晶圆在低温探针台中的安装方法是怎样的

晶圆在没有溶剂或固化时间的情况下，用真空润滑脂安装样品是低温探针台中最常用和最灵活的方法之一。

N-Grease-润滑脂蒸气压低，导热系数高，是一种适用于低温环境常见的选择。在室温下，N-Grease很容易在样品晶圆和样品夹之间扩散开;低于250 - 280k时，N-Grease开始结晶机械地将晶圆片固定在样品台上。在使用真空润滑脂安装样品时，为了最大限度地提高热性能，应遵循两个原则——越少越好，越用力越好。

来自辐射负荷的热量，器件中的耗散，以及来自探针的热传递对样品产生了热载荷，必须通过晶片-金属接触从样品晶片传导到吸盘来散热。真空润滑脂填充样品座表面不均匀的微观空隙，使得支架和薄片之间有更多的热交换传导途径。当润滑脂层太厚时，金属-晶圆片接触减少-导致通过润滑脂层的热传导效率降低。当固化后的油脂在低温下机械稳定晶圆时，润滑脂本身往往不能提供令人满意的热传导性能。

接近液氦温度时，由于来自探针臂（通常为7到15 K）和辐射屏蔽的热负荷，该器件将比样品座的温度更高。在更高的温度下（15到30 K），由于探针臂固定在一个4.2 K的磁铁上，并且保持在氦温度附近，探针台中的测试器件将比样品座温度更低。这里的器件温度偏移是由器件与样品座的热接触质量决定的。对于夹紧的晶圆片，传感器在氦温度附近比样品座温度高不到0.5 K，在较高温度下比样品台温度低不到2 K。

只粘N-Grease和没有夹具，器件将比样品台在氦温度高近5 K较高温度200K情况下将比样品台冷近30 K。在这两种情况下，N-Grease在超过200k时开始融化;一旦熔化，器件温度的偏移大大缩小。图1中的设备温度偏移表明了CPX-VF探针台，并且会随着探针台型号、探针臂配置、样品座的选择和操作条件，如制冷剂流量或电的频率的不同而变化。

采用夹具固定样品和不采用夹具固定样品的对比机制是双重的。最重要的是夹具可以降低固体与固体之间的热接触电阻，硅片和晶圆之间的热接触电阻。热接触电阻与接触表面无压力;更大的力，接触电阻更小，导热更好。第二个影响比较大的是N-Grease——除非在抽真空和降温的过程中施加压力，否则N-Grease将产生缝隙，从而进一步限制热导。

大多数用户通常根据自己晶圆的特性定制自己的夹具，并利用接地样品座边缘的M3螺纹孔进行晶圆连接。对于大多数的探针台来说，M3螺纹孔对准其中两个探针臂的位置，根据器件Pad的方向，夹具和探针臂之间可能会产生干扰。从夹具的内部可以巧妙地抵消并帮助你帮助避免这种干扰。平头螺丝和其他低轮廓紧固件推荐与夹具一起使用，因为与承口机螺钉相比，这些紧固件减少了探针臂干扰的风险。

一个通用样品夹具的机械图，这个基本的设计可以很容易地适应用户的安装需要。夹钳通常由不锈钢或PEEK可加工塑料制造，3D打印夹具也是一种可能，因为额外制造的组件已经在低温应用中找到了实用价值。当样品台温度超过303 K时，应避免使用N-Grease。超过这个温度，油脂会液化并可以在样品周围散开，并可能覆盖硅片顶部的电接触点或活跃区域。此外，润滑脂会产生有限的蒸气压，在附近最冷的腔体表面（通常是辐射屏蔽层）蒸发和凝结。

审核编辑：符乾江