ПРЕДМЕТНЫЙ СТОЛИК

Полезная модель относится к полупроводниковой технике, а именно может быть использована при проверке электрических параметров кристаллов полупроводниковых приборов и микросхем, миниатюрных пассивных компонентов, например, емкостей.
Известно тестовое оборудование, например, установка зондового контроля микросхем описанная в NBS SPECIAL PUBLICATION 400-68, А Manual Wafer Probe Station for an Inflated Circuit Test System Стр. 10-14 https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/Legacy/SP/nbsspecialpublication400-68.pdf, в которой важным компонентом является предметный столик, предназначенный для закрепления полупроводниковых пластин или фрагментов таких пластин. Предметные столики обычно представляют собой металлическую гладкую поверхность, на которую помещается пластина (фрагмент). На части этой поверхности имеются вакуумные канавки. При помещении на плоскую поверхность с вакуумными канавками полупроводниковой пластины и присоединении объема вакуумных канавок к откачивающему объему вакуумного насоса открытием вакуумного вентиля происходит прижимание пластины к плоскости предметного столика за счет действия внешнего атмосферного давления, т.е. происходит «присасывание» пластины к поверхности предметного столика.
После фиксации пластины вакуумом происходит замер электрических параметров зондовым методом. Данная операция требует строго фиксированного положения пластины на предметном столике для точной установки зондов на контактные площадки полупроводниковых приборов или тестовых ячеек.
Недостатком этих предметных столиков является то, что определенная конфигурация и размер вакуумных канавок подобных столиков предназначены для прижима и фиксации на них пластин или фрагментов соответствующего размера. Размер круглых полупроводниковых пластин, помещаемых на предметный столик зондовой установки «Зонда-А5» должен быть не менее 70 мм. Между тем в современной микроэлектронике возникли новые технические задачи, требующие работы не только с фрагментами различного размера, но и с полупроводниковыми кристаллами, например с СВЧ конденсаторами и транзисторами. (Смотри статью «Дискретные конденсаторы на основе кремния» в журнале ЭЛЕКТРОНИКА наука|технология|бизнес №10 (00191) 2019) Соотношение размеров сторон конденсаторов и СВЧ транзисторов обычно лежит от 1:4 до 1:9. Такое соотношение размеров необходимо для их монтажа несколькими проволоками или шинами на каждый вывод, что уменьшает индуктивное сопротивление изделий. Причем уже в процессе сборки СВЧ-оборудования требуется измерять предварительно параметры таких кристаллов после их разделения и проводить отбор кристаллов с необходимыми параметрами.
Указанный недостаток устранен в прототипе - предметном столике для удержания рабочих полупроводниковых пластин с кристаллами, состоящем из основания с плоской поверхностью, на которой выполнены углубления и отверстие, для подачи вакуума (патент РФ RU 2310218 класс G02B 21/26, H01J 37/20, опубликовано от 10.11.2007 г.).
Углубления выполнены в виде сплошного рельефа с размером углублений от 3 до 100 мкм, кроме того, все углубления соединены между собой. В предметном столике в отверстие, ведущее к вакуумному насосу, вставлена трубка. Эта трубка позволяет присоединиться, посредством шланга, к откачивающему объему вакуумного насоса. Выбранный размер углублений обеспечивает большое сопротивление протекающего в вакуумном насосе воздуха по краям закрепляемой на столике рабочей пластины.
При помещении на такую поверхность образца, между ним и поверхностью предметного столика автоматически создается тонкий прерывистый объем пониженного давления, необходимого для фиксации образца на поверхности предметного столика. Использование рельефа размером углублений от 3 до 100 мкм на порядки уменьшает прогибы образцов над областями пониженного давления и, позволяет использовать конструкцию для работы с образцами пониженной толщины и с применением значительных усилий сдавливания.
