1/f噪声测试系统1进行1/f噪声测试。
Claims (4)
1.一种半导体器件1/f噪声变温测试的方法，其特征在于，该方法中涉及装置是由1/f噪声测试系统（1）、变温室（2）、温控仪（3）、真空泵（4）、真空样品室（5）、冷头（6）、 锁紧阀（7）、真空阀（8）、温控接口（9）、电源接口（10）、液氮注入口（11）、液氮挥发口（12）无氧铜样品架（13）、液氮储存室（14）、热电阻（15）、温度传感器（16）、无氧铜样品架的安装孔（17）、第一面板（18）、第二面板（19）、第三面板（20）、玻璃观察面板（21）、BNC-SMA的BNC连接头（22）、BNC-SMA的SMA连接头（23）、BNC-KY的BNC连接头（24）、BNC-KY的KY连接头（25）、贴片封装样品夹具板（26）、DIP直插型样品夹具板（27）、TO/ITO样品夹具板（28）、晶圆键合夹具板（29）、样品安装位（30）、安装孔（31）、SMA连接器（32），插针（33）组成，具体操作按下列步骤进行：
a、将待测样品安装至样品夹具板上，将样品夹具板经安装孔（31）通过螺丝与无氧铜样品架的安装孔（17）连接固定，经连接线将插针（33）与BNC-KY面板连接器的KY头（25）连接，或经同轴线将SMA连接器（32）与BNC-SMA面板连接器的SMA头（23）连接，或将样品管脚处的连接线直接与BNC-KY面板连接器的KY头（25）连接，其中样品夹具板为贴片封装样品夹具板（26）、DIP直插型样品夹具板（27）、TO/ITO样品夹具板（28）或晶圆键合夹具板（29）；
b、将真空样品室（5）通过锁紧阀（7）与冷头（6）连接锁紧；
c、在真空样品室（5）的四面壁上分别安装有第一面板（18）、第二面板（19）、第三面板（20）和玻璃观察面板（21），在第一面板（18）的正面上设有对称均等排列的BNC-SMA的BNC连接头（22），第一面板（18）的背面设有与BNC-SMA的BNC连接头（22）对应的BNC-SMA的SMA连接头（23），第二面板（19）和第三面板（20）的正面上分别设有BNC-KY的BNC连接头（24），第二面板（19）和第三面板（20）的背面上分别设有与BNC-KY的BNC连接头（24）对应的BNC-KY的KY连接头（25），使用同轴线缆分别将第一面板（18）BNC-SMA的BNC连接头（22）、第二面板（19）和第三面板（20）的BNC-KY的BNC连接头（24）与1/f噪声测试系统（1）的测量电阻单元BNC接口相连；
d、接通电源，打开真空阀（8），开启真空泵（4），将真空样品室（5）抽真空，时间30分钟后，关闭真空阀（8），将液氮经液氮注入口（11）注入后，关闭液氮腔室的锁紧阀，注入液氮及测试过程中保证液氮挥发口(12)通畅；
e、观察温控仪（3）的温度，当真空样品室（5）温度降至最低，并保持稳定后，使用温控仪（3）经冷头（6）的温控接口（9）控制无氧铜样品架（13）上的热电阻（15），将无氧铜样品架（13）升温至所需的温度，待温度稳定后，使用1/f噪声测试系统（1）进行1/f噪声测试。
2.一种半导体器件1/f噪声变温测试的装置，其特征在于该装置是由1/f噪声测试系统（1）、变温室（2）、温控仪（3）、真空泵（4）、真空样品室（5）、冷头（6）、 