集成电路--高低温直流与微波探针台测试系统

以功率半导体器件，电感，电容/电池为代表的电子元器件是构成电子电气电路的基本要素，随着电动汽车，风电，太阳等电气领域宽禁带半导体的大量应用，高频与大电流，高压与高频，高功率与高温区适用性的要求相互叠加，对核心电子元器件性能提出了巨大的挑战，我们适应客户需求，从材料-芯片/元件-器件全面提供针对Normal与Taiko晶圆全球领先的ON-WAFER 在片测试手动及半自动常温与高低温探针台及综合电参数集成测试方案；提供适配硅基或宽禁带二极管，三极管，MOSFET，IGBT的静态耐压，漏电，导通内阻，IV饱和，CV等参数的静态评价方案；提供适配SiC器件的动态参数测试分析系统；针对功率型软磁材料，IWATSU SY-821X 系列BH分析仪系统是全球最先进的软磁材料-电感器件高频损耗分析系统，同时我们在电容或电池ESR测试，高频压电器件研究，MEMS，二维材料测试方面可以提供基于芯片测试技术的先进测试方案。

1、功率半导体芯片参数IV/CV ON-WAFER测试

2、功率半导体器件，SiC IGBT 等WBG器件静态参数

3、功率半导体器件，SiC IGBT 等WBG器件动态参数测试

4、软磁材料，磁芯-电感-变压器磁损耗及B-H磁参数分析

5、电池/电容性器件交流内阻ESR，品质检查，充电/放电性能

6、低电阻/直流内阻/接触电阻测试

7、基础元器件用LCR及阻抗分析

8、压电元件激励与特性验证

9、二维材料的电性能测试

10、 MEMS器件电性能测试

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产品描述：

主要应用在半导体/微电子，电子，机电，物理，化学，材料，光电，纳米，微机电/MEMs，生物芯片，航空航天等科学研究领域，以及IC设计/制造/测试/封装、LED、LCD/OLED、LD/PD、PCB、FPC等生产制造领域。

关于探针台产品的分类：

一般根据用户测试样品、测试环境、应用类别、产品级别以及操作方式分类，如下：

1) 按测试样品分类，可分为：晶圆测试探针台、LED测试探针台、功率器件测试探针台、MEMS测试探针台、PCB测试探针台、液晶面板测试探针台、太阳能电池片测试探针台、材料表面电阻率测试探针台、纳米器件测试探针台；

2) 按应用及测试环境分类，可分为：高频、射频及微波测试探针台、高/低温环境测试探针台、高/低温真空环境测试探针台、低电流（fA级）测试探针台、IC/IV /p-IV测试探针台、高压、大电流测试探针台、特殊气体环境测试探针台、磁场环境测试探针台、双面点针测试探针台、全封闭式探针台(非真空环境)；

3）按级别分类可分为：简易型探针台、标准型探针台、分析型探针台、高端型探针台

4）按操作方式可分为：手动型、半自动型、全自动型

5) 按特殊应用测试分为：非标准类结构测试探针台

探针台产品的应用领域：

包括半导体/微电子，电子，机电，物理，化学，材料，光电，纳米，微机电/MEMs，生物芯片，航空航天等科学研究领域，以及IC设计/制造/测试/封装、LED、LCD/OLED、LD/PD、PCB、FPC、SAW等生产制造领域。

探针台产品结构说明：

APW公司是日本专业的探针台及探针卡供应商，专注于手动及半自动探针台设计与研发，将精密机械加工设计、电学测试、显微成像技术、高低温环境及温度控制、真空环境、全封闭式环境、噪声抑制、低电流、高压以及微弱信号测试、高频、射频、微波测试等应用结合为一体，面向科学研究方向可以按用户要求进行专门化订制方案。

