Waferprober sind zentrale Werkzeuge in der Halbleiterforschung und -entwicklung, da sie eine präzise elektrische Kontaktierung und Charakterisierung einzelner Strukturen direkt auf dem Wafer ermöglichen. Besonders in der Fehleranalyse, im Design- und Verifikationsprozess sowie in der Parametrisierung elektronischer Komponenten erlauben moderne Probersysteme eine hochauflösende, stabile und reproduzierbare Messumgebung. Faktoren wie Schwingungsentkopplung, Abschirmung gegen Licht und elektromagnetische Störungen sowie hochpräzise Positioniersysteme sind dabei entscheidend, um selbst kleinste Strukturen sicher kontaktieren und verlässliche Messdaten gewinnen zu können.
Am Institut stehen zwei Waferprober der Firma Karl Süss zur Verfügung: der halbautomatische PA-200 und der manuelle PM5. Der PA-200 ist ein modular aufgebautes, vielseitiges Probesystem für Wafer und Substrate bis zu einem Durchmesser von 200 mm, das insbesondere durch seine Kombination aus benutzerfreundlicher Bedienung und programmierbarer Automatisierung überzeugt. Er eignet sich für anspruchsvolle analytische Anwendungen wie Fehleranalyse, Design- und Verifikationstests sowie parametrische und funktionale Messungen. Dank seiner hohen Präzision und Stabilität ermöglicht der PA-200 submikrometergenaues Probing, unterstützt Messungen vom Attoampere-Bereich bis hin zu Hochfrequenztests bis 220 GHz und erlaubt einen Temperaturbereich von 22 °C bis 160 °C. Das X-Y-System bietet einen Verfahrweg von 200 × 200 mm mit einer Auflösung von 0,5 µm und einer Genauigkeit von ±1,5 µm, während die Z-Achse 30 mm Hub bei einer Auflösung von 0,25 µm bereitstellt. Die umgebende Darkbox schützt vor Lichteinfall und elektromagnetischer Störstrahlung, während ein schwingungsgedämpfter Tisch niederfrequente mechanische Einflüsse minimiert.
Der manuelle Waferprober PM5 stellt eine besonders kosteneffiziente und dennoch hochpräzise Lösung für Wafer und Substrate bis 150 mm dar. Er bietet Flexibilität für DC- und HF-Messungen, für Device- und Wafer-Characterization-Tests, Fehleranalyse, Submikron-Probing sowie Anwendungen im MEMS- und Optobereich. Die um 40 mm höhenverstellbare Plattform ermöglicht ein schnelles Setup, während der Schwingungsschutz eine stabile Kontaktierung sicherstellt. Das Bewegungssystem des Probers umfasst einen Bereich von 155 × 155 mm bei einer Auflösung von 5 µm. Wie der PA-200 wird auch der PM5 in der Darkbox betrieben, um Schutz vor Licht und elektromagnetischen Störungen zu bieten und damit eine definiert störungsarme Messumgebung zu ermöglichen.
Für die elektrische Charakterisierung steht am Institut der Agilent B1500A Semiconductor Device Analyzer zur Verfügung. Dieses modulare Messsystem deckt ein breites Spektrum von grundlegenden bis hin zu hochmodernen Halbleiteranwendungen ab und ermöglicht die Untersuchung verschiedenster elektronischer Bauelemente, Materialien und passiver wie aktiver Komponenten. Der B1500A unterstützt vielfältige Messtechniken wie IV-, CV-, Puls- und dynamische IV-Messungen, erlaubt das Umschalten zwischen CV und IV ohne Rekonfiguration der Verkabelung und kann sowohl ultraschnelle Transienten erfassen als auch Mehrfrequenz-AC-Kapazitätsmessungen im Bereich von 1 kHz bis 5 MHz durchführen. Die hohe Präzision zeigt sich in seinen Messbereichen von 0,1 fA bis 1 A und 0,5 µV bis 200 V. Für pulsbasierte Charakterisierung stehen Pulsweiten ab 50 µs sowie Spannungspulse von ±40 V und frei definierbare Wellenformen zur Verfügung. Durch seine modulare Architektur lässt sich das System zudem flexibel erweitern und bietet damit langfristige Investitionssicherheit.
