一种在集成电路中测量导线电阻的方法
【专利摘要】本发明涉及半导体测试【技术领域】，具体涉及一种在集成电路中测量导线电阻的方法，在本发明提供的测试方法中，可采用电压表测量两个接触点之间的电压，然后使用探针接触测量另外两个接触点的电流，尽管这种结构测量得到的电压也包括接触电阻电压和导线电压，但由于电压表具有很高的阻值，所以通过电压计的电流非常小，所以接触电阻和导线电阻可以忽略不计，即测量的电压值基本上等于电阻器两端的电压值，进而减少了测量误差，提高了测量精度，从而更加有利于生产工艺的提高。
【专利说明】—种在集成电路中测量导线电阻的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体测试【技术领域】，具体涉及一种在集成电路中测量导线电阻的方法。
【背景技术】
[0002]随着技术的不断进步，集成电路制造工艺要求日益提高，在集成电路的制造过程中，需要对晶圆的各个集成电路芯片周边制造WAT (Wafer Acceptance Test,晶圆可接受测试)结构，在制造完成后再对WAT结构进行测试，如果在对WAT测试结构后，如果发现WAT结构有短路或漏电等其他失效的情况，则通过WAT结构进行失效分析以分析出现失效的原因，然后对制造工艺进行改进，从而提高生产工艺。
[0003]在半导体工艺中许多器件的重要参数和性能都与薄层电阻有关，为提高厚、薄膜集成电路和片式电阻的生产精度，需要使用设备仪器如探针台、激光调阻机对其进行测试或修调。一般所用的测量仪器或设备都包含连接、激励、测量和显示单元，有时还有后期数据处理单元。采用不同的测量方法和不同的连接方式引入的测量误差不同，得到的测量精度也不同。通常开关矩阵中继电器触点闭合电阻为I欧左右，FET(Field-Effct-Transister，场效应晶体管)开关打开时的电阻为十几欧，引线电阻为几百毫欧。如何根据需要减少测量误差是测试技术的关键之一。
[0004]在现有的测试技术中，方块电阻由于容易受到接触电阻的影响，所以很难特别准确的测量方块电阻的阻值，而方块电阻的阻值在集成电路工艺中是一个非常重要的参数，一般的做法是通过增加测 试方块电阻的数量求平均值来减小接触电阻所造成的误差，但这样仍然造成不能满足我们对测试结果的要求，针对这个问题我们通过将Kelvin测试结构引入到方块电阻的阻值量测当中，对量测结果的准确性得到了进一步的提升。
[0005]图1为现有技术中测试结构的示意图，设W代表测试导线的宽度，L代表测试导线的长度，所以该测试导线的方块数可以表示为SQR=L/W ;假设单位方块电阻值为Rtl,即总的方块电阻值可以表示为Rs=Rc^SQRt5在这种结构中电阻两端有两个探针接触，每个接触点既测量电阻两端的电流值，也测量了电阻两端的电压值，所以总的电阻值为RT=V/I=RW+RC+R，其中Rw为导线的电阻值，R。为接触电阻值，R为实际要测的电阻，显然这样量测出来的电阻值要比实际值偏大一些，所以后来通过增加量测的方块数SQR，如图2所示，通过多次测量后取平均值，这样可以减小量测所造成的误差，但是由于每次测量都还是包括导线的电阻值Rw和接触电阻值&，并不能完全消除误差，进而影响了测试的精确度。
[0006]英国物理学家开尔文发明的开尔文电桥(也称为双电桥)，多用于大电流小电阻的测量，进一步提高测量精度。“开尔文”连接法定义如下:在模拟量测控线路的导线连接工艺中，对于每个被测或被控点都可视为“开接点”。从任何一个“开接点”的根部分别引出两条导线，一条导线是施加大电流的明动线F线，导线的截面积要足够大；另一条是测量(取样)该“开接点”电位的检测线S线。这两条导线统称为“双连线”。被测控的“开接点"经“双连线”可远矩离连接到与之相对应的具有“双连线”的测控部件上。对于任何一个被测控对象，测童检测的取样点是两个“开接点”间的电位差，合弃明动线上的数据不用(因误差较大)，仅以检测线上的数据作为取样值，则必然提高测量精度。以此种理论为基础而产生的连接工艺方法就是“开尔文”连接法。(可参见数据通信2003年第5期刘强、徐志江的研究成果《提高测控精度的工艺方法一开尔文连接法》)
【发明内容】
[0007]本发明根据现有技术的不足提供了一种在集成电路中测量导线电阻的方法，通过将Kelvin测试结构引入到WAT的导线电阻测试结构中以量测块状电阻，从而减少接触电阻和导线电阻对测试准确性的影响，提高了测量的精度，进而有利于生产工艺的提高。
[0008]本发明采用的技术方案为:
[0009]一种在集成电路中测量导线电阻的方法，应用于WAT测试的测试电路中，包括需测试的所述导线和至少两组焊垫组，每个所述焊垫组至少包括两个焊垫，所述导线的一端电性连接至第一组焊垫组的每个焊垫电性上，另一端电性连接至第二组焊垫组的每个焊垫电性上，其中，包括以下步骤:
[0010]在第一组焊垫组中的任意一个焊垫和第二组焊垫组中的任意一个焊垫之间施加电压，并测得一电压值V;
[0011]然后在第一组焊垫组中的任意一个未用于施加电压的焊垫和第二组焊垫组中的任意一个未施加电压的焊垫之间进行电流测试，测得一电流值I;
[0012]贝U，该两个焊垫组之间的导线的电阻=J。
[0013]上述的方法，其中，采用探针接触所述未被施加电压的焊垫进行电流测试以测得所述电流值。
[0014]上述的方法，其中，采用电压表测量所述电压V。
[0015]上述的方法，其中，施加电压的两个焊垫分别连接电性连接一检测线。
[0016]上述的方法，其中，测电流的两个焊垫分别电性连接一激励线。
[0017]上述的方法，其中，所述测试导线包括多个方块电阻。
[0018]上述的方法，在第一组中选取最靠近所述导线的一个焊垫作为电流检测的一端，在第二组中选取最靠近所述导线的一个焊垫作为电流检测的另一端，以测得所述电流值I。
[0019]上述的方法，在第一组中选取离所述导线最远的一个焊垫作为施加电压的一端，在第二组中选取离所述导线最远的一个焊垫作为施加电压的另一端，以施加所述电压V。
[0020]本发明通过将Ke IV i η测试结构引入到WAT测试结构中，进而测试导线电阻，通过测量两个焊垫之间的电压，且测量电流采用另外两个焊垫，尽管这种结构测量得到的电压也包括接触电阻电压和导线电压，但由于电压表具有很高的阻值，所以通过电压计的电流非常小，所以接触电阻和导线电阻可以忽略不计，即测量的电压值基本上等于电阻器两端的电压值，进而减少了测量误差，提高了测量精度，从而更加有利于生产工艺的提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、夕卜形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
[0022]图1为传统技术中测试结构的示意图；
[0023]图2为在传统测试结构增加量测方块的测量结构的示意图；
[0024]图3为Kelvin测试结构的示意图；
[0025]图4为本发明提供的一种电阻测试方法的流程图；
[0026]图5为本发明提供的测试结构的局部示意图；
[0027]图6为本发明提供的测试结构的电路图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的说明:
[0029]如图3所示，每个测试点都有一条激励线F和一条检测线S，二者严格分开，各自构成独立的回路；同时要求S线必须接到一个有极高输入阻抗的测试回路上，使流过检测线S的电流极小，近似为零。
[0030]图中r表示引线电阻和探针与测试点的接触电阻之和。由于流过测试回路的电流为零，在r3，r4上的压降也为零，而激励电流I在rl，r2上的压降不影响I在被测电阻上的压降，所以电压表可以准确测出Ri两端的电压值，从而准确测出Ri的阻值。测试结果和r无关，有效的减小了量测误差。
[0031]图4为本发明提供的一种测试方法的流程图；具体包括以下步骤:
[0032]步骤S1:提供一 WAT测试结构，包括所需的测试导线和至少两个焊垫组，每个焊垫组包括至少两个焊垫，其中，每个焊垫组至少包括两个焊垫(作为I/O端口的焊垫(Pad))，导线的一端电性连接至第一组焊垫组的每个焊垫电性上，导线的另一端电性连接至第二组焊垫组的每个焊垫电性上。在一些实施例中，第一、第二焊垫组各自连接到需测试电阻值的导线的两端的互联线的截面面积，要大于需测试电阻值的导线的截面面积，相当于前者比后者要粗一些。
[0033]步骤S2:于任意选择两个焊垫组中各选择一个焊垫并在两个焊点之间施加电压，利用电压表测得电压V，其中，测试导线与施加电压的两个焊垫分别连接有一检测线S。
[0034]步骤S3:然后在该两个焊垫组中各选取一个未被施加电压的焊垫，利用探针测试该两个焊垫之间的电流，测得电流I ;其中，测试导线与测量电流的两个焊垫分别连接有一激励线F。
[0035]步骤S4:将测得的电压和电流代入下列公式，得出两个焊垫组之间的测试导线的电阻，即:"s = 了。
[0036]由于测试的电流路径不发生改变，但是测量电压采用另外两个接触点，尽管这种结构测量得到的电压也包括接触电阻电压和导线电压，但由于电压表具有很高的阻值，所以通过电压计的电流非常小，所以接触电阻和导线电阻可以忽略不计，即测量的电压值基本上等于电阻器两端的电压值，从而减小测量的误差，根据测量结果然后更好的改进生产工艺。
[0037]实施例一
