干货分享 | 数字源表SMU和探针台线路连接指南及测试案例
01
前言
在半导体和集成电路工艺中，材料、晶圆、芯片的测试是必不可少的环节。随着半导体测试技术的发展，数字源表SMU结合探针台的系统组合已经被广泛应用于材料/微小器件的电学特性验证中。数字源表SMU具备源测功能，可以产生电流-电压(I-V)特性曲线，是半导体材料、器件电性能表征测量的核心；探针台有手动、半自动和全自动三种，根据测试需要选择配套的产品即可。在选用时需要注意探针的材质以及针尖的直径与形状，探针材质不同，其阻抗也不相同；此外，探针尖磨损和污染也会对测试结果造成影响。
在测试时，通过数字源表提供激励并对测量信号进行采集。首先将电流或电压输入被测器件（DUT），测量该器件对此输入信号的响应；这些信号的路径为：源表的输出端接入电缆，电缆和探针连接，电流或电压信号通过探针至芯片。
下文中，我们将探讨数字源表SMU和探针台的连接注意事项，以及不同材料/器件的测试应用案例。
02
数字源表SMU与探针台的连接
探针台与源表的连接常见有两种，一种使用同轴线连接，另一种使用三同轴线连接。当测量小电流(nA、pA)时，应使用三同轴转接模块和三同轴线缆。在接入源表保护端的测试电路中，由于三同轴的保护层与内芯之间是等电位，不会有漏电流产生，能够提高小电流测试精度。
以下是使用普赛斯直流源表、脉冲源表、高压源表、大电流源表与探针台的接线说明：
S系列直流源表
- 两同轴连接
使用香蕉头转BNC母头的转接头进行连接；
- 三同轴连接
三同轴连接器与普通两芯连接器有所不同，可同时接驳信号、接地和屏蔽层，屏蔽效果好。和多芯线缆相比，三同轴线缆结构简单，可靠性高；和两芯同轴线缆相比，具有更高的屏蔽性能和小信号的传输能力。三同轴线缆的连接方式使用了GUARD信号，起到了屏蔽作用，更有利于小信号的测量。
P系列脉冲源表
- 两同轴连接
使用杜邦线转BNC母头进行连接；
- 三同轴连接
使用三同轴转接模块进行连接。
E系列高压源表
- E100(1200V)
直接使用三同轴线进行连接；
- E200(2200V)/E300(3500V)
将普通的三同轴更换为高压专用三同轴线；
高压三同轴接头的耐压能力较强，普赛斯使用的高压三同轴接头可以耐压3500V。
图：左-高压三同轴、右-普通三同轴
HCPL 100大电流源表
大电流测量时，单根探针容许的电流有限，电流过大可能会引起烧针现象，影响测试结果，因此需要使用多探针并联。
图：多探针并联示意
03
探针台与器件的连接
在不同的材料测试中可能会遇到共面电极或异面电极的材料。共面电极指阳极和阴极在同一平面；异面电极指阳极和阴极不在同一平面，常见为正反面。
图：共面电极连接示意
图：异面电极连接示意
04
测试注意事项
探针台接地
探针台结构上有很多金属，在带电的环境下会存在很强的静电，一般探针台会自带大地连接线，使用中将探针台接大地，避免释放静电给测试带来影响。
一般地线分为两类：一种是工作接地，另一种是安全性接地。工作接地是把金属导体铜块埋在土壤里， 再通过导线引出地面，将导线接入设备的接地端口，形成接地回路。
安全性接地是指使用探针台金属外壳自带的接地线进行接地，当探针台金属外壳发生绝缘损坏，外壳带电时，电流沿着其外壳自带的接地线接入大地，以达到安全的目的。
连接线接地
探针台的连接线为同轴线，两根同轴线的内芯是信号线，从而导致两根同轴线的外屏蔽层悬空，未起到屏蔽的作用，在磁场环境复杂的情况下会对测试产生较大的干扰。因此，为了获得较好的测试效果，需要将同轴线缆的外屏蔽层接入工作地线。
关闭光源
很多器件和材料对光源敏感，测试中如果不关闭光源会影响测试结果，所以测试时尽量在无光源影响的环境中进行。
小电流测试时加屏蔽罩
如果测试电流为pA级别，需要给探针台增加屏蔽罩。
异面电极材料连接
异面电极材料连接时通常会使用探针台Chuck盘做电极，但是Chuck盘的平整度会对材料的接触面有影响，那么此时就需要使用引电极。
05
测试案例
MPD晶圆测试
测试设备：脉冲源表P300+探针台
异常现象：测试中存在一个3nA左右的漏电流
图：异常测试曲线图
异常原因：测试现场的连接线屏蔽层接地不达标，外界电磁环境的作用下使设备对大地的电位发生变化，造成设备工作不稳定
优化措施：将屏蔽层接地
图：优化后测试曲线图
三极管测试
测试设备：2台直流源表S300+探针台
异常现象：源表输出0-3V的电压扫描，当输出的电压小于0.5V时，源表回读的电压值为-0.5V
图：异常测试结果
异常原因：探针台没有接地，探针台结构上存在金属，在带电的环境下会存在静电，从而对测试结果带来影响
优化措施：将探针台通过导线接入大地
芯片测试
测试设备：直流源表S300+探针台
异常现象：源表未输出，探针冒火花
图：异常测试-探针冒火花
异常原因：三同轴线缆GUARD信号悬空。GUARD信号如连接正确，其电势与信号层基本一致，所以漏电很小，从而对信号起到了一定的保护作用；但是GUARD信号悬空，其与信号层的电势差较大，这样漏电较大，对信号的影响很大
