专利名称：一种电阻测试方法
技术领域：
本发明涉及 一 种测试方法，特别涉及 一 种电阻测试方法。
背景技术：
在电子产品、特别是集成电路的的制造过程中，往往需要对电阻 进行测试。现有技术的电阻测试方法通常有两端电阻测试方法和三端 电阻测试方法两种。
两端电阻测试方法， -使用如图l所示的两端测试结构，所述两端
测试结构，包括电阻13,和分别位于电阻13两端的首测试端11和
尾测试端12。通过纟笨针在首测试端11与尾测试端12施加电压，测
量两测试端间的电流值，或者通过#果针笔在两测试端间施加测试电
流，并测量两测试端的电压差。
通过欧姆定律，R=U/I,即可得到所述首测试端11和尾测试端
12间的电阻13的电阻^f直。
<旦是，所述两端电阻测试方法，存在以下问题
如图2所示，实际测试过程中通过探针探测到的是加在首测试端
的探针14和加在尾测试端12的探针15之间的电压值和两探针间的
电流值。
因此，如图3所示，通过两端电阻测试法所测得的测量电阻RmO 是探针14和探针15间的电阻，该电阻RmO是由首测试端11与尾测 试端12之间固有的结构电阻RsO和:探针14与首测试端11的首接触 电阻RcOl和探针15与尾测试端12的尾接触电阻Rc02构成。
当接触电阻RcOl与接触电阻Rc02可以忽略的时候，则所测得的 测量电阻RmO近似等于首测试端11与尾测试端12间的固有电阻， 即结构电阻RsO。
但是，实际的测量过程中，接触电阻阻值大小与被测电阻的结构 电阻阻值相比往往是不可忽略的。
因此，采用两端电阻测量法所测得的被测电阻的电阻值并不是真 实的被测对象的结构电阻电阻值，而是该被测对象的结构电阻的电阻 值与接触电阻的电阻值的和。
由于接触电阻无法准确地测得，因此，所述的^皮测电阻的结构电 阻的阻值也无法准确观'J得。
而且由于每次测试时的探针与测试端的接触情况不同，例如探针 扎在测试端的深浅不同、探针弯曲造成的与测试端的接触面积不同等 造成的接触电阻不同，使得每次实际测得的电阻值会在 一定范围内波 动。
特别是在高精度的集成电路的圓片级电性测试中，常常使用探针 卡进行探测，由于集成电路的阻值相对较小，因此，探针接触电阻
(probe contact resistance, PCR)往往是不可忽略的。此时，揮:针卡上 的探针的接触情况直接影响了测试结果的准确性。
如果需要得到精确的被测电阻的结构电阻，则需要额外测得探针 与测试端得接触电阻的电阻值。
针对这种情况，现有技术又提出了一种三端电阻测试法以得到接 触电阻的电阻^t。
所述三端电阻测试方法，使用一三端测试结构测量。如图4所示， 所述三端测试结构包括位于纟皮测电阻两端的第 一 测试端A和第三测 试端C,以及位于#1测电阻中部的的第二测试端B。
所述三端电阻测试方法，包含以下步骤
步骤一在第一测试端A与第二测试端B上，通过探针使用上 述的两端电阻测试法探测第一测试端A与第二测试端B的电阻。同 理，所测得的第一测试电阻Rml是第一测试端A与第二测试端B之 间结构电阻Rsl和探针21与第 一测试端A的接触电阻Rcl和探针22 与第二测试端B的接触电阻Rc2的和。
步骤二在第二测试端B与第三测试端C上，通过探针使用上
述的两端电阻测试法纟笨测第二测试端B与第三测试端C的电阻。同 理，所测得的第二测试电阻Rm2是第二测试端B与第三测试端C之 间结构电阻Rs2和探针22与第二测试端B的接触电阻Rc2和探针23 与第三测试端C的4妄触电阻Rc3的和。
步骤三在第一测试端A与第三测试端C上，通过探针使用上 述的两端电阻测试法纟笨测第三测试端A与第三测试端C的电阻。同 理，所测得的第三测试电阻Rm3是第一测试端A与第三测试端C之 间结构电阻Rs和:探针21与第 一测试端A的接触电阻Rcl和探针23 与第三测试端C的"t妾触电阻Rc3的和。
综上所述Rml = Rcl + Rsl + Rc2;
Rm2=Rc2 + Rs2 + Rc3; Rm3 = Rcl +Rs +Rc3;
又因为，第一测试端A与第三测试端C之间的电阻，是由第一 测试端A与第二测试端B之间的电阻和第三测试端C与第二测试端 B之间的电阻串联而成，所以Rs = Rsl+ Rs2。
在现有技术的接触电阻测试方法中，认为Rcl、 Rc2以及Rc3相 同，用一测试端与探针的接触电阻Rc表示，Rcl = Rc2 = Rc3=Rc。
在这种情况下
