CN117030108A - 一种mems压力传感器桥臂电阻测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种MEMS压力传感器桥臂电阻测试方法，属于传感器测试领域。桥臂电阻两端进行工艺重掺，通过引线孔溅射金属连接到金属焊盘；测试时采用双针测试，在电阻两端引出的金属焊盘上各设计两根测试探针，两两探针之间物理绝缘，测试时电阻两端金属焊盘共计扎四根探针，四根探针通过相互独立的量测通道接入设备源表不同的量测单元；正式测试开始前，使用程序里预设的烧针算法程序，进行烧针和电清洁金属焊盘表面自然氧化层；测试过程中，在程序算法里设置多次重复测试，不需重复压针，多次测试后取平均值计算电阻。本发明的可重复性高，能保证监控的真实性和有效性，使得MEMS压力传感器桥臂电阻圆片级自动测试和监控具有更高的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及传感器测试技术领域，特别涉及一种MEMS压力传感器桥臂电阻测试方法。
背景技术
MEMS压力传感器是利用半导体的良好弹性和压阻效应，采用半导体工艺技术将高精度的压敏电阻制作在感应膜片里；当膜片受压会引起压敏电阻的阻值变化，经与之相连的电桥电路可将这种阻值变化转换为电信号，实现对压力信号的感知和控制。因其具有精度高、体积小、成本低、易集成、性能稳定等优点，现已广泛应用于汽车电子、消费电子、工业控制、生物医疗、以及航空领域。
在MEMS压力传感器芯片圆片级制造完成后，需要进行关键工艺参数桥臂电阻的精确监测。传统电阻测试一般采用欧姆定律两端测试方法，在进行自动化监测过程中无法有效规避因测试引入的探针接触寄生电阻效应，易产生测试波动，影响测试结果的有效性和真实性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种MEMS压力传感器桥臂电阻测试方法，以解决传统的两端法测试电阻容易产生波动的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种MEMS压力传感器桥臂电阻测试方法，
测试时运用双针测试方法，在程序算法中设置预烧针和多次测试代码，取均值进行最终阻值计算。
在一种实施方式中，所述双针测试为桥臂电阻的两端各接入两个测试探针，量测过程中需要同时使用电压源表和电流源表，或者集成式的电流电压源表。
在一种实施方式中，所述MEMS压力传感器桥臂电阻测试方法包括：
a、桥臂电阻两端进行工艺重掺，通过引线孔溅射金属连接到金属焊盘；
b、测试时采用双针测试，在电阻两端引出的金属焊盘上各设计两根测试探针，两两探针之间物理绝缘，测试时电阻两端金属焊盘共计扎四根探针，四根探针通过相互独立的量测通道接入设备源表不同的量测单元；
c、正式测试开始前，使用程序里预设的烧针算法程序，进行烧针和电清洁金属焊盘表面自然氧化层；
d、测试过程中，在程序算法里设置多次重复测试，不需重复压针，多次测试后取平均值计算电阻。
在一种实施方式中，所述桥臂电阻的两端重掺P型杂质，每平方厘米的掺杂浓度在1018原子以上。
在一种实施方式中，所述MEMS压力传感器桥臂电阻测试方法包括：
a、测试变量输入：输入测试变量；
b、输入检查：检查输入的变量，输入变量格式有误、超过限制时，停止测试，返回输入错误失效代码；
c、初始化：初始化量测源表单元，将使用到的源表单元接地放电；
d、通道连接：四根探针对应通道通过探针板卡、线缆、接口接入量测设备的量测单元；
e、烧针：量测单元源表同时施加相同的瞬间烧针电压，烧针结束后初始化量测单元源表；
f、施加电流激励：方阻两端各取一根探针，一根探针接地，另一根通过电流源施加指定电流激励信号，施加的电流流过条形方阻两端，在方阻两端形成电压差，等待至信号稳定，激励信号越小，等待的时间越长；
g、测量电压信号：取剩余两根探针，一根接地，另一根通过电压表采集方阻两端的电压信号，如果电压信号超限，返回错误失效代码，重新调试电流激励信号，获得指定范围内电压信号；
h、电阻计算：遵循欧姆定律，将采集到的电压信号除以电流信号，得到电阻阻值；
i、重复性测试：采用相同激励电流信号、或设置不同激励电流信号进行重复性测试，并计算方阻值，结果误差超均值的规定范围，返回错误信息代码；
j、断开通道连接：测试完成后，断开探针通道连接，初始化量测单元，恢复初始状态；
k、计算多次电阻均值：采用多次均值法，计算电阻均值；
l、输出结果：输出电阻计算结果。
在一种实施方式中，所述烧针是在桥臂电阻两端同时施加不超过20V的直流电压。
在一种实施方式中，所述多次均值法是在测试过程中不重复扎针，进行≥2次的电信号测试，再计算平均值。
本发明提供的一种MEMS压力传感器桥臂电阻测试方法，通过改良桥臂电阻测试技术和方法，创新性地引入双针测试技术，有效降低测试串联寄生电阻，提高方阻测试的准确性；并在程序中设置烧针算法和进行重复性测试，可有效保证桥臂电阻的测试稳定性，满足MEMS压力传感器圆片级监测需求。
附图说明
图1是本发明提供的一种MEMS压力传感器桥臂电阻测试方法流程示意图。
图2是本发明提供的一种提高桥臂电阻测试稳定性的双针结构示意图。
