CN102854386B - 一种电阻测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于电阻测试领域，提供了一种电阻测试方法，包括下述步骤：将测试机的四个测试端分别与待测电阻的四个测试端连接，其中测试机第一测试端与第二测试端在待测电阻的同一侧相连，测试机第三、第四测试端在待测电阻的另一侧相连；分别测试测试机四个测试端之间的部分或全部电阻值，根据所述测试机四个测试端之间的部分或全部电阻值，计算待测电阻的阻值。通过使用本发明实施例所提供的电阻测试方法，能够很好解决现有电阻测试方法中接触电阻所导致测试误差的问题，测试方法简单，对测试设备要求低，易实现，而且所测试的电阻的测试值精准度高。

Description

一种电阻测试方法
技术领域
本发明属于测试领域，尤其涉及一种电阻测试方法。
背景技术
在电子产品，特别是集成电路的制造过程中，往往需要对电阻进行测试。集成电路芯片在晶圆测试过程中，存在晶圆测试的探针卡的探针线结构电阻和探针与电阻测试端之间的接触电阻两种寄生的电阻。当待测电阻值要求精度较高时，线结构电阻和接触电阻往往不能忽略。
在现有的测试技术中，主要通过开尔文补偿测试法来消除探针的线结构电阻。
图1为开尔文测试电阻的结构简图，包括待测电阻RT，和分别位于电阻RT两端的第一测试端D2、第二测试端D1和第三测试端C1、第四测试端C2。第一至第四测试端分别对应A、B、E、F四个探针测试端。
在测试机的测试端与电阻的测试端之间存在线结构电阻，以及探针与测试端之间的接触电阻。线结构电阻表示为RL，接触电阻表示为RC。
在测试过程中，上述四端形成2条测试回路：
第一条通路是电压回路，也称Sence回路，由A点经线电阻RAL和接触电阻RAC到D2端，然后经待测电阻RT到C2端，接触电阻RFC，线电阻RFL到F端。在此回路中，电流非常小，近似为零。
第二条通路是电流回路，也称Force回路，由B点经线电阻RBL和接触电阻RBC到D1端，然后经待测电阻RT到C1端，接触电阻REC，线电阻REL到E端。在此回路中，电流较大，设为I。
按照作用和电位的高低，A端、F端、B端和E端被称为高电位施加线(HF)、低电位施加线(LF)、高电位检测线(HS)和低电位检测线(LS)。
其中，A端、B端分别经过线电阻在M点相连，E端、F端分别经过线电阻在N点相连。因为在读取电压或电流值时，接触电阻部分是隐含在待测电阻RT中的，即在实际测试读数过程中接触电阻无法避免的被包括在了待测电阻RT中。
由于流过Sence测试回路的电流非常小，近似为零，在电阻RAL、RFL上的压降也为零，而激励电流I在电阻RBL、REL上的压降不影响I在被测电阻RT上的压降，同时，电阻RBL、REL也不影响流过待测电阻RT的电流。
所以，通过Sence测试回路的电压表可以准确测出电阻RT两端的电压U，通过Force回路，可以准确测量出待测电阻RT的电流I，则，根据欧姆定律：
R＝U/I；
一般工程上，将此电阻R近似等于待测电阻RT。
但很明显有一个问题，在电压表读数时，无法避免的将接触电阻部分承受的电压包含在其中，即：
U＝(RAC+RFC+RT)＊I
在上述的电阻包含了探针的接触电阻与待测电阻RT，即：
R＝RAC+RT+RFC
其中，电阻RAC、RFC分别为探针A、F与测试端的接触电阻，电阻RT是待测电阻值，R是实际欧姆定律计算的电阻值。
当待测电阻RT精度要求高时，接触电阻往往不能忽略。为了减小接触电阻的误差。目前多采用增加探针点，通过多条探针的并联降低接触电阻的方法降低接触电阻，但仍不能将接触电阻的影响排除。
发明内容
本发明实施例提供一种电阻测试方法，旨在解决现有的测试电阻方法无法排除接触电阻的影响，所测量电阻阻值误差较大的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种电阻测试方法，包括下述步骤：
将测试机的四个测试端分别与待测电阻的四个测试端连接，测试机的测试端与待测电阻之间存在线电阻和接触电阻，二者为串联关系，其中测试机第一测试端与第二测试端在待测电阻的同一侧相连，测试机第三、第四测试端在待测电阻的另一侧相连；
采用施加电压测试电流的方法测试电阻，分别测试测试机四个测试端之间的部分或全部电阻值，根据所述测试机四个测试端之间的部分或全部电阻值，计算待测电阻的阻值；
