Устройство для измерения электрических параметров интегральных схем Советский патент 1982 года по МПК H05K13/08 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

1

Изобретение относится к микроэлект ронике и радиотехнике и может быть использовано при межоперационном контроле и разработке интегральных микросхем на полупроводниковой пластине с программированным контрактированием.

Известны устройства для измерения электрических параметров интегральных схем с одним или множеством измерительных зондов, механизмов регулировки усилия прижатия измерительных зондов к контактной площадке ральной схемы, содержащие измерительный зонд в виде иглы, держатель зонда, систему винтового регулирования положения зонда относительно проверяемой микросхемы, контакты контроля касания пластины 1 .

Однако в известном устройстве не обеспечивается регулировка усилия прижатия зонда к пластине в процессе измерений, что приводит к выходу из строя интегральных схем и затрудняПАРАМЕТРОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ

ет автоматизацию процесса измерения. Кроме того, при измерении удельного поверхностного сопротивления полупроводниковых пластин, изготовленных из различных материалов, необходимо индивидуально подбирать материал полупроводникового электрода, который совместим с материалом измеряемой пластины (тип проводимости, микротвердость). В данных устройствах не

10 предусмотрена автоматизация регули.ровки усилия прижатия электродов к измеряемой пластине, что не позволяет получить достаточно высокую воспроизводимость результатов измерений.

15 Известно также устройство для измерения электрических параметров интегральных схем, содержащее основание для закрепления узлов и механизмов, систему контактирования, имею20щую держатель с закрепленными на нем подпружиненными зондодержателями с зондами, электромагниты, блок регулировки 21. 3 к недостаткам известной конструк ции относится невозможность регулировки усилия прижатия зондов к поверхности пластины в процессе измерения электрических параметров, т.е все зонды давят на контактные площадки с с различными усилиями. Кроме того, процесс выставления зондов весьма кропотливый и трудоемкий в связи с различными механическими свойствами зондодержателей, его необходимо многократно повторять. В результате этого на поверхность контактных площадок наносятся царапины глубиной до 0,)5 мкм, что приводит к выводу интегральной схемы зон да к поверхности пластины, обуславливает разброс величины контактного переходного сопротивления зонд - кон тактная площадка 0,010-10,0 м, что связано с низкой точностью измерения за счет низкой воспроизводимости результатов измерений. Цель изобретения - повышение точности измерения и выхода годных. Цель достигается тем, что устройство для измерения электрических параметров интегральных схем, содержащее основание, подпружиненные зон-. додержатели с зондами в виде стержне и электромагнитами, соединенными с блоком регулировки величины давления зондов, снабжено диффузионным тонзорезистором, соединенным с блоко регулировки величины давления зондов - .. - а каждый зонд выполнен из двух частей: контактной в виде электропровод ного наконечника и диэлектрической, на которой размещен диффузионный тен зорезистор. На фиг.1 изображено предлагаемое устройство сОДНИМ зондом, схема; на фиг.2 - конструкция зонда. Устройство для измерения электрических параметров интегральных схем содержит основание 1, на пластине 2 которого закреплен Зондодержатель 3 с зондом Ц на одном конце и сердечником электромагнита 5 на другом. Зондодержатель 3 подпружинен пружинами 6. Катушка электромагнита 5 сое динена с блоком регулировки величины давления зондов, включающим после довательно соединенные пороговый эле мент 7, вычислительный блок 8, блок управления 9 и измерительный блок 10. Зонд k выполнен в виде стержня и состоит из двух частей;контактной 11 в виде высоколегированного металЗлического наконечника, выполненного, например, методом планарно-пленочной технологии, и диэлектрической 12, на которой в месте максимальной деформации размещен диффузионный тензорезистор 13, соединенный электрически со входом порогового элемента 7 блока регулировки величины давления зондов. Зондодержатель 3 шарнирно закреплен при помощи оси и скобы 15 к пластине 2, а винты 1б, 17 и 18 служат для регулировки положения зондодержателя 3Устройство работает следующим образом. При касании контактной частью 11 зонда пластины с интегральными схемами 19, лежащей на предметном столике 20, зонд А деформируется, при этом установленный в месте максимальной деформации зонда 4 тензорезистор 13, преобразуя деформациюв электрический сигнал, выдает его на вход порогового элемента 7- В случае повышения или уменьшения этого сигнала в заданных пределах разностный сигнал с выхода порогового элемента 7 поступает на вход вычислительного блока 8, который динеаризует зависимость величины усилия прижатия зонда if к пластине с интегральными схемами 19 от угла вращения зондодержателя 3 относительно оси 1, и стабилизирует по величине усилие прижатия, отключает систему при отклОнении зондодержателя 3 на максимально заданный угол против часовой стрелки и включает сигнализацию при отклонении зондодержателя в направлении по часовой стрелке до максимально заданного значения, включает механизм подачи предметного столика 20 после окончания цикла от сигнала, поступающего от измерительного блока 10. По сигналу, поступающему с выхода вычислительного блока 8 на вход блока управления 9 который изменяет ток а катушке электромагнита 5 сердечник, связанный шарнирно с зондодержателем 3, поворачивает его на некоторый угол относительно оси 1, изменяя давление контактирующей части 11 зонда Ц на пластину 19- Пружины 6 демпфируют колебаний зондодержателя 3 и уменьшают инерционность колебательной системы. Винтом 16 регулируется положение зондодержателя в плоскости, параллельно плоскости пластины, винтом 18 - по вертикали