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一种MEMS压力传感器桥臂电阻测试方法作进一步详细说明。根据下面说明，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例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明提供一种MEMS压力传感器桥臂电阻测试方法，其流程如图1所示，包括如下步骤：
如图2所示，桥臂电阻两端进行工艺重掺，通过引线孔溅射金属连接到金属焊盘6；其中桥臂电阻两端掺杂P型杂质，每平方厘米的掺杂浓度在1018原子以上；
将四根测试探针(包括测试探针1～4)对应测量通道通过探针板卡、线缆、接口等手段接入测试设备的量测单元，远端的测试探针1、测试探针4之间接入电流源表，并约定限压值以避免电阻过热甚至烧毁，近端的测试探针2、测试探针3之间接入电压源表，并约定限流值以避免电阻过热甚至烧毁。
对电流源表和电压源表初始化，接地放电。
对测试探针2、测试探针3同时施加相同的瞬间烧针电压，电压值一般不高于20V，烧针结束后初始化量测单元源表。
将接入电流源表的测试探针1施加mA级的电流激励信号，测试探针4接地，施加的电流流过桥臂电阻5，在电阻两端形成电压差，需等待一定时间(ms级)使电流稳定。
在接入电压源表的测试探针2、测试探针3上采集电压信号，如果电压信号超限，返回错误失效代码，重新调试电流激励信号，获得指定范围内电压信号。
将采集到的电压信号除以电流信号，遵循欧姆定律，得到单次桥臂电阻阻值。
采用相同激励电流信号、或设置不同激励电流信号进行重复性测试，并计算电阻值，结果误差超均值一定范围(通常为5％)，返回错误信息代码，需重新调试。
测试完成后，断开探针通道连接，初始化量测单元，恢复初始状态。
采用多次均值法，计算电阻均值，并输出电阻计算结果。
当前桥臂电阻测试一般采用欧姆定律单针测试方法，在进行自动化监测过程中无法有效规避因测试引入的测试探针接触寄生电阻效应，使测试结果波动大，稳定性差，影响测试的有效性和真实性。本发明通过改良桥臂电阻测试技术和方法，创新性地引入双针测试技术，并通过预烧针和多次测试均值法可有效保证桥臂电阻的测试稳定性，满足MEMS压力传感器圆片级监测需求。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (7)
1.一种MEMS压力传感器桥臂电阻测试方法，其特征在于，
测试时运用双针测试方法，在程序算法中设置预烧针和多次测试代码，取均值进行最终阻值计算。
2.如权利要求1所述的MEMS压力传感器桥臂电阻测试方法，其特征在于，所述双针测试为桥臂电阻的两端各接入两个测试探针，量测过程中需要同时使用电压源表和电流源表，或者集成式的电流电压源表。
3.如权利要求1所述的MEMS压力传感器桥臂电阻测试方法，其特征在于，所述MEMS压力传感器桥臂电阻测试方法包括：
a、桥臂电阻两端进行工艺重掺，通过引线孔溅射金属连接到金属焊盘；
b、测试时采用双针测试，在电阻两端引出的金属焊盘上各设计两根测试探针，两两探针之间物理绝缘，测试时电阻两端金属焊盘共计扎四根探针，四根探针通过相互独立的量测通道接入设备源表不同的量测单元；
c、正式测试开始前，使用程序里预设的烧针算法程序，进行烧针和电清洁金属焊盘表面自然氧化层；
d、测试过程中，在程序算法里设置多次重复测试，不需重复压针，多次测试后取平均值计算电阻。
4.如权利要求3所述的MEMS压力传感器桥臂电阻测试方法，其特征在于，所述桥臂电阻的两端重掺P型杂质，每平方厘米的掺杂浓度在1018原子以上。
5.如权利要求3所述的MEMS压力传感器桥臂电阻测试方法，其特征在于，所述MEMS压力传感器桥臂电阻测试方法包括：
a、测试变量输入：输入测试变量；
b、输入检查：检查输入的变量，输入变量格式有误、超过限制时，停止测试，返回输入错误失效代码；
c、初始化：初始化量测源表单元，将使用到的源表单元接地放电；
d、通道连接：四根探针对应通道通过探针板卡、线缆、接口接入量测设备的量测单元；
e、烧针：量测单元源表同时施加相同的瞬间烧针电压，烧针结束后初始化量测单元源表；
f、施加电流激励：方阻两端各取一根探针，一根探针接地，另一根通过电流源施加指定电流激励信号，施加的电流流过条形方阻两端，在方阻两端形成电压差，等待至信号稳定，激励信号越小，等待的时间越长；
g、测量电压信号：取剩余两根探针，一根接地，另一根通过电压表采集方阻两端的电压信号，如果电压信号超限，返回错误失效代码，重新调试电流激励信号，获得指定范围内电压信号；
h、电阻计算：遵循欧姆定律，将采集到的电压信号除以电流信号，得到电阻阻值；
i、重复性测试：采用相同激励电流信号、或设置不同激励电流信号进行重复性测试，并计算方阻值，结果误差超均值的规定范围，返回错误信息代码；
j、断开通道连接：测试完成后，断开探针通道连接，初始化量测单元，恢复初始状态；
k、计算多次电阻均值：采用多次均值法，计算电阻均值；
l、输出结果：输出电阻计算结果。
6.如权利要求5所述的MEMS压力传感器桥臂电阻测试方法，其特征在于，所述烧针是在桥臂电阻两端同时施加不超过20V的直流电压。
7.如权利要求5所述的MEMS压力传感器桥臂电阻测试方法，其特征在于，所述多次均值法是在测试过程中不重复扎针，进行≥2次的电信号测试，再计算平均值。
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