CN110456249A - 一种防止焊盘和探针卡烧毁的测试电路及其使用方法 - Google Patents

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陈雷刚
周柯
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Abstract

本发明提供一种防止焊盘和探针卡烧毁的测试电路及其使用方法，防止焊盘和探针卡烧毁的测试电路，包括：测试金属线和与其并联的辅助电路；分别连接在测试金属线和辅助电路两端的第一、第二电流输入端；分别与第一、第二电流输入端对应连接的第一、第二电压测试端；辅助电路由一个从第一电流输入端至第二电流输入端反接的二极管和一个高阻值电阻串联而成。通过加入辅助电路来分担失效瞬间的大电压产生的过冲电流，以阻止大电压在焊盘间形成击穿造成烧毁。辅助电路使用二极管作为电路控制器，以保证在正常测试过程中处于断路状态，不影响电迁移ISO EM的正常测试以及测试过程中的阻值量测。

Description

一种防止焊盘和探针卡烧毁的测试电路及其使用方法
技术领域
本发明涉及半导体测试领域，特别是涉及一种防止焊盘和探针卡烧毁的测试电路及其使用方法。
背景技术
金属互联线电迁移可靠性随着技术日益更新，技术节点的缩小，变得越来越有挑战，晶圆级的早期监控也变得非常重要。目前晶圆级电迁移(Isothermal Electromigration:EM)是我们常用的晶圆级的早期监控方法。测试结构如图1所示，其中pad1至pad4分别为四个焊垫。
基于电迁移加速模型布莱克方程(Black Equation)，电迁移同时受电流和温度的影响。ISO EM测试程序是通过一个控制反馈循环来调节金属线上的电流来维持测试样品的温度直到EM效应发生至失效。
随着技术关键尺寸的逐渐缩小，测试结构的测试阻值越来越大，这样在测试线电迁移至金属空洞越来越大到以致最后失效的瞬间，会出现极高的大电压来维持电流。过冲电压会在焊盘间形成电路，击穿绝缘层，烧毁焊盘(如图2所示)和探针卡。
因此，需要提出一种新的防止焊盘和探针卡烧毁的测试电路及其使用方法来解决上述问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种防止焊盘和探针卡烧毁的电迁移测试电路，用于解决现有技术中测试线电迁移至金属空洞越来越大到以致最后失效的瞬间，过冲电压会烧毁焊盘和探针卡的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种防止焊盘和探针卡烧毁的电迁移测试电路，至少包括：测试金属线和与其并联的辅助电路；分别连接在所述测试金属线和所述辅助电路两端的第一、第二电流输入端；分别与所述第一、第二电流输入端对应连接的第一、第二电压测试端；所述辅助电路由一个从所述第一电流输入端至所述第二电流输入端反接的二极管和一个高阻值电阻串联而成。
优选地，所述高阻值电阻为用于分担电流的多晶硅控制器件。
优选地，该测试电路还包括用于接收量测到的所述高阻值的测试程序。
优选地，所述第一、第二电流输入端以及所述第一、第二电压测试端分别连接有焊盘。
本发明还提供所述的防止焊盘和探针卡烧毁的测试电路的使用方法，至少包括以下步骤：步骤一、在所述第一电流输入端施加电流源，读取所述第一、第二电压测试端的测试值，并得到所述测试金属线的电阻值；步骤二、当所述辅助电路导通时，通过量测到所述高阻值完成失效测试。
优选地，步骤二中量测到所述高阻值反馈给测试程序，通过所述测试程序判断失效，完成失效测试。
