CN105092909A - 弯折探针及其治具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种弯折探针及其治具，弯折探针包括弯折呈等腰梯形的三段，第一段与第二段的夹角与第三段与第二段的夹角相同且夹角均为120-150°。本发明的弯折探针可以使背面探测式分析设备从芯片的正面进行探测分析，弯折探针不会对光学透镜造成损伤；弯折探针治具可以很方便地制作出符合要求的弯折探针，每个弯折探针形状一致，以便于在多针同时使用的情况下，缩短对焦时调整探针的时间，大大提高工作效率。

Description

弯折探针及其治具
技术领域
本发明涉及半导体集成电路的检测技术领域，尤其涉及一种用于半导体失效分析的弯折探针及其治具。
背景技术
随着半导体器件尺寸的缩小及工作电压的降低，芯片后段金属互联层逐步增多。太多的金属层会导致器件漏电、发光信号减弱甚至完全遮蔽，导致传统的正面探测式光子辐射显微镜(EmissionMicroscope，简称EMMI)无法精确定位失效位置。出于这种原因，背面探测式EMMI应运而生。
背面探测式EMMI主要是从芯片背面透过硅基板捕捉器件漏电等信号，从而对失效位置进行定位，其基本结构示意图如图1所示。正常的操作流程是，将样品正面朝上放置在样品台上，通过样品上方的显微镜对焦后，对芯片上的金属垫进行扎针并施加电信号。此时在芯片下方的探测器工作，从芯片背面检测定位缺陷的位置。常用的探测器有CCD共焦激光探测器、铟镓砷探测器；还有使用激光对芯片扫描诱发电阻变化，检测芯片内部电阻变化，从而对缺陷位置进行定位。
然而，从芯片背面透过硅基板捕捉器件漏电等信号始终具有不同于直接从芯片正面进行探测分析的局限性，而现有技术没有提供使用背面探测式分析设备从芯片样品的正面进行探测分析的装置或方法。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种弯折探针及其治具，可以使背面探测式分析设备从芯片正面进行探测分析，所使用的弯折探针不会对光学透镜造成损伤；而为弯折探针所设计的治具可以很方便地制作出符合要求的弯折探针。
本发明提供一种弯折探针，其包括弯折呈等腰梯形的三段，第一段与第三段长度相同并构成等腰梯形的两个腰，第一段与第三段中间的第二段构成等腰梯形的上底，所述第一段与第二段的夹角与第三段与第二段的夹角相同且所述夹角均为120-150°。
进一步地，所述弯折探针等腰梯形的高为3-8mm，所述弯折探针的总长度为15-50mm。
进一步地，所述弯折探针的直径为0.4-0.6mm。
进一步地，所述弯折探针的主要成分为钨。
本发明还提供一种上述弯折探针的治具，其包括底座和底座上的凸块，所述凸块具有第一面、第二面和第三面，所述第一面、第二面和第三面设有连通的凹槽，所述第一面凹槽用于容纳探针第一段，所述第二面凹槽和第三面凹槽分别用于容纳探针弯折后的探针第二段和第三段，所述第一面凹槽与第二面凹槽的夹角与第三面凹槽与第二面凹槽的夹角相同且所述夹角均为120-150°。
进一步地，所述第一面凹槽还具有供探针第一段底部插入至所述底座内的延伸槽，所述延伸槽形成有倒扣部，以防止探针弯折过程中底部翘起。
进一步地，所述第三面凹槽的长度为第一面凹槽长度的0.2-1倍。
进一步地，所述凸块的垂直高度为3-8mm，所述凹槽的总长度为10-40mm。
进一步地，所述凹槽为圆弧形截面，且其直径为0.4-0.6mm。
进一步地，所述治具采用硬度大于钨的材质。
本发明提供的弯折探针及其治具，可以使背面探测式分析设备从芯片的正面进行探测分析，弯折探针不会对光学透镜造成损伤；弯折探针治具可以很方便地制作出符合要求的弯折探针，每个弯折探针形状一致，以便于在多针同时使用的情况下，缩短对焦时调整探针的时间，大大提高工作效率。
附图说明
为能更清楚理解本发明的目的、特点和优点，以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细描述，其中：
图1是现有背面探测式EMMI从芯片背面探测分析的结构示意图；
图2是本发明弯折探针的结构示意图；
图3是利用本发明弯折探针使用背置式EMMI从芯片正面探测分析的结构示意图；
图4是本发明弯折探针治具的结构示意图；
图5是本发明利用治具制作弯折探针的步骤示意图。
具体实施方式
请参阅图2，本实施例的弯折探针，包括弯折呈等腰梯形的三段，第一段与第三段长度相同并构成等腰梯形的两个腰，第一段与第三段中间的第二段构成等腰梯形的上底，第一段与第二段的夹角与第三段与第二段的夹角相同且夹角均为120-150°。
从图2中可见，本实施例的弯折探针中，第一段长度b与第三段长度c相同，与第二段的夹角A、B也相同。实际应用中，夹角A和B越大，在光学显微镜寻找针尖位置越难；夹角A和B越小，则探针水平长度L越长，减小了多针作业时样品台的移动距离，如图3所示，多针作业时，样品放置在中间，由于探针座和针臂的总长度是固定的，探针座平台的宽度也是固定的，探针水平长度变长导致探针座移动范围的缩小。因此，夹角A和B较佳地为30-60°，即第一段与第二段的夹角以及第三段与第二段的夹角为120-150°。本实施例中夹角A和B采用45°。
同时，由于常规使用的光学透镜的工作距离是固定的，放大倍率越大，工作距离越短。目前使用的光学透镜最大倍率100X的工作距离为10mm，为了避免聚焦时探针碰到光学透镜，所以将弯折后的探针的最大垂直高度H(即等腰梯形的高)限制在8mm之内，较佳地探针高度为3-8mm。因此，弯折探针的总长度较佳地为15-50mm，本实施例采用本领域常用长度32mm；弯折探针的直径较佳地为0.4-0.6mm，本实施例采用本领域常用直径0.5mm。本实施例中弯折探针采用本领域常用材质，其主要成分为钨。
请继续参阅图3，将本发明弯折探针应用于背置式EMMI从芯片正面的探测分析，其中，将芯片正面朝下固定在样品台背面，通过下面的探测器及光学透镜实时动态成像，找到待测区域；探针弯折至针尖向上，安装在探针座针臂上，将探针、针臂穿过样品台侧面的孔；在探测器实时图像中找到探针针尖，并对样品的金属垫扎针并施加电信号；然后就可以从芯片正面进行EMMI或OBIRCH定位分析。
根据芯片的测试条件不同，应用到的探针数为2-6个。探针弯折可以使用老虎钳来实现。但如果弯折后的形状不同，a、b、c、尺寸和A、B的大小不同，将会对操作带来很大的麻烦。尺寸差异大时，光学显微镜中寻找针尖困难，需要对每一个探针座进行调整，特别是多探针应用时，调整时间很长、效率低；而且不同尺寸形状的弯折探针存在碰到光学透镜甚至对透镜造成损伤的可能性。
请参阅图4，本发明弯折探针治具的实施例中，该治具包括底座21和底座21上的凸块22，凸块22具有第一面23、第二面24和第三面25，第一面23、第二面24和第三面25设有连通的凹槽，第一面凹槽231用于容纳探针第一段，第二面凹槽241和第三面凹槽251分别用于容纳探针弯折后的探针第二段和第三段，第一面凹槽231与第二面凹槽241的夹角与第三面凹槽251与第二面凹槽241的夹角相同且夹角均为120-150°。本实施例中夹角采用135°。
其中，本实施例中凹槽分别开设在三个面的当中，且如图4中左视图所示，凹槽均设为竖直方向，实际应用中，若三个面有倾斜，如第二面非水平，则可以相应调整其他两个面的角度，或者调整凹槽的开设方向，只要使凹槽之间的夹角满足本实施例的范围即可。
本实施例中，为了防止探针在弯折过程中底部翘起，以便于进行弯折，第一面凹槽231还具有供探针第一段底部插入至底座21内的延伸槽232，其包括延伸槽的总长度设为探针的第一段长度，延伸槽232形成有图4中所示的倒扣部233，可以有效防止探针在弯折过程中底部翘起。
本实施例中，在将探针进行第三段弯折的过程中，只需要给一小段第三面凹槽即可供第三段抵靠，因此，如图4所示，第三面凹槽的长度为第一面凹槽长度的0.3倍，实际应用中可以是0.2-1倍。
为了制作出符合上述实施例尺寸要求的弯折探针，本实施例的治具，凸块22的垂直高度较佳地为3-8mm，凹槽的总长度较佳地为10-40mm。本实施例制作32mm探针的治具凹槽总长度采用25mm，凹槽也设为与探针外形相配合的圆弧形截面，直径设为与探针直径一致的0.5mm，治具较佳地采用比钨探针硬度高的材质，如铬、钨钢等。
图5显示了利用本实施例治具制作弯折探针的步骤示意图，步骤1将待弯折的探针插入第一面凹槽中，底部伸入延伸槽内，步骤2将探针沿着第二面凹槽进行第一次弯折，步骤3将探针沿着第三面凹槽进行第二次弯折。

