扩展电阻探针的测试装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种扩展电阻探针的测试装置及其使用方法。


背景技术：

2.扩展电阻探针(spreading resistance probe，srp)是半导体工艺中常用的监控和失效分析设备，它可以用于测量电阻率和载流子浓度，以确定注入外延、结深状况。与二次离子质谱分析(sims)相比，不会对样品表面造成溅射破坏，并且不会受电离后的杂质对电阻的影响，更能直接反应出外延掺杂的电学特性。
3.请参阅图1，探针103的工作原理是将待测芯片102通过小角度地机械研磨形成了一个斜面，两个对齐的探针103跨在x方向上做步进移动，并同时做电阻测试。假定x方向步进为δx，则纵向的步进δz＝sinα
·
δx，其中α为载体101斜面的倾斜角，β为待测芯片研磨面的倾斜角，α需等于β。通过不同的研磨角和步进相互匹配，则z轴的纵向深度精度可以得到纳米级别。因为两探针103是做直接接触的电阻测试，所以它的电阻测试范围很广，在1ω到1000ω及以上的测试范围。
4.srp技术的缺点是样品制备较为复杂。首先要保证研磨表面有足够的粗糙度，对注入的载流子有较高的复合速率，降低测试中注入载流子对电阻的影响；同时研磨的角度涉及纵向深度的表征，所以在研磨斜面后要进行准确的测试研磨角度。因此，在srp样品制备过程中，粘贴待检测样品并使样品平整的贴于承载治具的斜面交线上成为至关重要的一步。
5.随着工艺节点的不断提升，以及芯片封装体积不断减小的需求，很多芯片如tvs,小功耗mosfet等小芯片，芯片边长远小于1mm，厚度甚至最终会减薄到50um左右，粘贴样品就变得相当困难，很难精确地达到要求，容易出现样品贴附不平整，在研磨制样时，出现磨耗过量，甚至损坏样品，这就会导致最后的srp无法继续分析，或者结果误差很大，从而失去分析的意义。
6.请参阅图2，现有技术失效测试的一种情况为：
7.针对尺寸相对较大的待测芯片102，如边长为2mm以上的芯片，较容易操作，可以保证待测芯片102的直边与载体101斜面边线相对较好的重合，但小尺寸的待测芯片102，很难保证这一点，对测试结果会产生很大误差。
8.请参阅图3，现有技术失效测试的一种情况为：
9.使用胶粘剂104将待测芯片102贴附于带有角度的载体101上，由于待测芯片102尺寸小，且传统胶粘剂104流动性较差，贴合后有一定的厚度，在实际操作贴片过程中使得研磨角与倾斜角角度差异，z方向纵深与理论值存在很大差异，使待测芯片102磨耗过量，甚至待测芯片102被磨光，造成测试结果不准确或无法正常测试。
10.为解决上述问题，需要提出一种新型的扩展电阻探针的测试装置及其使用方法。


技术实现要素：

11.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种扩展电阻探针的测试装置及其使用方法，用于解决现有技术中随着芯片体积的缩小，固定待测芯片就变得相当困难，很难精确地达到要求，容易出现待测芯片贴附不平整，在研磨待测芯片时，出现磨耗过量，甚至损坏待测芯片，这就会导致最后的srp无法继续分析，或者结果误差很大，从而失去分析的意义的问题。
12.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种扩展电阻探针的测试装置，包括：
13.载板，所述载板利用热熔胶对待测芯片进行固定；
14.夹持机构，其用于将所述待测芯片转移至所述载板上，以及调节所述待测芯片固定的位置；
15.加热吸附卡盘，其用于对所述载板吸附或解吸附，以及加热所述载板上的所述热熔胶；
16.载体，其具有至少一与水平方向相倾斜的倾斜面，所述倾斜面用于固定所述载板；
17.研磨盘，其用于研磨所述待测芯片，使得所述待测芯片上形成倾斜的研磨面；
18.测试探针，其用于对所述待测芯片上的所述研磨面进行电阻测试。
19.优选地，所述载板的形状为规则矩形的板状结构。
20.优选地，所述载板的厚度为100至800微米。
21.优选地，所述载板的材料为二氧化硅。
22.优选地，所述热熔胶的材料为热塑性聚氨酯。
