Технологическое оборудование для микроэлектроники
8 (800) 700-08-45
+7 (812) 240-00-78     

Измерение электрических параметров

Измерение электрических параметров является обязательным этапом при разработке и производстве изделий электроники. Для контроля качества производимых устройств требуется поэтапный контроль их параметров. Правильное определение функционала будущего контрольно-измерительного комплекса требует определения видов электрического контроля: промышленный или лабораторный, полный или выборочный, статистический или однократный, абсолютный или относительный, и так далее.

В структуре производства изделий выделяют следующие виды контроля:

  • Входной контроль;
  • Межоперационный контроль;
  • Контроль рабочих параметров;
  • Приемо-сдаточные испытания.

При производстве печатных плат и электронных узлов (область цикла приборостроения), необходимо осуществлять входной контроль качества исходных материалов и компонентов, электрический контроль качества металлизации готовых печатных плат, контроль рабочих параметров собранных электронных узлов. Для решения данных задач, на современном производстве успешно применяются системы электрического контроля адаптерного типа, а также системы с «летающими» зондами.

Изготовление компонентов в корпусе (цикл корпусированного производства), в свою очередь, потребует входного параметрического контроля отдельных кристаллов и корпусов, последующего межоперационного контроля после проведения разварки выводов кристалла или же его монтажа, и в заключении параметрический и функциональный контроль готового изделия.

Для изготовления полупроводниковых компонентов и интегральных микросхем (кристальное производство) потребуется проводить более детальный контроль электрических характеристик. Изначально необходимо провести контроль свойств пластины, как поверхностных, так и объемных, после чего рекомендуется контролировать характеристики основных функциональных слоев, а после нанесения слоев металлизации, проверять качество её исполнения и электрические свойства. Получив структуру на пластине, необходимо провести параметрический и функциональный контроль, измерение статических и динамических характеристик, проконтролировать целостность сигнала, проанализировать свойства структуры, верифицировать рабочие характеристики.

Параметрические измерения:

Параметрический анализ включает набор методик измерения и контроля достоверности параметров напряжения, тока и мощности, без контроля функционала устройства. Измерение электрических параметров подразумевает приложение электрического воздействия на измеряемое устройство (ИУ) и измерение отклика ИУ. Параметрические измерения проводятся на постоянном токе (стандартные DC измерения вольтамперных характеристик (ВАХ), измерение цепей питания и т.д.), на низких частотах (мультичестотные измерения вольтфарадных характеристик (ВФХ), измерения комплексного импеданса и иммитанса, анализ материалов и т.д.), импульсные измерения (импульсные ВАХ, отладка времени срабатывания и т.д.). Для решения задач параметрических измерений применяется большое количество специализированного контрольно-измерительного оборудования: генераторы сигналов произвольной формы, источники питания (постоянного и переменного тока), источники-измерители, амперметры, вольтметры, мультиметры, измерители LCR и импеданса, параметрические анализаторы и характериографы, и многое другое, а также большое количество аксессуаров, принадлежностей и приспособлений.

Применение:

  • Измерение базовых характеристик (ток, напряжение, мощность) электрических цепей;
  • Измерение сопротивления, емкости и индуктивности пассивных и активных элементов электрических цепей;
  • Измерение полного импиданса и иммитанса;
  • Измерение ВАХ в квазистатическом и импульсном режимах;
  • Измерение ВФХ в квазистатическом и мультичастотном режимах;
  • Характеризация полупроводниковых компонентов;
  • Анализ отказов.

Функциональные измерения:

Функциональный анализ включает набор методик измерения и контроля характеристик устройства при выполнении основных операций. Данные методики позволяют построить модель (физическую, компактную или поведенческую) устройства, основываясь на данных, полученных в процессе измерений. Анализ полученных данных позволяет контролировать стабильность характеристик производимых приборов, исследовать их и разрабатывать новые, отлаживать технологические процессы и корректировать топологию. Для решения задач функциональных измерений применяется большое количество специализированного контрольно-измерительного оборудования: осциллографы, анализаторы цепей, частотомеры, измерители шума, измерители мощности, анализаторы спектра, детекторы и многие другие, а также большое количество аксессуаров, принадлежностей и приспособлений.

