針對高混合測試環(huán)境優(yōu)化設計

S530參數測試系統專(zhuān)門(mén)針對那些必須面對各種器件和技術(shù)的生產(chǎn)和實(shí)驗室 環(huán)境優(yōu)化設計，具有的測試規劃靈活性、自動(dòng)測試功能、探針臺集成， 以及測試數據管理能力。這些測試解決方案的設計凝聚了吉時(shí)利30多年為 范圍內客戶(hù)提供各種各樣的標準和定制參數測試系統的寶貴經(jīng)驗。

簡(jiǎn)單的軟件遷移和高度的硬件重用

S530系統的設計加速和簡(jiǎn)化了系統啟動(dòng)過(guò)程，并實(shí)現了現有測試資源的重用。例如，控制這些系統的軟件兼容很多新出和遺留的自動(dòng)探針臺，所以 就省去了購買(mǎi)新設備的費用。此外，S530的接線(xiàn)引出（cabled-out）配置通常 允許繼續使用現有的探針卡庫。多項可選的應用服務(wù)，能夠幫助用戶(hù)充分利用 現有探針儀和探針卡投資的全部?jì)r(jià)值。吉時(shí)利還可幫助用戶(hù)加快開(kāi)發(fā)新的測試 配置，或將現有測試配置轉換用于S530系統。

半導體行業(yè)大的標準參數測試系統

提供兩種不同的系統配置，能夠滿(mǎn)足不同的參數測試應用環(huán)境。S530小電 流系統可配置2至8路源測量單元（SMU）通道，具有亞皮安級測量分辨率，并 為探針卡提供了全面的小電流保護，使其非常適合于亞微米MOS硅工藝的特性分析。S530高電壓系統可配置3至7路SMU通道，能夠源出高達1000V的電壓，可用于汽車(chē)電子和功率管理器件所需的各種擊穿和漏流測試。

全部S530系列系統都配備有吉時(shí)利久經(jīng)考驗的大功率SMU，在200V和20V量 程均可提供高達20W源出或吸入能力，這種功率水平對于當今移動(dòng)設備中普遍存在 的大功率器件及電路的完整特性分析至關(guān)重要。無(wú)論是測試LDMOS Si 還是GaN BJT的應用，這種大功率能力都提供了對器件性能的更大可見(jiàn)性。這意味著(zhù)S530系 統既可應對大功率器件測試，又不會(huì )影響監測主流器件工藝所需的小電流亞皮安靈 敏度。相比之下，競爭參數測試系統卻受限于中等功率的2W SMU儀器，因此不能 與S530系統的應用范圍相提并論。

開(kāi)爾文標準配置

由于接口電纜和通路上電壓降的原因，往往高于幾個(gè)毫安的電流就會(huì )導致測量 誤差，為預防這種測量完整性的下降，小電流和高電壓S530系統在探針卡均提供了 開(kāi)爾文測量配置（也稱(chēng)為遠端電壓檢測）。開(kāi)爾文測量對于確保S530系統 中大功率SMU儀器的20W能力的測量準確度尤其重要。

業(yè)內大的高電壓參數測試系統

S530高電壓半導體參數測試系統是 能夠在多達24個(gè)引腳上實(shí)現開(kāi)爾文高電 壓性能的參數測試儀，這種能力對于當今更 高功率器件的特性分析來(lái)說(shuō)是。系 統采用了可源出1000V@20mA（20W） 的高電壓SMU。利用兩個(gè)高電壓通路，可進(jìn) 行直接高邊電流測量（采用單個(gè)SMU源出和 測量DUT的高邊）或更高靈敏度低邊小電流 測量（采用一個(gè)SMU源出高電壓至DUT的高 邊，另一個(gè)SMU用于低邊0V并測量電流）。

系統架構

每套S530系統配置由5層組成：

• 儀器層 – 除了SMU儀器，S530還提供脈 沖產(chǎn)生或進(jìn)行C-V測量、頻率測量，或低 電壓測量的選件。
• 通路層 - S530系統提供高保真度信號 通路，測試期間可動(dòng)態(tài)重新配置，使任何 儀器均可連接至任何引腳或引腳組。
• 電纜接口層 - 全部系統互連均采用 屏蔽和保護的三軸低漏流、高電壓電纜， 確保更高的測量完整性。
• 探針卡適配器 （PCA）層 - 該層提高了 探針卡的屏蔽和保護，確保測量完整性。 此外，PCA為需要直接連接探針卡及必須 旁路信號通路開(kāi)關(guān)矩陣的儀器提供了輔助 輸入。
• 探針卡層 - 該層包括探針卡供應商提供 的定制卡。

