Устройство для измерения электрических параметров интегральных схем

Союз СоветскихСоциалистическиеРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЯЬСТВУ и 906045(51) М, Кл,Н 05 К 13/08 Государственный квинтет СССР во делан изобретений и открытий(5") УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИНТЕГРАЛЬНЬХ СХЕМИзобретение 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 измето рительных зондов, механизмов регулировки усилия прижатия измерительных зондов к контактной площадке интегральной схемы, содержащие измерительный зонд в виде иглы, держатель зонт 5 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 21.45 55 Э 9060К 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 приво дит 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. 25Цель 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 в виде электропровод- ного наконечника и диэлектрической, на которой размещен диффузионный тензорезистор.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 эондодержатель 3 с зондом 4 на одном конце и сердечником электромагнита 5 на другом. Зондодержатель 3 подпружинен пружи 50 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 10, Зонд 4 выполнен в виде стержня и состоит из двух частей;контактной 11 в виде высоколегированного металлического наконечника, выполненного,например, методом планарно-пленочнойтехнологии, и диэлектрической 12,на которой в месте максимальной деформации размещен диффузионный тензореэистор 13, соединенный электрически со входом порогового элемента7 блока регулировки величины давления зондов, Зондодержатель 3 шарнирно закреплен при помощи оси 14 искобы 15 к пластине 2, а винты 16,17 и 18 служат для регулировки положения зондодержателя 3,Устройство работает следующимобразом.При касании контактной частью 11зонда 4 пластины с интегральнымисхемами 19, лежащей на предметномстолике 20, зонд 4 деформируется,при этом установленный в месте максимальной деформации зонда 4 тензорезистор 13, преобразуя деформациюв электрический сигнал, выдает егона вход порогового элемента 7. Вслучае повышения или уменьшения этого сигнала в заданных пределах разностный сигнал с выхода пороговогоэлемента 7 поступает на вход вычислительного блока 8, который динеаризует зависимость величины усилия прижатия зонда 4 к пластине с интегральными схемами 19 от угла вращениязондодержателя.3 относительно оси 14,и стабилизирует по величине усилиеприжатия, отключает систему при отклонении зондодержателя 3 на максимально заданный угол против часовойстрелки и включает сигнализацию приоткпонении зондодержателя в направлении по часовой стрелке до максимально заданного значения, включает механизм подачи предметного столика 20после окончания цикла от сигнала, поступающего от измерительного блока 10.По сигналу, поступающему с выходавычислительного блока 8 на вход блока управления 9, который изменяетток в катушке электромагнита 5, сердечник, связанный шарнирно с зондодержателем 3, поворачивает его нанекоторый угол относительно оси 14,изменяя давление контактирующей части11 зонда 4 на пластину 19. Пружины6 демпфируют колебаний зондодержателя 3 и уменьшают инерционность колебательной системы, Винтом 16 регулируется положение зондодержателя вплоскости, параллельно плоскостипластины, 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 =.ы,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 поверхностизонда до нейтральной линии;2 - длина зонда, см;1 - момент инерции, определяе"мый по Формуле:ц 3еа12 фгде Ь - толщина сечения зонда, см;Ь - ширина сечения зонда, см.Расчет деформации производят по Формуле:06045 6 5 1 о 15 го ми 19 стабилизируется при помощи порогового элемента 7 и вычислительного блока 8 с точностью О, 00 13 и более, что обеспечивает высокую стабильность и воспроизводимость контактного 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 вь 1 ставляют минимальную, что исключает выход из строя интегральных схем за счет контрактирования, а также повышает процент выхода годных на операции контроля до 100 ь и значительно повышает надежность интегральных схем за счет операции функционального контроля. Формула изобретенияРсЬх ЯееЕВыбираются образцы зондов с квадратом в сечении и с размерами сторон 0,05-0,07 см. Величина деформации изменяется в пределах 0,66 10" 2,410"ф, 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 10ведет к его разрушению. При стороне сецения 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 схема 30 35 40 45 Устройство для измерения электрических параметров интегральных схем,содержащее основание, подпружиненныезондодержатели с зондами в видестержней и электромагнитами, соединенными с блоком регулировки величины давпения зондов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности измерения и выхода годных, снабжено диффузионнымтензорезистором, соединенным с блоком регулировки величины давлениязондов, а каждый зонд выполнен иэдвух частей: контактной в виде электропроводного наконечника и диэлектрической, на которой размещен диффузионный тензореэистор,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ГДР Н 53201,21 е 36/1 О,1967 2. Зондовый автомат "Зонд-А 5",н 14 КН 14-008 ф". Техническое описаниеи инструкция по эксплуатации Б 6 М 2,688.007 ТО (прототип).906045 б 0 оставитель Л. Прокопенкодактор И.Митровка Техред И.Гайду Ог орре писное иал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 аз 401/76 Тираж 855 ПодВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, %-35, Раушская наб., д,4/