Основными недостатками этого прототипа являются:
- наличие в предметном столике отверстия, ведущего к вакуумному насосу;
- наличие углублений от 3 до 100 мкм,
что делает невозможным замер электрических параметров кристаллов и фрагментов пластин, линейные размеры которых менее диаметра отверстия в предметном столике, из-за недостаточной фиксации их на рельефе столика и разделенных кристаллов из-за возможного «засасывания» их в отверстие, ведущее к вакуумному насосу.
Техническим результатом предполагаемой полезной модели является расширение области применения столика для кристаллов и малых фрагментов пластин.
Указанный технический результат достигается тем, что, в отличие от известных, в предлагаемом предметном столике, с углублениями в основании и с отверстием для подачи вакуума, между основанием и полупроводниковой пластиной с кристаллами расположена дополнительно плоская пластина, покрывающая все углубления, и с отверстием для подачи вакуума на рабочей поверхности основания и содержащая семейство сквозных отверстий по форме соответствующих размеру кристалла, а линейные размеры которых меньше, чем размеры кристалла на величину А, определяемую из выражения 0,3hi≤A≤0,2Ai, где hi - толщина кристалла, Ai - наибольший размер кристалла.
Наличие дополнительной плоской пластины с семейством отверстий под кристаллы позволяет исключить попадание кристаллов и мелких фрагментов пластины с кристаллами в отверстия для подачи вакуума.
Если допуск на размер сквозного отверстия будет менее чем 0,3hi, то из-за наличия сколов по периферии кристалла после их разделения сила удерживающая кристалл на предметном столике уменьшится, что затруднит зондовый контроль параметров кристалла.
Допуск на размер сквозного отверстия больше, чем 0,2 Ai, делать нецелесообразно, т.к. сила, удерживающая кристалл на предметном столике, уменьшится, из-за уменьшения площади сквозного отверстия.
Сущность полезной модели поясняется графически на фигурах 1 и 2.
На фигуре 1 изображен разрез предлагаемого устройства при его использовании, а на фигуре 2 его вид сверху.
Обозначения позиций:
1 - дополнительная плоская пластина;
2 - отверстия в дополнительной пластине;
3 - основание с вакуумными канавками и трубкой у вакуумной системе;
4 - закрепляемый рабочий объект;
5 - область расположения отверстий;
6 - зонды;
7 - объектив микроскопа;
8 - измеритель емкости и обратного тока;
9 - подвод вакуума.
Дополнительная плоская пластина в виде диска (см. фигуры 1 и 2) диаметром 100 мм 1 выполнена из листового ковара или сплава 42н толщиной 130-250 мкм, в которой в области 5 выполнены отверстия 2. Дополнительная пластина покрыта слоем никеля и золота толщиной 1,5-3 мкм для улучшения электрического контакта с обратной стороной полупроводниковой пластины или кристалла.
Предметный столик использовался при разбраковке кремниевых кристаллов конденсаторов размером 0,75×5,6 мм и толщиной 0,1-5 мм. Отверстия в дополнительной плоской пластине 2 были выполнены в листе ковара методом травления при двухсторонней фотолитографии, что исключило образования заусенцев на рабочей поверхности дополнительной пластины. Размеры отверстий составили 0,68×4,6 мм.
Дополнительную плоскую пластину 1 располагают на основании, с вакуумными канавками и трубкой у вакуумной системы, предметного столика 3 с отверстием для подвода вакуума 9. С помощью объектива микроскопа 7 над отверстиями в дополнительной плоской пластине 2 в области 5 закрепляют конденсаторы (рабочий объект) 4. С помощью зондов 6 к конденсаторам подключают измеритель емкости и обратного тока 8 и проводят разбраковку по емкости 85±1 пф и обратному току 0,1 нА не более на напряжении 200 В. Годные конденсаторы укладывают в тару группами по 20 шт. Конденсаторы, расположенные над отверстием для подачи вакуума, разбраковывают в последнюю очередь. Группа разбракованных конденсаторов используется для монтажа входных и выходных цепей СВЧ одного транзистора.