当测试NMOS管的导通电阻值时，所述分别测试测试机四个测试端之间的部分或全部电阻值，根据所述测试机四个测试端之间的部分或全部电阻值，计算待测电阻的阻值的步骤具体为：
将测试机第一测试端、第二测试端分别与待测NMOS管的漏端相连，第三、第四测试端分别与待测NMOS的源端相连；
将测试机第三测试端、第四测试端悬空，测试测试机第一测试端、第二测试端的串联电阻之和R21，待测NMOS管截止；
将测试机第一测试端、第二测试端悬空，测试测试机第三测试端、第四测试端的串联电阻之和R22；
将测试机第三测试端、第四测试端并联，待测NMOS管导通，测试测试机第一测试端与测试机第三测试端、第四测试端并联端的电阻R23；
将测试机第三测试端、第四测试端并联，待测NMOS管导通，测试测试机第二测试端与测试机第三测试端、第四测试端并联端的电阻R24；
将测试机第一测试端、第二测试端并联，待测NMOS管导通，测试测试机第三测试端与测试机第一测试端、第二测试端并联端的电阻R25；
将测试机第一测试端、第二测试端并联，待测NMOS管导通，测试测试机第四测试端与测试机第一测试端、第二测试端并联端的电阻R26；
分别将测试机第一测试端、第二测试端并联，测试机第三测试端、第四测试端并联，待测NMOS管导通，测试测试机第一测试端、第二测试端并联端与测试机第三测试端、第四测试端并联端的电阻R27；
按下式计算待测MOS管的导通电阻Ron：
Ron＝(R26+R25+R24+R23-2＊R27-R22-R21)/2；
其中，R21＝RA+RB，R22＝RE+RF，R23＝RA+Ron+REF，R24＝RB+Ron+REF，R25＝RE+Ron+RAB，R26＝RF+Ron+RAB；
RA为测试机第一测试端与待测NMOS管第一测试端的线电阻与接触电阻之和；
RB为测试机第二测试端与待测NMOS管第二测试端的线电阻与接触电阻之和；
RE为测试机第三测试端与待测NMOS管第三测试端的线电阻与接触电阻之和；
RF为测试机第四测试端与待测NMOS管第四测试端的线电阻与接触电阻之和；
Ron为待测NMOS管的导通电阻；
REF为RE、RF并联电阻和；
RAB为RA、RB并联电阻和；或
当测试NMOS管的导通电阻值时，所述分别测试测试机四个测试端之间的部分或全部电阻值，根据所述测试机四个测试端之间的部分或全部电阻值，计算待测电阻的阻值的步骤具体为：
将测试机第一测试端、第二测试端分别与待测NMOS管的漏端相连，第三、第四测试端分别与待测NMOS的源端相连；
将测试机第三测试端、第四测试端悬空，测试测试机第一测试端、第二测试端的串联电阻之和R31，待测NMOS管截止；
将测试机第一测试端、第二测试端悬空，测试测试机第三测试端、第四测试端的串联电阻之和R32，待测NMOS管截止；
将测试机第二测试端、第四测试端悬空，待测NMOS管导通，测试测试机第一测试端与第三测试端的串联电阻之和R33；
将测试机第一测试端、第三测试端悬空，待测NMOS管导通，测试测试机第二测试端与第四测试端的串联电阻之和R34；
按下式计算待测MOS管的导通电阻Ron：
Ron＝(R34+R33-R32-R31)/2
其中，R31＝RA+RB，R32＝RE+RF，R33＝RA+Ron+RE，R34＝RB+Ron+RF；
RA为测试机第一测试端与待测NMOS管第一测试端的线电阻与接触电阻之和；
RB是测试机第二测试端与待测NMOS管第二测试端的线电阻与接触电阻之和；
RE是测试机第三测试端与待测NMOS管第三测试端的线电阻与接触电阻之和；
RF是测试机第四测试端与待测NMOS管第四测试端的线电阻与接触电阻之和；
Ron为待测NMOS管的导通电阻。
通过使用本发明实施例所提供的电阻测试方法，能够很好解决现有电阻测试方法中接触电阻所导致测试误差的问题，测试方法简单，对测试设备要求低，易实现，而且所测试的电阻的测试值精准度高。
附图说明
图1是现有技术提供的开尔文测试电阻的结构图；
图2是本发明实施例提供的本发明实施例提供的电阻测试方法示意图；
图3是采用本发明实施例的电阻测试方法测试一电阻的值的电路结构图；
图4是本发明实施例中线电阻和接触电阻的连接示意图；
