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.

В процессе изготовления п/п приборов, а также при отборе и сортировке готовых приборов по электрическим параметрам широко используются зондовые измерительные установки, предназначенные для подключения тестируемых п/п приборов к измерительной цепи и приборам.

Зондовая установка, выбранная в качестве прототипа содержит следующие основные устройства: контактное устройство, содержащее зондовые электроды, соединенные с измерительной цепью; предметный столик, оборудованный микроскопом, на который помещается п/п изделие, и на котором осуществляется контактирование; механизм прецизионного взаимного перемещения (позиционирования) контактного устройства и предметного столика; механизм, обеспечивающий дозированное контактное усилие (давление) зондовых электродов на контактные площадки (выводы) п/п прибора.

В большинстве случаев электрические измерения параметров п/п приборов проводят до разделения п/п пластины на отдельные приборы (чипы). Однако в ряде случаев (например, при сортировке готовых приборов по параметрам) необходимо проводить электрические измерения у приборов, полученных после разделения п/п пластины.

Сортировка по электрическим параметрам п/п приборов с помощью зондовой установки (прототипа), осуществляющей контактирование "классическим" механическим способом (т. е. подведения до касания зондовых электродов с выводами п/п прибора) становится весьма трудоемкой и малопроизводительной при работе с п/п приборами, имеющими максимальные размеры сотни или десятки микрометров. Эта работа включает в себя следующие операции: взятие при помощи вакуум-пинцета или смоченной (например, спиртом) иглы отдельного микроприбора из контейнера, содержащего сотни или тысячи микроприборов россыпью без повреждения; перемещение п/п прибора на рабочий столик зондовой установки; ориентирование и подведение п/п прибора под зондовые электроды; поднятие столика до касания выводов микроприбора с зондовыми электродами (до контактирования); проведение электрических измерений параметров п/п микроприбора; опускание столика и отведение микроприбора из-под зондовых электродов; взятие п/п микроприбора вакуум-пинцетом или смоченной иглой и перемещение в специальный контейнер, где накапливаются приборы с идентичными характеристиками.

Описанная работа на зондовой установке включает в себя значительную долю ручного труда, является малопроизводительной, со значительным процентом брака, вызванного механическим повреждением микроприбора.

Целью изобретения является уменьшение повреждений п/п микроприборов в процессе тестирования, повышение производительности контактного способа измерения, создание предпосылок для полной автоматизации процесса измерения электрических параметров полупроводниковых микроприборов.

Цель достигается тем, что в известном способе тестирования п/п микроприборов при помощи зондовых устройств процесс контактирования п/п микроприбора осуществляется путем притягивания его электрическим полем зондовых электродов, на которые подают через токоограничитель притягивающее электрическое напряжение, причем выводы притянутого полем микроприбора прилипают к нанесенному на зонды жидкому металлу (сплаву) или токопроводящей жидкости, удерживая висящий на зондах микроприбор при отключении притягивающего напряжения и проведении измерений.

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

Величина притягивающего напряжения подбирается экспериментально, оно в основном зависит от веса п/п микроприбора, а также от расстояния, с которого его необходимо притянуть к зондовым электродам. Притягивающее напряжение подается от источника на зондовые электроды через токоограничительную цепь (например, через резистор), что необходимо для ограничения тока, протекающего через микроприбор после контактирования. При этом для получения надежного контакта и удержания притянутого электрическим полем микроприбора на зондовых электродах используется эффект прилипания выводов микроприбора к зондовым электродам, на которые предварительно нанесен жидкий металл (сплав) или токопроводящая жидкость. В проведенных экспериментах для этой цели были опробованы: сплав индий-галлий (Т_пл = 16) и жидкий токопроводящий клей контактол (ЭЧЭ-С). Токопроводящая жидкость наносилась на позолоченные молибденовые зонды окунанием и последующим сдуванием излишков жидкости струей сжатого воздуха.

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

Схема содержит зондовые электроды 1, подключенные к входу коммутирующего устройства 2, один из выходов которого соединен с измерительным прибором 3,
а другой выход соединен последовательно с токоограничительной цепью (например, резистором) 4 и подключен к входу регулируемого источника 5 притягивающего напряжения, соединенного с вольтметром.

П р и м е р. По предложенному способу проводилось тестирование и отбор идентичных по электрическим характеристикам пар смесительных арсенид-галлиевых диодов с барьером Шоттки, имеющих балочные выводы. Для этого в контейнер из диэлектрика насыпались диоды и он помещался на предметный столик зондовой установки. Электрическая цепь зондовых электродов переключалась на вход источника притягивающего напряжения, и зондовые электроды подводились к россыпи диодов на расстояние менее 0,5 мм. После этого, повышая плавно от нуля напряжение, притягивали диод к электродам, отмечая по вольтметру необходимое для этого напряжение. Полученное значение использовалось в последующих измерениях. После притягивания и контактирования диода производилось переключение цепи зондовых электродов на вход измерительного прибора и последующее измерение параметров.

После окончания измерений предметный столик опускался и под зондовые электроды с висящим на них диодом подводился контейнер и диод стряхивался в него легким ударом по креплению зондовых электродов. Последующие измерения проводились по подобной методике.

При данном способе тестирования исключается притягивание двух и более микроприборов, так как первый же притянутый полем микроприбор замыкает через себя электрическую цепь зондовых электродов и этим сильно снижает напряжение на зондовых электродах, после которых становится недостаточным для притягивания другого микроприбора.

Применение изобретения позволит значительно повысить производительность труда при сортировке по параметрам полупроводниковых микроприборов зондовым устройствами. Изобретение создает предпосылки для полной автоматизации процесса измерения параметров микроприборов. (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 на зонды наносят жидкий металл (сплав) или токопроводящую жидкость. Контактирование микроприбора осуществляют путем притягивания его электрическим полем зондов, на которые подают электрическое напряжение через токоограничитель. 1 ил.

СПОСОБ ТЕСТИРОВАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МИКРОПРИБОРОВ, включающий размещение микроприбора на столе зондового устройства, позиционирование зондовых электродов над 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 на зондовые электроды наносят жидкий металл (сплав) или токопроводящую жидкость, контактирование микроприбора осуществляют путем притягивания его электрическим полем зондовых электродов, на которые подают через токоограничитель электрическое напряжение.