CN1482468A - 检测探针接触电阻的测试结构与方法 - Google Patents

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曾繁中
王伟
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Abstract

本发明关于一种探针接触电阻的测试结构与方法。该探针接触电阻检测结构包括第一焊垫、第二焊垫、第三焊垫、第一金属导线，连接于该第一焊垫与该第二焊垫间，与第二金属导线，连接于该第二焊垫与该第三焊垫间。该探针接触电阻检测方法包括步骤：测量该第一焊垫与该第三焊垫间的第一电阻值；测量该第一焊垫与该第二焊垫间的第二电阻值；测量该第二焊垫与该第三焊垫间的第三电阻值；以及藉由该第一电阻值、第二电阻值、第三电阻值与该探针接触电阻值的一特定关系式，俾以求得该探针的接触电阻值。

Description

检测探针接触电阻的测试结构与方法
技术领域
本发明关于一种接触电阻的测试结构与方法，尤其是指一种检测探针接触电阻的测试结构与方法。
背景技术
在半导体制程中，通常会使用探针或探针卡以进行晶圆层次可靠度(WaferLevel Reliability，WLR)测试，例如恒温电致飘移测试(isothermalElectromigration test)。一般而言，电致飘移测试(Electromigration Test，ET)是指当用以连接各个晶体管间的内金属导线(通常是铝线)有电流长时间通过时，铝原子会被电子流(electron wind force)由阴极端冲击至阳极端，最终导致金属线在阴极端因铝原子空乏而断线(Open)或是在阳极端堆积铝原子而造成短路(short)的物理现象。这种现象会随时间增加愈来愈严重，最后会使得积体电路无法正常工作，因此是一项重要而基本的可靠性测试项目。恒温电致迁移测试(isothermalElectromigration test)便是一种晶圆层次可靠性测试-电致飘移(WLR-EM)的测试方法，此项测试的原理是在金属导线上施加比正常工作电流高一百倍左右的电流密度，使其产生相当高的焦耳热(Joule heating)，配合本身的高电流密度，测量金属线的失效时间(Failure time)，并藉此来评估金属线的可靠性。
然而，在上述测试中，探针的接触电阻成为影响测试准确性之一重要因素。如美国专利号US.5,657,394于第三栏第41至第58行所述，传统的探针接触电阻检测技术为：将探针尖端与焊垫或金属导线表面接触，且测量介面的电阻值。于探针与焊垫或金属导线表面接触后，强制每一探针的电流经过多层介面且接着测量每一探针的后续电阻值。该测量最佳是于探针与焊垫或金属导线表面接触后以已知的探针过驱动(overdrive)实施。由于电阻值非常小，因此常藉由凯文测量(Kelvinmeasurement)技术以进行较正确的测量。
由于金属线的失效时间于恒温电致飘移测试中对初始电阻非常敏感。通常可以发现，越小的测试电阻值，则于实际实验中的金属线寿命更长。因此，影响接触电阻的探针过驱动将变成影响测试正确性的因素。是以，如何发展一更有效的探针接触电阻测试结构与方法，实为本发明的主要研发方向。
发明内容
本发明的目的为提供一种探针接触电阻的检测结构，其包括：至少三焊垫，其分别供一对应的探针相接触，以测量其于一特定电流下的电阻值；以及多个金属导线，其分别连接于这些焊垫间，并具有一特定电阻值。
根据本发明的构想，其中这些焊垫包括第一焊垫、第二焊垫与第三焊垫。
根据本发明的构想，其中该金属导线包括第一金属导线与第二金属导线，其分别连接于该第一焊垫与该第二焊垫之间以及该第二焊垫与该第三焊垫之间。
本发明的另一目的为提供一种探针接触电阻的检测方法，其应用于一接触电阻检测结构，该接触电阻检测结构包括第一焊垫、第二焊垫、第三焊垫、第一金属导线，连接于该第一焊垫与该第二焊垫间，与第二金属导线，连接于该第二焊垫与该第三焊垫间。该检测方法包括步骤：测量该第一焊垫与该第三焊垫间的第一电阻值；测量该第一焊垫与该第二焊垫间的第二电阻值；测量该第二焊垫与该第三焊垫间之第三电阻值；以及藉由该第一电阻值、第二电阻值、第三电阻值与该探针的接触电阻的一特定关系式，以求得该探针的接触电阻值。
根据本发明的构想，其中该第一探针、该第二探针与该第三探针具有相同的接触电阻值。
根据本发明的构想，其中该第一电阻值等于该第一金属导线的电阻值、该第二金属导线的电阻值与两倍的该接触电阻值之和。
根据本发明的构想，其中该第二电阻值等于该第一金属导线的电阻值与两倍的该接触电阻值之和。
根据本发明的构想，其中该第三电阻值等于该第二金属导线的电阻值与两倍的该接触电阻值之和。
根据本发明的构想，其中该特定关系式为该接触电阻为该第一电阻值与该第二电阻值之和与该第三电阻值之差所得电阻值的1/2倍。
根据本发明的构想，其中该检测方法还包括步骤：调整该探针的过驱动并重复这些检测步骤，以检测得不同探针过驱动下的不同接触电阻值。
本发明得藉由下列附图及详细说明，以得一更深入的了解：
附图说明
图1为本发明较佳例的探针接触电阻检测结构。
图2为图1所示结构的探针接触电阻检测流程示意图。
具体实施方式
请参阅图1，其为本发明较佳实施例的探针接触电阻的测试结构示意图。如图1所示，本发明的探针接触电阻测试结构主要包括第一焊垫11、第二焊垫12与第三焊垫13、第一金属导线21，连接于该第一焊垫11与该第二焊垫12之间，以及一第二金属导线22，连接于该第二焊垫12与该第三焊垫13之间。其中，该第一焊垫11、该第二焊垫12与该第三焊垫系13分别供一对应的探针相接触，以测量其于一特定电流下的电阻值，且假设每一探针的接触电阻相同，且都具有相同的电阻值Ra。另外，于该三个焊垫11、12与13间的第一金属导线21与第二金属导线22的电阻值分别为Rb1与Rb2。
请参阅图2，其为图1所示结构的探针接触电阻检测流程示意图。藉由图1所示的测试结构，本发明所提供的测试方法为：首先，测量第一焊垫11与第三焊垫13间的第一电阻值(R1)，则由图1的结构可知该第一电阻值(R1)可以下列方式表示：
Rb1+Rb2+2Ra＝R1                   (1)
接着，测量第一焊垫11与第二焊垫12间之第二电阻值R2，该第二电阻值R2可以下列方式表示：
Rb1+2Ra＝R2                       (2)
其次，测量第二焊垫12与第三焊垫13间的第三电阻值R3，该第三电阻值R3可以下列方式表示：
Rb2+2Ra＝R3                       (3)
然后，由前述的测试结果可藉由如下的关系式(4)而求得探针接触电阻值Ra
Ra＝((R1)+(R2)-(R3))/2            (4)
由上述检测流程与关系式(4)可知，探针的接触电阻值便可很容易且准确地测出。此外，当欲检测探针接触电阻与探针过驱动的关系时，只需要调整探针的过驱动(overdrive)并依据上述检测流程与关系式(4)进行检测，便则可得到不同的接触电阻值。于检测后便可藉由检测结果选择可接受的范围以减小探针接触电阻对可靠度测试正确性的影响，是以本发明实具产业的价值。。
发明可由熟悉本技术领域者任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求范围所欲的保护。

