CN112731073A - 用于经时击穿测试的探针卡及经时击穿测试方法 - Google Patents

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赵东艳
王于波
周芝梅
邵瑾
陈燕宁
付振
袁远东
杨红
陈睿
王文武
都安彦
李恋恋
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Abstract

本发明涉及芯片测试领域，提供一种用于经时击穿测试的探针卡以及经时击穿测试方法。所述用于经时击穿测试的探针卡包括：印制电路板以及设置于所述印制电路板的探针，所述印制电路板设有用于输入经时击穿测试信号的输入端，还包括限流元件，所述探针的第一端通过所述限流元件连接所述印制电路板的输入端，所述探针的第二端用于输出所述经时击穿测试信号。本发明通过限流元件吸收器件栅氧化层被击穿时的瞬间大电流，防止器件内部的其它结构被损坏(击穿)，这种情况下器件处于早期损坏，容易确定早期损坏故障点的位置，有助于确定可靠性失效的根本原因。

Description

用于经时击穿测试的探针卡及经时击穿测试方法
技术领域
本发明涉及芯片测试领域，具体地涉及一种用于经时击穿测试的探针卡以及一种经时击穿测试方法。
背景技术
TDDB(time dependent dielectric breakdown，与时间相关电介质击穿，又称为经时击穿)测试是芯片可靠性测试之一。TDDB测试通常是在器件的栅极加恒定的电压使器件处于积累状态，经过一段时间后氧化膜就会击穿，这期间经历的时间就是器件在该条件下的寿命。
在栅氧化层的TDDB测试中，栅介质在被击穿前有很高的电阻，当测试电压施加在栅介质上时会有很小的电流流过。当介质层被击穿时电介质中的电阻变的很小，器件中流过的电流很大，会导致器件的结构发生损坏，此时很难在已损坏的器件中找出其发生故障的根本原因。此外，在电学测试的过程中，介质击穿会在很短的时间内发生，即使是目前最先进的测试器也不能够有效的对电流的突然增加做出快速的反应，来应对大电流对器件的损害。然而，在新器件和新材料的开发过程中，大量的样品需要在短时间内进行TDDB测试，在测试的过程中样品会出现很多的故障使得器件出现可靠性失效的情况。
在TDDB测试中，介电层在被击穿前有很小的泄漏电流，但在击穿时有很大的电流流过器件模型，即使在测试器中有电流限制，大电流也会破坏第一次故障的部位，并造成器件内部其它结构烧坏，导致可靠性失效。现有的测试技术很难确定出器件可靠性失效的根本原因，即不能确定是器件模型本身的故障导致可靠性失效，还是器件模型在测试过程中电介质被击穿时大电流流过器件模型而导致器件可靠性失效。
发明内容
本发明实施方式的目的是提供一种用于经时击穿测试的探针卡以及经时击穿测试方法，以解决在测试过程中介质击穿时瞬间大电流对器件内部其它结构造成损坏的问题。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种用于经时击穿测试的探针卡，包括印制电路板以及设置于所述印制电路板的探针，所述印制电路板设有用于输入经时击穿测试信号的输入端，所述用于经时击穿测试的探针卡还包括限流元件，所述探针的第一端通过所述限流元件连接所述印制电路板的输入端，所述探针的第二端用于输出所述经时击穿测试信号。
进一步地，所述限流元件为电阻。
进一步地，所述电阻的第一端通过所述印制电路板上的线路与所述印制电路板的输入端连接，所述电阻的第二端与所述探针的第一端连接。
进一步地，所述印制电路板的输入端输入的经时击穿测试信号为脉冲电压信号或交流电压信号。
进一步地，所述限流元件为电感。
进一步地，所述电感的第一端通过所述印制电路板上的线路与所述印制电路板的输入端连接，所述电感的第二端与所述探针的第一端连接。
进一步地，所述印制电路板的输入端输入的经时击穿测试信号为直流电压信号。
本发明另一方面提供一种经时击穿测试方法，所述方法包括：
根据待测器件的规格选取用于经时击穿测试的探针卡，所述探针卡具有用于输入经时击穿测试信号的输入端以及用于接触所述待测器件的探针；
在所述探针卡的输入端与探针之间设置限流元件，所述限流元件的阻值根据所述待测器件的漏电流参数确定；
采用设置有所述限流元件的所述探针卡对所述待测器件进行经时击穿测试。
