Устройство для измерения электрических параметров интегральных схем

 

Союз Советских

Социапистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЯЬСТВУ (iii90 6045 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву(22) Заявлено 26. 02. 80 (21) 2887607/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23)ПриоритетОпубликовано 15 ° 02 ° 82, Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 15 . 02 . 82 (5t)M. Кл.

Н 05 К 13/08

Гюеударстмнный квинтет

СССР во делан изобретений и открытий (53) УДК 621. 315..684(088.8) (72) Автор изобретения

В.П.Харитонов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ ИНТЕГРАЛЬНЬХ СХЕМ

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 измеf0 рительных зондов, механизмов регулировки усилия прижатия измерительных зондов к контактной площадке интегральной схемы, содержащие измерительный зонд в виде иглы, держатель зонf5 да, систему винтового регулирования положения зонда относительно проверяемой микросхемы, контакты контроля касания пластины 11.

Однако в известном устройстве не обеспечивается регулировка усилия прижатия зонда к пластине в процессе измерений, что приводит к выходу из строя интегральных схем и затрудняет 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 предусмотрена автоматизация регулировки усилия прижатия электродов к измеряемой пластине, что не позволяет получить достаточно высокую воспроиэводимость результатов измерений.

Известно также устройство для измерения электрических параметров интегральных схем, содержащее основание для закрепления узлов и механизмов, систему контактирования, имеющую держатель с закрепленными нв нем подпружиненными зондодержателями с зондами, электромагниты, блок регулировки 21.

55

Э 9060

K 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 0,5-1,5 мкм, что приводит к выводу интегральной схемы зонда к поверхности пластины, обуславливает разброс величины контактного переходного сопротивления зонд - контактная площадка 0,010- 10,0 м, что щ связано с низкой точностью измерения за счет низкой воспроизводимости результатов измерений.

Цель изобретения - повышение точности измерения и выхода годных. 25

Цель достигается тем, что устройство для измерения электрических параметров интегральных схем, содержащее основание, подпружиненные зондодержатели с зондами в виде стержней зр и электромагнитами, соединенными с блоком регулировки величины давления зондов, снабжено диффузионным тонзорезистором, соединенным с блоком регулировки величины давления зондов, а каждый зонд выполнен из двух частей: контактной s виде электропроводного наконечника и диэлектрической, на которой размещен диффузионный тенэорезистор.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство с одним зондом, схема; на фиг.2 - конструкция зонда.

Устройство для измерения электрических параметров интегральных схем содержит основание 1, на пластине 2 которого закреплен эондодержатель 3 с зондом 4 на одном конце и сердечником электромагнита 5 на другом.

Зондодержатель 3 подпружинен пружи50 нами 6. Катушка электромагнита 5 соединена с блоком регулировки величины давления зондов, включающим последовательно соединенные пороговый элемент 7, вычислительный блок 8, блок управления 9 и измерительный блок

l0. Зонд 4 выполнен в виде стержня и состоит из двух частей:контактной

11 в виде высоколегированного металлического наконечника, выполненного, например, методом планарно-пленочной технологии, и диэлектрической 12, на которой в месте максимальной деформации размещен диффузионный тензореэистор 13, соединенный электрически со входом порогового элемента

7 блока регулировки величины давления зондов. Зондодержатель 3 шарнирно закреплен при помощи оси 14 и скобы 15 к пластине 2, а винты 16, 17 и 18 служат для регулировки положения зондодержателя 3.

Устройство работает следующим образом.

При касании контактной частью 11 зонда 4 пластины с интегральными схемами 19, лежащей на предметном столике 20, зонд 4 деформируется, при этом установленный в месте максимальной деформации зонда 4 тензорезистор 13, преобразуя деформацию. в 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 4 к пластине с интегральными схемами 19 от угла вращения зондодержателя.3 относительно оси 14, и стабилизирует по величине усилие прижатия, отключает систему при отклонении зондодержателя 3 на максимально заданный угол против часовой стрелки и включает сигнализацию при откпонении 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 в катушке электромагнита 5, сердечник, связанный шарнирно с зондодержателем 3, поворачивает его на некоторый угол относительно оси 14, изменяя давление контактирующей части

11 зонда 4 на пластину l9. Пружины

6 демпфируют колебаний эондодержателя 3 и уменьшают инерционность колебательной системы. Винтом 16 регулируется положение зондодержателя в плоскости, параллельно плоскости пластины, винтом 18 - по вертикали, 5 9 а винтом 17 производят фиксацию зонда 4 в нужном положении.

Деформация зонда 4 и величина его сечения связаны между собой обратнопропорциональной зависимостью. Для определения соотношения между ними необходимо произвести расчет.

Напряжение определяется по известному соотношению: 6 =.KE, где Е - величина деформации зонда;

Е - модуль упругости для кремния (1,6 .10 кг/см ); и Формуле 6= где: Р - изгибающая сила; х - расстояние от поверхности зонда до нейтральной линии;

Z - длина зонда, см;

1 - момент инерции, определяе" мый по формуле: ц,3

l - --12 э где b - -толщина сечения зонда, см;

h - ширина сечения зонда> см.

Расчет деформации производят по формуле:

06045 6

S 0

35 го ми 19 стабилизируется при помощи порогового элемента 7 и вычислительного блока 8 с точностью О, 001 и более, что обеспечивает высокую стабильность и воспроизводимость контактногоо переходного сопротивления между контактной площадкой интегральной схемы и контактирующей частью

11 зонда 4, вследствие чего воспроизвоцимость результатов измерений вы сокая.

Регулировку усилия прижатия каждого зонда производят автоматически в динамике процесса измерений интегральных схем и величину стабилизируемого усилия выставляют минимальную, что исключает выход из строя интегральных схем за счет контрактиЧ рования, а также повышает процент выхода годных на операции контроля до 100ь и значительно повышает надежность интегральных схем за счет операции функционального контроля.

Формула изобретения

РсЬх Z

l Е

Выбираются образцы зондов с квадратом в сечении и с размерами сторон

0,05-0,07 см. Величина деформации изменяется в пределах 0,66.10 " 2,4 °

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 0,66 10 ведет к его разрушению. При стороне сечения свыше 0,07 см деформация настолько незначительна, что ее преобразование затруднено из-за минимального выходного сигнала тензорезистора. Например, при длине зонда

2 см, отношение длины к площади поперечного сечения в месте расположения тензорезистора находится в пределах 400 - 800 в зависимости от при",Йеняемого материала.

Заданное усилие прижатия зонда

4 к пластине с интегральными схема30

Устройство для измерения электрических параметров интегральных схем, содержащее основание, подпружиненные зондодержатели с зондами в виде стержней и электромагнитами, соединенными с блоком регулировки величины давпения зондов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и выхода годных, снабжено диффузионным тензорезистором, соединенным с блоком регулировки величины давления зондов, а каждый зонд выполнен иэ двух частей: контактной в виде электропроводного наконечника и диэлектрической, на которой размещен диффузионный тензореэистор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

t. Патент ГДР И 53201,21е 36/1О, 1967.

2. Зондовый автомат "Зонд-A5", "14 КН 14-008 ". Техническое описание и инструкция по эксплуатации 66М2, 688.007 TO (прототип).

906045 ! б

fr

f8

У !г

Составитель Л.Прокопенко

Редактор И.Митровка Техред И.Гайду Корректор Г.Огар

Заказ 40 1/76 Тираж 855 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4