Контактирующая головка для проведения четырёхзондовых измерений

Авторы патента:

Чернядьев Андрей Юрьевич (RU)

Насонов Андрей Юрьевич (RU)

Шухтин Кондратий Петрович (RU)

Хуснуллин Антон Шамильевич (RU)

H01L21/66 - испытания или измерения в процессе изготовления или обработки (после изготовления G01R 31/26)

G01R1/073 - Измерение электрических и магнитных величин (измерение физических величин любого вида путем преобразования их в электрические величины см. примечание 4 к кл. G01; измерение диффузии ионов в электрическом поле, например электрофорез, электроосмос G01N; исследование неэлектрических и немагнитных свойств материалов с помощью электрических и магнитных методов G01N; индикация точности настройки резонансных контуров H03J 3/12; контроль электрических счетчиков H03K 21/40; контроль работы системы связи H04)

Владельцы патента RU 2778212:

Общество с ограниченной ответственностью "Остек-Электро" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к оборудованию для обеспечения контакта измерительного оборудования с исследуемым образцом при проведении измерений поверхностного и удельного сопротивления четырёхзондовым методом. Контактирующая головка для проведения четырёхзондовых измерений включает две керамические пластины, соединённые при помощи четырёх латунных стоек, которые с внешней стороны обеспечивают подсоединение измерительного оборудования. На внешней пластине установлены четыре стойки, к которым подсоединены жёсткие проволоки, выполняющие роль пружин, обеспечивающих необходимое усилие прижатия в рабочем положении для контактирующих иголок и электрического контакта между иголками и отводящими проводами для измерительного оборудования. Зондовые иголки располагаются на одной линии и проходят через обе керамические пластины через отверстия таким образом, что ось иголок перпендикулярна поверхности пластин и расстояние между концами соседних иголок одинаково. Техническим результатом является повышение скорости и точности измерений. 1 ил.

Область техники

Уровень техники

Известно устройство для контроля толщины проводящей пленки изделий электронной техники непосредственно в технологическом процессе ее формирования в вакууме путем измерения электрического сопротивления, описанное в патенте RU 2495370 C1, опубл. 10.10.2013. Известное устройство содержит подложку из диэлектрического или полупроводникового материала, металлические контактные площадки, выполненные на противоположных концах упомянутой подложки с лицевой ее стороны, для обеспечения соединения с измерительным прибором. В устройстве каждая металлическая контактная площадка выполнена двуслойной в виде ступенчатой структуры со стороны, противоположной концу упомянутой подложки.

Ближайшим аналогом является четырехзондовая головка зондового устройства, описанного в авторском свидетельстве SU 1406829 A2, опубл. 30.06.1988. Четырехзондовая головка состоит из зондовых иголок, к которым прикреплены электрические выводы. Иголки запрессованы в изолирующий корпус. Контактирование всех четырех зондов с измеряемой поверхностью достигается за счет балансирования предметного столика зондового устройства вокруг оси.

Недостатками известного устройства являются излишняя конструктивная сложность измерительного устройства и низкая скорость проведения измерений.

Сущность изобретения

Техническим результатом является повышение скорости и точности измерений.

Контактирующая головка для проведения четырёхзондовых измерений включает две керамические пластины, соединённые при помощи четырёх латунных стоек, которые с внешней стороны обеспечивают подсоединение измерительного оборудования. На внешней пластине установлены четыре стойки, к которым подсоединены жёсткие проволоки, выполняющие роль пружин, обеспечивающих необходимое усилие прижатия в рабочем положении, для контактирующих иголок и электрического контакта между иголками и отводящими проводами для измерительного оборудования. Зондовые иголки располагаются на одной линии и проходят через обе керамические пластины через отверстия таким образом, что ось иголок перпендикулярна поверхности пластин и расстояние между концами соседних иголок одинаково.

Отсутствие корпуса четырёхзондовой головки повышает скорость проведения измерений. Подключение проводов зажимным способом позволяет повысить точность измерений. Указанные особенности позволяют проводить измерения поверхностного и удельного сопротивления непосредственно в процессе роста покрытий на диэлектрических и полупроводниковых подложках без необходимости охлаждать образец до комнатной температуры и развакуумировать технологическое оборудование.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 иллюстрирует схематичный вид устройства в трех проекциях.

Раскрытие изобретения

Контактирующая головка для проведения четырёхзондовых измерений конструктивно представляет собой две керамические пластины, соединённые при помощи четырёх латунных стоек. На внешней пластине установлены четыре стойки для подсоединения отводящих проводов. К данным стойкам подсоединены жёсткие проволоки, которые выполняют как роль пружин для контактирующих иголок, так и электрического контакта между иглами и отводящими проводами. Зондовые иглы располагаются на одной линии и проходят через обе керамические пластины через отверстия, таким образом, что ось игл перпендикулярна поверхности пластин и расстояние между концами соседних игл одинаково.