进一步地，所述限流元件为电阻，所述探针卡的输入端输入的经时击穿测试信号为恒压脉冲电压信号或交流电压信号。
进一步地，所述限流元件为电感，所述探针卡的输入端输入的经时击穿测试信号为直流电压信号。
本发明提供的用于经时击穿测试的探针卡以及经时击穿测试方法，在测试过程中通过限流元件吸收器件栅氧化层被击穿时的瞬间大电流，不会有瞬间大电流流过器件，防止器件内部的其它结构被损坏(击穿)，这种情况下器件处于早期损坏(损坏不严重)，容易确定早期损坏故障点的位置，有助于确定可靠性失效的根本原因。
本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：
图1是本发明实施例一提供的用于经时击穿测试的探针卡的结构示意图(剖面图)；
图2是本发明实施例二提供的用于经时击穿测试的探针卡的结构示意图(剖面图)；
图3是本发明一种实施方式提供的经时击穿测试方法的流程图。
附图标记说明
10-印制电路板，11-输入端，12-线路，20-探针，30-电阻，40-电感。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本文所述的“连接”用于表述两个部件/元件之间的电功率连接或信号连接；“连接”可以是两个元件的直接连接，也可以是通过中间媒介(例如导线)相连，还可以是通过第三个元件实现的间接连接。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的用于经时击穿测试的探针卡的结构示意图(剖面图)。如图1所示，本实施例提供一种用于经时击穿测试的探针卡，包括印制电路板10、设置于所述印制电路板10的探针20和限流元件。所述印制电路板10上设有用于输入经时击穿测试信号的输入端11，所述探针20的第一端通过所述限流元件连接所述印制电路板10的输入端11，所述探针20的第二端用于输出所述经时击穿测试信号。在经时击穿测试过程中，所述探针20的第二端与待测器件的栅氧化层的焊点接触。
本实施例中，所述限流元件采用电阻30，所述电阻30的阻值根据待测器件的漏电流参数来确定。所述电阻30的第一端通过所述印制电路板10上的线路12与所述印制电路板10的输入端11连接，所述电阻30的第二端与所述探针20的第一端连接。所述印制电路板10的输入端11输入的经时击穿测试信号为脉冲电压信号或交流电压信号。所述电阻30的阻值根据待测器件的漏电流参数来确定，通常在千欧或兆欧级别。基于电阻的特性，在脉冲电压或交流电压下，其限流效果较好，且对作用到器件上的电压的影响较小。
实施例二
图2是本发明实施例二提供的用于经时击穿测试的探针卡的结构示意图(剖面图)。如图2所示，本实施例提供一种用于经时击穿测试的探针卡，包括印制电路板10、设置于所述印制电路板10的探针20和限流元件。所述印制电路板10上设有用于输入经时击穿测试信号的输入端11，所述探针20的第一端通过所述限流元件连接所述印制电路板10的输入端11，所述探针20的第二端用于输出所述经时击穿测试信号。在经时击穿测试过程中，所述探针20的第二端与待测器件的栅氧化层的焊点接触。
本实施例中，所述限流元件为电感40，所述电感40的阻值根据待测器件的漏电流参数来确定。所述电感40的第一端通过所述印制电路板10上的线路12与所述印制电路板10的输入端11连接，所述电感40的第二端与所述探针20的第一端连接。所述印制电路板10的输入端11输入的经时击穿测试信号为直流电压信号。所述电感40的阻值根据待测器件的漏电流参数来确定，通常在千欧或兆欧级别。基于电感的特性，在直流电压下，其作用到器件上的电压的压降较小，且限流效果较好。
在对集成电路芯片进行经时击穿等可靠性测试时，芯片上晶体管的栅氧化层在正常情况下是高阻状态，当晶体管的栅氧化层被击穿时栅氧化层的电阻变得非常小，采用现有的探针卡进行经时击穿测试过程中，栅氧化层被击穿的瞬间电流非常大，会导致晶体管严重烧坏(内部的其它结构被损坏)，不能确定最早发生损坏的故障点的位置，难以确定可靠性失效的根本原因(是工艺的原因或是材料的原因)。
本发明提供的用于经时击穿测试的探针卡，在测试过程中通过限流元件吸收器件栅氧化层被击穿时的瞬间大电流，不会有瞬间大电流流过器件，防止器件内部的其它结构被损坏(击穿)，这种情况下器件处于早期损坏(损坏不严重)，容易确定早期损坏故障点的位置，有助于确定可靠性失效的根本原因。