Применение:

  • Измерение слабых сигналов: параметры передачи и отражения сигналов, контроль манипуляции;
  • Измерение сильных сигналов: компрессия коэффициента усиления, измерения Load-Pull и т.д.;
  • Генерация и преобразование частоты;
  • Анализ формы сигнала во временной и частотной областях;
  • Измерение коэффициента шума и анализ параметров шума;
  • Верификация чистоты сигнала и анализ интермодуляционных искажений;
  • Анализ целостности сигнала, стандартизация;

Зондовые измерения:

Следует отдельно выделить зондовые измерения. Активное развитие микро- и наноэлектроники привело к необходимости проведения точных и надежных измерений на пластине, возможных только при осуществлении качественного, стабильного и надежного контакта, не разрушающего ИУ. Решение данных задач достигается за счет применения зондовых станций, специально спроектированных под конкретный вид измерений, осуществляющих зондовый контроль. Станции проектируются специализированно, для исключения внешних воздействий, собственных шумов и сохранения «чистоты» эксперимента. Всё измерения приводятся на уровне пластин/осколков, до её разделения на кристаллы и корпусирования.

Применение:

  • Измерение концентрации носителей заряда;
  • Измерение поверхностного и объемного сопротивления;
  • Анализ качества полупроводниковых материалов;
  • Проведение параметрического контроля на уровне пластины;
  • Поведение функционального анализа на уровне пластины;
  • Проведение измерений и контроля электрофизических параметров (см.ниже) полупроводниковых приборов;
  • Контроль качества технологических процессов.

Радиоизмерения:

Измерение радиоизлучений, электромагнитной совместимости, поведение сигнала приемо-передающих устройств и антенно-фидерных систем, а также их помехоустойчивости требуют особых внешних условий проведения эксперимента. RF измерения требуют отдельного подхода. Своё влияние вносят не только характеристики приемника и передатчика, но и внешняя электромагнитная обстановка (не исключая взаимодействия временных, частотных и мощностных характеристик, и кроме того расположение всех элементов системы относительно друг друга, и конструкция активных элементов).

Применение:

  • Радиолокация и пеленгация;
  • Телекоммуникация и системы связи;
  • Электромагнитная совместимость и помехозащищенность;
  • Анализ целостности сигнала, стандартизация.

Электрофизические измерения:

Измерение электрических параметров зачастую плотно взаимодействует с измерением/воздействием физических параметров. Электрофизические измерения применяются для всех приборов, преобразующих какое-либо внешнее воздействие в электрическую энергию и/или наоборот. Светодиоды, микроэлектромеханические системы, фотодиоды, датчики давления, потока и температуры, а также все приборы на их основе, требуют качественного и количественного анализа взаимодействия физических и электрических характеристик приборов.

Применение:

  • Измерение интенсивности, длин волн и направленности излучения, ВАХ, светового потока и, спектра светодиода;
  • Измерение чувствительности и шумов, ВАХ, спектральной и световой характеристик фотодиодов;
  • Анализ чувствительности, линейности, точности, разрешения, пороговых значений, люфта, шума, переходной характеристики и выхода по энергии для МЕМС актуаторов и сенсоров;
  • Анализ характеристик полупроводниковых приборов (таких как МЭМС актуаторы и сенсоры) в вакууме и в камере высокого давления;
  • Анализ характеристик температурных зависимостей, критических токов и влияния полей в сверхпроводниках.
Компания Focus Microwaves предлагает фиксаторы для проведения Load Pull измерений и измерения параметров шума транзисторов в корпусе до 26 ГГц:
1. HAILP – cистема Load Pull измерений с активным согласованием и учетом гармоник
Характеристики широкозонных нелинейных ВЧ устройств зависят от различных параметров, таких как температура, точка смещения, модуляция и мощность.
Ручные широкополосные (фундаментальные) тюнеры и тюнеры импеданса гармоник, предлагаемые компанией Focus Microwaves, сопоставимы по принципу работы и точности с автоматическими тюнерами, но доступны по значительно более низкой цене.
Компания Focus Microwaves производит программируемые тюнеры импеданса на основе волноводов от Ка-диапазона (26-40 ГГц) до F-диапазона (90-140 ГГц). Все тюнеры данной серии имеют встроенный процессор, память и программное обеспечение с возможностью прецизионной настройки.
Тюнеры подавления работают на подавление гармоник 2F0 и 2F0&3F0, где F0 лежит в пределах от 0,8 до 30 ГГц (для F0, 2F0) и от 0,8 до 20 ГГц (для F0, 2F0, 3F0) соответственно.
Тюнеры импеданса мультигармоник работают благодаря правильному сочетанию векторов отражения на двух, трех или четырех, определяемых пользователем, частотах. При этом не обязательно, чтобы частоты были гармоническими. Настройка может осуществляться на любой частоте в пределах полосы тюнера.
Низкочастотные тюнеры импеданса имеют три и более регулируемые секции, соединенные в каскад. Каждая секция включает в себя линию передачи и подключенные к заземлению параллельные пластины воздушного конденсатора.
Программируемые широкополосные тюнеры импеданса компании Focus Microwaves охватывают частотный диапазон от 100 МГц до 67 ГГц и позволяют проводить измерения параметров шума и Load Pull измерения.
Комплексное решение FDCS включает в себя всё необходимое инженеру-разработчику для того, чтобы в полной мере снять характеристики транзисторов по мощности и параметрам шума в диапазоне частот от 10 МГц до 110 ГГЦ.
Разработчикам часто требуется быстро найти готовое решение для функционального тестирования устройств (чипов), установленных на плату. Однако типовые зондовые станции не подходят для тестирования электрических схем на печатных платах.
Камера экранирования Конструкция камеры экранирования (защиты от внешнего электромагнитного и светового излучения) 8800-LTE компании Micromanipulator обеспечивает простоту установки и эксплуатации даже при работе с самой большой зондовой станцией.
Зондодержатели для измерений на постоянном токе (DC измерения) Модель 44, зондодержатели с фиксированной иглой
Манипуляторы для зондовых станций
Полуавтоматическая зондовая станция Micromanipulator P300A
Автоматизированная зондовая станция Micromanipulator P200A   Зондовая станция P200A предназначена для тестирования устройств на пластине на постоянном токе, снятия ВАХ и составления карты пластины.
Ручная зондовая станция 450PM
Компания Maury Microwave предлагает метрологические коаксиальные и волноводные адаптеры для частотного диапазона DC-110GHz, применимые для большинства задач коммерческого и военного назначения.   Готовые наборы кабелей и адаптеров для тестовых портов VNA
Калибровочные наборы для векторных анализаторов VNA - Калибровка TRL, SOLT - Поддержка большинства векторных анализаторов цепей - Диапазон частот 0,045 – 110 ГГц
Ручные тюнеры стандартного диапазона согласования
Автоматизированные тюнеры импеданса компании Maury – это высокоточные приборы, предназначенные для проведения измерений, требующих согласования элементов СВЧ-цепи или установки требуемого значения импеданса.
Система для автоматизированного тестирования мобильных устройств Maury AMTS v3 (стандарты GSM, WCDMA, CDMA2000 и LTE)
Программный пакет для проведения измерений и моделирования IVCAD
Аналоговая электроника Модель: ME3000 Назначение: - изучение основ полупроводниковых устройств и их применения - анализ аналоговых устройств и схем - обучение работе с измерительным оборудованием
Разработка встроенных систем на базе микроконтроллера 8051 Модель: ME2000 Назначение: - изучение основных технологий микропроцессоров и микроконтроллеров - изучение аппаратной архитектуры микроконтроллер 8051
Разработка радиочастотных (РЧ) схем беспроводной связи Модель: ME1000 Назначение: - изучение основных понятий о радиочастотах - изучение основ радиочастотной схемотехники
Система специально спроектирована для снятия характеристик ВЧ/СВЧ и вольт-амперных характеристик (ВАХ) мощных полупроводниковых приборов в импульсном режиме.
Программное обеспечение IVCAD компаний Maury и AMCAD позволяет выполнять весь цикл измерений, включая снятие вольт-амперных характеристик в импульсном режиме, Load-Pull измерения, измерения S-параметров, а также создание компактных моделей транзисторов.
Для выбора лучшего измерительного решения следует учесть диапазон частот и тип устройства, а также такие специфические функциональные возможности, как интерфейсы манипулирования устройствами и точностные параметры.
Параметрический анализатор полупроводниковых приборов B1500A
Бюджетные осциллографы серии 1000
Цифровой мультиметр 3458A, 8½ разрядов
Серия 3600 Системные источники питания постоянного тока, 25-50 Вт, GPIB, несколько выходов
8990B Анализатор пиковой мощности
Генератор импульсов, сигналов сложной/произвольной формы и шума 81160A
Генератор модулирующих сигналов и эмулятор канала N5106A
WT-2000 - это мощная настольная измерительная платформа, применяемая для измерения различных характеристик полупроводниковых материалов, в частности, для контроля дефектов и загрязнений кремниевых пластин как в объеме, так и в приповерхностной области.
Релаксационная спектроскопия глубоких уровней (DLTS) – высокоэффективный метод исследования электрически активных дефектов (ловушек) в полупроводниках, возникающих в результате загрязнений.