信號通路

每套S530測試系統的核心是一組通過(guò)系統開(kāi)關(guān)，直接連接儀器和測試引腳之間 信號的高保真度信號通路。S530具有8條高保真度通路，可用于動(dòng)態(tài)連接儀器和引 腳。例如，同時(shí)可將最多8個(gè)SMU儀器連接至任意引腳（或多個(gè)引腳）。S530小電 流系統采用開(kāi)關(guān)矩陣，在全部8條通路上提供一致的性能。S530高壓系統采用帶特 定通路的開(kāi)關(guān)矩陣，提供高電壓/小漏流測量，以及C-V測量。請參閱7174A型和 7072-HV數據表獲取有關(guān)信號通路的更多細節。

表2. S530通路性能

每套S530系統由5層組成：儀器、開(kāi)關(guān)通路、電纜接口、探針卡適配器和探針卡。

成熟的SMU技術(shù)

S530參數測試系統中的全部源測量單元（SMU）均基于吉時(shí)利的高生產(chǎn)品質(zhì) 儀器技術(shù)，確保測量準確度和重復性，并延長(cháng)硬件壽命。SMU儀器為四象限源，因 此可源出或吸收電流或電壓。除了精密源出電路外，還包括全部量程的可編程限值 （順從性），有助于防止器件和探針由于器件擊穿而損壞。每款SMU均可在源出的 同時(shí)測量電壓和電流，確保參數計算反映真實(shí)的條件，而不僅僅是編程的條件。

系統測量選件

對于更廣泛的測試結構和測量，S530可配備若干測量選件：

• 電容-電壓（C-V）單元 — 能夠在 1MHz下測量10pF電容，準確度達 1%。
• 脈沖產(chǎn)生單元 — 可選的脈沖發(fā)生 器單元支持開(kāi)放的負載脈沖幅度從 ±100mV 至±40V，脈沖寬度從100ns 至 1s，脈沖周期從50ns 到200ms。 可以添加多達六個(gè)脈沖通道（兩個(gè) 通道的增量）。添加一到三個(gè)雙通 道單元到應用，如閃速存儲器 測量。
• 頻率測量 — 為了測量測試結構， 例如環(huán)形振蕩器，頻率測量選件可 用于S530。該選件使用開(kāi)關(guān)矩陣的 一個(gè)端口，旨在允許用戶(hù)測量環(huán)形 振蕩器的結構。選件的頻率范圍從 10kHz 到20MHz，可以測量有效值 從10mV到1V的信號。
• 低電壓測量 — 一個(gè)可選的7位半 數字萬(wàn)用表（DMM），增強了電壓 測量功能，允許從亞-500μV到400V 的差分和非差分電壓測量（在S530 高電壓系統中高達1000V），用于 測量必須精確測量小電壓的結構， 包括范德堡、聯(lián)系鏈、金屬電阻和 其他設備。

接地單元（GNDU）

全部SMU儀器均以接地單元或 GNDU為基準。測試期間，GNDU為 SMU儀器源出的電流提供公共基準和 回路。通過(guò)組合全部Source LO和 Sense LO信號并使其以系統地為基 準，形成GNDU信號。系統可方便地 針對各種接地系統配置進(jìn)行配置，以 適應不同的探針臺接地機制。

標準9139A探針卡適配器

S530參數測試系統的標準探針卡適配器（PCA）為成熟的9139A。該PCA 的多項主要特性和性能優(yōu)勢使其20多年以來(lái)一直是的PCA選擇：

• 低偏移電流，使小電流性能。
• 低噪聲性能，有助于保證低電平電壓測量的完整性。
• 最小程度介入、小尺寸設計，方便與照相機集成。
• 64路輸入—可配置，支持來(lái)自于測試儀的標準電纜連接，以及旁路通路矩陣的 儀器的輔助輸入。
• 500V引腳間隔離（當僅連接至其他單個(gè)引腳時(shí)為1000V）

高靈活性接線(xiàn)引出配置

S530系統為“接線(xiàn)引出"（cabled-out）配置，提供了高混合工廠(chǎng)和實(shí)驗室 環(huán)境所需的互連靈活性。這些系統可連接至各種不同的探測解決方案，包括高性 能圓形探針卡、高性?xún)r(jià)比矩形邊緣連接器探針卡，甚至涉及極溫或需要高耐用性 的應用中的特殊高性能卡。

