УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗОНДОВОГО КОНТРОЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ КРИСТАЛЛОВ НА ПЛАСТИНЕ

Областью применения полезной модели является электроизмерительная техника, а именно - устройства для контроля и измерений электропараметров высоковольтных полупроводниковых кристаллов на пластине.
Известно устройство для зондового контроля высоковольтных кристаллов на пластине, состоящее из зондов для подачи напряжения, столика для фиксации пластины (учебное пособие «Probe Card Tutorial» Otto Weeden Senior Applications Engineer, компании Keithley Instruments, Inc., документ № 24370303).
Недостатком данного устройства является возможное возникновение коронного разряда при приложении к зондам больших напряжений, например в карбидокремниевых диодах Шоттки, которые могут иметь рабочее напряжение более 1000 В.
Технологии на основе карбида кремния и нитрида галлия с присущими им меньшими размерами кристаллов создают проблемы для испытаний на пластине при высоком напряжении и высоком токе. Так как зонды находятся на близком расстоянии друг от друга - 200-2000 мкм, то при возможном коронном разряде и пробое воздуха между зондами возникает искра, повреждая кристалл и снижая количество годных приборов на пластине.
Указанный недостаток устранен в устройстве для зондового контроля высоковольтных кристаллов на пластине, состоящем из зондов для подачи напряжения, столика для фиксации пластины, прозрачного стакана со штуцером для подачи газа и подвижной боковой стенки (презентацию «Under Pressure Pressure)) - from High Voltage to MEMS Pressure Sensors Wafer Probing, компании T.I.P.S.Messtechnik GmbH.).
В этом устройстве стакан локально накрывает часть пластины с исследуемым кристаллом, герметично прижимается боковой подвижной стенкой. В стакан подается сжатый воздух до значения давления от 4 до 7 бар.
При значениях давления выше нормального газ сжимается, и следовательно уменьшается средняя длина свободного пробега электрона. Поэтому пробой воздуха будет происходить при большей напряженности электрического поля. Следовательно, коронный разряд между зондами, предшествующий пробою воздуха, возникает при значительно больших напряжениях. Повышение напряжения пробоя воздуха дает возможность проводить высоковольтные измерения зондами, расположенными вблизи друг друга.
Недостатками данного устройства являются:
- сложность конструкции, связанной с тем, что необходимо использовать герметичный стакан с возможностью работы зондами в нем и насосы для создания давления в стакане;
- ненадежность работы устройства, т.к. при проверке электропараметров бракованные кристаллы помечают магнитной краской, которая создает рельеф на поверхности пластины, и при зондовом контроле соседних кристаллов может произойти разгерметизация стакана.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции и повышение надежности работы устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для зондового контроля высоковольтных кристаллов на пластине состоит из зондов для подачи напряжения, столика для фиксации пластины, прозрачного стакана со штуцером для подачи газа и подвижной боковой стенки, при этом боковая стенка окружает всю пластину, а в качестве газа используется гексафторид серы при атмосферном давлении.
Стакан, который накрывает исследуемый участок пластины, негерметичен и не прижимается боковой стенкой, боковая стенка окружает пластину для удерживания более тяжелого, по сравнению с воздухом, гексафторида серы в области пластины.
6
Диэлектрическая прочность гексафторида серы (SF) при нормальном атмосферном давлении приблизительно в 2,5 раз выше, чем у воздуха. Газ имеет тенденцию к захвату свободных электронов, образуя малоподвижные тяжелые ионы, вследствие чего развитие электронных лавин становится очень трудным.
Максимум напряжения пробоя приходится на значение давления, приблизительно равное нормальному атмосферному. Поэтому не нужно создавать повышенное давление в стакане, что упрощает конструкцию. Также рельеф магнитной краски на бракованных кристаллах не влияет на процесс измерения зондами.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фиг. 1, на которой приведена схема устройства для зондового контроля высоковольтных кристаллов на пластине.
Позициями на фиг. 1 обозначены:
1 - пластина с кристаллами;
2 - столик для фиксации пластины;
3 - прозрачный стакан;
4 - боковая стенка;
5 - зонды для подачи напряжения;
6 - штуцер для подачи гексофторида серы.
6
Зондовый контроль высоковольтных кристаллов на пластине происходит следующим образом. Пластина с кристаллами 1 устанавливается на столик для фиксации пластины 2, исследуемую область с кристаллом накрывают прозрачным стаканом 3, а боковыми стенками 4 окружают саму пластину для локализации гексафторида серы (SF). Далее на кристалл устанавливают зонды для подачи напряжения 5, и через штуцер 6 в прозрачный стакан 3 подают гексофторида серы. Чистый гексофторида серы нетоксичен и биологически нейтрален, он локализуется в прозрачном стакане и частично в нижней области между боковыми стенками, так как значительно тяжелее воздуха.
Ниже приведены результаты высоковольтных измерений карбидокремниевых диодов Шоттки на рабочее напряжение 1200 В.
Измерения образца 1 и 2 проводились в среде воздуха при нормальном и повышенном давлении на расстоянии d между зондами. Измерение образца 3 проводилось в среде гексофторида серы при нормальном атмосферном давлении на расстоянии d межу зондами.
В образце 1 коронный разряд возник при напряжении меньшем, чем рабочее напряжение диода, что не позволяет проводить достоверные электрические измерения, а также возможно повреждение кристалла.
Таким образом, экспериментально подтверждено, что зондовый контроль высоковольтных кристаллов на пластине в среде гексафторида серы без создания повышенного давлении увеличивает напряжение возникновения коронного разряда более чем в 2 раза.