Rml + Rm2 _ Rm3 = (Rcl + Rsl + Rc2) + (Rc2 + Rs2 + Rc3) -(Rcl+Rs+Rc3)=(Rcl + Rc2 + Rc2 + Rc3 - Rcl - Rc3) = 2Rc
所以，可以得到， -接触电阻Rc为(Rml + Rm2-Rm3) /2。
再通过，接触将测量电阻减去相应的4妄触电阻，即可测得相应结 构电阻的近似值。
但是，实际的测量中，各接触电阻并不相同，特别是在集成电路 的圓片级的测试中，由于集成电路的电阻测试的精确度要求极高，所 以接触电阻之间的差值已经不可以忽略， 一旦亦然采用各接触电阻相 等的假设，所测的各接触电阻以及结构电阻的阻值存在 一 个加大的误 差，严重减低了电阻测试的精确性。
发明内容
为了能够精确地测试接触电阻，同时也可以通过测量探针到测试 结构的接触电阻，从而间接侦测探针接触的好坏并且能够进一 步得到 被测电阻的结构电阻，本发明提供了 一种测量电阻的方法。
根据本发明的第一方面， 一种电阻测试方法，其使用的测试结 构包括第一测试端、第二测试端、第三测试端和^皮测电阻，其中所述 第一测试端和所述第三测试端位于所述第二测试端两侧且与所述被 测电阻连接，以及所述第二测试端也与所述^皮测电阻连4妄，其特征在
于所述电阻测试方法包含以下步骤
A/f吏第二测试端至第三测试端的电流为OA; B.测算所述第二测试端的接触电阻。
使用本发明可以精确地测试出测试端与电压或者电流施加端的 接触电阻，其中，所述电压或者电流施加端包括探针，进而得到被测 电阻的结构电阻，从而提高电阻测量的精度。
图1为现有技术的两端测试结构示意图2为现有技术的使用两端测试结构的使用示意图3为现有技术的两端测试结构的电阻构成的示意图4为根据本发明的一个具体实施例的三端测试结构示意图5为现有技术的三端电阻测试法步骤一的示意图6为现有技术的三端电阻测试法步骤一所测电阻构成的示意
图7为现有技术的三端电阻测试法步骤二的示意图8为现有才支术的三端电阻测试法步骤二所测电阻构成的示意
图9为现有技术的三端电阻测试法步骤三的示意图10为现有技术的三端电阻测试法步骤三所测电阻构成的示意
图11为根据本发明的一个具体实施例使用的的三端测试结构的 示意图12为根据本发明的一个具体实施例的测量电阻时施加探针的 示意图13为根据本发明的一个具体实施例的测量电阻方法的示意
图14为根据本发明的一个具体实施例的一端接地的测量电阻方 法的示意图15为根据本发明的一个具体实施例的测量电阻的方法的示意
图16为根据本发明的一个具体实施例的五端测试结构； 图17为根据本发明的一个具体实施例的五端测试结构的施加探 针的示意图。
具体实施例方式
本发明的电阻测试方法使用的测试结构包括第 一 测试端、第二测 试端、第三测试端和被测电阻的测试结构，其中所述第一测试端和所 述第三测试端位于所述第二测试端两侧且与所述纟皮测电阻连4妻，以及 所述第二测试端位于第 一 测试端与第三测试端中间，且与所述#皮测电 阻连接。
实施例1:本实施例采用现有技术的三端测试结构进行说明，如 图ll所示，在纟皮测电阻两端，分别有第一测试端31与第三测试端 33和被测电阻连接，在所述第一测试端31与所述第三测试端33之 间，设置一第二测试端32,所述第二测试端32与纟皮测电阻连接。
图12所示是使用所述三端测试结构施加探针进行测试的示意 图。为了有效保证各测试端与各探针的接触电阻不变，本实施例采用 探针卡进行测试，所述探针卡在第一测试端31施加一第一探针34,
在第二测试端32施加一第二探针35，在第三测试端33施加一第三 探针36。
作为本发明的一个实施例，图13所示是使用本发明的三端电阻 测试方法进行接触电阻测试的示意图。
本实施例的电阻测试方法包含以下步骤
a. 迫使第二测试端32与第三测试端33之间的电流即第一电流 II为0A即在所述第三测试端33施加OA电流；
其中在第三测试端施加OA电流目的是保证第二测试端至第三测 试端的^各径上没有电流通路。
由于现有的测试^^台例如安捷仑4072系列的^L台，即才是供了在 某个测试端施加0电流的功能，因此可以使用现有的测试机器例如安 捷仑4072系列机台通过连接线和测试揮:针在第三测试端施加0A的 电流。而测试机器通过测量反馈，其自动匹配网络已保证输出精度。 第三测试端施加0 A其误差量级远远小于在第二测试端所加测试电 流，因而不影响最终电阻的计算
b. 将所述第一测试端连4妄一预定电势，在第二测试端35施加一 预定的第二电流I2;
c. 测量第二测试端35的电压值V2，和第三测试端36的电压值