图3是本发明一种实施方式提供的经时击穿测试方法的流程图。如图3所示，本实施方式提供一种经时击穿测试方法，所述方法包括：
S1、根据待测器件的规格选取用于经时击穿测试的探针卡，所述探针卡具有用于输入经时击穿测试信号的输入端以及用于接触所述待测器件的探针。
S2、在所述探针卡的输入端与探针之间设置限流元件，所述限流元件的阻值根据所述待测器件的漏电流参数确定。通常，所述限流元件的阻值在千欧或兆欧级别。
S3、采用设置有所述限流元件的所述探针卡对所述待测器件进行经时击穿测试。
在进行经时击穿等可靠性测试时，集成电路芯片上晶体管的栅氧化层在正常情况下是高阻状态，当晶体管的栅氧化层被击穿时栅氧化层的电阻变得非常小，采用常规的探针卡进行经时击穿测试过程中，栅氧化层被击穿的瞬间电流非常大，会导致晶体管严重烧坏(内部的其它结构被损坏)，不能确定最早发生损坏的故障点的位置，难以确定可靠性失效的根本原因(是工艺的原因或是材料的原因)。
例如，正常状态下栅氧化层的漏电流为1*10-9A，采用传统的测试方式，当晶体管的栅氧化层被击穿时，栅极漏电流会增大到1*10-6～1*10-5A，采用本发明提供的经时击穿测试方法进行测试时，晶体管的栅氧化层被击穿时其栅极漏电流在1*10-9A～1*10-8A之间。
本实施方式中，通过在探针卡的输入端与探针之间增设限流元件，通过限流元件吸收晶体管的栅氧化层被击穿时的瞬间大电流，不会有瞬间大电流流过晶体管，防止晶体管内部的其它结构被损坏(击穿)，这种情况下晶体管处于早期损坏(损坏不严重)，容易确定早期损坏故障点的位置，有助于确定可靠性失效的根本原因。
在一种可选实施方式中，所述限流元件为电阻，所述探针卡的输入端输入的经时击穿测试信号为恒压脉冲电压信号或交流电压信号。基于电阻的特性，在脉冲电压或交流电压下，其限流效果较好，且对作用到器件上的电压的影响较小。
在另一种可选实施方式中，所述限流元件为电感，所述探针卡的输入端输入的经时击穿测试信号为直流电压信号。基于电感的特性，在直流电压下，其作用到器件上的电压的压降较小，且限流效果较好。
应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于经时击穿测试的探针卡，包括印制电路板以及设置于所述印制电路板的探针，所述印制电路板设有用于输入经时击穿测试信号的输入端，其特征在于，所述用于经时击穿测试的探针卡还包括限流元件，所述探针的第一端通过所述限流元件连接所述印制电路板的输入端，所述探针的第二端用于输出所述经时击穿测试信号。
2.根据权利要求1所述的用于经时击穿测试的探针卡，其特征在于，所述限流元件为电阻。
3.根据权利要求2所述的用于经时击穿测试的探针卡，其特征在于，所述电阻的第一端通过所述印制电路板上的线路与所述印制电路板的输入端连接，所述电阻的第二端与所述探针的第一端连接。
4.根据权利要求2或3所述的用于经时击穿测试的探针卡，其特征在于，所述印制电路板的输入端输入的经时击穿测试信号为脉冲电压信号或交流电压信号。
5.根据权利要求1所述的用于经时击穿测试的探针卡，其特征在于，所述限流元件为电感。
6.根据权利要求5所述的用于经时击穿测试的探针卡，其特征在于，所述电感的第一端通过所述印制电路板上的线路与所述印制电路板的输入端连接，所述电感的第二端与所述探针的第一端连接。
7.根据权利要求5或6所述的用于经时击穿测试的探针卡，其特征在于，所述印制电路板的输入端输入的经时击穿测试信号为直流电压信号。
8.一种经时击穿测试方法，其特征在于，所述方法包括：
根据待测器件的规格选取用于经时击穿测试的探针卡，所述探针卡具有用于输入经时击穿测试信号的输入端以及用于接触所述待测器件的探针；
在所述探针卡的输入端与探针之间设置限流元件，所述限流元件的阻值根据所述待测器件的漏电流参数确定；
采用设置有所述限流元件的所述探针卡对所述待测器件进行经时击穿测试。
9.根据权利要求8所述的经时击穿测试方法，其特征在于，所述限流元件为电阻，所述探针卡的输入端输入的经时击穿测试信号为恒压脉冲电压信号或交流电压信号。
10.根据权利要求8所述的经时击穿测试方法，其特征在于，所述限流元件为电感，所述探针卡的输入端输入的经时击穿测试信号为直流电压信号。
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