微波晶圆的测量表征设备介绍_探针_卡盘

探测台是集成定位、检讨和探测硅集成器件所需的所有功能的框架。
在探针台上，硅芯片通过施加真空条件固定在卡盘上。
将探针安装在定位器和连接探针和丈量仪器的同轴电缆上，为晶片上的旗子暗记传输供应了手段。
所有的机器运动都是由微米精度的机器手来掌握的，常日在显微镜下不雅观察。
除了基本的力学之外，当代探测台还得到了强大的软件工具的帮助，这些软件工具大大提高了探测台的功能。
在我们实际运用的大多数情形下是VNA的仪器掌握是由软件实行的，校准和丈量所需的所有数据都由个人打算机(P C)处理。
此外，前辈探测台许可在x、y和z方向上对探测台操纵器进行软件掌握和精确步进掌握。
现在利用数字显微镜可以利用光学模式识别技能来识别全体硅片上周期性定位图式。
这对付晶片生产特殊有兴趣，由于晶片常日具有周期性覆盖全体晶片表面的IC电路块。
晶片舆图是实现自动晶片丈量的第一步，这对付大批量IC的测试表征来说至关主要。
在这一点上，所有这些术语对读者来说可能听起来是抽象的，我们的意图是使读者一步地经历它们，以得到更好的理解。
这里须要考虑两大类型探针台，即手动和半自动或全自动探针台。
虽然原则上它们由相同的基本操作部件和模块组成，但它们的能力是完备不同的，因此我们的任务是强调这些原则并描述探针台的功能。

在大多数情形下，手动探针台可以被称为研究实验室中的“事情马力”设备。
常日，参与晶片设备的特性丈量和表征的射频工程师已经从早期阶段就开始与手动探针台一起事情了。
缘故原由很大略，他们是本钱效益高的事情办理方案，同时供应当涉及到晶圆丈量时所有人都必须经历的所需的强化学习过程。
如前所述，探针台实质上是一种精密机器设备，许可我们在千分尺范围内处理IC晶圆和单个芯片die。
该仪器与特定的电气丈量设备互助，为晶圆级射频器件的丈量表征奠定了根本。
让我们现在专注于任何探针台的基本单元部分，如图1.1所示，然后我们连续描述它们的功能。

(a)

(b)

图1.1(A)顶视图，(B)前视图。
手动探针台及其核心积木功能块。

卡盘（Chuck）是位于每个探针台中央的金属表面平面，便于定位IC晶片或芯片die，以及用于校准和平面化的额外衬底基板。
卡盘常日连接到真空泵，该真空泵供应了通过卡盘表面的小孔将IC晶片吸附固定在卡盘上的手段。
当IC晶片放置在卡盘上并覆盖住孔时，施加的真空条件许可IC晶片固定在卡盘上的稳定位置。
当涉及到探针的精确和可重复的打仗点时，为晶片供应一个明确的平面和稳定的位置关系是至关主要的。
在某些情形下卡盘还供应了掌握其表面温度的手段，在这种情形下，它被称为热卡盘（thermo chuck）。
更繁芜的探针台利用夹头周围的金属笼来供应对周围滋扰的电磁屏蔽。
这种封闭箱溶液更适宜运用温度掌握丈量，特殊是在低温运用中。
卡盘的位置可以由探针台操纵器掌握在x轴方向和y轴方向的位置； 一个额外的机器手用于校正卡盘的方位位置，并可用于对齐已被手工错位的IC晶圆或die芯片。
卡盘的尺寸必须与最大硅芯片的直径相匹配，才能进行良好的掌握丈量。
常日，我们将探针台按其卡盘大小分类为6英寸或8英寸或12英寸的探针台，用于处理具有匹配直径的相应硅晶圆片。
如果单个IC die的范例面积为几平方毫米， 这对付卡盘的尺寸大小没有限定。
这种单个die芯片被放置在卡盘上，通过局部真空条件固定起来。

顶部压板是平面金属表面，容纳射频定位器，并始终处于高于卡盘的高度水平。
顶部平台的这个高度水平由一个称为杠杆的手柄掌握，常日位于探针台的外部框架上。
通过利用杠杆，我们可以手动提升或降落顶部平台表面，并通过该水平来掌握已安装在射频定位器上的探针尖端。
利用杠杆以掌握顶部压板高度须要特殊把稳，以避免破坏探针或硅片本身。
顶部压板也作为射频定位器或其他直流探头放置在探针台上的机器根本。
它的构造是坚实的，由于对付一些设置，例如毫米波和负载牵引（ load-pull）丈量，顶部平台能够承载扩展具有明显的大小和重量的其它设备。
在某些情形下，顶部平台还结合了一个金属笼子罩在卡盘的周围，完备密封它，并形成法拉第笼子，供应屏蔽滋扰电磁旗子暗记的功能。

探针头定位器是精密机器附件，许可在千分尺中定位和操纵探针头。
射频或直流探针头可以安装在定位器上，由于丈量装置须要同时利用射频和直流掌握旗子暗记。
探针头固定在定位器上，仪表与探针头连接器之间连接同轴电缆，用于供应仪表与硅集成器件之间的旗子暗记传输介质。
在具有网络剖析仪的范例双端口设置中，两个射频定位器被放置在西向和东向，而当利用南北定位器供应额外的射频或直流掌握旗子暗记时，则会产生更繁芜的设置。
所有定位器都有精确的操纵器，许可在千分尺范围内安装的探针头的x、y和z运动。
更繁芜的设置利用软件掌握步进的定位器的运动。
x轴和y轴的探针粗运动由探针台手柄自己进行的。
射频定位器用于确保探针尖真个终极触点位置，因此它们的处理在探测过程中至关主要。
显微镜，无论是基于光学的立体显微镜还是与透镜物镜结合的数字图像传感器，都供应了处理IC die和探针所需的千分尺中的不雅观察和操作手段。
正如光学天下所知，显微镜紧张由其透镜的光学性能决定，这些光学性能决定了放大率、视场和事情间隔焦点水平等关键参数。
具有立体光学或数字光学的当代显微镜可以支持不同的透镜，具有不同的放大倍数。
在这一点上谈论光学的基本规则有助于我们更好地理解精确的显微镜利用。
对付仿照显微镜和数字显微镜，光学放大倍数是通过显微镜核心的放大倍数和透镜的放大倍数来打算的，而显微镜的视场(FOV， field of view)与总放大倍数成反比。
有时，确定一个样本是否会在图像中完备可见是有用的。
在范例的表征事情中，我们须要常常改变放大级别，并将聚焦的重点放在硅片的不同部分。
每次我们改变放大水平时，利用光学立体显微镜须要调度焦点。
然而，一个图像传感器的数字显微镜，已校准到了可利用的放大水平，无论放大倍数如何都可以保持其焦点， 在带有图像传感器的数字显微镜中，视场随图像传感器尺寸、目标放大率以及显微镜适配器放大的变革而变革：

视场(FOV) = 图像 传感器 的尺寸

目标放大×适配器放大