各标准类大气环境下的探针台组件构成如下：

1）• 探针台本体 - 用于支撑显微镜以及放置探针座的台体，可放置不同精度及不同应用的探针移动装置，即探针座，主体结构的设计采用了高精度机械加工组件，在设计上考虑振动对电学、磁学、光学测量的影响，采用了底部二层板的设计，结构合理，稳定性强，可搭配各类探针台应用组件；

2）• 样品真空吸附固定载物台Chuck卡盘 - 一般为圆形（方型可选），根据样品尺寸可选择载物台尺寸，如4"、6"、8"、12"，在台面可放置被测晶圆、各类电子元器件、材料等样品，利用真空吸附固定各类样品，搭配静音低振动真空泵工作；不同尺寸卡盘上具有多层吸附孔，对于各类尺寸样品均可固定，卡盘可进行X/Y方向移动，Z轴方向上下升降，和THETA 方向可调；设计了快速升降结构，可实现对样品精确定位以配合点针操作；其中Chuck卡盘可根据温度要求，选择加热或低温制冷卡盘，一般标准类大气环境下选择使用加热卡盘居多，温度范围：-60度至200度/300度/或其它，带有温控装置，温控精度0.1度；需要说明的是低温卡盘的选择一般为真空探针台配置，因低温时在大气环境下卡盘会有结箱现象，这样会影响样品的测试；

3）• 显微成像装置 – 一般根据用户需要点针操作的样品分辨率来选择，配套组件包括：显微镜主体、物镜、视频成像装置以及粗微调装置；如样品分辨率要求在40微米以下，建议使用体式类显微镜，价格相对较低，如果要求更高分辨率，由可选择长焦金相显微镜，分辨率达微米级；对于视频成像的选择，可选C-MOS或CCD成像装置；

4）• 探针座– 配置选择根据移动精度可选<0.7微米的M20型探针座，或<5微米的M30,M40型探针座；根据高频测试或超大电流应用可选择M60型高频探针座；

5）• 探针杆 – 用于固定探针并连接到测量仪器，根据漏电流的要求进行选择，一般分为弹簧式及管式，其中一端固定探针，另一端与半导体测量分析设备相连接，常见的Triax/BNC/SMA等连接接口。根据微弱信号测试，如nA/pA/fA级弱电流检测和射频微波信号测量，需要使用不同类型的探针杆；

6）• 探针 - 主要分为DC(直流)探针与高频探针。DC（直流）探针主要根据样品Pad的尺寸等来选择，针尖直径(0.2um-200um)、探针形状(直针、弯针)与材料(金属钨或铍铜合金、铼钨合金，铱合金等)可选。最常用的直流测试使用钨材质直针，直接可选(1微米至20微米或其它)。

7）• 其他附件 – 以上为标准探针台的基本组件，其它组件可选：

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a. 屏蔽箱--隔离电磁波与光干扰，提高测量精度；

b. 防震台--减少外围环境带来的振动影响；

c. 探针卡--可提高检测效率；应对特殊测试要求的挑战，如高频，高压，大电流，高温，参数散布要求高的场景。

d. 各类转接头--可连接不同测试分析设备；

e. 射频/微波探针--可测试除DC直流外的信号；

f. 真空泵

g. 测试线

h. 安全联锁装置

相关产品：

太阳能电池的特性表征测试方案

对太阳能电池进行电流-电压(I-V)特性分析对推导有关其性能的重要参数至关重要，包括最大电流(Imax)和电压(Vmax)、开路电压(Voc)、短路电流(Isc)以及效率(η)。多组太阳能电池IV测试系统方案使用国际标准AAA级别太阳能模拟器取代传统的卤素灯，氙灯等光源，能够完全模拟太空和地面的太阳能光谱，解决了实验室测试太阳能电池入射光谱的匹配问题；而电池IV特性测试仪器采用Keithley最新的高精度源测量单元SMU，从100fA到10A超宽光电流和暗电流测量能力，能够覆盖绝大多数电池功率测试。结合精密多路切换开关和针对客户电池电极形状的定制化夹具，可实现最高60路电池单元的连续IV测试，大大提高了测试精度、重复性、效率。