表4. S530系統連接選件

9139A型探針卡適配器在超過(guò)10年的時(shí)間內廣受 業(yè)界信任。其小電流性能和高電壓能力組合使其 成為S530參數測試系統的理想選擇。

替代探針卡適配器（PCA）

提供可用于全部S530配置的可選 探針卡，情況下，用于連接至 矩形探針卡（通常指5英寸探針卡）的 邊緣連接器為一個(gè)PCA。這種PCA為 中等信號電平的應用提供了性?xún)r(jià) 比的解決方案。只要愿意，9139A型 PCA可作為選件配置至任意S530系統。 該PCA設計用于通過(guò)Pogo引腳連接器 將系統連接至圓形探針卡（來(lái)自于經(jīng) 吉時(shí)利認可的廠(chǎng)商）。訂購時(shí)可 與探針臺相關(guān)的適配器基板，以確保 9139A型與常見(jiàn)的探針臺保持兼容。

探針卡

與基于測試頭的系統不同，S530 系統可方便地適應各種各樣的探針卡 類(lèi)型，所以有希望不更換現有（且昂 貴的）探針卡庫。盡管吉時(shí)利推薦使用9139A型PCA，以及經(jīng)認證的探頭卡廠(chǎng)家 產(chǎn)品，但我們也意識到用戶(hù)已經(jīng)對現有探針 卡進(jìn)行了大量投入。如果探針卡重用對于資 產(chǎn)設備策略至關(guān)重要，請咨詢(xún)應用團隊，了 解能夠保護探針卡投資的連接選件。

系統軟件

吉時(shí)利的S530系統依賴(lài)于吉時(shí)利測試環(huán) 境（KTE）軟件進(jìn)行測試開(kāi)發(fā)和執行。一個(gè) 安裝Linux操作系統的標準的工業(yè)PC，KTE 整合了吉時(shí)利幾十年的參數測試經(jīng)驗到其一代的測試系統。測量程序和測試計劃可 以很容易地編寫(xiě)、轉換、或重新使用，幫助 您啟動(dòng)并且使運行速度更快。它簡(jiǎn)化了S530 系統與現有測試系統一起有效地使用。S530 軟件包含所有關(guān)鍵的系統軟件操作：

• 晶圓描述
• 測試系統開(kāi)發(fā)
• 制定測試規劃
• 限值設置
• 具有自動(dòng)探測器控制的晶圓或提籃水平 測試
• 測試數據管理

提高靈活性的用戶(hù)操作點(diǎn)（UAPs）

用戶(hù)操作點(diǎn)或UAP可用于修改測試序列 中關(guān)鍵事件的工作流程，例如“裝載晶圓"、 “啟動(dòng)測試"、“結束提籃"等。它對于增 加系統能力非常有用，例如使用OCR系統讀 取晶圓提籃RFID標簽或讀取晶圓ID。測試 期間，使能的UAP觸發(fā)腳本或可執行程序中 的一個(gè)或多個(gè)自定義操作。

系統診斷和可靠性工具

例行執行診斷，確保系統正常工作，不 會(huì )發(fā)生錯誤的合格或不合格判定。S530系統 的診斷能力快速、簡(jiǎn)便地驗證系統功能性。 診斷進(jìn)程中的關(guān)鍵步驟包括配置驗證、通信 通路測試、信號通路測試和SMU源測量測試。 診斷過(guò)程甚至包括電纜接口和PCA，以確保 完整系統的功能性，診斷進(jìn)程的設計使其能 夠檢測和定位各種系統故障、速度診斷，將 工作時(shí)間。

高電壓儀器保護模塊

S530高電壓系統包括一個(gè)1kV的 SMU，可能在DUT的一個(gè)端子使用， 同時(shí)施加一個(gè)200V SMU或CVU到另 一個(gè)端子。如果測試序列或不合格的 DUT在低電壓儀器的輸入上產(chǎn)生太高 的電壓，就可能?chē)乐負p壞儀器。為了 將這種故障風(fēng)險降至，吉時(shí)利的 工程師開(kāi)發(fā)了保護模塊，可防治破壞 性電壓損壞200V SMU儀器和CVU， 而不會(huì )影響其低電平測量能力。