图5是采用本发明实施例的电阻测试方法测试NMOS管的导通电阻值的电路结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的电阻测试方法如图2所示，测试机有四个测试端，分别为测试机第一测试端A端，测试机第二测试端B端，测试机第三测试端E端，测试机第四测试端F端，该四个测试端分别与待测电阻RT的待测电阻第一测试端D2、待测电阻第二测试端D1、待测电阻第三测试端C1、待测电阻第四测试端C2相连接。
待测电阻第一测试端D2、待测电阻第二测试端D1分布在待测电阻RT的同一侧，待测电阻第三测试端C1、待测电阻第四测试端C2分布在待测电阻RT的另一侧。
在本发明实施例中，通过分别测试测试机第一测试端A端，测试机第二测试端B端，测试机第三测试端E端，测试机第四测试端F端之间的部分或全部电阻值，然后经数学逻辑运算，能够精确得到待测电阻RT的阻值。
作为本发明实施例应用的一个具体实例，使用本发明实施例的四端测试法精确测试一电阻的值，其电路结构如图3所示。
A端、B端、E端、F端分别是测试机的第一、二、三、四测试端，D2、D1、C1、C2分别是待测电阻RT的第一、二、三、四测试端。
测试机的测试端与待测电阻RT之间存在线电阻RL和接触电阻RC，二者为串联关系。
测试方法如下：
1.将测试机第三测试端E端、第四测试端F端悬空，测试测试机第一测试端A端、第二测试端B端的串联电阻之和R11，用公式表示如下：
R11＝RA+RB；   (1)
其中，RA为测试机第一测试端A端与待测电阻第一测试端D2之间的线电阻RAL与接触电阻RAC之和，即：
RA＝RAL+RAC；
RB为测试机第二测试端B端与待测电阻第二测试端D1之间的线电阻RBL与接触电阻RBC之和，即：
RB＝RBL+RBC；
2.将测试机第一测试端A端、第二测试端B端悬空，测试测试机第三测试端E端、第四测试端F端的串联电阻之和R12，即：
R12＝RE+RF；   (2)
其中，RE是测试机第三测试端E端与待测电阻第三测试端C1端之间的线电阻REL与接触电阻REC之和，即：
RE＝REL+REC；
RF是测试机第四测试端F端与待测电阻第四测试端C2之间的线电阻RFL与接触电阻RFC之和，即：
RF＝RFL+RFC；
3.将测试机第二测试端B端、第四测试端F端悬空，测试测试机第一测试端A端与第三测试端E端的串联电阻之和R13；
R13＝RA+RT+RE；   (3)
其中，RA，RE的意义同上，RT为待测电阻值；
4.将测试机第一测试端A端、第三测试端E端悬空，测试机第二测试端B端与第四测试端F端的串联电阻之和R14，即：
R14＝RB+RT+RF；   (4)
其中，RB，RF，RT的意义同上。
则通过公式“[(4)+(3)-(2)-(1)]/2”可得待测电阻RT，即：
RT＝(R14+R13-R12-R11)/2   (5)
从上式可知，测试机端与待测电阻RT之间的线电阻和接触电阻已经完全消除掉了，经过计算后的RT与实际的电阻精确相等，不存在近似。
根据欧姆定律，R＝U/I；
其中，测试上述电阻采用施加电压测试电流的方法测试电阻。
在本发明实施例中，RA、RB、RE、RF等虚线框内的线电阻和接触电阻如图4所示。
作为本发明实施例应用的另一个具体实例，利用本发明实施例的四端测试法测试NMOS管的导通电阻值，测试电路的结构如图4所示。
其中，待测的导通电阻是当NMOS管导通时的电阻Ron，当NMOS管截止时，NMOS的等效电阻是无穷大的。
A端、B端、E端、F端分别是测试机第一、二、三、四测试端。
测试方法如下：
1.将测试机第三测试端E端、第四测试端F端悬空，测试测试机第一测试端A端、第二测试端B端的串联电阻之和R21，待测NMOS管截止，则R21用公式表示如下：
R21＝RA+RB；   (6)
其中，RA是测试机第一测试端A端与待测NMOS管第一测试端D2的线电阻与接触电阻之和，RB是测试机第二测试端B端与待测NMOS管第二测试端D1的线电阻与接触电阻之和；
2.将测试机第一测试端A端、第二测试端B端悬空，测试测试机第三测试端E端、第四测试端F端的串联电阻之和R22，待测NMOS管截止，则R22用公式表示如下：
R22＝RE+RF；   (7)
其中，RE是测试机第三测试端E端与待测电阻第三测试端C1的线电阻与接触电阻之和，RF是测试机第四测试端F端与待测电阻第四测试端C2的线电阻与接触电阻之和；
