СПОСОБ ТЕСТИРОВАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МИКРОПРИБОРОВ Российский патент 1994 года по МПК H01L21/66 

Изобретение относится к электронике, в частности к контактным измерениям электрических параметров полупроводниковых приборов (п/п приборов). Изобретение найдет применение при контактных измерениях электрических параметров п/п приборов, имеющих микронные размеры.

Цель изобретения - уменьшение механических повреждений микроприборов зондовыми электродами и повышение производительности труда.

На чертеже изображен вариант схемы подключения к цепи зондовых электродов источника притягивающего напряжения, необходимого для реализации предложенного способа тестирования полупроводниковых микроприборов.

Вариант схемы, посредством которой реализован данный способ тестирования п/п микроприборов, содержит зондовые электроды 1, подключенные к входу коммутирующего устройства 2, один из выходов которого соединен с измерительным прибором 3, а другой выход соединен параллельно с дозирующим конденсатором 4 и последовательно с токоограничительной цепью (резистором) 5 и подключен к входу регулируемого источника 6 притягивающего напряжения.

Процесс контактирования п/п микроприбора осуществляется путем притягивания его электрическим полем зондовых электродов, на которые подают через токоограничительную цепь электрическое напряжение от 1 до 1000 В, а в момент касания притянутого полем микроприбора зондовых электродов через них пропускается дозированный импульс тока, создающий в точках касания зондовых электродов с выводами микроприбора микросварные контактные соединения, удерживающие микроприбор на зондовых электродах при отключении притягивающего напряжения и подключении к цепи зондовых электродов измерительного напряжения, причем после окончания электрических измерений микроприбор отдаляют от электродов встряхиванием.

В данном способе тестирования п/п микроприборов устраняется давление зондовых электродов на выводы микроприбора при контактировании, вследствие чего исключается его механическое повреждение.

Приведенные границы величины притягивающего напряжения условны, точное значение притягивающего напряжения подбирается экспериментально, его величина в основном зависит от веса п/п микроприбора, а также от расстояния, с которого его необходимо притянуть к зондовым электродам.

С целью уменьшения величины притягивающего напряжения микроприборы помещают в диэлектрическую жидкость, в которой осуществляется процесс контактирования. Снижение в этом случае необходимой величины притягивающего напряжения происходит вследствие уменьшения веса микроприбора на величину силы Архимеда, а также из-за увеличения взаимной емкости зондовых электродов и микроприбора в ε раз (где ε - диэлектрическая проницаемость используемой жидкости) и вследствие этого увеличения наведенных зарядов поляризации в теле микроприбора.

Притягивающее напряжение подается от источника на зондовые электроды через токоограничительную цепь (например, через резистор), что необходимо для ограничения тока, протекающего через микроприбор после контактирования.

Дозированный импульс тока, создающий в точках касания зондовых электродов с выводами микроприбора микросварные контактные соединения, удерживающие микроприбор на зондовых электродах, при отключении притягивающего напряжения формируется, например, путем разряда через микроприбор конденсатора, включенного параллельно зондовым электродам, в цепи источника притягивающего напряжения.

Пример реализации.

По предложенному способу проводилось тестирование смесительных арсенид-галлиевых микродиодов с барьером Шоттки и последующий отбор годных пар диодов, имеющих идентичные характеристики. Диодные пары отбирались для установки в балансные смесители диапазона сверхвысоких частот. Хорошие рабочие параметры смесителей на базе тестированных по предложенному способу микродиодов подтверждают эффективность способа.

Тестирование проводилось по следующей методике. В диэлектрический контейнер с плоскопараллельным гладким дном и невысокими стенками насыпались микродиоды и наливалась диэлектрическая жидкость слоем 3-4 мм. В качестве диэлектрической жидкости можно использовать: деионизованную воду, ацетон, трихлорэтилен и т. п. После этого контейнер устанавливался на предметный столик зондовой установки. Электрическая цепь зондовых электродов переключалась коммутатором 2 к входу регулируемого источника 6 притягивающего напряжения, и зондовые электроды подводились под слой диэлектрической жидкости к россыпи микродиодов на расстояние менее 1 мм. Напряжение на выходе источника 6 плавно повышалось вращением ручки "регулировка напряжения" до момента, когда ближайший микродиод притягивался и прилипал к зондовым электродам. Этот момент регистрировался визуально, под микроскопом. Для наглядности на чертеже изображен микродиод, висящий на зондовых электродах, приведены его габаритные размеры и взаимное расположение зондовых электродов, обеспечивающее единственно правильное положение контактирования притянутого к зондовым электродам микродиода.

Необходимое для притягивания микродиода минимальное напряжение обычно увеличивалось на 5-10 В для более надежного эффекта и использовалось в последующих циклах тестирования. Для конкретных микродиодов (с которыми проводились эксперименты), имеющих золотые балочные выводы, позолоченных вольфрамовых зондовых электродов диаметром 50 мкм, и деионизованной воды в качестве диэлектрической среды, где производилось притягивание и контактирование, величина притягивающего напряжения составила 30 В. Величина емкости 4 равна 100-200 пФ и сопротивления 5-0,5-1 МОм.

После притягивания и фиксации (приваривания) выводов микродиода к зондовым электродам цепь зондовых электродов переключалась коммутатором 2 к входу измерителя характеристик П. П. П. типа Л2-56, посредством которого проводилось наблюдение и измерение характеристик микродиода. После окончания измерений под зондовые электроды подводился пронумерованный контейнер, куда микродиод стряхивался легким ударом карандаша по креплению зондовых электродов. На этом цикл тестирования микродиода заканчивался. (56) Хольм Р. Электрические контакты. Иностранная литература. М. , 1961, с. 148.

Обмен опытом в электронной промышленности. 1967, N 7, с. 65.

Использование: контактные измерения электрических параметров полупроводниковых приборов. Сущность изобретения: перед контактированием зонды подключают через токоограничитель к источнику электрического напряжения, притягивают тестируемый микроприбор к зондовым электродам электрическим полем, а в момент касания зонды приваривают к выводам микроприбора пропусканием через них дозированного импульса тока. После этого зонды переключают в цепь электрических измерений параметров микроприборов. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ ТЕСТИРОВАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МИКРОПРИБОРОВ, включающий размещение прибора на столе зондового устройства, позиционирование зондовых электродов с выводами микроприбора, контактирование путем сближения зондовых электродов с выводами микроприбора до касания и проведение электрических измерений его параметров, отличающийся тем, что, с целью уменьшения механических повреждений микроприбора зондовыми электродами и повышения производительности способа, перед контактированием зонды подключают через токоограничитель к источнику электрического напряжения, притягивают тестируемый микроприбор к зондовым электродам электрическим полем, а в момент касания зонды приваривают к выводам микроприбора пропусканием через них дозированного импульса тока, после чего зонды переключают в цепь электрических измерений параметров микроприборов. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения необходимой величины притягивающего напряжения, полупроводниковые микроприборы помещают в диэлектрическую жидкость, в которой осуществляется процесс контактирования. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа притягивание и контактирование микроприбора осуществляется электрическим полем зондирующего напряжения.