[0038]图3为本发明提供的测试结构的示意图，图4为本发明提供的电阻测试结构的局部示意图，如图所示，在该实施例中，包括两个焊垫组Al、A2，焊垫组Al包括有两个焊垫P1、P2，焊垫组A2包括两个焊垫P3、P4，测试导线S分别与每个焊垫电性连接。[0039]在两个焊垫组A1、A2分别任意选取一个焊垫Pl、P3，在焊垫Pl、P3之间施加电压，并用电压表测得焊垫P1、P3之间的电压V ;
[0040]然后测量该两个焊垫组中未被施加电压的另外两个焊垫P2、P4，并利用探针接触测得电流I ;
[0041]利用公式i?S = |得出该两个焊垫组之间的测试导线的电阻Rs。
[0042]实施例二
[0043]图3为本发明提供的测试结构的示意图，图4为本发明提供的电阻测试结构的局部示意图，包括两个焊垫组Al、A2，焊垫组Al包括有两个焊垫Pl、P2，焊垫组A2包括两个焊垫P3、P4，测试导线分别与每个焊垫电性连接。
[0044]在两个焊垫组A1、A2分别任意选取一个焊垫P2、P4，在焊垫P2、P4之间施加电压，并用电压表测得焊垫P2、P4之间的电压V ；
[0045]然后测量该两个焊垫组中未被施加电压的两个焊垫P1、P3，并利用探针接触测得电流I ;
[0046]利用公式i?S = |得出该两个焊垫组之间的测试导线的电阻RS。
[0047]实施例三
[0048]图3为本发明提供的测试结构的示意图，图4为本发明提供的电阻测试结构的局部示意图，包括两个焊垫组Al、A2，焊垫组Al包括有两个焊垫Pl、P2，焊垫组A2包括两个焊垫P3、P4，测试导线分别与每个焊垫电性连接。
[0049]在两个焊垫组A1、A2分别任意选取一个焊垫Pl、P4，在焊垫Pl、P4之间施加电压，并用电压表测得焊垫P1、P4之间的电压V ;
[0050]然后测量该两个焊垫组中未被施加电压的两个焊垫P2、P3，并利用探针接触测得电流I ;
[0051]利用公式= ;得出该两个焊垫组之间的测试导线的电阻RS。
[0052]本发明通过将Kelvin测试结构引入到WAT测试结构中，进而测试导线电阻，通过测量两个焊垫之间的电压，且测量电流采用另外两个焊垫，尽管这种结构测量得到的电压也包括接触电阻电压和导线电压，但由于电压表具有很高的阻值，所以通过电压计的电流非常小，所以接触电阻和导线电阻可以忽略不计，即测量的电压值基本上等于电阻器两端的电压值，进而减少了测量误差，提高了测量精度，从而更加有利于生产工艺的提高。
[0053]以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【权利要求】
1.一种在集成电路中测量导线电阻的方法，应用于WAT测试的测试电路中，包括需测试的导线和至少两个焊垫组，每个所述焊垫组至少包括两个焊垫，所述导线的一端电性连接至第一组焊垫组的每个焊垫电性上，所述导线的另一端电性连接至第二组焊垫组的每个焊垫电性上，其特征在于，包括以下步骤: 在第一组焊垫组中的任意一个焊垫和第二组焊垫组中的任意一个焊垫之间施加电压，并测得一电压值V; 在第一组焊垫组中的任意一个未被施加电压的焊垫和第二组焊垫组中的任意一个未被施加电压的焊垫之间进行电流测试，测得一电流值I; 贝U，该两个焊垫组之间的导线的电阻Hs = J。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用探针接触所述未被施加电压的焊垫进行电流测试以测得所述电流值。
3.根据权利要求1所述的测量电阻的方法，其特征在于，采用电压表测量所述电压V。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，施加电压的两个焊垫分别电性连接一检测线。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测电流的两个焊垫分别电性连接一激励线。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试导线包括多个方块电阻。
7.根据权利要求1所述的方法，在第一组中选取最靠近所述导线的一个焊垫作为电流检测的一端，在第二组中选取最靠近所述导线的一个焊垫作为电流检测的另一端，以测得所述电流值I。
8.根据权利要求1所述的方法，在第一组中选取离所述导线最远的一个焊垫作为施加电压的一端，在第二组中选取离所述导线最远的一个焊垫作为施加电压的另一端，以施加所述电压V。
【文档编号】G01R27/08GK103675459SQ201310631861
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】韩增智, 刘景富, 王艳生 申请人:上海华力微电子有限公司