3.将测试机第三测试端E端、第四测试端F端并联，待测NMOS管导通，测试测试机第一测试端A与第三测试端E端、第四测试端F端并联端的电阻，设为R23，即：
R23＝RA+Ron+REF；   (8)
其中，RA电阻意义同上，Ron为待测MOS管的导通电阻，REF表示RE，RF并联电阻和；
4.将测试机第三测试端E端、第四测试端F端并联，待测NMOS管导通，测试测试机第二测试端B端与第三测试端E端、第四测试端F端并联端的电阻，设为R24，即：
R24＝RB+Ron+REF；   (9)
其中，RB、Ron、REF电阻值意义同上；
5.将测试机第一测试端A端、第二测试端B端并联，待测NMOS管导通，测试测试机第三测试端E端与测试机第一测试端A端、第二测试端B端并联端的电阻设为R25，即：
R25＝RE+Ron+RAB；   (10)
其中，RE，Ron电阻意义同上，RAB表示RA，RB并联电阻和；
6.将测试机第一测试端A端、第二测试端B端并联，待测NMOS管导通，测试测试机第四测试端F端与测试机第一测试端A端、第二测试端B端并联端的电阻设为R26；
R26＝RF+Ron+RAB；   (11)
其中，RF，Ron，RAB电阻意义同上；
7.分别将测试机第一测试端A端、第二测试端B端并联，测试机第三测试端E端、第四测试端F端并联，待测NMOS管导通，测试测试机第一测试端A端、第二测试端B端并联端与测试机第三测试端E端、第四测试端F端并联端的电阻，设为R27，即：
R27＝RAB+Ron+REF；   (12)
其中，RAB，Ron，REF电阻意义同上；
则通过公式“[(11)+(10)+(9)+(8)-2＊(12)-(7)-(6)]/2”可得待测MOS管的导通电阻Ron，即：
Ron＝(R26+R25+R24+R23-2＊R27-R22-R21)/2   (13)
作为本发明的一个实施例，NMOS管的导通电阻的测试也可以采用与普通电阻类似的方式，即上述1～7步骤也可以替换成如下4个步骤，该4个步骤与上述测试普通电阻的4个步骤一致：
1.将测试机第三测试端E端、第四测试端F端悬空，测试测试机第一测试端A端、第二测试端B端的串联电阻之和R31，待测NMOS管截止，则R31用公式表示如下：
R31＝RA+RB；   (14)
其中，RA是测试机第一测试端A端与待测NMOS管第一测试端D2的线电阻与接触电阻之和，RB是测试机第二测试端与待测NMOS管第二测试端D1的线电阻与接触电阻之和；
2.将测试机第一测试端A端、第二测试端B端悬空，测试测试机第三测试端E端、第四测试端F端的串联电阻之和R32，待测NMOS管截止，则R32用公式表示如下：
R32＝RE+RF；   (15)
其中，RE是测试机第三测试端E端与待测NMOS管第三测试端C1的线电阻与接触电阻之和，RF是测试机第四测试端F端与待测NMOS管第四测试端C2的线电阻与接触电阻之和；
3.将测试机第二测试端B端、第四测试端F端悬空，待测NMOS管导通，测试测试机第一测试端A端与第三测试端E端的串联电阻之和R33，则R33用公式表示如下；
R33＝RA+Ron+RE；   (16)
其中，RA，RE的意义同上，Ron为NMOS管的导通电阻；
4.将测试机第一测试端A端、第三测试端E端悬空，待测NMOS管导通，测试机第二测试端B端与第四测试端F端的串联电阻之和R34，则R34用公式表示如下；
R34＝RB+Ron+RF；   (17)
其中，RB，RF，Ron的意义同上。
则通过公式“[(16)+(17)-(14)-(15)]/2”可得待测NMOS管的导通电阻Ron，即：
Ron＝(R34+R33-R32-R31)/2   (18)
根据欧姆定律中，计算电阻R：
R＝U/I；
其中，测试上述电阻采用施加电流测试电压的方法测试电阻。
通过使用本发明实施例所提供的电阻测试方法，能够很好解决现有电阻测试方法中接触电阻所导致测试误差的问题，测试方法简单，对测试设备要求低，易实现，而且所测试的电阻的测试值精准度高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种电阻测试方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