23.优选地，所述热熔胶的大小与所述待测芯片的大小趋向于一致。
24.优选地，所述夹持机构包括机械臂以及设置在所述机械臂一端的夹持部。
25.优选地，所述夹持部为真空吸笔或材料硬度低于设计值的镊子。
26.优选地，所述镊子的材料为树脂或塑料。
27.优选地，所述夹持机构还包括挡板，所述挡板与所述载板竖直设置，使得所述夹持部调节所述待测芯片固定的位置时，所述待测芯片的侧边与所述挡板对齐。
28.优选地，所述加热卡盘的加热范围为100至300℃。
29.优选地，所述待测芯片通过所述热熔胶固定在所述载板之后，还包括利用吸水纸去除多余的所述热熔胶。
30.优选地，所述扩展电阻探针的测试装置还包括显微镜，用于观测所述待测芯片是否与载板平齐，若否则重新调整所述待测芯片的固定位置。
31.优选地，所述载体的为圆柱体，所述圆柱体的一端形成有两相交的倾斜面，两所述倾斜面之间的夹角小于180度。
32.优选地，所述待测芯片固定连接在所述载板的边缘，所述载板固定在所述载体的一所述倾斜面上，固定有所述待测芯片的所述载板的一端边缘距两所述倾斜面交线的距离小于2毫米。
33.本发明还提供一种扩展电阻探针的测试装置的示意方法，包括：
34.步骤一、提供吸附于加热吸附卡盘上的载板，根据待测芯片的数量在所述载板上设置对应的热熔胶；
35.步骤二、利用夹持机构将每个所述待测芯片移动至对应的所述热熔胶上，之后利用加热吸附卡盘加热所述热熔胶至液态；
36.步骤三、利用所述夹持机构调节所述待测芯片固定的位置，停止所述加热吸附卡盘的加热，使得液态的热熔胶变为固态将所述待测芯片固定在所述载板上；
37.步骤四、解吸附所述载板，将所述载板固定连接在所述载体的倾斜面上，使得所述待测芯片与研磨盘之间具有一倾斜角，之后利用研磨盘研磨所述待测芯片形成研磨面；
38.步骤五、利用测试探针对所述待测芯片上的所述研磨面进行电阻测试。
39.优选地，步骤二中的所述夹持机构还包括挡板，步骤三中所述挡板与所述载板竖直设置，使得所述夹持部调节所述待测芯片固定的位置时，所述待测芯片的侧边与所述挡板对齐。
40.优选地，步骤二中在所述利用加热吸附卡盘加热所述热熔胶至液态之后，还包括利用吸水纸去除多余的所述热熔胶。
41.优选地，步骤三在所述使得液态的热熔胶变为固态将所述待测芯片固定在所述载板上之后，还包括利用观测所述待测芯片是否与载板平齐，若是，则进行之后的工艺，若否则重新调整所述待测芯片的固定位置。
42.如上所述，本发明的扩展电阻探针的测试装置及其使用方法，具有以下有益效果：
43.本发明通过增加载板，保证了待测芯片直边于载体斜面交线平行；保证了芯片上的研磨角与倾斜面的倾斜角一致，减小了测试误差。
附图说明
44.图1显示为现有技术的电阻探针的测试装置结构示意图；
45.图2显示为现有技术的一种失效测试示意图；
46.图3显示为现有技术的另一种失效测试示意图；
47.图4显示为本发明的提供吸附于加热吸附卡盘上的载板，根据待测芯片的数量在载板上设置对应的热熔胶示意图；
48.图5显示为本发明的通过挡板调节待测芯片的固定位置示意图；
49.图6显示为本发明的待测芯片通过载板固定在载体上的示意图；
50.图7显示为本发明图6中的待测芯片通过载板固定在载体上的一种a处的放大结构示意图；
51.图8显示为本发明图6中的待测芯片通过载板固定在载体上的另一种a处的放大结构示意图；
52.图9显示为本发明的通过研磨盘研磨待测芯片的示意图；
53.图10显示为本发明的扩展电阻探针的测试装置使用方法示意图。
具体实施方式
54.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
55.本发明提供一种扩展电阻探针的测试装置，包括：
56.载板202，载板202利用热熔胶204对待测芯片205进行固定，待测芯片205的数量可为一个或多个，通常设置在载板202的边缘位置；
57.在一种可选的实施方式中，载板202的形状为规则矩形的板状结构。
58.在一种可选的实施方式中，载板202的厚度为100至800微米。
59.在一种可选的实施方式中，载板202的材料为二氧化硅。
