晶圓在沒有溶劑或固化時(shí)間的情況下，用真空潤滑脂安裝樣品是低溫探針臺(tái)中最常用和最靈活的方法之一。

N-Grease-潤滑脂蒸氣壓低，導(dǎo)熱系數(shù)高，是一種適用于低溫環(huán)境常見的選擇。在室溫下，N-Grease很容易在樣品晶圓和樣品夾之間擴(kuò)散開;低于250 - 280k時(shí)，N-Grease開始結(jié)晶機(jī)械地將晶圓片固定在樣品臺(tái)上。在使用真空潤滑脂安裝樣品時(shí)，為了最大限度地提高熱性能，應(yīng)遵循兩個(gè)原則——越少越好，越用力越好。

來自輻射負(fù)荷的熱量，器件中的耗散，以及來自探針的熱傳遞對(duì)樣品產(chǎn)生了熱載荷，必須通過晶片-金屬接觸從樣品晶片傳導(dǎo)到吸盤來散熱。真空潤滑脂填充樣品座表面不均勻的微觀空隙，使得支架和薄片之間有更多的熱交換傳導(dǎo)途徑。當(dāng)潤滑脂層太厚時(shí)，金屬-晶圓片接觸減少-導(dǎo)致通過潤滑脂層的熱傳導(dǎo)效率降低。當(dāng)固化后的油脂在低溫下機(jī)械穩(wěn)定晶圓時(shí)，潤滑脂本身往往不能提供令人滿意的熱傳導(dǎo)性能。

接近液氦溫度時(shí)，由于來自探針臂（通常為7到15 K）和輻射屏蔽的熱負(fù)荷，該器件將比樣品座的溫度更高。在更高的溫度下（15到30 K），由于探針臂固定在一個(gè)4.2 K的磁鐵上，并且保持在氦溫度附近，探針臺(tái)中的測(cè)試器件將比樣品座溫度更低。這里的器件溫度偏移是由器件與樣品座的熱接觸質(zhì)量決定的。對(duì)于夾緊的晶圓片，傳感器在氦溫度附近比樣品座溫度高不到0.5 K，在較高溫度下比樣品臺(tái)溫度低不到2 K。

只粘N-Grease和沒有夾具，器件將比樣品臺(tái)在氦溫度高近5 K較高溫度200K情況下將比樣品臺(tái)冷近30 K。在這兩種情況下，N-Grease在超過200k時(shí)開始融化;一旦熔化，器件溫度的偏移大大縮小。圖1中的設(shè)備溫度偏移表明了CPX-VF探針臺(tái)，并且會(huì)隨著探針臺(tái)型號(hào)、探針臂配置、樣品座的選擇和操作條件，如制冷劑流量或電的頻率的不同而變化。

采用夾具固定樣品和不采用夾具固定樣品的對(duì)比機(jī)制是雙重的。最重要的是夾具可以降低固體與固體之間的熱接觸電阻，硅片和晶圓之間的熱接觸電阻。熱接觸電阻與接觸表面無壓力;更大的力，接觸電阻更小，導(dǎo)熱更好。第二個(gè)影響比較大的是N-Grease——除非在抽真空和降溫的過程中施加壓力，否則N-Grease將產(chǎn)生縫隙，從而進(jìn)一步限制熱導(dǎo)。

大多數(shù)用戶通常根據(jù)自己晶圓的特性定制自己的夾具，并利用接地樣品座邊緣的M3螺紋孔進(jìn)行晶圓連接。對(duì)于大多數(shù)的探針臺(tái)來說，M3螺紋孔對(duì)準(zhǔn)其中兩個(gè)探針臂的位置，根據(jù)器件Pad的方向，夾具和探針臂之間可能會(huì)產(chǎn)生干擾。從夾具的內(nèi)部可以巧妙地抵消并幫助你幫助避免這種干擾。平頭螺絲和其他低輪廓緊固件推薦與夾具一起使用，因?yàn)榕c承口機(jī)螺釘相比，這些緊固件減少了探針臂干擾的風(fēng)險(xiǎn)。

一個(gè)通用樣品夾具的機(jī)械圖，這個(gè)基本的設(shè)計(jì)可以很容易地適應(yīng)用戶的安裝需要。夾鉗通常由不銹鋼或PEEK可加工塑料制造，3D打印夾具也是一種可能，因?yàn)轭~外制造的組件已經(jīng)在低溫應(yīng)用中找到了實(shí)用價(jià)值。當(dāng)樣品臺(tái)溫度超過303 K時(shí)，應(yīng)避免使用N-Grease。超過這個(gè)溫度，油脂會(huì)液化并可以在樣品周圍散開，并可能覆蓋硅片頂部的電接觸點(diǎn)或活躍區(qū)域。此外，潤滑脂會(huì)產(chǎn)生有限的蒸氣壓，在附近最冷的腔體表面（通常是輻射屏蔽層）蒸發(fā)和凝結(jié)。

審核編輯：符乾江