Зондовое устройство для измерения электрических параметров изделий микроэлектроники

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения электрических параметров изделий микроэлектроники. Цель изобретения - снижение погрешности измерений. Зондовое устройство опускают на полупроводниковую пластину, визуально с помощью микроскопа наводят зонд 3 на контакт. Концентрическая конусообразная спиралевидная пружина 2 прижимает зондодержатель 4 с укрепленным на его торце термодатчиком 7 перпендикулярно к полупроводниковой пластине. Происходит фиксация зонда на контакте и отсутствует скольжение зонда по контакту. Зонд прижимается ко контакту с силой, определяемой упругими свойствами петли и расстоянием от вершины петли до плоскости термодатчика, чем обусловлено постоянное давление на контакт при переходе на другое место полупроводниковой пластины. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 05 К 1/11

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCH0MV СВИДЕТЕПЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4166841/24-21 (22) 24.12.86 (46) 15.01.90. Ьюл. Р 2 (71) Сибирский физико-технический институт им. В.Д.Кузнецова (72) В:А. Глущенко, Г.Т. Вилисов и И.И. Госсен (53) 62.396.049 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1035843, кл. H 05 К 1/18, 1982.

Авторское свидетельство СССР

9 877805, кл. Н 05 К 1/11, 1979.. 80 «дд6528 А1

2 (54) ЗОНДОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ IIAPAMETPOH ИЗДЕЛИЙ

МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ (57) Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для измерения электрических параметров изделий микроэлектроники. Цель изобретения — снижение погрешности измерений. Зондовое устройство опускают на полупроводниковую пластину, визуально с помощью

1536528 икроскопа наводят зонд 3 на контакт.

Концентрическая конусообразная спиралевидная пружина 2 прижимает зондодержатель 4 с укрепленным на его тор5 це термодатчиком 7 перпендикулярно к полупроводниковой пластине. Происходит фиксация зонда на контакте и отсутствует скольжение зонда по конИзобретение относится к электроиз- 15 йерительной технике и может быть использовано для измерения электрофизических параметров изделий микроэлектроники.

Цель изобретения — снижение погрешности измерений.

На фиг.1 — устройство в свободном состоянии, общий вид;на фиг.2 - устройство н рабочем состоянии; на фиг. 3 — голов. ка зондового устройства в рабочем 25 состоянии; на фиг.4 — термодатчик.

Зондовое устройство состоит из держателя 1, пружины 2, электропроводящего зонда 3, диэлектрического подпружиненного зондодержателя 4 с 30 металлизированными торцами 5 и 6 и кольцеобразного термодатчика 7.Электропронодящий зонд 3 выступает вершиной петли за плоскость термодатна расстояние 1. На фиг.1 показана также исследуемая структура 8.

Пружина 2 зондового устройства выполнена в виде ленточной спирали,что придает зондодержателю устойчивость к отклонению от оси и дает возмож- 40 ность визуально под микроскопом фиксировать зондодержатель (а с ним и зонд) на контакте перпендикулярно к плоскости полупроводниковой пластины. При этом отсутствует скольже- 45 ние зонда по пластине. Пружина также выполняет роль электровывода для полупроводниковой структуры, другим электровыводом является предметный столик. К вершине конуса спирали соосно с ней припаян полый цилиндрический выполненный из диэлектрика зондодержатель.

Зондодержатель 4 изготовлен из диэлектрика для осуществления элек55 трической развязки цепей измерения тока и температуры. Он выполнен в форме полого цилиндра, что позволяет укрепить внутри него электропронодятакту ° Зонд прижимается к контакту с силой, определяемой упругими свойствами петли и расстоянием от вершины петли до плоскости термодатчика,чем обусловлено постоянное давление на контакт при переходе на другое место полупроводниковой пластины. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. щий зонд, причем он жестко фиксирует в диаметральных точках концы -образной петли зонда, ориентируя вершину петли по оси цилиндра и предотвращая скольжение зонда по контакту.

Такая форма зондодержателя дает возможность визуально устанавливать зонд на контакты малых размеров.

