CN101915626B - 一种实时检测晶片温度的方法及器件温度特性测量方法 - Google Patents

一种实时检测晶片温度的方法及器件温度特性测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101915626B
CN101915626B CN201010241580.5A CN201010241580A CN101915626B CN 101915626 B CN101915626 B CN 101915626B CN 201010241580 A CN201010241580 A CN 201010241580A CN 101915626 B CN101915626 B CN 101915626B
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
focus difference
semiconductor wafer
typical curve
controller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201010241580.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101915626A (zh
Inventor
陆向党
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Original Assignee
Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp filed Critical Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority to CN201010241580.5A priority Critical patent/CN101915626B/zh
Publication of CN101915626A publication Critical patent/CN101915626A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101915626B publication Critical patent/CN101915626B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种实时检测晶片温度的方法，该方法通过在温控仪正常的情况下，选择所述温控仪测试温度范围内的若干个温度并测量每个温度相对于常温下显微镜的焦距差，利用上述若干个温度及其对应的焦距差作出焦距差与温度的标准曲线，改变温度后，只需判断改变后的温度及相应温度下的焦距差是否在所述焦距差与温度的标准曲线上或在容许的误差范围内，即可判断温控仪显示的温度是否正确，从而实现温度的实时检测；本发明还公开了一种器件温度特性测量方法，该方法在进行器件温度特性测量前都先对温度进行实时检测，从而避免了因温控仪故障造成显示温度与实际温度不一致而导致温度特性测量错误，增强了温度特性测量的可靠性。