60.在一种可选的实施方式中，热熔胶204的材料为热塑性聚氨酯。
61.在一种可选的实施方式中，热熔胶204的大小与待测芯片205的大小趋向于一致，过少的热熔胶204会影响对待测芯片205的固定效果，过多的热熔胶204可能会影响固定效果，在之后还需去除过多的热熔胶204，根据芯片的大小设置适量的热熔胶204能够增强对待测芯片205的固定效果。
62.在一种可选的实施方式中，待测芯片205通过热熔胶204固定在载板202之后，还包括利用吸水纸去除多余的热熔胶204。
63.在一种可选的实施方式中，扩展电阻探针的测试装置还包括显微镜，用于观测待测芯片205是否与载板202平齐，若否则重新调整待测芯片205的固定位置。
64.夹持机构，其用于将待测芯片205转移至载板202上，以及调节待测芯片205固定的位置；
65.在一种可选的实施方式中，夹持机构包括机械臂以及设置在机械臂一端的夹持部。
66.在一种可选的实施方式中，夹持部为真空吸笔或材料硬度低于设计值的镊子，金属材料的镊子硬度较大，会对芯片造成损坏，因此镊子的材料需减少硬度以减少对待测芯片205的损坏。
67.在一种可选的实施方式中，镊子的材料为树脂或塑料。
68.在一种可选的实施方式中，请参阅图5，夹持机构还包括挡板206，挡板206与载板202竖直设置，使得夹持部调节待测芯片205固定的位置时，待测芯片205的侧边与挡板206对齐，能够将待测芯片205的边缘与挡板206对齐。
69.加热吸附卡盘203，请参阅图4，其用于对载板202吸附或解吸附，以及加热载板202上的热熔胶204；具体地，加热吸附卡盘203可为添加电热丝的静电吸附卡盘，可用于对载板202的固定以及加热。
70.在一种可选的实施方式中，加热卡盘的加热范围为100至300℃。
71.载体201，请参阅图6，其具有至少一与水平方向相倾斜的倾斜面，该倾斜面具有相对于水平方向的倾斜角α，倾斜面用于固定载板202；
72.在一种可选的实施方式中，载体201的为圆柱体，圆柱体的一端形成有两相交的倾斜面，两倾斜面之间的夹角小于180度，可通过在圆柱体的一端沿两倾斜面截去获得该形状的载体201。
73.在一种可选的实施方式中，待测芯片205固定连接在载板202的边缘，载板202固定在载体201的一倾斜面上，固定有待测芯片205的载板202的一端边缘距两倾斜面交线l1的距离小于2毫米；示例性地，其设置方式可如图7和图8所示。
74.研磨盘207，请参阅图9，其用于研磨待测芯片205，使得待测芯片205上形成倾斜的
研磨面，使得芯片上的研磨角β与倾斜面的倾斜胶α一致；
75.示例性地，利用研磨盘207研磨待测芯片205形成研磨面可由图9所示的方法形成，即在水平方向上固定研磨盘207，载体202固定有待测芯片的一端正对于研磨盘207的上侧，通过转动研磨盘207以及向下移动载体202，能够在待测芯片205上研磨掉一部分想研磨面。
76.测试探针，其用于对待测芯片205上的研磨面进行电阻测试。
77.请参阅图10，本发明还提供一种扩展电阻探针的测试装置的示意方法，包括：
78.步骤一、请参阅图4，提供吸附于加热吸附卡盘203上的载板202，根据待测芯片205的数量在载板202上设置对应的热熔胶204；待测芯片205的数量可为一个或多个，通常设置在载板202的边缘位置；
79.在一种可选的实施方式中，步骤一中的载板202的形状为规则矩形的板状结构。
80.在一种可选的实施方式中，步骤一中的载板202的厚度为100至800微米。
81.在一种可选的实施方式中，步骤一中的载板202的材料为二氧化硅。
82.在一种可选的实施方式中，步骤一中的热熔胶204的材料为热塑性聚氨酯。
83.在一种可选的实施方式中，步骤一中的热熔胶204的大小与待测芯片205的大小趋向于一致，过少的热熔胶204会影响对待测芯片205的固定效果，过多的热熔胶204可能会影响固定效果，在之后还需去除过多的热熔胶204，根据芯片的大小设置适量的热熔胶204能够增强对待测芯片205的固定效果。
84.步骤二、利用夹持机构将每个待测芯片205移动至对应的热熔胶204上，之后利用加热吸附卡盘203加热热熔胶204至液态；具体地，加热吸附卡盘203可为添加电热丝的静电吸附卡盘，可用于对载板202的固定以及加热；