将测试机的四个测试端分别与待测电阻的四个测试端连接，测试机的测试端与待测电阻之间存在线电阻和接触电阻，二者为串联关系，其中测试机第一测试端与第二测试端在待测电阻的同一侧相连，测试机第三、第四测试端在待测电阻的另一侧相连；
采用施加电压测试电流的方法测试电阻，分别测试测试机四个测试端之间的部分或全部电阻值，根据所述测试机四个测试端之间的部分或全部电阻值，计算待测电阻的阻值；
当测试NMOS管的导通电阻值时，所述分别测试测试机四个测试端之间的部分或全部电阻值，根据所述测试机四个测试端之间的部分或全部电阻值，计算待测电阻的阻值的步骤具体为：
将测试机第一测试端、第二测试端分别与待测NMOS管的漏端相连，第三、第四测试端分别与待测NMOS的源端相连；
将测试机第三测试端、第四测试端悬空，测试测试机第一测试端、第二测试端的串联电阻之和R21，待测NMOS管截止；
将测试机第一测试端、第二测试端悬空，测试测试机第三测试端、第四测试端的串联电阻之和R22；
将测试机第三测试端、第四测试端并联，待测NMOS管导通，测试测试机第一测试端与测试机第三测试端、第四测试端并联端的电阻R23；
将测试机第三测试端、第四测试端并联，待测NMOS管导通，测试测试机第二测试端与测试机第三测试端、第四测试端并联端的电阻R24；
将测试机第一测试端、第二测试端并联，待测NMOS管导通，测试测试机第三测试端与测试机第一测试端、第二测试端并联端的电阻R25；
将测试机第一测试端、第二测试端并联，待测NMOS管导通，测试测试机第四测试端与测试机第一测试端、第二测试端并联端的电阻R26；
分别将测试机第一测试端、第二测试端并联，测试机第三测试端、第四测试端并联，待测NMOS管导通，测试测试机第一测试端、第二测试端并联端与测试机第三测试端、第四测试端并联端的电阻R27；
按下式计算待测MOS管的导通电阻Ron：
Ron＝(R26+R25+R24+R23-2＊R27-R22-R21)/2；
其中，R21＝RA+RB，R22＝RE+RF，R23＝RA+Ron+REF，R24＝RBB+Ron+REF，R25＝RE+Ron+RAB，R26＝RF+Ron+RAB；
RA为测试机第一测试端与待测NMOS管第一测试端的线电阻与接触电阻之和；
RB为测试机第二测试端与待测NMOS管第二测试端的线电阻与接触电阻之和；
RE为测试机第三测试端与待测NMOS管第三测试端的线电阻与接触电阻之和；
RF为测试机第四测试端与待测NMOS管第四测试端的线电阻与接触电阻之和；
Ron为待测NMOS管的导通电阻；
REF为RE、RF并联电阻和；
RAB为RA、RB并联电阻和；或
当测试NMOS管的导通电阻值时，所述分别测试测试机四个测试端之间的部分或全部电阻值，根据所述测试机四个测试端之间的部分或全部电阻值，计算待测电阻的阻值的步骤具体为：
将测试机第一测试端、第二测试端分别与待测NMOS管的漏端相连，第三、第四测试端分别与待测NMOS的源端相连；
将测试机第三测试端、第四测试端悬空，测试测试机第一测试端、第二测试端的串联电阻之和R31，待测NMOS管截止；
将测试机第一测试端、第二测试端悬空，测试测试机第三测试端、第四测试端的串联电阻之和R32，待测NMOS管截止；
将测试机第二测试端、第四测试端悬空，待测NMOS管导通，测试测试机第一测试端与第三测试端的串联电阻之和R33；
将测试机第一测试端、第三测试端悬空，待测NMOS管导通，测试测试机第二测试端与第四测试端的串联电阻之和R34；
按下式计算待测MOS管的导通电阻Ron：
Ron＝(R34+R33-R32-R31)/2
其中，R31＝RA+RB，R32＝RE+RF，R33＝RA+Ron+RE，R34＝RBB+Ron+RF；
RA为测试机第一测试端与待测NMOS管第一测试端的线电阻与接触电阻之和；
RB是测试机第二测试端与待测NMOS管第二测试端的线电阻与接触电阻之和；
RE是测试机第三测试端与待测NMOS管第三测试端的线电阻与接触电阻之和；
RF是测试机第四测试端与待测NMOS管第四测试端的线电阻与接触电阻之和；
Ron为待测NMOS管的导通电阻。
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