如上所述，本发明的防止焊盘和探针卡烧毁的电迁移测试电路，具有以下有益效果：通过在测试结构旁边加入辅助电路来分担失效瞬间的大电压产生的过冲电流，以阻止大电压在焊盘间形成击穿造成烧毁。辅助电路使用二极管作为电路控制器，以保证在正常测试过程中处于断路状态，不影响电迁移ISO EM的正常测试以及测试过程中的阻值量测。辅助电路使用高阻的多晶硅作为分担电流的控制器件，以保证整个回路不被烧毁，能够量测到高阻值反馈给测试程序，程序判断失效以结束测试。
附图说明
图1显示为现有技术中的ISO EM测试结构示意图；
图2显示为现有技术中的电迁移测试结构示意图；
图3显示为本发明中的测试电路示意图；
图4显示为使用本发明中的测试电路执行步骤一的电路示意图；
图5显示为使用本发明中的测试电路执行步骤二的电路示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图3至图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图3所示，图3显示为本发明中的测试电路示意图。本发明提供一种防止焊盘和探针卡烧毁的测试电路，如图3所示，图3显示为本发明中的测试电路示意图。本实施例中，该测试电路包括：测试金属线和与其并联的辅助电路；也就是说一条测试金属线用于测试该金属线的电阻。辅助电路是与该测试金属线并联的一条电路，亦即辅助电路的两端与测试金属线的两端连接。
本发明的测试电路还包括：分别连接在所述测试金属线和所述辅助电路两端的第一、第二电流输入端；分别与所述第一、第二电流输入端对应连接的第一、第二电压测试端；如图3所示，由于所述测试金属线与所述辅助电路并联，因此，所述第一电流输入端F1连接在所述测试金属线与所述辅助电路相连接的一端，该第一电流输入端F1用于输入第一电流(Force电流)；所述测试金属线与所述辅助电路相连接的另一端连接所述第二电流输入端F2，该第二电流输入端F2用于输入第二电流(Force电流)。
在图3中所述测试金属线的左端为第一电流输入端，用于施加第一电流；图3中所述测试金属线右端为第二电流输入端，用于施加第二电流。
本发明中，该测试电路还包括：分别与所述第一、第二电流输入端对应连接的第一、第二电压测试端。如图3所示，所述第一电流输入端F1对应连接所述第一电压测试端S1，所述第一电压测试端S1用于测试所述测试金属线该端处的电压(Sense电压)；所述第二电流输入端F2对应连接所述第二电压测试端S2，所述第一电压测试端S2用于测试所述测试金属线该端处的电压(Sense电压)。
如图3所示，本发明的所述辅助电路由一个从所述第一电流输入端F1至所述第二电流输入端F2反接的二极管和一个高阻值电阻串联而成，也就是说，所述辅助电路中的所述二极管的负极连接在所述第一电流输入端F1，所述二极管的正极连接所述高阻值电阻的一端，该高阻值电阻的另一端连接在所述第二电流输入端F2。
本发明进一步地，所述高阻值电阻为用于分担电流的多晶硅控制器件，以保证在测试过程中，整个回路不被烧毁。本发明再进一步地，该测试电路还包括用于接收量测到的所述高阻值的测试程序。所述测试程序通过接收所量测到的高阻值，判断是否达到失效标准，而确定是否停止测试。
本发明进一步地，所述第一、第二电流输入端以及所述第一、第二电压测试端分别连接有焊盘。也就是说如图3所示，所述第一电流输入端F1连接有焊盘，所述第二电流输入端F2连接有焊盘，所述第一电压测试端S1连接有焊盘，所述第二电压测试端S2连接有焊盘；连接在所述第一电流输入端F1上的焊盘用于将探针接触于该焊盘上，用于输入第一电流，连接在所述第一电压测试端S1上的焊盘用于将探针接触于该焊盘上，用于测试该第一电压测试端S1处的电压。所述第二电压输入端F2与所述第二电压测试端S2上的焊盘的作用分别与所述第一电压输入端F1与所述第一电压测试端S1上焊盘的作用相同。