Description

一种实时检测晶片温度的方法及器件温度特性测量方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路器件测试领域，尤其涉及一种在采用Cascade探针台进行半导体器件温度特性测量的过程中实时检测半导体晶片温度的方法及器件温度特性测量方法。
背景技术
随着CMOS器件工艺特征尺寸的减小，热问题成为深亚微米集成电路设计中最具挑战的问题之一。随着特征尺寸的减小，集成密度和功耗的增加导致更高的芯片温度和芯片温度梯度，进而影响延时、功耗以及可靠性等。并且温度对载流子迁移率、阈值电压、饱和速度、互连电阻以及功耗等都有重要影响。因此，对半导体器件的温度特性的测量变得越来越重要。
目前通常采用探针台来测试半导体器件的温度特性，例如采用Cascade探针台来测试半导体器件的温度特性。Cascade探针台的结构包括晶片托盘、温控仪以及显微镜，所述晶片托盘用于固定半导体晶片并控制晶片的测试温度；所述温控仪用于对晶片托盘的加热或制冷，从而控制半导体晶片的温度；所述显微镜用于对晶片上器件的观察。
请参考图1，图1为现有的Cascade探针台测量半导体器件的温度特性的流程图，如图1所示，现有的Cascade探针台测量半导体器件的温度特性的步骤为：(1)将半导体晶片固定到晶片托盘上；(2)设定所述半导体晶片的温度，利用所述温控仪将所述半导体晶片的温度控制到设定温度；(3)测量在设定温度下半导体晶片上的器件的特性；(4)改变半导体晶片的设定温度，利用所述温控仪将所述半导体晶片的温度控制到改变后的设定温度；(5)测量在改变后的设定温度下半导体晶片上的器件的特性；(6)重复步骤(4)～(5)，直至测量完成所有预定的温度下的器件特性测试。由于晶片托盘的材质为金属，因此改变温度后晶片托盘会不可避免的出现热胀冷缩现象，并且直接导致显微镜的成像质量下降。因此，为了获得清晰的显微镜视野，每次在设定温度改变后，所述显微镜的焦距必须要重新调整，焦距调整的刻度差称为焦距差。
实际测试的过程中，半导体晶片的温度只能由温控仪显示，在温控仪存在误差或是故障的情况下，其显示出来的温度与半导体晶片的实际温度存在差别，如果这种差别不能被及时地发现，就会导致半导体器件的温度特性测量不准确，从而影响产品的成品率。
因此，有必要提供一种简单实用的实时检测半导体晶片温度的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实时检测晶片温度的方法及器件温度特性测量方法，以解决在现有的半导体器件温度特性测试过程中，半导体晶片的温度只能由温控仪显示，当温控仪存在误差或故障时，其显示出来的温度与半导体晶片的实际温度存在差别，并且这种差别不能被及时地发现，从而导致半导体器件的温度特性测量不准确，造成产品成品率降低的问题。
为解决上述问题，本发明提出一种实时检测晶片温度的方法，用于在使用探针台测量半导体器件温度特性的过程中实时检测半导体晶片的温度，其中所述探针台包括晶片托盘、温控仪以及显微镜，该方法包括如下步骤：
将所述半导体晶片固定到所述晶片托盘上；
在所述温控仪处于正常情况下，选择所述温控仪测试温度范围内的若干个温度并测量每个温度相对于常温下显微镜的焦距差，利用上述若干个温度及其对应的焦距差作出焦距差与温度的标准曲线；
设定所述半导体晶片的温度，利用所述温控仪将所述半导体晶片的温度控制到设定温度，并测量设定温度下相对于常温下显微镜的焦距差；
检验所述设定温度对应的焦距差是否在所述焦距差与温度的标准曲线上，或者在容许的误差范围内；以及
若所述设定温度对应的焦距差在所述焦距差与温度的标准曲线上或者在容许的误差范围内，进行后续程序。
可选的，所述若干个温度均匀分布在所述温控仪的测试温度范围。
可选的，所述焦距差与温度的标准曲线为线性增长的直线。
可选的，所述容许的误差范围为所述焦距差与温度的标准曲线沿温度对应的坐标轴平移±5℃的范围。
可选的，所述检验所述设定温度对应的焦距差是否在所述焦距差与温度的标准曲线上，或者在容许的误差范围内的步骤还包括若所述设定温度对应的焦距差不在所述焦距差与温度的标准曲线上且不在容许的误差范围内，则使用所述焦距差与温度的标准曲线计算所述设定温度对应的实际温度，调整所述温控仪，并返回到上一步骤。
可选的，所述探针台为Cascade探针台。
为解决上述问题，本发明还提出一种器件温度特性测量方法，其中，所述温度特性用探针台测量，所述探针台包括晶片托盘、温控仪以及显微镜，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(100)：将所述半导体晶片固定到所述晶片托盘上，并在所述温控仪处于正常情况下，选择所述温控仪测试温度范围内的若干个温度并测量每个温度相对于常温下显微镜的焦距差，利用上述若干个温度及其对应的焦距差作出焦距差与温度的标准曲线；
步骤(200)：设定所述半导体晶片的温度，利用所述温控仪将所述半导体晶片的温度控制到所述设定温度，并测量设定温度下相对于常温下显微镜的焦距差；
步骤(300)：检验所述设定温度对应的焦距差是否在所述焦距差与温度的标准曲线上，或者在容许的误差范围内；
步骤(400)：若所述设定温度对应的焦距差在所述焦距差与温度的标准曲线上或者在容许的误差范围内，测量在设定温度下半导体晶片上的器件的特性；
步骤(500)：若所述设定温度对应的焦距差不在所述焦距差与温度的标准曲线上或者不在容许的误差范围内，则使用所述焦距差与温度的标准曲线计算所述设定温度对应的实际温度，并根据实际温度对所述温控仪进行设置，使其显示正确的温度。
