SMU源表與探針臺連接示意圖及注意事項有哪些？

1、前言

   在半導體和集成電路工藝中，材料、晶圓、芯片的測試是不可少的環節。隨著半導體測試技術的發展，數字源表SMU結合探針臺的系統組合已經被廣泛應用于材料/微小器件的電學特性驗證中。數字源表SMU具備源測功能，可以產生電流-電壓(I-V)特性曲線，是半導體材料、器件電性能表征測量的核心；探針臺有手動、半自動和全自動三種，根據測試需要選擇配套的產品即可。在選用時需要注意探針的材質以及針尖的直徑與形狀，探針材質不同，其阻抗也不相同；此外，探針尖磨損和污染也會對測試結果造成影響。

   在測試時，通過數字源表提供激勵并對測量信號進行采集。首先將電流或電壓輸入被測器件（DUT），測量該器件對此輸入信號的響應；這些信號的路徑為：源表的輸出端接入電纜，電纜和探針連接，電流或電壓信號通過探針至芯片。

   下文中，我們將探討數字源表SMU和探針臺的連接注意事項，以及不同材料/器件的測試應用案例。

2、數字源表SMU與探針臺的連接

   探針臺與源表的連接常見有兩種，一種使用同軸線連接，另一種使用三同軸線連接。當測量小電流(nA、pA)時，應使用三同軸轉接模塊和三同軸線纜。在接入源表保護端的測試電路中，由于三同軸的保護層與內芯之間是等電位，不會有漏電流產生，能夠提高小電流測試精度。

以下是使用普賽斯直流源表、脈沖源表、高壓源表、大電流源表與探針臺的接線說明：

- E100(1200V) -

直接使用三同軸線進行連接；

- E200(2200V)/E300(3500V)     -

將普通的三同軸更換為高壓專用三同軸線；

高壓三同軸接頭的耐壓能力較強，普賽斯使用的高壓三同軸接頭可以耐壓3500V。

圖：左-高壓三同軸、右-普通三同軸

HCPL   100大電流源表

 大電流測量時，單根探針容許的電流有限，電流過大可能會引起燒針現象，影響測試結果，因此需要使用多探針并聯。

圖：多探針并聯示意

3、探針臺與器件的連接

-探針臺接地：探針臺結構上有很多金屬，在帶電的環境下會存在很強的靜電，一般探針臺會自帶大地連接線，使用中將探針臺接大地，避免釋放靜電給測試帶來影響。一般地線分為兩類：一種是工作接地，另一種是安全性接地。工作接地是把金屬導體銅塊埋在土壤里，   再通過導線引出地面，將導線接入設備的接地端口，形成接地回路。 安全性接地是指使用探針臺金屬外殼自帶的接地線進行接地，當探針臺金屬外殼發生絕緣損壞，外殼帶電時，電流沿著其外殼自帶的接地線接入大地，以達到安全的目的。

-連接線接地：探針臺的連接線為同軸線，兩根同軸線的內芯是信號線，從而導致兩根同軸線的外屏蔽層懸空，未起到屏蔽的作用，在磁場環境復雜的情況下會對測試產生較大的干擾。因此，為了獲得較好的測試效果，需要將同軸線纜的外屏蔽層接入工作地線。

-關閉光源：很多器件和材料對光源敏感，測試中如果不關閉光源會影響測試結果，所以測試時盡量在無光源影響的環境中進行。

-小電流測試時加屏蔽罩：如果測試電流為皮安級別，需要給探針臺增加屏蔽罩。

-異面電極材料連接：異面電極材料連接時通常會使用探針臺Chuck盤做電極，但是Chuck盤的平整度會對材料的接觸面有影響，那么此時就需要使用引電極。