使用Fluke2635T校准仪自校EM电炉温度的新方法

　　1　引言

　　电迁移(Electro-migration, EM)是半导体元件可靠性检验的一项重要测试。在EM测试时，一般要使用电炉加温，以取得强化压迫(Highly Stressed)测试条件下的温度读数(150℃-350℃)和电流量的常数(<80m A)。每一次EM强化测试通常要持续数周之久，为了保证读取的数据正确，其中必须对电炉的测温仪表进行周期校准。由于温度是影响EM测试结果的主要参数，我们特别注重于电炉温度的稳定和均匀。鉴于各种电炉的不同特性，目前业界一般都委托电炉制造商或计量校准服务机构提供校准服务。这种做法，技术上可靠，但是校准花费较大。随着电炉使用日久，不断老化，为了使温度读数保持精确，我们需要相应缩短校准周期。例如，从起始时规定的一年一次缩短为半年一次，甚至一季度一次。如此花费就直线上升。一台电炉有四个炉箱组成，每做一次校准要停用一至二天，如果校准周期缩短，经常停炉校准势必严重影响产能。因此我们必须寻求另外一种花费低廉，又灵活方便的自校方法，以便及早发现问题和校准电炉的温度仪表。

　　2　电炉制造商校准电炉温度的方法

　　目前电炉制造商在做电炉温度校准时使用一种特制的铂金电阻，将被测试寿命的元件镶嵌在这种铂金电阻中。这些铂金电阻被固定在测试板上，测试板均匀地放置在电炉膛内。测试板由导线引出，穿过电炉的固有装置，导线通到电炉外面，直接连接测试校准仪表Agilent 34970。在加热的状态下，观察电阻变化的情况，根据相关物理原理，将电阻变化换算成温度变化，由此而测得电炉内的温度。

　　对于一个半导体行业通用的电炉，校准时一般量测50℃，150℃，250℃，和350℃四个量程，把校准过程中得到的量测数据积累起来，然后运用线性回归的数学方法，得出校准的结果。这种办法是很有效的，但是量测过程中使用的特制的铂金电阻价格不菲。一般产能很大的晶圆厂拥有大批电炉，在校准时，一台电炉就需要几个特制的铂金电阻。这就是校准麻烦而费用高的原因。

　　3　使用Fluke 2635T 校准仪的新方法

　　为了降低校准成本，我们采用热电偶代替铂金电阻来采集温度数据的方法。

　　工业界广泛使用热电偶(Thermocouple)来测定炉温。热电偶的是利用两根不同材质的导电线，组成回路，根据热电效应的物理原理，产生电动势，测得被测物的温度。一般K-Type的电偶，可以承受350℃的炉温。热电偶相当稳定，可以不断使用，比起使用昂贵的铂金电阻，成本可以大大降低。当然这支热电偶在使用前也要校准。

　　与这种K-Type的热电偶相配合，我们使用Fluke2635T温度校准仪。Fluke 2635T是一个多通道校准仪表，精确度在±0.09℃以内，能够满足校准精度的要求。