步骤(600)：改变所述半导体晶片的设定温度，重复步骤(200)至步骤(500)，直至测试完成。
可选的，所述若干个温度均匀分布在所述温控仪的测试温度范围。
可选的，所述焦距差与温度的标准曲线为线性增长的直线。
可选的，所述容许的误差范围为所述焦距差与温度的标准曲线沿温度对应的坐标轴平移±5℃的范围。
可选的，所述探针台为Cascade探针台。
与现有技术相比，本发明提供的实时检测晶片温度的方法通过在温控仪处于正常的情况下，选择所述温控仪测试温度范围内的若干个温度并测量每个温度相对于常温下显微镜的焦距差，利用上述若干个温度及其对应的焦距差作出焦距差与温度的标准曲线；此后，在测量器件的温度特性时，只需将温度与相应温度下的焦距差添加到焦距差与温度的标准曲线图中，看该点是否落在焦距差与温度的标准曲线上或在容许的误差范围内，即可判断温控仪显示的温度是否正确，从而实现对被测晶片温度的实时检测。
与现有技术相比，本发明提供的器件温度特性测量方法在不同的温度下进行器件温度特性测量之前都先对相应的温度进行实时检测，从而避免了因温控仪出现故障造成显示温度与实际温度不一致，导致温度特性测量错误，影响后续处理，增强了温度特性测量的可靠性。
附图说明
图1为现有的Cascade探针台测量半导体器件的温度特性的流程图；
图2为本发明实施例提供的实时检测晶片温度的方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的焦距差随温度变化的标准曲线关系图；
图4为本发明实施例提供的Cascade探针台测量半导体器件的温度特性的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的实时检测晶片温度的方法及器件温度特性测量方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，提供一种简单实用的实时检测晶片温度的方法，以判断温控仪显示的温度与晶片的实际温度是否一致，防止因温控仪故障而导致显示温度错误；同时还提供一种器件温度特性测量方法，该方法在不同的温度下进行器件温度特性测量之前都先对相应的温度进行实时检测，从而避免了因温控仪出现故障造成显示温度与实际温度不一致，导致温度特性测量错误，影响后续处理，增强了温度特性测量的可靠性。
请参考图2，图2为本发明实施例提供的实时检测晶片温度的方法的流程图，如图2所示，本发明实施例提供的实时检测晶片温度的方法包括如下步骤：
将所述半导体晶片固定到所述晶片托盘上；
在所述温控仪处于正常情况下，选择所述温控仪测试温度范围内的若干个温度并测量每个温度相对于常温下显微镜的焦距差，利用上述若干个温度及其对应的焦距差作出焦距差与温度的标准曲线；
设定所述半导体晶片的温度，利用所述温控仪将所述半导体晶片的温度控制到设定温度，并测量设定温度下相对于常温下显微镜的焦距差；
检验所述设定温度对应的焦距差是否在所述焦距差与温度的标准曲线上，或者在容许的误差范围内；以及
若所述设定温度对应的焦距差在所述焦距差与温度的标准曲线上或者在容许的误差范围内，进行后续程序。
进一步地，所述若干个温度均匀分布在所述温控仪的测试温度范围。
关于所述焦距差与温度的标准曲线请参考图3，图3为本发明实施例提供的焦距差随温度变化的标准曲线关系图，如图3所示，所述焦距差随温度变化的标准曲线为一条线性增长的直线10，这里显微镜的焦距差与温度的拟合关系为：y＝1.342x-30.34。
进一步地，所述检验所述设定温度对应的焦距差是否在所述焦距差与温度的标准曲线上，或者在容许的误差范围内的步骤还包括若所述设定温度对应的焦距差不在所述焦距差与温度的标准曲线上且不在容许的误差范围内，则使用所述焦距差与温度的标准曲线计算所述设定温度对应的实际温度，调整所述温控仪，并返回到上一步骤。
进一步地，所述容许的误差范围为所述焦距差与温度的标准曲线沿温度对应的坐标轴平移±5℃的范围，如图3中第一直线11至第二直线12的范围内。
进一步地，所述探针台为Cascade探针台。
请继续参考图4，图4为本发明实施例提供的Cascade探针台测量半导体器件的温度特性的流程图，所述温度特性用探针台测量，所述探针台包括晶片托盘、温控仪以及显微镜，如图4所示，本发明实施例提供的器件温度特性测量方法包括如下步骤：
步骤(100)：将所述半导体晶片固定到所述晶片托盘上，并在所述温控仪处于正常情况下，选择所述温控仪测试温度范围内的若干个温度并测量每个温度相对于常温下显微镜的焦距差，利用上述若干个温度及其对应的焦距差作出焦距差与温度的标准曲线；
步骤(200)：设定所述半导体晶片的温度，利用所述温控仪将所述半导体晶片的温度控制到所述设定温度，并测量设定温度下相对于常温下显微镜的焦距差；
步骤(300)：检验所述设定温度对应的焦距差是否在所述焦距差与温度的标准曲线上，或者在容许的误差范围内；
步骤(400)：若所述设定温度对应的焦距差在所述焦距差与温度的标准曲线上或者在容许的误差范围内，测量在设定温度下半导体晶片上的器件的特性；
步骤(500)：若所述设定温度对应的焦距差不在所述焦距差与温度的标准曲线上或者不在容许的误差范围内，则使用所述焦距差与温度的标准曲线计算所述设定温度对应的实际温度，并根据实际温度对所述温控仪进行设置，使其显示正确的温度。
步骤(600)：改变所述半导体晶片的设定温度，重复步骤(200)至步骤(500)，直至测试完成。
