探針臺(tái)是半導(dǎo)體表征參數(shù)測(cè)試測(cè)量非常常用的設(shè)備，應(yīng)用范圍非常廣泛。本文，我們僅就手動(dòng)探針臺(tái)及其半導(dǎo)體測(cè)試測(cè)量應(yīng)用進(jìn)行討論。

首先，我們來看看維基百科上對(duì)于探針臺(tái)（機(jī)械探針臺(tái)）的定義：

“Mechanical Probe Station: The probe station utilizes manipulators which allow the precise positioning of thin needles on the surface of a semiconductor device. If the device is being electrically stimulated, the signal is acquired by the mechanical probe and is displayed on an oscilloscope or SMU.”

盡管以上定義對(duì)于測(cè)量儀器的描述比較窄（探針臺(tái)最早期的用法），但從上面我們不難了解到，探針臺(tái)是一個(gè)實(shí)現(xiàn)精密探針定位、為用戶提供半導(dǎo)體待測(cè)點(diǎn)至測(cè)量儀器連接通路的設(shè)備。它主要包含了探針臺(tái)、定位器、探針、探針夾具及電纜組件。

1、探針臺(tái)。

探針臺(tái)屬于整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的基礎(chǔ)，沒有探針臺(tái)，就相當(dāng)于醫(yī)生沒有了手術(shù)臺(tái)，在普通的病床上給病人做手術(shù)，將極大地增加手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。探針臺(tái)可按實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功能不同劃分成三部分：顯微鏡、承載平臺(tái)和精密移動(dòng)組件。

（1）顯微鏡。沒有該配置，所有精密操作將無從談起。目前行業(yè)內(nèi)最常見的配置有三種：體視顯微鏡、金相顯微鏡、單筒顯微鏡，前兩種用得最多。

（2）承載平臺(tái)。該部分是構(gòu)成探針臺(tái)骨架，可分為顯微鏡支架、定位器平臺(tái)和樣品臺(tái)（載物臺(tái)）。

不同的顯微鏡，顯微鏡的支架會(huì)有所不同，通常有立柱安裝和龍門安裝兩種配置。

定位器平臺(tái)用于放置定位器（探針座）、形狀和尺寸根據(jù)測(cè)試應(yīng)用不同會(huì)有不同的設(shè)計(jì)形式。

樣品臺(tái)（載物臺(tái)）用于承載待測(cè)樣品，通常根據(jù)晶圓尺寸設(shè)計(jì)，常用的尺寸從2～12英寸。除了承載樣品的功能，樣品臺(tái)還可根據(jù)測(cè)量需求，設(shè)計(jì)為帶測(cè)量通路和帶精密控溫的形式。

（3）精密移動(dòng)組件。以上承載平臺(tái)都配套了相應(yīng)的移動(dòng)定位功能，方便用戶對(duì)顯微鏡、待測(cè)樣品及定位器進(jìn)行精密的移動(dòng)。通常有X-Y-Z-R-T這些方向移動(dòng)功能。

2、定位器。

定位器（又稱探針座），幫助用戶實(shí)現(xiàn)探針的精密移動(dòng)定位。因此，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、驅(qū)動(dòng)絲桿精度、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的直線度、往復(fù)精度、長期使用時(shí)以上指標(biāo)的可靠性都是選購定位器時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮的核心指標(biāo)。

目前，市面上定位器主要的形式有三種：

（1）燕尾導(dǎo)向型。使用燕尾導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，可有效地降低產(chǎn)品成本。缺點(diǎn)是，直線導(dǎo)向精度比交叉滾子導(dǎo)軌要差，并不適用于高精度操作。通�？吹皆擃惻渲枚际桥c配套了體視顯微鏡的探針臺(tái)搭配使用。

（2）交叉滾子導(dǎo)軌導(dǎo)向型。相比于燕尾導(dǎo)軌，直線精度有效地提高了。適用于目前大部分客戶的定位需求。缺點(diǎn)是，超高倍數(shù)下因?yàn)闄C(jī)構(gòu)原因（XYZ機(jī)構(gòu)是像蛋糕一樣一層疊一層），手部操作的震動(dòng)很容易傳遞到探針上。在高倍下探針的震動(dòng)會(huì)被觀察到，很影響用戶扎探針。比如要把探針扎到幾微米甚至1微米左右的PAD上，將會(huì)相對(duì)比較困難。

（3）交叉滾子導(dǎo)向、高穩(wěn)定型。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)把定位器上移動(dòng)機(jī)構(gòu)（XYZ）和驅(qū)動(dòng)絲桿分開，能有效地將手部操作產(chǎn)生的震動(dòng)隔離，實(shí)現(xiàn)真空意義上的高精度、高穩(wěn)定操作（Submicron Probing）。

3、探針、探針夾具及電纜組件。

（1）探針。

待測(cè)點(diǎn)需要測(cè)試探針的連接，才能與測(cè)試儀器發(fā)生交流。常見的有：普通DC測(cè)試探針、同軸DC測(cè)試探針、有源探針和微波探針。

（2）探針夾具及電纜組件。探針夾具用于夾持探針、并將探針連接至測(cè)量儀器。電纜組件用于轉(zhuǎn)接、延展探針夾具上的電纜組件。根據(jù)測(cè)量應(yīng)用，可粗略地劃分為以下幾種：I-V/CV測(cè)試用、RF測(cè)試用、高壓大電流I-V/C-V測(cè)試用等。

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