а винтом 17 производят фиксацию зонда 4 в нужном положении.

Деформация зонда и величина его сечения связаны между собой обратнопропорциональной зависимостью. Для определения соотношения между ними необходимо произвести расчет.

Напряжение определяется по известному соотношению:

6 -ев,

где - величина деформации зонда; Е - модуль упругости для кремния ,0.6-10 кг/см1); и формуле d з где: Р - изгибающая сила;

X - расстояние от поверхности

зонда до нейтральной линии; Z - длина зонда, см; I - момент инерции, определяемый по формуле:

i-bh где Ь - толщина сечения зонда, см;

h - ширина сечения зондаj см. Расчет деформации производят по формуле:

- f:FВыбираются образцы зондов с квадратом в сечении и с размерами сторон 0,050,07 см. Величина деформации изменяется в пределах 0, 2, 10, что обеспечивает необходимый по величине сигнал, снимаемый с тензорезистора 13. При стороне сечения зонда в месте максимальной деформации менее 0,05 см его деформация достигает предельного значения для полупроводникового материала, увеличение деформации более 0, ведет к его разрушению. При стороне сечения свыше 0,07 см деформация настолько незначительна, что ее преобразование затруднено из-за минимального выходного сигнала тенэорезистора. Например, при длине зонда 2 см, отношение длины к площади поперечного сечения в месте расположения тензорезистора находится в пределах kOQ - 800 в зависимости от при меняемого материала. .

Заданное усилие прижатия зонда k к пластине с интегральными схемами 19 стабилизируется при помощи порогового элемента 7 и вычислительного блока 8 с точностью 0,001 и более, что обеспечивает высокую стабильность и воспроизводимость контактного переходного сопротивления между контактной площадкой ральной схемы и контактирующей частью 11 зонда , вследствие чего воспроизвоцимость результатов измерений высокая.

Регулировку усилия прижатия каждого зонда производят автоматически в динамике процесса измерений интегральных схем и величину стабилизируемого усилия выставляют минималь- . ную, что исключает выход из строя интегральных схем за счет контрактирования, а также повышает процент

выхода годных на операции контроля до 100% и значительно повышает надежность интегральных схем за счет операции функционального контроля.

25

Формула изобретения

Устройство для измерения электрических параметров интегральных схем,

содержащее основание, подпружиненные зондодержатели с зондами в виде стержней и электромагнитами, соединенными с блоком регулировки величины давления зондов, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и выхода годных, снабжено диффузионным тензорезистором, соединенным с блоком регулировки величины давления

зондов, а каждый зонд выполнен из двух частей: контактной в виде электропроводного наконечника и диэлектрической, на которой размещен диффузионный тензорезистор.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ГДР № 53201,21е 36/10, 1967.

2. Зондовый автомат Зонд-А5, И КН Н-008. Техническое описание и инструкция по эксплуатации БбМ2, 688.007 ТО (прототип).