进一步地，所述若干个温度均匀分布在所述温控仪的测试温度范围。
进一步地，所述焦距差与温度的标准曲线为线性增长的直线。
进一步地，所述容许的误差范围为所述焦距差与温度的标准曲线沿温度对应的坐标轴平移±5℃的范围。
进一步地，所述探针台为Cascade探针台。
在本发明的一个具体实施例中，所述探针台为Cascade探针台，然而应该认识到，根据实际情况，所述探针台还可以为其它型号探针台，只需获得焦距差与测试机台温度的标准曲线即可。
综上所述，本发明提供了一种实时检测晶片温度的方法，以判断温控仪显示的温度与晶片的实际温度是否一致，防止因温控仪故障而导致显示温度错误；同时本发明还提供一种器件温度特性测量方法，该方法在不同的温度下进行器件温度特性测量之前都先对相应的温度进行实时检测，从而避免了因温控仪出现故障造成显示温度与实际温度不一致，导致温度特性测量错误，影响后续处理，增强了温度特性测量的可靠性。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种实时检测半导体晶片温度的方法，用于在使用探针台测量半导体器件温度特性的过程中实时检测半导体晶片的温度，其中所述探针台包括晶片托盘、温控仪以及显微镜，其特征在于，该方法包括如下步骤： 
步骤 10：将所述半导体晶片固定到所述晶片托盘上； 
步骤20：在所述温控仪处于正常情况下，选择所述温控仪测试温度范围内的若干个温度并测量每个温度相对于常温下显微镜的焦距差，利用上述若干个温度及其对应的焦距差作出焦距差与温度的标准曲线； 
步骤 30：设定所述半导体晶片的温度，利用所述温控仪将所述半导体晶片的温度控制到设定温度，并测量设定温度下相对于常温下显微镜的焦距差； 
步骤40：检验所述设定温度对应的焦距差是否在所述焦距差与温度的标准曲线上，或者在容许的误差范围内；以及 
步骤50：若所述设定温度对应的焦距差在所述焦距差与温度的标准曲线上或者在容许的误差范围内，进行后续处理； 
步骤60：若所述设定温度对应的焦距差不在所述焦距差与温度的标准曲线上且不在容许的误差范围内，则使用所述焦距差与温度的标准曲线计算所述设定温度对应的实际温度，调整所述温控仪，并返回步骤 30。 
2.如权利要求1所述的实时检测半导体晶片温度的方法，其特征在于，所述若干个温度均匀分布在所述温控仪的测试温度范围。 
3.如权利要求1所述的实时检测半导体晶片温度的方法，其特征在于所述焦距差与温度的标准曲线为线性增长的直线。 
4.如权利要求3所述的实时检测半导体晶片温度的方法，其特征在于所述容许的误差范围为所述焦距差与温度的标准曲线沿温度对应的坐标轴平移±5℃的范围。 
5.一种器件温度特性测量方法，其中，所述器件为半导体晶片上的器件，所述温度特性用探针台测量，所述探针台包括晶片托盘、温控仪以及显微镜，其特征在于，包括如下步骤： 
步骤100：将半导体晶片固定到所述晶片托盘上，并在所述温控仪处于正常情况下，选择所述温控仪测试温度范围内的若干个温度并测量每个温度相对于常温下显微镜的焦距差，利用上述若干个温度及其对应的焦距差作出焦距差与 温度的标准曲线； 
步骤200：设定所述半导体晶片的温度，利用所述温控仪将所述半导体晶片的温度控制到设定温度，并测量设定温度下相对于常温下显微镜的焦距差； 
步骤300：检验所述设定温度对应的焦距差是否在所述焦距差与温度的标准曲线上，或者在容许的误差范围内； 
步骤400：若所述设定温度对应的焦距差在所述焦距差与温度的标准曲线上或者在容许的误差范围内，测量在设定温度下半导体晶片上的器件的特性； 
步骤500：若所述设定温度对应的焦距差不在所述焦距差与温度的标准曲线上并且不在容许的误差范围内，则使用所述焦距差与温度的标准曲线计算所述设定温度对应的实际温度，并根据实际温度对所述温控仪进行设置，使其显示正确的温度； 
步骤600：改变所述半导体晶片的设定温度，重复步骤200至步骤500，直至测量完成。 
6.如权利要求5所述的器件温度特性测量方法，其特征在于，所述若干个温度均匀分布在所述温控仪的测试温度范围。 
7.如权利要求5所述的器件温度特性测量方法，其特征在于，所述焦距差与温度的标准曲线为线性增长的直线。 
8.如权利要求5所述的器件温度特性测量方法，其特征在于，所述容许的误差范围为所述焦距差与温度的标准曲线沿温度对应的坐标轴平移±5℃的范围。 
CN201010241580.5A 2010-07-30 2010-07-30 一种实时检测晶片温度的方法及器件温度特性测量方法 Active CN101915626B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010241580.5A CN101915626B (zh) 2010-07-30 2010-07-30 一种实时检测晶片温度的方法及器件温度特性测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010241580.5A CN101915626B (zh) 2010-07-30 2010-07-30 一种实时检测晶片温度的方法及器件温度特性测量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101915626A CN101915626A (zh) 2010-12-15
CN101915626B true CN101915626B (zh) 2014-10-22