Внутри зондодержателя 4 расположен зонд 3, который выполнен из упругой металлической проволоки в ниде -образной петли, концы петли закреплены (припаяны) на торце зондодержателя, причем в диаметральных точках, образуя электрический контакт со спиралевидной пружиной. Вершина петли ориентирована соосно цилиндру и выступает за его пределы свободного торца. Так как вершина петли не заострена, то зонд при прижатии к контакту не прокалывает его. Расстояние от вершины петли до торца зондодержателя (1) для данного устройства постоянно.Поэтому давление на контакт со стороны зонда для каждого конкретного зондового устройства определяется только упругими свойствами петли и расстоянием от вершины петли до свободного торца зондодержателя и не зависит от толщины полупроводниковой пластины и силы, действующей на зондодержатель со стороны пружины. Из-за того, что вершина петли, збндодержатель и пружина укреплены соосно, удается избежать скольжения зонда по контакту.

Для увеличения точности измерения температуры активной области полупроводниковой структуры, а следовательно, и точности определения параметрон полупроводниковых структур, используется термодатчик.

В качестве термодатчика использоР

Ъан диФФузионный диод (фиг.4). Тепмодиод имеет омический контакт с

6528

6 вольтметра, включенного параллельно цепи зондовое устройство- нагруэочное сопротивление.

Термодатчик 7 своими электровыводами 14 подключен в цепь измерения температуры. Эта электроцепь состоит из последовательно включенных источника смещающего напряжения, ограничитель10 ного сопротивления и кольцеобразного термодиода. Параллельно кольцеобразному термодиоду подключен вольтметр, показания которого проградуированы в градусах.

153 базой 9, базу диода 10, диффузионный слой 11, омический контакт с диффузионным слоем 12, изоляционное покрытие 13 и электровыводы 14.

Зондовое устройство работает следующим образом.

Манипуляторными винтами опускают устройство на полупроводниковую пластину, визуально с помощью микроскопа наводят зонд 3 на контакт. Концентрическая конусообразная спиралевидная пружина 2 прижимает зондодержатель 4 с укрепленным на его торце термодатчиком 7 перпендикулярно к полупроводниковой пластине. В результате происходит фиксация зонда на контакте и отсутствует скольжение зонда по контакту. Зонд, в свою оче= редь, прижимается к контакту с силой, определяемой только упругими свойствами петли и расстоянием or вершины петли до плоскости термодатчика. Этим обусловлено постоянное давление иа контакт при переходе на другое место полупроводниковой пластины.

На фиг.3 изображена головка зондового устройства в рабочем состоянии.

Пунктирной линией изображен электропроводящий зонд в исходном состоянии, т.е. до приведения зондового.устройства в контакт с.исследуемой структурой 8. Зондовое устройство электровыводами подключается к внешней электроцепи, служащей для измерения протекающего через полупроводниковую структуру тока и приложенного к структуре напряжения, Зондовое устройство с фиксированной полупроводниковой структурой 8 включается последовательно с источником питания и нагрузочным высокоточным сопротивлением R = --1-100 кОм.

Падение напряжения на полупроводниковой структуре измеряется параллельно подключенным к зондовому устройству вольтметром. Значения измеряемого тока получают пересчетом показаний

Формула изобретения

1. Зондовое устройство для измерения электрических параметров иэделий микроэлектроники, содержащее упругий эллипсообразный зонд, расположенный соосно в цилиндрическом отверстии диэлектрического подпружиненного зондодержателя с возможностью контактирования с контролируемым иэделием

25 малым радиусом эллипса, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения погрешности измерений, зонд выполнен в виде -образного витка спирали, состоящего из центральной части двух симметричных отгибов, соединенных с центральной частью плавными переходными кривыми участками и закрепленными на стороне зондодержателя, противоположной плоскости контактирования.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что зондодержатель выполнен в форме кольца, а пружина зондодержателя выполнена в

40 виде концентрической конусообразной ленточной спирали, причем зондодержатель закреплен на ней со стороны меньшего диаметра конуса.

3. Устройство по п.2, о т л и45 ч а ю щ е е с я reM, что оно снабжено кольцеобразным термодатчиком, размещенным на свободном торце цилиндра.

1536528

Редактор Л. Пчолинская

Заказ 11б Тираж 677 Подписное

ВБИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 с

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, yacc. Гагарина, 101

Составитель Н

Техред И. дИдык ф Г4

1!1мелев

Корректор В, Гирняк