V3;
由于所述第一电流I1为0 ,且D点与所述第三测试端的电阻为 一有限值，所以所述D点与所述第三测试端的电势差为0,则所述D 点的电势与所述第三测试端的电势相同；
d. 计算第二测试端32与第二探针35的接触电阻的电阻值 该接触电阻可视为第二探针35与第二测试端32间的电阻，由于
第三测试端36施加了一个其值为0的第一电流Il，所以，从:探针流 向测试端的电流等于所述的第二电流12。 第二探针35的电压值由探针量测可得。
又由于，第一电流I1为0，所以D点的电势等于第三测试端33 的电势。由于所述第二测试端到D点的电压，因此，测试端到D点的结 构电阻相对所述第二探针35和所述第二测试端32之间的接触电阻相 比极小，故可以认为所述第二探针35到所述第二测试32的接触电阻 等于所述第上探针35到D点的电阻值。
其中，从测试结构连接到测试端的这一,J 、段过渡的互连结构电阻， 我方定义为Ri。因为Ri很小而且是固定的，所以我们仍能通过侦测 R，的变化来观察Rc的变化。2)由于最后测得的结构电阻Rs不包括 Ri，因此最终要得到Rs总要除去Rc与Ri(互连电阻)。所以Ri不会影 响本测试方法的测试精度。为了讨i仑方l更，以下讨i仑忽略对Ri的计 算。
所述第二探针35与所述第二测试端32的电阻Rc2等于第二探针 35与D的电势差除以第二探针35到D点电流。
因为，所述D点电势等于所述第三探针的电势，所以第二探针 35与D的电势差等于所述第二探针35与所述第三探针36间的电压 差=V2-V3。
由于所述第三电流为0，所以所示第二探针到所述D点的电流等 于所述第二探针35流向所述第一探针33的电流I2。
所以，所述第二探针35与所述第二测试端32间的接触电阻Rc2 =(V2-V3) /12。
实施例2:本实施例采用现有技术的三端测试结构为例进行说明。
图15所示是使用所述三端测试结构施加探针进行测试的示意 图。为了有效保证各测试端与各探针的接触电阻不变，本实施例采用 探针卡进行测试，所述探针卡在第一测试端31施加一第一探针34， 在第二测试端32施加一第二探针35,在第三测试端33施加一第三 探针36。
作为本发明的一个实施例，图15所示是本发明的另一种使用三 端电阻测试方法进行接触电阻测试的示意图。 本实施例的电阻测试方法包含以下步骤
al.在所述第三测试端上33施加一第三电流13;
bl.在所述第二测试端上32施加一第四电压U4,并在所述第一测 试端31上施加一第三电压U3;
cl.测量通过所述第一测试端31的第四电流值14和所述第三测试 端33上的电压^f直U5;
dl.计算所述第二测试端32接触电阻；
其中，所述第三电流值I3为0。
由于所述第三电流I3为0 ,且D点与所述第三测试端33的电 阻为一有限值，所以所述D点与所述第三测试端33的电势差为0， 则所述D点的电势与所述第三测试端33的电势相同；
第二测试端32与第二探针35的接触电阻可视为第二探针35与 第二测试端32间的电阻。
由于第三测试端33施加了一个其值为0的第三电流I3,所以， 从第二探针流向第二测试端的电流等于所述的第四电流14。
第二探针35的电势等于施加在第二探针35上的电压值。
又由于，第三电流I3为0，所以D点的电势等于第三测试端36 的电势U5。
由于所述第二测试端到D点的电压相对所述第二探针35和所述 第二测试端32之间的接触电阻相比极小且下端互连线结构电阻固 定，故可以认为所述第二探针35到测试结构的接触电阻等于所述第 二探针35到D点的电阻值。
所述第二探针35到测试结构的电阻Rc2等于第二探针35与D 的电势差除以第二探针35到D点电流。
因为，所述D点电势等于所述第三探针的电势，所以第二探针 35与D的电势差等于所述第二探针35与所述第三探针36间的电压 差=U4-U5。
由于所述第三电流为0,所以所示第二探针到所述D点的电流等 于所述第二探针35流向所述第一探针33的电流14。
所以，所述第二^:针35与所述第二测试端32间的4妄触电阻Rc2 =(U4 - U5 ) /14。
另外，本发明除了适用于上述的三端测试结构之外，也适合于多 端测试结构(测试端it目大于3)。
图16所示的测试结构包括第四测试端51,第五测试端52,第六 测试端53、第七测试端54和第八测试端55,五个测试端。
如图17所示，在所述图16所示的测试结构的第四测试端51上 施加第四揮:针56,在第五测试端52上施加第五揮:针57,在第六测试 端53上施加第六探针58。