85.在一种可选的实施方式中，步骤二中的夹持机构包括机械臂以及设置在机械臂一端的夹持部。
86.在一种可选的实施方式中，步骤二中的夹持部为真空吸笔或材料硬度低于设计值的镊子，金属材料的镊子硬度较大，会对芯片造成损坏，因此镊子的材料需减少硬度以减少对待测芯片205的损坏。
87.在一种可选的实施方式中，步骤二中的镊子的材料为树脂或塑料。
88.在一种可选的实施方式中，请参阅图5，步骤二中的夹持机构还包括挡板206，挡板206与载板202竖直设置，使得夹持部调节待测芯片205固定的位置时，待测芯片205的侧边与挡板206对齐，能够将待测芯片205的边缘与挡板206对齐。
89.在一种可选的实施方式中，步骤二中的加热卡盘的加热范围为100至300℃。
90.步骤三、利用夹持机构调节待测芯片205固定的位置，停止加热吸附卡盘203的加热，使得液态的热熔胶204变为固态将待测芯片205固定在载板202上；
91.在一种可选的实施方式中，步骤三中的待测芯片205通过热熔胶204固定在载板202之后，还包括利用吸水纸去除多余的热熔胶204。
92.在一种可选的实施方式中，步骤三中的扩展电阻探针的测试装置还包括显微镜，用于观测待测芯片205是否与载板202平齐，若否则重新调整待测芯片205的固定位置。
93.步骤四、解吸附载板202，将载板202固定连接在载体201的倾斜面上，该倾斜面具有相对于水平方向的倾斜角α，使得待测芯片205与研磨盘207之间具有一倾斜角，之后利用研磨盘207研磨待测芯片205形成研磨面，使得芯片上的研磨角β与倾斜面的倾斜角α一致；
94.示例性地，利用研磨盘207研磨待测芯片205形成研磨面可由图9所示的方法形成，即在水平方向上固定研磨盘207，载体202固定有待测芯片的一端正对于研磨盘207的上侧，通过转动研磨盘207以及向下移动载体202，能够在待测芯片205上研磨掉一部分形成研磨面。
95.在一种可选的实施方式中，请参阅图6，步骤四中的载体201的为圆柱体，圆柱体的一端形成有两相交的倾斜面，两倾斜面之间的夹角小于180度，可通过在圆柱体的一端沿两倾斜面截去获得该形状的载体201；示例性地，其设置方式可如图7和图8所示。
96.在一种可选的实施方式中，步骤四中的待测芯片205固定连接在载板202的边缘，载板202固定在载体201的一倾斜面上，固定有待测芯片205的载板202的一端边缘距两倾斜面交线l1的距离小于2毫米。
97.步骤五、利用测试探针(图中未示出)对待测芯片205上的研磨面进行电阻测试。
98.需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
99.综上所述，本发明通过增加载板，保证了待测芯片直边于载体斜面交线平行；保证了芯片上的研磨角与倾斜面的倾斜角一致，减小了测试误差。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
100.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种扩展电阻探针的测试装置，其特征在于，包括：载板，所述载板利用热熔胶对待测芯片进行固定；夹持机构，其用于将所述待测芯片转移至所述载板上，以及调节所述待测芯片固定的位置；加热吸附卡盘，其用于对所述载板吸附或解吸附，以及加热所述载板上的所述热熔胶；载体，其具有至少一与水平方向相倾斜的倾斜面，所述倾斜面用于固定所述载板；研磨盘，其用于研磨所述待测芯片，使得所述待测芯片上形成倾斜的研磨面；测试探针，其用于对所述待测芯片上的所述研磨面进行电阻测试。2.根据权利要求1所述的扩展电阻探针的测试装置，其特征在于：所述载板的形状为规则矩形的板状结构。3.根据权利要求2所述的扩展电阻探针的测试装置，其特征在于：所述载板的厚度为100至800微米。4.根据权利要求1所述的扩展电阻探针的测试装置，其特征在于：所述载板的材料为二氧化硅。5.根据权利要求1所述的扩展电阻探针的测试装置，其特征在于：所述热熔胶的材料为热塑性聚氨酯。6.