Claims (10)

1.一种弯折探针，其特征在于：其包括弯折呈等腰梯形的三段，第一段与第三段长度相同并构成等腰梯形的两个腰，第一段与第三段中间的第二段构成等腰梯形的上底，所述第一段与第二段的夹角与第三段与第二段的夹角相同且所述夹角均为120-150°。
2.根据权利要求1所述的弯折探针及其治具，其特征在于：所述弯折探针等腰梯形的高为3-8mm，所述弯折探针的总长度为15-50mm。
3.根据权利要求1所述的弯折探针及其治具，其特征在于：所述弯折探针的直径为0.4-0.6mm。
4.根据权利要求1所述的弯折探针及其治具，其特征在于：所述弯折探针的主要成分为钨。
5.一种权利要求1所述弯折探针的治具，其特征在于：其包括底座和底座上的凸块，所述凸块具有第一面、第二面和第三面，所述第一面、第二面和第三面设有连通的凹槽，所述第一面凹槽用于容纳探针第一段，所述第二面凹槽和第三面凹槽分别用于容纳探针弯折后的探针第二段和第三段，所述第一面凹槽与第二面凹槽的夹角与第三面凹槽与第二面凹槽的夹角相同且所述夹角均为120-150°。
6.根据权利要求5所述的弯折探针及其治具，其特征在于：所述第一面凹槽还具有供探针第一段底部插入至所述底座内的延伸槽，所述延伸槽形成有倒扣部，以防止探针弯折过程中底部翘起。
7.根据权利要求5或6所述的治具，其特征在于：所述第三面凹槽的长度为第一面凹槽长度的0.2-1倍。
8.根据权利要求5或6所述的治具，其特征在于：所述凸块的垂直高度为3-8mm，所述凹槽的总长度为10-40mm。
9.根据权利要求5或6所述的治具，其特征在于：所述凹槽为圆弧形截面，且其直径为0.4-0.6mm。
10.根据权利要求5或6所述的治具，其特征在于：所述治具采用硬度大于钨的材质。
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