四探针法测量半导体电阻率测试方案

电阻率是决定半导体材料电学特性的重要参数，为了表征工艺质量以及材料的掺杂情况，需要测试材料的电阻率。半导体材料电阻率测试方法有很多种，其中四探针法具有设备简单、操作方便、测量精度高以及对样品形状无严格要求的特点。因此，目前检测半导体材料电阻率，尤其对于薄膜样品来说，四探针是最常用的方法。

四探针法测量半导体电阻率的测试方案，采用美国吉时利公司的高精度源表（SMU）或 Keysight B1500A，可以在输出电流时测试电压，也可以在输出电压时测试电流。输出电流范围从皮安级到安培级可控，测量电压分辨率高达微伏级。支持四线开尔文模式，适用于四探针测试，可以简化测试连接，得到准确的测试结果。

光电器件的LIV特性测试方案

LIV即光电特性，是验证激光二极管、探测器性能的普遍的方法。在晶圆、切割、管芯、封装后老化测试过程中，为降低生产成本同时增加产品吞吐量，快速可靠的 LIV测试系统对制造光电器件的工厂是很重要的。

根据Laser Diode工作原理，通常技术人员要用到电流源来驱动LD工作，产生光的同时用光功率计测量光功率来完成LIV 特性测试。在不同的测试阶段例如Chip测试，技术人员将电流源、电压表、电流表、开关、同步触发单元、光功率计集成起来才能完成测试，同时老化测试前后需要将每个管芯或模块的测试数据进行比对，大大增加了系统的复杂程度，影响了测试精度和数据可靠性。

功率器件的IV、CV特性测试方案

捷创科技开发的四探针法测量半导体电阻率的测试方案，采用与日本IWATSU岩通计测的CS系列CURVE TRACER匹配，可以在输出电流时测试电压，也可以在输出电压时测试电流。输出电流范围从皮安级到安培级可控，测量电压分辨率高达微伏级。

将仪器与探针台匹配可以对应CHIP，WAFER甚至封装器件的一体化解决方案，最大测量能力达10KV，1000A，高温达175度，最大兼容12英寸器件。

上位机软件CS-810指导电阻率测试步骤，测试方法清晰明确，即使不熟练的工程师也能迅速掌握测试方法。

内置电阻率计算公式，测试结束后直接从电脑端读取计算结果，方便灵活的做后续处理分析系统主要由源测量单元、探针台和上位机软件组成。四探针可以通过前面板香蕉头或者后面板三同轴接口连接到源表上。

半导体霍尔效应测试方案

半导体材料的霍尔效应是表征和分析半导体材料的重要手段，可根据霍尔系数的符号判断材料的导电类型。霍尔效应本质上是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用引起的偏转，当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直于电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积，形成附加的横向电场。

根据霍尔系数及其与温度的关系可以计算载流子的浓度，以及载流子浓度同温度的关系，由此可以确定材料的禁带宽度和杂质电离能；通过霍尔系数和电阻率的联合测量能够确定载流子的迁移率，用微分霍尔效应法可测纵向载流子浓度分布；测量低温霍尔效应可以确定杂质补偿度。与其他测试不同的是霍尔参数测试中测试点多、连接繁琐，计算量大，需外加温度和磁场环境等特点，在此前提下，手动测试是不可能完成的。

力高捷创仪器开发的霍尔效应测试系统可以实现几千到至几万点的多参数自动切换测量，系统由Keithley2400系列源表，2700矩阵开关和霍尔效应测试软件CycleStar等组成。可在不同的磁场、温度和电流下根据测试结果计算出电阻率、霍尔系数、载流子浓度和霍尔迁移率，并绘制曲线图。在半导体制程的晶圆基片和离子注入等阶段，或者封装好的霍尔器件需要做霍尔效应的测试。