根据权利要求1所述的扩展电阻探针的测试装置，其特征在于：所述热熔胶的大小与所述待测芯片的大小趋向于一致。7.根据权利要求1所述的扩展电阻探针的测试装置，其特征在于：所述夹持机构包括机械臂以及设置在所述机械臂一端的夹持部。8.根据权利要求7所述的扩展电阻探针的测试装置，其特征在于：所述夹持部为真空吸笔或材料硬度低于设计值的镊子。9.根据权利要求8所述的扩展电阻探针的测试装置，其特征在于：所述镊子的材料为树脂或塑料。10.根据权利要求7所述的扩展电阻探针的测试装置，其特征在于：所述夹持机构还包括挡板，所述挡板与所述载板竖直设置，使得所述夹持部调节所述待测芯片固定的位置时，所述待测芯片的侧边与所述挡板对齐。11.根据权利要求1所述的扩展电阻探针的测试装置，其特征在于：所述加热卡盘的加热范围为100至300℃。12.根据权利要求1所述的扩展电阻探针的测试装置，其特征在于：所述待测芯片通过所述热熔胶固定在所述载板之后，还包括利用吸水纸去除多余的所述热熔胶。13.根据权利要求1所述的扩展电阻探针的测试装置，其特征在于：所述扩展电阻探针的测试装置还包括显微镜，用于观测所述待测芯片是否与载板平齐，若否则重新调整所述待测芯片的固定位置。14.根据权利要求1所述的扩展电阻探针的测试装置，其特征在于：所述载体的为圆柱体，所述圆柱体的一端形成有两相交的倾斜面，两所述倾斜面之间的夹角小于180度。15.根据权利要求12所述的扩展电阻探针的测试装置，其特征在于：所述待测芯片固定连接在所述载板的边缘，所述载板固定在所述载体的一所述倾斜面上，固定有所述待测芯片的所述载板的一端边缘距两所述倾斜面交线的距离小于2毫米。
16.根据权利要求1至15仍一项的所述的扩展电阻探针的测试装置的使用方法，其特征在于，包括：步骤一、提供吸附于加热吸附卡盘上的载板，根据待测芯片的数量在所述载板上设置对应的热熔胶；步骤二、利用夹持机构将每个所述待测芯片移动至对应的所述热熔胶上，之后利用加热吸附卡盘加热所述热熔胶至液态；步骤三、利用所述夹持机构调节所述待测芯片固定的位置，停止所述加热吸附卡盘的加热，使得液态的热熔胶变为固态将所述待测芯片固定在所述载板上；步骤四、解吸附所述载板，将所述载板固定连接在所述载体的倾斜面上，使得所述待测芯片与研磨盘之间具有一倾斜角，之后利用研磨盘研磨所述待测芯片形成研磨面；步骤五、利用测试探针对所述待测芯片上的所述研磨面进行电阻测试。17.根据权利要求16所述的扩展电阻探针的测试装置的使用方法，其特征在于：步骤二中的所述夹持机构还包括挡板，步骤三中所述挡板与所述载板竖直设置，使得所述夹持部调节所述待测芯片固定的位置时，所述待测芯片的侧边与所述挡板对齐。18.根据权利要求16所述的扩展电阻探针的测试装置的使用方法，其特征在于：步骤二中在所述利用加热吸附卡盘加热所述热熔胶至液态之后，还包括利用吸水纸去除多余的所述热熔胶。19.根据权利要求16所述的扩展电阻探针的测试装置的使用方法，其特征在于：步骤三在所述使得液态的热熔胶变为固态将所述待测芯片固定在所述载板上之后，还包括利用观测所述待测芯片是否与载板平齐，若是，则进行之后的工艺，若否则重新调整所述待测芯片的固定位置。

技术总结
本发明提供一种扩展电阻探针的测试装置的使用方法，提供吸附于加热吸附卡盘上的载板，根据待测芯片的数量在载板上设置对应的热熔胶；利用夹持机构将每个待测芯片移动至对应的热熔胶上，之后利用加热吸附卡盘加热热熔胶至液态；利用夹持机构调节待测芯片固定的位置，停止加热吸附卡盘的加热，使得液态的热熔胶变为固态将待测芯片固定在载板上；解吸附载板，将载板固定连接在载体的倾斜面上，使得待测芯片与研磨盘之间具有一倾斜角，之后利用研磨盘研磨待测芯片形成研磨面；利用测试探针对待测芯片上的研磨面进行电阻测试。本发明通过增加载板，保证了待测芯片直边于载体斜面交线平行；保证了芯片上的研磨角与倾斜面的倾斜角一致，减小了测试误差。减小了测试误差。减小了测试误差。


技术研发人员：徐嘉良
受保护的技术使用者：上海华虹宏力半导体制造有限公司
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/7/7