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科普!探针台是什么?应用场景和领域有哪些?

  • 分类: 行业知识
  • 作者:管理员
  • 来源:本站
  • 发布时间:2024-12-28
  • 访问量: 85

【概要描述】探针台(Probe Station)是一种用于对半导体器件进行电性能测试的设备,用于半导体器件、集成···

科普!探针台是什么?应用场景和领域有哪些?

【概要描述】探针台(Probe Station)是一种用于对半导体器件进行电性能测试的设备,用于半导体器件、集成···

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探针台(Probe Station)是一种用于对半导体器件进行电性能测试的设备,用于半导体器件、集成电路和其他微电子元件,被广泛应用于研发、质量控制和生产测试中。

探针台的定义

探针台是一种用于半导体器件电性能测试的关键设备,它通过精密的机械结构、高性能的探针针头和电性能测试仪器,对半导体芯片、集成电路和其他微电子器件进行直接的电性能测试。

探针台具备高精度、高灵敏度以及环境适应性强的特点,能够支持集成光学测试、电磁测试等多种测试手段,为半导体器件的全面性能评估提供有力支持。


探针台结构

探针台其组成部分可以按照不同的功能模块来划分,下面是探针台的主要组成部分

探针台台体:这是探针台的基础结构,提供一个稳定的平台来承载其他组件,并且通常包含有用于固定晶圆或芯片的夹具;

探针卡或探针座:探针卡是带有多个微小探针的载体,探针会接触芯片上的测试点;

探针头:包括探针臂和探针针尖,针尖直径极小,可以达到微米甚至纳米级别,用于直接接触芯片的测试点;

卡盘(样品台):用于放置和固定晶圆的平台,可以通过XYZ和旋转调整位置;

显微镜系统:用于对准和视觉检查,帮助操作者观察探针与芯片的接触情况,通常配备有高分辨率的CCD摄像头;

控制系统:包括微定位器和运动控制系统,用于精确调整探针和样品的位置,确保探针准确地接触芯片的指定位置;

电气系统(源表):测试源表是提供测试信号并测量返回信号的设备

测试软件:软件控制系统用于自动化测试流程,包括晶圆映射、测试程序设定、数据采集和分析;

其它(如果配置):机械手、真空系统、温度控制系统、气路控制等


探针台工作原理

通过其精细的结构设计和控制系统,实现对样品的准确测量和分析

1.定位通过样品台精确定位待测物(晶圆、芯片等);

2.视觉辅助利用光学元件放大观察,确保探针精确对准测量点;

3.固定待测物使用卡盘固定晶圆或芯片,可能采用夹具或真空吸附;

4.探针控制通过电磁或压电装置精确控制,探针在样品表面的移动和定位;

5.信号采集内置传感器实时记录探针与样品相互作用产生的信号;

6.数据处理对采集的信号进行处理,分析得到样品的形貌和性能信息;

7.自动化测试手动、半自动或全自动探针台系统完成测试流程。


探针台的应用场景

电性能测试:提供材料/器件的IV/CV特性霍尔效应等电学性能测试;

光学测试:LD/LED/PD的光强/波长测试测量光电材料的光电转换效率和稳定性;

失效分析:射频特性等电子器件失效分析以帮助定位故障点,进行深入分析

内部线路测试芯片内部线路/电极/PAD测试够精确地将微小连接点的信号引出,便于进一步的测试和分析;

可靠性分析:材料进行可靠性验证,确保其在各种条件下的稳定性和耐久性;

微纳尺度操控:在纳米尺度上进行纳米材料的电导率、电阻、电容等电学性质的局部测量;

显微镜观察:结合SEM(扫描电子显微镜)或TEM(透射电子显微镜),探针台可以提供从宏观到纳米尺度的多尺度材料表征;

自动化测试:自动化的晶圆处理系统集成,包括晶圆传输、定位和识别系统, 以提高测试效率和减少人为错误;

特殊环境测试:探针台可以在不同的温度、压力 或特殊气体环境中测试芯片;

 

探针台的应用领域

半导体行业进行集成电路的电气性能测试,包括晶圆测试和封装后的测试;

光电行业测试光电元件如LED、光电探测器和激光器的性能,精密电气测量的研发;

材料科学:用于表征材料表面的微观形态,如表面缺陷、晶粒大小等,为材料研究提供支持;

微电子领域用于复杂、高速器件的精密电气测量,失效分析与可靠性验证,确保质量和可靠性;

纳米技术:纳米材料和纳米结构的制备、表征和性能测试,纳米器件的制造与测试,多尺度研究;

生物医学研究生物材料表面的生物相容性,生物分子、细胞和组织的高分辨率成像和分析;

科研与教育在研究所和高校中,探针台用于科研和教学,支持基础和应用研究;

其它领域能源行业、航天航空、汽车电子、通信技术、量子计算与量子信息、传感器技术等;

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