一种实现半导体器件1/f噪声变温测试的方法及装置与流程

技术特征：
1.一种半导体器件1/f噪声变温测试的方法，其特征在于，该方法中涉及装置是由1/f噪声测试系统（1）、变温室（2）、温控仪（3）、真空泵（4）、真空样品室（5）、冷头（6）、 锁紧阀（7）、真空阀（8）、温控接口（9）、电源接口（10）、液氮注入口（11）、液氮挥发口（12）无氧铜样品架（13）、液氮储存室（14）、热电阻（15）、温度传感器（16）、无氧铜样品架的安装孔（17）、第一面板（18）、第二面板（19）、第三面板（20）、玻璃观察面板（21）、bnc-sma的bnc连接头（22）、bnc-sma的sma连接头（23）、bnc-ky的bnc连接头（24）、bnc-ky的ky连接头（25）、贴片封装样品夹具板（26）、dip直插型样品夹具板（27）、to/ito样品夹具板（28）、晶圆键合夹具板（29）、样品安装位（30）、安装孔（31）、sma连接器（32），插针（33）组成，具体操作按下列步骤进行：a、将待测样品安装至样品夹具板上，将样品夹具板经安装孔（31）通过螺丝与无氧铜样品架的安装孔（17）连接固定，经连接线将插针（33）与bnc-ky面板连接器的ky头（25）连接，或经同轴线将sma连接器（32）与bnc-sma面板连接器的sma头（23）连接，或将样品管脚处的连接线直接与bnc-ky面板连接器的ky头（25）连接，其中样品夹具板为贴片封装样品夹具板（26）、dip直插型样品夹具板（27）、to/ito样品夹具板（28）或晶圆键合夹具板（29）；b、将真空样品室（5）通过锁紧阀（7）与冷头（6）连接锁紧；c、在真空样品室（5）的四面壁上分别安装有第一面板（18）、第二面板（19）、第三面板（20）和玻璃观察面板（21），在第一面板（18）的正面上设有对称均等排列的bnc-sma的bnc连接头（22），第一面板（18）的背面设有与bnc-sma的bnc连接头（22）对应的bnc-sma的sma连接头（23），第二面板（19）和第三面板（20）的正面上分别设有bnc-ky的bnc连接头（24），第二面板（19）和第三面板（20）的背面上分别设有与bnc-ky的bnc连接头（24）对应的bnc-ky的ky连接头（25），使用同轴线缆分别将第一面板（18）bnc-sma的bnc连接头（22）、第二面板（19）和第三面板（20）的bnc-ky的bnc连接头（24）与1/f噪声测试系统（1）的测量电阻单元bnc接口相连；d、接通电源，打开真空阀（8），开启真空泵（4），将真空样品室（5）抽真空，时间30分钟后，关闭真空阀（8），将液氮经液氮注入口（11）注入后，关闭液氮腔室的锁紧阀，注入液氮及测试过程中保证液氮挥发口(12)通畅；e、观察温控仪（3）的温度，当真空样品室（5）温度降至最低，并保持稳定后，使用温控仪（3）经冷头（6）的温控接口（9）控制无氧铜样品架（13）上的热电阻（15），将无氧铜样品架（13）升温至所需的温度，待温度稳定后，使用1/f噪声测试系统（1）进行1/f噪声测试。2.一种半导体器件1/f噪声变温测试的装置，其特征在于该装置是由1/f噪声测试系统（1）、变温室（2）、温控仪（3）、真空泵（4）、真空样品室（5）、冷头（6）、 锁紧阀（7）、真空阀（8）、温控接口（9）、电源接口（10）、液氮注入口（11）、液氮挥发口（12）、无氧铜样品架（13）、液氮储存室（14）、热电阻（15）、温度传感器（16）、无氧铜样品架的安装孔（17）、第一面板（18）、第二面板（19）、第三面板（20）、玻璃观察面板（21）、bnc-sma的bnc连接头（22）、bnc-sma的sma连接头（23）、bnc-ky的bnc连接头（24）、bnc-ky的ky连接头（25）、贴片封装样品夹具板（26）、dip直插型样品夹具板（27）、to/ito样品夹具板（28）、晶圆键合夹具板（29）、样品安装位（30）、安装孔（31）、sma连接器（32）、插针（33）组成，冷头（6）和真空样品室（5）分别设置在变温室（2）内，1/f噪声测试系统（1）、温控仪（3）和真空泵（4）分别设置在变温室（2）外，其中冷头（6）上方的侧壁上分别安装有真空阀（8）、温控接口（9）和电源接口（10），在冷头（6）的顶部安装有液氮注入口（11），在液氮注入口（11）上设有液氮挥发口（12），冷头（6）内的液氮储