帶RAID鏡像驅動(dòng)的工業(yè)PC

即使質(zhì)量的硬盤(pán)驅動(dòng)也會(huì )發(fā) 生常見(jiàn)故障，所以定期備份系統至關(guān) 重要。S530系統采用了高可靠性工業(yè) 控制器，包括RAID（獨立磁盤(pán)冗余陣列）選件。隨時(shí)維護一個(gè)主驅動(dòng)器鏡 像。當發(fā)生驅動(dòng)故障時(shí)，鏡像驅動(dòng)成 為主驅動(dòng)，并通知用戶(hù)應該立即準備 更換驅動(dòng)。采用RAID鏡像驅動(dòng)時(shí)，驅 動(dòng)發(fā)生故障就意味著(zhù)需要制定維修計 劃，而不是系統停工。

支持服務(wù)與合約

吉時(shí)利的服務(wù)網(wǎng)絡(luò )和應用專(zhuān) 家提供專(zhuān)業(yè)的支持服務(wù)，覆蓋從初始 安裝和校準到維修和測試規劃遷移服 務(wù)的各個(gè)環(huán)節。這些服務(wù)不但使系統 利用率和工作時(shí)間，而且降低 總體擁有成本。

• 安裝和探針臺集成服務(wù)—包括系統 配置和驗證，以及探針臺集成。該 項服務(wù)包括建立探針臺通信和安裝 探針卡適配器。
• 校準服務(wù)—全部S530參數測試系 統由具有資質(zhì)的吉時(shí)利現場(chǎng)服務(wù) 工程師進(jìn)行現場(chǎng)校準。1吉時(shí)利提 供各種的認證校準服務(wù)， 包括A2LA（美國實(shí)驗室認可協(xié)會(huì )） 認證校準。²
• 維修服務(wù)—維修服務(wù)覆蓋從現場(chǎng) 服務(wù)合約到提供用戶(hù)可更換的模 塊。
• 測試規劃遷移服務(wù)—吉時(shí)利經(jīng)驗 豐富的應用工程師能夠熟練地將 現有測試規劃遷移至S530系統的 軟件環(huán)境。包括轉換數據對象， 例如用戶(hù)測試庫、晶圓描述文件。 提藍規劃等。
• 關(guān)聯(lián)分析—吉時(shí)利的應用工程師 可進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，將現有參數測 試系統的能力與S530進(jìn)行比較， 并分析潛在的性能差異。

1. 盡管系統的大多數組件在現場(chǎng)校準，仍然有部分組件需要在吉時(shí)利遍布的服務(wù)中心進(jìn)行校準。
2.在美國和德國提供A2LA認證校準。

規格條件

23°C ±5°C，1 年。
相對濕度5%至60%，1小時(shí)預熱。
系統級規格在吉時(shí)利探針卡適配器終端。
所有技術(shù)指標均基于獨立儀器1年校準周期。
除非另加說(shuō)明，均為1PLC（工頻周期）下的測量技術(shù) 指標。
電容規格是典型的@quiet模式。

I/V源通用技術(shù)指標

輸出功率，每SMU：20W（四象限源出或吸入 操作）。
一致性：一致分辨率和準確度由使用的量程決定。

簡(jiǎn)明技術(shù)指標

小電流系統

信號電平：100mV
直流電壓量程：±30V

高電壓系統¹

¹ 規格采用高性能通路。當使用通用通路時(shí)：
– 電壓限制在200V。
– 泄漏增加率3.6pA/V。
– 小量程低精度（100pA通過(guò) 1μA）。

使用專(zhuān)用的C-V通路
信號電平：100mV
直流電壓量程：±30V

脈沖產(chǎn)生單元選件

每PGU的通道數：2。
電壓：±40V。
典型脈沖寬度范圍：100ns 到1s。
典型脈沖周期：50ns 到200ms。

頻率分析選件

典型頻率測量范圍：10kHz 到 20MHz。
典型幅度測量范圍：10mV_RMS 到 1V_RMS。

低電壓數字萬(wàn)用表選件

7位半的分辨率。
量程：100mV：10nV分辨率。1V：100nV分辨率。

通用

柜寬及深度：60.2厘米 x 91.2厘米
（23.7英寸 × 35.9英寸）。
標稱(chēng)線(xiàn)路電源：100V、115V、220V、240V (50Hz、60Hz)。
功耗：2kW的配電裝置，額定2.4KVA。
推薦工作條件：
溫度： 23 ° ± 5 °C （ 73.4 °F ± 9 °F ） 。
濕度：30 ％至60 ％相對濕度，非冷凝，兩個(gè)小時(shí)的預熱時(shí)間。
請參閱S530行政手冊獲取更多有關(guān)系統和設備的詳細信息。