优化措施：将GUARD信号接入源表，使GUARD信号起到保护作用
PD测试
测试设备：直流源表S300+探针台
异常现象：源表在100nA的量程下，输出-2V电压，实际显示-2.69V
图：异常测试结果
异常原因：客户使用的同轴线接触不良，探针台没有接地
优化措施：更换新的同轴线，将探针台通过导线接入大地
图：优化后测试结果
结语
半导体新材料和新工艺的开发，伴随着测试仪器及高效的测试方法得到普及。深耕半导体测试产业价值链，不断精进产品技术与服务体系，以丰富的测试经验帮助用户克服测试过程中的痛点，以更高质量的产品和更低的成本得到广泛的市场验证及认可。
扫描二维码
获取更多测试指导！
往期推荐
9
1-2024
国产高精度SMU+探针台，解锁微电子材料器件电性能测试的N种可能！
21
12-2023
产教融合 | 普赛斯微电子和集成电路实验教学解决方案
10
11-2023
干货分享 | 霍尔电流传感器响应测试关键技术及测试指南
14
9-2023
国产科学仪器走出去：武汉普赛斯IGBT静态参数测试系统出口国际市场
关于
公司官网
www.whpssins.com
服务热线
18140663476/027-87993690
公司邮箱
pssins@whprecise.com
半导体电性能测试解决方案
IGBT静态参数测试 | 电流传感器测试 | VCSEL老化及测试 | miniLED点测 | 半导体分立器件测试 | 气体传感器测试 | 钙钛矿测试 | 大功率激光器的测试与老化 | 柔性半导体测试 | 纳米材料的测试 | 半导体教学实验平台
全部评论(0条)
推荐阅读
-
- 干货分享 | 数字源表SMU和探针台线路连接指南及测试案例
- 本文探讨数字源表SMU和探针台的连接注意事项，以及不同材料/器件的测试应用案例。
-
- 最新百日咳防控方案及检测指南发布，早期精准检测是关键！
- 方案及指南原文扫描相应二维码及点击“阅读原文”，即可下载。
-
- 【分享】6月电子日历壁纸来喽～
- 【分享】6月电子日历壁纸来喽～
-
- 热点分享｜口服小分子GLP-1RA会不会是下一个王者？
- 热点分享｜口服小分子GLP-1RA会不会是下一个王者？
-
- 顺磁小课堂52期 | 对于具有顺磁性中心的蛋白质或进行了自旋标记的蛋白质，可否用顺磁共振技术进行测试？
- 顺磁小课堂52期 | 对于具有顺磁性中心的蛋白质或进行了自旋标记的蛋白质，可否用顺磁共振技术进行测试？
-
- 【显微课堂】眼科案例分析 | 角膜移植
- 【显微课堂】眼科案例分析 | 角膜移植
-
- 干货满满 | VITEK 2 COMPACT 知识点一网打尽
- 干货满满 | VITEK? 2 COMPACT 知识点一网打尽
-
- 标际技术文献 | 检测案例 汇总
- 标际技术文献 | 检测案例 汇总
-
- 【文献速递】用于监测AD模型中内源性过氧亚硝基阴离子的荧光探针
- 安徽工业大学韩新亚团队在阿尔茨海默疾病的检测探针开发研究上取得新进展
-
- LIMS的力量｜如何将您的实验室转变为一个完全集成的数字化生态系统
- LIMS的力量｜如何将您的实验室转变为一个完全集成的数字化生态系统
①本文由医疗器械网入驻的作者或注册的会员撰写并发布，观点仅代表作者本人，不代表医疗器械网立场。若内容侵犯到您的合法权益，请及时告诉,我们立即通知作者，并马上删除。
②凡本网注明"来源：医疗器械网"的所有作品，版权均属于医疗器械网，转载时须经本网同意，并请注明医疗器械网(www.120med.com)。
③本网转载并注明来源的作品，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性，不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时，必须保留本网注明的作品来源，并自负版权等法律责任。
④若本站内容侵犯到您的合法权益，请及时告诉,我们马上修改或删除。邮箱：hezou_yiqi
最新话题
最新文章
- 长光辰英完成数千万A轮融资，建立国际水平的生命科学光学工具平台
- 高考必胜 丨 且踏浪起航，乘梦越山海
- 应用 | 影响喷墨打印质量的重要参数 - 润湿性
- 基理动态｜贺“2024年大型仪器设备开放共享工作创新培训班”及“2024年河北省高等学校实验室安全培训会”成功举办！
- 前沿应用|低场核磁共振技术在油泥含油率检测中的应用
- 拼手速 | “破卷出新”FBIF2024食品创新展，免费赠票！
- 收藏！超全的水凝胶3D细胞培养全流程干货，一看就懂~
- Need | “你的”科研产品需求，我们来满足！（内含福利）
- 探微知著：微塑料多维检测技术的发展与应用
- 《REMOTE SENS ENVIRON》--基于S185高光谱数据消除冠层光谱土壤背景影响实现叶片叶绿素含量监测
作者榜
北京安洲科技有限公司
参与评论
登录后参与评论