存室（14）底部与无氧铜样品架（13）的底座连接，无氧铜样品架(13)的底座安装有热电阻（15）和温度传感器（16），热电阻（15）和温度传感器（16）与温控接口（9）电气连接，冷头（6）底部通过锁紧阀（7）与真空样品室（5）连接。3.根据权利要求2所述的一种半导体器件1/f噪声变温测试的装置，其特征在于真空样品室（5）的四面壁上分别安装有第一面板（18）、第二面板（19）、第三面板（20）和玻璃观察面板（21），在第一面板（18）的正面上设有对称均等排列的bnc-sma的bnc连接头（22），第一面板（18）的背面设有与bnc-sma的bnc连接头（22）对应的bnc-sma的sma连接头（23），bnc连接头（22）通过同轴线与1/f噪声测试系统（1）的测量电阻单元的bnc接口连接，sma连接头（23）通过同轴线与无氧铜样品架(13)上安装的样品夹具板的sma连接器（32）连接；第二面板（19）和第三面板（20）的正面上分别设有bnc-ky的bnc连接头（24），第二面板（19）和第三面板（20）的背面上分别设有与bnc-ky的bnc连接头（24）对应的bnc-ky的ky连接头（25），bnc连接头（24）通过同轴线与1/f噪声测试系统（1）的测量电阻单元的bnc接口连接，ky连接头（25）通过连接线与无氧铜样品架（13）上安装的样品夹具板的插针（33）连接。4.根据权利要求2所述的一种半导体器件1/f噪声变温测试的装置，其特征在于所述的无氧铜样品架(13)的四个角处设置有无氧铜样品架的安装孔（17），通过无氧铜样品架的安装孔（17）与样品夹具板为贴片封装样品夹具板（26）、dip直插型样品夹具板（27）、to/ito样品夹具板（28）或晶圆键合夹具板（29）上设置的安装孔（31）连接；在样品夹具板为贴片封装样品夹具板（26）、dip直插型样品夹具板（27）、to/ito样品夹具板（28）或晶圆键合夹具板（29）上设置有样品安装位(30)、安装孔(31)、sma连接器(32)及插针(33)，所述贴片封装样品夹具板（26）的样品安装位(30)处按照贴片封装样品的管脚分布设置焊盘，贴片封装样品夹具板（26）上布线将焊盘引至插针（33）和sma连接器（32）处；dip直插型样品夹具板（27）的样品安装位(30)处设置了两种dip双列管脚通孔，两种双列管脚通孔的列间距分别为7.62mm和15.24mm，行间距为2.45mm，两种双列管脚分别各自设置了28个管脚通孔，可用于最多28脚的样品安装，dip直插型夹具板（27）上布线将dip封装型样品的管脚通孔引至sma连接器（32）或插针处（33），或直接在dip直插型样品管脚安装连接线；to/ito样品夹具板（28）的样品安装位（30）按照待测的to/ito封装型样品的管脚分布开孔，通过to/ito封装型样品夹具板（28）布线，将管脚开孔引至插针（33）和sma连接器（32）处，或直接在to/ito封装型样品管脚处安装连接线；晶圆键合夹具板（29）的样品安装位(30)用于贴装晶圆级样品，晶圆级样品的管脚经键合及布线引至插针（33）或sma连接器（32）处。

技术总结
本发明涉及一种实现半导体器件1/f噪声变温测试的方法及装置，该方法首先构建半导体器件1/f噪声测试中待测样品的变温环境，将1/f噪声测试系统的室温测试盒扩展至变温室，变温室利用稳态气泡原理控温构建了81K-500K连续可调的变温环境；其次，设计变温室中的样品架及样品夹具板，实现多种封装的半导体器件在变温环境中的安装及封装半导体器件中的温度快速传递，设计待测样品的偏置及测试数据传递通路，实现1/f噪声测试系统的测量电阻单元与变温室中待测样品的电气连接及噪声参数传递。本发明可以实现81K-500K连续可调温度环境中的多种封装半导体器件的1/f噪声测试，用于半导体器件低频噪声测试及半导体器件缺陷的测试与分析。与分析。与分析。


技术研发人员：王信 李小龙 张晋新 玛丽娅
受保护的技术使用者：中国科学院新疆理化技术研究所
技术研发日：2021.12.10
技术公布日：2022/3/21