锁紧阀（7）、真空阀（8）、温控接口（9）、电源接口（10）、液氮注入口（11）、液氮挥发口（12）、无氧铜样品架（13）、液氮储存室（14）、热电阻（15）、温度传感器（16）、无氧铜样品架的安装孔（17）、第一面板（18）、第二面板（19）、第三面板（20）、玻璃观察面板（21）、BNC-SMA的BNC连接头（22）、BNC-SMA的SMA连接头（23）、BNC-KY的BNC连接头（24）、BNC-KY的KY连接头（25）、贴片封装样品夹具板（26）、DIP直插型样品夹具板（27）、TO/ITO样品夹具板（28）、晶圆键合夹具板（29）、样品安装位（30）、安装孔（31）、SMA连接器（32）、插针（33）组成，冷头（6）和真空样品室（5）分别设置在变温室（2）内，1/f噪声测试系统（1）、温控仪（3）和真空泵（4）分别设置在变温室（2）外，其中冷头（6）上方的侧壁上分别安装有真空阀（8）、温控接口（9）和电源接口（10），在冷头（6）的顶部安装有液氮注入口（11），在液氮注入口（11）上设有液氮挥发口（12），冷头（6）内的液氮储存室（14）底部与无氧铜样品架（13）的底座连接，无氧铜样品架(13)的底座安装有热电阻（15）和温度传感器（16），热电阻（15）和温度传感器（16）与温控接口（9）电气连接，冷头（6）底部通过锁紧阀（7）与真空样品室（5）连接。
3.根据权利要求2所述的一种半导体器件1/f噪声变温测试的装置，其特征在于真空样品室（5）的四面壁上分别安装有第一面板（18）、第二面板（19）、第三面板（20）和玻璃观察面板（21），在第一面板（18）的正面上设有对称均等排列的BNC-SMA的BNC连接头（22），第一面板（18）的背面设有与BNC-SMA的BNC连接头（22）对应的BNC-SMA的SMA连接头（23），BNC连接头（22）通过同轴线与1/f噪声测试系统（1）的测量电阻单元的BNC接口连接，SMA连接头（23）通过同轴线与无氧铜样品架(13)上安装的样品夹具板的SMA连接器（32）连接；第二面板（19）和第三面板（20）的正面上分别设有BNC-KY的BNC连接头（24），第二面板（19）和第三面板（20）的背面上分别设有与BNC-KY的BNC连接头（24）对应的BNC-KY的KY连接头（25），BNC连接头（24）通过同轴线与1/f噪声测试系统（1）的测量电阻单元的BNC接口连接，KY连接头（25）通过连接线与无氧铜样品架（13）上安装的样品夹具板的插针（33）连接。
4.根据权利要求2所述的一种半导体器件1/f噪声变温测试的装置，其特征在于所述的无氧铜样品架(13)的四个角处设置有无氧铜样品架的安装孔（17），通过无氧铜样品架的安装孔（17）与样品夹具板为贴片封装样品夹具板（26）、DIP直插型样品夹具板（27）、TO/ITO样品夹具板（28）或晶圆键合夹具板（29）上设置的安装孔（31）连接；在样品夹具板为贴片封装样品夹具板（26）、DIP直插型样品夹具板（27）、TO/ITO样品夹具板（28）或晶圆键合夹具板（29）上设置有样品安装位(30)、安装孔(31)、SMA连接器(32)及插针(33)，所述贴片封装样品夹具板（26）的样品安装位(30)处按照贴片封装样品的管脚分布设置焊盘，贴片封装样品夹具板（26）上布线将焊盘引至插针（33）和SMA连接器（32）处；DIP直插型样品夹具板（27）的样品安装位(30)处设置了两种DIP双列管脚通孔，两种双列管脚通孔的列间距分别为7.62mm和15.24mm，行间距为2.45mm，两种双列管脚分别各自设置了28个管脚通孔，可用于最多28脚的样品安装，DIP直插型夹具板（27）上布线将DIP封装型样品的管脚通孔引至SMA连接器（32）或插针处（33），或直接在DIP直插型样品管脚安装连接线；TO/ITO样品夹具板（28）的样品安装位（30）按照待测的TO/ITO封装型样品的管脚分布开孔，通过TO/ITO封装型样品夹具板（28）布线，将管脚开孔引至插针（33）和SMA连接器（32）处，或直接在TO/ITO封装型样品管脚处安装连接线；晶圆键合夹具板（29）的样品安装位(30)用于贴装晶圆级样品，晶圆级样品的管脚经键合及布线引至插针（33）或SMA连接器（32）处。
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