Claims (10)

1.一种探针接触电阻的检测结构，其包括：
至少三焊垫，其分别供一对应的探针相接触，以测量其于一特定电流下的电阻值；以及
多个金属导线，其分别连接于这些焊垫间，并具有一特定电阻值。
2.如权利要求1所述的探针接触电阻的检测结构，其特征在于，这些焊垫包括第一焊垫、第二焊垫与第三焊垫。
3.如权利要求2所述的探针接触电阻的检测结构，其特征在于，该金属导线包括第一金属导线与第二金属导线，其分别连接于该第一焊垫与该第二焊垫之间以及该第二焊垫与该第三焊垫之间。
4.一种探针接触电阻的检测方法，其应用于一接触电阻检测结构，该接触电阻检测结构包括第一焊垫、第二焊垫、第三焊垫、第一金属导线，连接于该第一焊垫与该第二焊垫间，与第二金属导线，连接于该第二焊垫与该第三焊垫间，该检测方法包括步骤：
测量该第一焊垫与该第三焊垫间的第一电阻值；
测量该第一焊垫与该第二焊垫间的第二电阻值；
测量该第二焊垫与该第三焊垫间的三电阻值；以及
藉由该第一电阻值、第二电阻值、第三电阻值与该探针接触电阻的一特定关系式，以求得该探针的接触电阻值。
5.如权利要求4所述的探针接触电阻的检测方法，其特征在于，该第一探针、该第二探针与该第三探针具有相同的接触电阻值。
6.如权利要求5所述的探针接触电阻的检测方法，其特征在于，该第一电阻值等于该第一金属导线的电阻值、该第二金属导线的电阻值与两倍的该接触电阻值之和。
7.如权利要求6所述的探针接触电阻的检测方法，其特征在于，该第二电阻值等于该第一金属导线的电阻值与两倍的该接触电阻值之和。
8.如权利要求7所述折探针接触电阻的检测方法，其特征在于，该第三电阻值等于该第二金属导线的电阻值与两倍的该接触电阻值之和。
9.如权利要求8所述的探针接触电阻的检测方法，其特征在于，该特定关系式为该接触电阻为该第一电阻值与该第二电阻值之和与该第三电阻值之差所得电阻值的1/2倍。
10.如权利要求9所述的探针接触电阻的检测方法，其特征在于，还包括步骤：调整该探针的过驱动并重复这些检测步骤，以检测得不同探针过驱动下的不同接触电阻值。
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