Family

ID=43323189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010241580.5A Active CN101915626B (zh) 2010-07-30 2010-07-30 一种实时检测晶片温度的方法及器件温度特性测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101915626B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10514416B2 (en) * 2017-09-29 2019-12-24 Advantest Corporation Electronic component handling apparatus and electronic component testing apparatus

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001343420A (ja) * 2000-06-02 2001-12-14 Nec Corp バーンインテスト装置およびその方法
CN100507586C (zh) * 2006-09-21 2009-07-01 北京中星微电子有限公司 一种集成电路芯片产品寿命的评估方法
EP1988375A1 (en) * 2007-05-03 2008-11-05 Renishaw plc Method and apparatus for rapid temperature measurement
CN201145717Y (zh) * 2007-09-28 2008-11-05 亿光电子工业股份有限公司 发光二极管的温度特性测量系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN101915626A (zh) 2010-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106443401B (zh) 一种功率mos器件温升和热阻构成测试装置和方法
CN102608511B (zh) 一种金属氧化物半导体管的结温和热阻测量方法
JP2007311389A (ja) プローバ及びプローブ接触方法
CN102520332A (zh) 晶圆测试装置及方法
CN109709141B (zh) 一种igbt温升和热阻构成测试装置和方法
CN102759544A (zh) 一种大功率碳化硅二极管热阻测试方法
CN103336239A (zh) 晶圆测试的方法
CN103575426A (zh) 一种水温传感器的标定方法
Gielen et al. Design and test of analog circuits towards sub-ppm level
TW201337280A (zh) 崩潰測試裝置及其測試方法
CN101915626B (zh) 一种实时检测晶片温度的方法及器件温度特性测量方法
CN102662092A (zh) 晶圆测试装置及方法
CN103217558B (zh) 一种探针卡维护方法
JP2010210510A (ja) 絶縁検査装置及び絶縁検査方法
CN100511622C (zh) 修正半导体引脚测试电压来校正输出电流的方法
CN114324992A (zh) 一种芯片测试方法、芯片测试设备及系统
US10886185B2 (en) Electrical component testing in stacked semiconductor arrangement
CN102854386B (zh) 一种电阻测试方法
CN102799168A (zh) 非接触式加热的温控器性能测试装置
CN112945418B (zh) 集成芯片的测温装置及测温方法
CN211014592U (zh) 晶圆漏电测试装置
CN105527596B (zh) 一种晶圆验收测试机台加压校准方法
Singh et al. Measuring the R thJC of Power Semiconductor Components Using Short Pulses
CN107543574B (zh) 机载传感器高温老炼试验自动检测仪及操作方法
JP2013120875A (ja) 半導体ウエハのテスト方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SHANGHAI HUAHONG GRACE SEMICONDUCTOR MANUFACTURING

Free format text: FORMER OWNER: HONGLI SEMICONDUCTOR MANUFACTURE CO LTD, SHANGHAI

Effective date: 20140514

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20140514

Address after: 201203 Shanghai Zhangjiang hi tech park Zuchongzhi Road No. 1399

Applicant after: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corporation

Address before: 201203 Shanghai Guo Shou Jing Road, Zhangjiang hi tech Park No. 818

Applicant before: Hongli Semiconductor Manufacture Co., Ltd., Shanghai

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant