Зондовое устройство для измерения электрических параметров изделий микроэлектроники

(54) ЗОНДОВОЕ УСТНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХМИКРОЭЛЕКТРОНИКИ скии ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССВ 1035843, кл. Н 05 К 1/18, 198Авторское свидетельство СССР9 877805, кл. Н 05 К 1/11, 1979. ЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕПАРАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано для измерения электрических параметров изделий микроэлектроники, Цель изобретения - снижениепогрешности измерений, Зондовое устройство опускают на полупроводниковую пластину, визуально с помощью1536528 икроскопа наводят зонд 3 на контакт. Концентрическая конусообразная спиралевидная пружина 2 прижимает зондодержатель 4 с укрепленным на его тор 5 це термодатчиком 7 перпендикулярно к полупроводниковой пластине. Происходит фиксация зонда на контакте и отсутствует скольжение зонда по конИзобретение относится к электроиз йерительной технике и может быть использовано для измерения электрофизических параметров изделий микроэлектроники.Цель изобретения - снижение пог решности измерений.На фиг.1 - устройство в свободном состоянии, общий вид;на фиг,2- устройство н рабочем состоянии;нафиг.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 с30 металлизированными торцами 5 и 6 и кольцеобразного термодатчика 7.Электропронодящий зонд 3 выступает вершиной петли за плоскость термодатчика на расстояние 1, На фиг,1 по 35 казана также исследуемая структура 8.Пружина 2 зондового устройства выполнена в виде ленточной спирали,чтопридает зондодержателю устойчивостьк отклонению от оси и дает возможность визуально под микроскопом фиксировать зондодержатель (а с ним изонд) на контакте перпендикулярнок плоскости полупроводниковой пластины, При этом отсутствует скольжение зонда по пластинеПружина такжевыполняет роль электровывода для полупроводниковой структуры, другимэлектровыводом является предметныйстолик. К вершине конуса спирали соосно с ней припаян полый цилиндрический выполненный из диэлектрика зондодержатель.Зондодержатель 4 изготовлен издиэлектрика для осуществления элек 55трической развязки цепей измерениятока и температуры. Он выполнен вформе полого цилиндра, что позволяетукрепить внутри него электропронодятактуЗонд прижимается к контакту ссилой, определяемой упругими свойствами петли и расстоянием от вершиныпетли до плоскости термодатчика,чемобусловлено постоянное давление наконтакт при переходе на другое местополупроводниковой пластины. 2 з.п.ф-лы, 4 ил,щий зонд, причем он жестко фиксируетв 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 зондна контакты малых размеров,Внутри зондодержателя 4 расположензонд 3, который выполнен из упругойметаллической 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 выступаетза его пределы свободного торца. Таккак вершина петли не заострена, тозонд при прижатии к контакту не прокалывает его. Расстояние от вершиныпетли до торца зондодержателя (1)для данного устройства постоянно.Поэтому давление на контакт со сторонызонда для каждого конкретного зондового устройства определяется толькоупругими свойствами петли и расстоянием от вершины петли до свободноготорца зондодержателя и не зависитот толщины полупроводниковой пластины и силы, действующей на зондодержатель со стороны пружины. Из-затого,что вершина петли, зондодержатель и пружина укреплены соосно,удается избежать скольжения зонда поконтакту.Для увеличения точности измерениятемпературы активной области полупроводниковой структуры, а следовательно, и точности определения параметрон полупроводниковых структур, используется термодатчик.В качестве термодатчика использоГван диФФузионный диод (фиг.4). Термодиод имеет омический контакт с6528 6вольтметра, включенного параллельноцепи зондовое устройство- нагруэочноесопротивление.Термодатчик 7 своими электровыводами 14 подключен в цепь измерения температуры. Эта электроцепь состоит изпоследовательно включенных источникасмещающего напряжения, ограничитель ного сопротивления и кольцеобразноготермодиода. Параллельно кольцеобразному термодиоду подключен вольтметр,показания которого проградуированы в градусах,5153базой 9, базу диода 10, диффузионныйслой 11, омический контакт с диффузионным слоем 12, изоляционное покрытие 13 и электровыводы 14.Зондовое устройство работает следующим образом.Манипуляторными винтами опускаютустройство на полупроводниковую пластину, визуально с помощью микроскопанаводят зонд 3 на контакт. Концентрическая конусообразная спиралевидная пружина 2 прижимает зондодержатель 4 с укрепленным на его торцетермодатчиком 7 перпендикулярно кполупроводниковой пластине. В результате происходит фиксация зонда наконтакте и отсутствует скольжениезонда по контакту, Зонд, в свою оче=редь, прижимается к контакту с силой,определяемой только упругими свойствами петли и расстоянием от вершины петли до плоскости термодатчика.Этим обусловлено постоянное давлениеиа контакт при переходе на другоеместо 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 структуренапряжения,Зондовое устройство с фиксированной полупроводниковой структурой 8включается последовательно с источником питания и нагрузочным высоко-точным сопротивлением К = 1-100 кОм.Падение напряжения на полупроводниковой структуре измеряется параллельноподключенным к зондовому устройствувольтметром. Значения измеряемоготока получают пересчетом показаний 15формула изобретения1. Зондовое устройство для измерения электрических параметров иэделиймикроэлектроники, содержащее упругий 20 эллипсообразный зонд расположенныйсоосно в цилиндрическом отверстиидиэлектрического 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 цельюснижения погрешности измерений, зондвыполнен в виде-образного виткаспирали, состоящего из центральнойчасти двух симметричных отгибов, соединенных с центральной частью плавными переходными кривыми участками изакрепленными 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, апружина зондодержателя выполнена в 40виде концентрической конусообразнойленточной спирали, причем зондодержатель закреплен на ней со стороныменьшего диаметра конуса.3. Устройство по п,2, о т л и 45ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено кольцеобразным термодатчиком,размещенным на свободном торце цилиндра.