Измерительная четырёхзондовая головка для измерений в условиях вакуума при повышенной температуре (Фиг. 1) изготовлена в виде двух изоляторных пластин 2 из вакуумплотной керамики ВК94-1, зафиксированных относительно друг друга при помощи четырёх резьбовых втулок 3 из бериллиевой бронзы марки БрБ2 и винтов 4. В обеих пластинах сделаны отверстия для размещения вольфрамовых зондов 1 (зондовых игл). Сами отверстия и их взаимное расположение выполнены с минимально возможными допусками, поскольку они непосредственным образом влияют на такой важнейший параметр зондовой головки как расстояния между зондовыми иглами. Зонды закреплены при помощи упругих элементов 6, которые обеспечивают необходимое усилие прижатия в рабочем положении головки. Сами упругие элементы одновременно служат для передачи электрических сигналов и посредством гайки 9 и шайбы 7 зафиксированы в клеммах 8, установленных в одной из изоляторных пластин. Для установки зондовой головки на оборудование служат четыре бобышки с резьбовыми отверстиями 5, размещённые как продолжение резьбовых втулок. Клеммы и бобышки также изготовлены из бериллиевой бронзы марки БрБ2. Электрическое соединение четырёхзондовой головки с измерительным оборудование осуществляется посредством медных проводов из меди марки МБ в керамической изоляции, фиксируемых в клеммах при помощи установочных винтов 10.

Отсутствие корпуса четырёхзондовой головки позволяет повысить скорость проведения измерений за счет проведения полной и быстрой дегазацию при помещении четырёхзондовой головки в вакуум. Подключение проводов зажимным способом позволяет избежать дополнительного загрязнения головки при пайке, что повышает точность измерений.

За счёт использования в конструкции головки материалов с низким газовыделением, не подверженных разложению при повышенной температуре, обеспечивается возможность использования четырёхзондовой головки при температуре до 300 °C в вакуумных камерах с остаточным давлением до 9∙10^-6⋅Па.

Измерительная четырёхзондовая головка предназначена для измерения поверхностного сопротивления тонких пленок (например, оксида ванадия) внутри вакуумной камеры в технологическом цикле производства и напыления этих пленок. Используется на этапе технологического контроля достаточности толщины слоя напыления методом контакта и четырехпроводного непосредственного измерения поверхностного сопротивления сторонним прибором.

Использование предлагаемой вакуумной четырехзондовой головки возможно в совокупности с иными сторонними измерительными средствами посредством подключения специальных проводов и локализации самой головки в среде глубокого вакуума и повышенных температур.

Контактирующая головка для проведения четырёхзондовых измерений, включающая две керамические пластины, соединённые при помощи четырёх латунных стоек, которые с внешней стороны обеспечивают подсоединение измерительного оборудования, на внешней пластине установлены четыре стойки, к которым подсоединены жёсткие проволоки, выполняющие роль пружин, обеспечивающих необходимое усилие прижатия в рабочем положении, для контактирующих иголок и электрического контакта между иголками и отводящими проводами для измерительного оборудования, зондовые иголки располагаются на одной линии и проходят через обе керамические пластины через отверстия таким образом, что ось иголок перпендикулярна поверхности пластин и расстояние между концами соседних иголок одинаково.

Изобретение относится к экспериментальной ядерной технике. Область использования - технология поверхностно-барьерных детекторов ядерных излучений, в частности определение энергетического эквивалента толщины мертвого слоя и оптимизация его толщины с учетом технологических режимов формирования барьера Шоттки.

Способ испытаний изделий электронной техники к воздействию тяжелых заряженных частиц космического пространства на основе источника сфокусированного импульсного жесткого фотонного излучения на эффекте обратного комптоновского рассеяния // 2751455

Использование: для исследования радиационной стойкости изделий электронной техники (ИЭТ) к воздействию тяжелых заряженных частиц (ТЗЧ). Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют последовательное точечное сканирование полупроводникового кристалла интегральной микросхемы (ИМС) или дискретного полупроводникового прибора (ДПП) импульсным жестким фотонным (рентгеновским) излучением с длительностью импульсов до 5 пс, энергией электронов 8-12 кэВ и энергией фотонов в импульсе до 500 пДж, что в пересчете в эквивалентные значения линейных передач энергии (ЛПЭ) моделирует воздействие ТЗЧ практически всего спектра галактических космических лучей и позволяет устранить большинство критических недостатков, присущих методам моделирования с использованием ускорителей ионов, лазерных и синхротронных источников, выявление наиболее чувствительных к одиночным радиационным эффектам (ОРЭ) областей, при этом в качестве источника импульсного фотонного излучения используется компактный источник остросфокусированного жесткого фотонного (рентгеновского) излучения пикосекундной длительности на эффекте обратного комптоновского рассеяния, содержащий импульсный ускоритель электронов, источник импульсного лазерного излучения, камеру столкновения электронных и лазерных импульсов, фокусирующую рентгеновскую оптику для создания оптического фокуса размером до 10 мкм в плоскости приборного слоя полупроводникового кристалла ИМС или ДПП.

Способ определения удельного электросопротивления полупроводников с помощью инфракрасной оптики // 2750427

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля удельного электросопротивления полупроводниковых кристаллических материалов, в частности монокристаллов германия. В способе согласно изобретению образец размещают на подложке, экранирующей электромагнитное излучение от нагревательного элемента, быстро нагревают, регистрируют его тепловизионное изображение, определяют опорные точки, имеющие минимальную и максимальную температуру образца, измеряют в этих точках электросопротивление четырехзондовым методом, строят температурные профили и на их основании с помощью предложенной формулы.

Микрополосковая нагрузка // 2746544

Изобретение относится к радиоэлектронике и сверхвысокочастотной (СВЧ) технике и может использоваться в мощных радиопередающих устройствах в качестве эквивалента антенны с дополнительным контрольным выходом для подключения измерительных приборов. Микрополосковая нагрузка содержит полупроводниковую легированную подложку, на одной стороне которой находится металлизированное основание, на другой стороне расположен резистивный полосок.

Способ входного контроля монокристаллических кремниевых пластин // 2745634

Изобретение относится к области технологии производства силовых полупроводниковых приборов и касается способа входного контроля монокристаллических кремниевых пластин. Способ включает в себя облучение пластин инфракрасным излучением, определение коэффициента пропускания, установление корреляционной зависимости между коэффициентом пропускания и количеством годных пластин и оценку пригодности пластин по этой характеристике.

Способ изготовления жестких зондовых головок // 2730888

Использование: для контроля статических и динамических параметров многовыводных кристаллов БИС, в том числе для считывания информации с матриц ИК фоточувствительных элементов. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления жесткой зондовой головки, предназначенной для электрического соединения контактных площадок БИС со схемой измерения, заключается в сборке жесткой зондовой головки с использованием формирующего и армирующего колец, при этом формирующее и армирующее кольца изготавливают круглой формы с концентрическими отверстиями, после сборки жесткой зондовой головки к внутренней части армирующего кольца и прилегающему к ней ряду зондов приклеивают дополнительные диэлектрические вставки в виде сегментов с внешним диаметром, равным внутреннему диаметру армирующего кольца, и внутренней частью дугообразной формы для выравнивания длин зондов в центре и по краям рядов зондов.

Способ определения оптической ширины запрещенной зоны наноразмерных пленок // 2724141

Использование: для определения ширины запрещенной зоны наноразмерных полупроводниковых и диэлектрических пленок. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения оптической ширины запрещенной зоны наноразмерных пленок включает определение спектров эллипсометрического параметра ψ подложки с наноразмерной пленкой, нанесенной вакуумным напылением на подложку из неорганического материала, и подложки без пленки в зависимости от длины волны в видимом и ближнем УФ диапазоне, при этом определяют разность ψ ч –ψ, где ψ ч – эллипсометрический параметр подложки, ψ – эллипсометрический параметр подложки с нанесенной пленкой, в диапазоне исследуемого спектра волн излучения, строят график зависимости (( ψ ч -ψ)hυ)2 от hυ (эВ), где hυ – энергия фотонов, и путем экстраполяции прямой в высокоэнергетической части спектра находят точку пересечения с осью абсцисс.

Способ контроля структурного состояния алмазоподобных тонких пленок // 2723893

Изобретение относится к технологии производства тонких алмазных пленок и может быть использовано для оперативного контроля структурного состояния (распределения sp2- и sp3-связей). Способ контроля структурного состояния алмазоподобных тонких пленок включает сканирование поверхности пленок зондом сканирующего зондового микроскопа в режиме туннельного тока, а геометрические параметры структурных объектов, представляющих собой совокупности токовых каналов, в которых атомы углерода с sp2-связями формируют графитовую фазу, и непроводящих алмазных фрагментов, сформированных атомами углерода с sp3-связями, определяются Фурье-анализом.

Способ профилирования состава при эпитаксиальном формировании полупроводниковой структуры на основе твердых растворов // 2717359

Изобретение относится к профилированию состава твердых растворов гетероэпитаксиальных структур при их росте. Способ при формировании структуры типа А2В6 на основе теллуридов элементов второй группы таблицы Менделеева включает измерения эллипсометрических параметров Ψ и Δ на одной длине волны света видимой области спектра.

Способ определения индексов направления дислокаций // 2714304

Изобретение относится к приборам и методам экспериментальной физики и предназначено для исследования дефектной структуры кристаллов. Технической задачей является определение направлений дислокаций с большим углом отклонения от нормали к плоскости (111).

Электронно-управляемый резистор // 2760031

Электронно-управляемый резистор (ЭУР), предназначенный для управляемого изменения сопротивления участка цепи. Технический результат - ЭУР даёт возможность получать широкий диапазон значений номинального сопротивления ЭУР, вплоть до предельно малых значений, при этом обеспечивается устойчивость к воздействию дестабилизирующих факторов, включая температуру.