本发明通过在测试金属线旁边加入辅助电路来分担失效瞬间的大电压产生的过冲电流，以阻止大电压在焊盘间形成击穿造成烧毁。所述辅助电路使用二极管作为电路控制器，以保证在正常测试过程中处于断路状态，不影响电迁移ISO EM的正常测试以及测试过程中的阻值量测。辅助电路使用高阻的多晶硅(poly)作为分担电流的控制器件，以保证整个回路不被烧毁，能够量测到高阻值反馈给测试程序，程序判断失效以结束测试。
本发明还提供该防止焊盘和探针卡烧毁的测试电路的使用方法，本实施例中包括以下步骤：
步骤一、在所述第一电流输入端施加电流源，读取所述第一、第二电压测试端的测试值，并得到所述测试金属线的电阻值。也即在所述第一电流输入端F1施加第一电流，在所述第一电压测试端S1和所述第二电压测试端S2处分别测试电压，两端的电压差值再除以所述第一电流的值，计算出所述测试金属线的电阻值。如图4所示，图4显示为使用本发明中的测试电路执行步骤一的电路示意图。该过程中，测试开始时，电流方向如图4所示，而在二极管所属的辅助电路支路中，由于二极管是反向，小电压状态下处于反向截止状态，电路不通，不影响ISOEM的正常测试以及阻值观测。
步骤二、当所述辅助电路导通时，通过量测到所述高阻值完成失效测试。进一步地，步骤二中量测到所述高阻值反馈给测试程序，通过所述测试程序判断失效，完成失效测试。如图5所示，图5显示为使用本发明中的测试电路执行步骤二的电路示意图。随着测试的进行，测试金属线的电迁移逐渐恶化导致阻值的不断变大，在测试失效前的瞬间出现过冲电压，大电压造成二极管反向击穿，形成通路，电流流经电阻量测到高阻反馈给程序，达到阻值失效标准，程序停止测试。测试完成。
通过这样的电路设计很好的阻止了大电压击穿焊盘回路。从而避免了焊盘和探针卡的烧毁。
综上所述，本发明通过在测试结构旁边加入辅助电路来分担失效瞬间的大电压产生的过冲电流，以阻止大电压在焊盘间形成击穿造成烧毁。辅助电路使用二极管作为电路控制器，以保证在正常测试过程中处于断路状态，不影响电迁移ISO EM的正常测试以及测试过程中的阻值量测。辅助电路使用高阻的多晶硅作为分担电流的控制器件，以保证整个回路不被烧毁，能够量测到高阻值反馈给测试程序，程序判断失效以结束测试。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种防止焊盘和探针卡烧毁的测试电路，其特征在于，至少包括：
测试金属线和与其并联的辅助电路；
分别连接在所述测试金属线和所述辅助电路两端的第一、第二电流输入端；分别与所述第一、第二电流输入端对应连接的第一、第二电压测试端；
所述辅助电路由一个从所述第一电流输入端至所述第二电流输入端反接的二极管和一个高阻值电阻串联而成。
2.根据权利要求1所述的防止焊盘和探针卡烧毁的测试电路，其特征在于：所述高阻值电阻为用于分担电流的多晶硅控制器件。
3.根据权利要求1所述的防止焊盘和探针卡烧毁的测试电路，其特征在于：该测试电路还包括用于接收量测到的所述高阻值的测试程序。
4.根据权利要求1所述的防止焊盘和探针卡烧毁的测试电路，其特征在于：所述第一、第二电流输入端以及所述第一、第二电压测试端分别连接有焊盘。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的防止焊盘和探针卡烧毁的测试电路的使用方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
步骤一、在所述第一电流输入端施加电流源，读取所述第一、第二电压测试端的测试值，并得到所述测试金属线的电阻值；
步骤二、当所述辅助电路导通时，通过量测到所述高阻值完成失效测试。
6.根据权利要求5所述的防止焊盘和探针卡烧毁的测试电路的使用方法，其特征在于：步骤二中量测到所述高阻值反馈给测试程序，通过所述测试程序判断失效，完成失效测试。
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