以第四测试端51、第五测试端52、第六测试端53以及其第四测 试端51到第六测试端53间的电阻为一三端测试结构，使用上述实施 例1或者实施2的三端测试方法可以测量得到所述第五测试端52和 第五探针57的接触电阻Rc5。
同理，在第五测试端52上施加第五探针57,在第六测试端53 上施加第六挥:针58，在第七测试端54上施加第七揮:针59;并以第五 测试端52、第六测试端53、第七测试端54为三端测试结构可以测得 第六测试端53和第六纟采针58的接触电阻Rc6。
进一步，对于由第五测试端52以及第六测试端53以及该两测试 端之间的电阻所构成的两端测试结构，通过第五探针57和第六探针 58采用现有技术的两端电阻测试方法得到一电阻测量值Rm3。
由于该测量值Rm3是由所述第五测试端与所述第六测试端之间 的结构电阻Rs3和所述第五测试端与所述第五探针之间的接触电阻 和所述第六测试端和所述第六#笨针之间的4妄触电阻构成。
因此，Rm3 = Rc6 + Rc5 + Rs3;
所述第五测试端与所述第六测试端之间的结构电阻Rs3 = Rm3 -Rc6 - Rc5, 乂人而得到所述第五测试端与所述第六测试端之间的精确结 构电阻值。
同理，本发明还可以扩充到多个测试端的测试结构中，获得他们 的精确的结构电阻值。而不仅限于上述的三端测试结构或者五端测试
结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明 并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在所附权利要求 的范围内做出各种变形或修改。
权利要求
1.一种使用一种测试结构来测量电阻的方法，其中，所述测试结构包括第一测试端、第二测试端、第三测试端和被测电阻，其中所述第一测试端和所述第三测试端位于所述第二测试端两侧，且所述第一测试端、第二测试端以及第三测试端都与所述被测电阻连接，其特征在于所述电阻测试方法包含以下步骤A.使所述第二测试端至第三测试端的电流为0A；B.测算所述第二测试端的接触电阻。
2、 如权利要求2所述的电阻测试方法，其特征在于所述第一 测试端纟妄地。
3、 如权利要求1所述的电阻测试方法，其特征在于所述步骤 B包括以下子步骤b. 在所述第二测试端施加一第二电流；c. 测量所述第二测试端的电压值，和所述第三测试端的电压值；d. 根据所述第二电流、所述第二测试端的电压值和所述第三 测试端的电压值，计算所述第二测试端的第二接触电阻。
4、 如权利要求1所述的电阻测试方法，其特征在于所述步骤 B包括以下子步骤bi.在戶斤迷第二5則i式端施力y—第四电压；c 1.测量通过所述第 一 测试端的电流值和所述第三测试端间的 电压值；dl.根据所述第四电压，所述第一测试端的电流值和所述第三 观'J试端间的电压值，计算所述第二测试端的第二接触电阻。
5、 如权利要求1所述的电阻测试方法，其特4i在于所述的测 试结构还包括第四测试端，所述第四测试端与所述第二测试端位 于所述第三测试端两侧且所述第四测试端也与所述被测电阻相连，所述电阻测试方法还包括以下步骤E. 以第二测试端为新的第一测试端，以第三测试端为新的第 二测试端，以第四测试端为新的第三测试端，重复步骤A和步骤 B计算所述新的第二测试端的第三接触电阻；F. -使用两端电阻测试方法测量所述新的第一测试端与新的第 二测试端间的电阻；G. 根据所述第二接触电阻和所述第三接触电阻以及所述新的 第 一 测试端与新的第二测试端间的电阻，计算所述新的第 一 测试端 与新的第二测试端间的结构电阻。
6、如权利要求1~5中任意一项所述的电阻测试方法，其特 征在于步骤A包括以下步骤使用测试机器通过连接线和测试探针在第三测试端施加OA 的电5危。
全文摘要
现有技术的电阻测量方法所测得的测量电阻是接触电阻与结构电阻的总和，当接触电阻相对于结构电阻不可忽略的时候，所测得的结构电阻存在较大误差；本发明提供了一种电阻测试方法，可以精确测量接触电阻值，进而通过接触电阻和测量电阻得到结构电阻的精确值，大大减小了电阻的测试误差，提高了测试的精确度。
文档编号G01R27/08GK101363881SQ20071004469
公开日2009年2月11日 申请日期2007年8月8日 优先权日2007年8月8日
发明者松 许, 马瑾怡 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司