半导体参数测试仪器的测试探针的电阻测试方法技术

一种半导体参数测试仪器的测试探针的电阻测试方法，参数测试仪器至少包括第一测试探针、第二测试探针、第三测试探针和第四测试探针，测试仪器可以通过测试探针提供设定值大小的电流、电压或测量测试点的电压、电流，所述方法为把四个测试探针共同放在同一测试金属块上，然后进行以下两个步骤：设置第一测试探针提供第一电流、第一电压，第二测试探针、第三测试探针和第四测试探针分别设定电压为零，同时测试电流；设置第一测试探针提供第二电流、第二电压，第二测试探针设定电流为零并测试电压，第三测试探针和第四测试探针提供设定电压为零，同时测试电流。通过该方法，能够较快且精准的测量出多个测试探针的电阻值。

【技术实现步骤摘要】
半导体参数测试仪器的测试探针的电阻测试方法
本专利技术涉及半导体测试领域，尤其涉及一种半导体参数测试仪器的测试探针的电阻测试方法。
技术介绍
参数测试的目的是确定半导体制程的特性，通常涉及电气参数测试和四种主要的半导体器件的特性表征，这四种器件包括电阻、二极管、晶体管和电容器。其它的测试结构都可以归入这四种器件或这些器件的组合。绝大多数参数测试都包括电流-电压(IV)测试或者电容-电压(CV)测试。半导体参数测试的主要测量资源是源/监视单元，有时候也称为源/测量单元，缩写为SMU。SMU是一种非常精确的供电设备，它不仅可以提供测量分辨率小于5μV的电压源，还可以提供测量分辨率低于1fA(飞安，10-15A)的电流源。SMU还提供了远端检测功能并拥有集成了双极型电压和吸收功率能力的四象限输出功能。最后，SMU可以提供线性扫描电压和扫描电流，能够获得仪器的IV特性曲线。如图1所示，为一个简化的SMU等效电路。由于SMU测试的主要都是通过电流极小(可低至1fA)、内阻也较小(一般小于10Ω)的器件或者电路，所以，测试时候的除了被测试器件以外的电阻对测试精度的影响也是很大的。而无论是导线还是测试仪器的探针都是不完美的导体。用于连接仪器与被测器件的一切都存在一定的固有电阻(尽管电阻可能非常小)。如果，被测器件的电阻比0.1Ω大几个数量级，就可以忽略掉探针和导线的电阻以及探针和被测器件的接触电阻对测试的影响。但是，如果测量电阻不到10Ω的器件时，探针和导线的电阻以及探针和被测器件的接触电阻引入的误差就会严重影响测试结果的准确性。因而，需要精确的测量出探针和导线的电阻以及探针和被测器件的接触电阻的总值，以便于除去其对于测试结果的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是精确的测量出测试探针的电阻(包括探针和导线的电阻以及探针和被测器件的接触电阻)。为实现上述目的，本专利技术提供一种半导体参数测试仪器的测试探针的电阻测试方法，所述参数测试仪器至少包括四个测试探针，分别为第一测试探针、第二测试探针、第三测试探针和第四测试探针，所述参数测试仪器可以通过测试探针提供设定值大小的电流、电压或测量测试点的电压、电流；所述电阻测试方法包括：把四个测试探针共同放在同一测试金属块上，然后进行以下两个步骤：设置第一测试探针提供第一电流、第一电压，第二测试探针、第三测试探针和第四测试探针分别设定电压为零，同时测试电流；设置第一测试探针提供第二电流、第二电压，第二测试探针设定电流为零并测试电压，第三测试探针和第四测试探针提供设定电压为零，同时测试电流。可选的，所述参数测试仪器的电流测试范围为1fA～0.1A，电压测试范围为2μV～100V。可选的，所述参数测试仪器的电流测试分辨率小于等于10fA，电压测试分辨率小于等于5μV。可选的，所述参数测试仪器内部设置有源/监测单元。可选的，所述参数测试仪器内部设置有电压单元。可选的，所述参数测试仪器内部设置有电压监测单元。可选的，所述测试金属块的电阻值为n×10-3Ω，n小于10。可选的，所述测试探针的电阻值为0.2～5Ω。与现有技术相比，本专利技术能够较快且精准的测量出四个测试探针的电阻值。本专利技术的测试方法，在测试的两个阶段，都保持四个被测探针都参与测试，所以在这两个测试阶段，四个探针各自与测试金属块的接触电阻对测试结果的影响效果基本上一致。与原来的测试方法相比，可以得到更精准的测试结果。附图说明图1是简化的SMU等效电路的示意图。图2至图6为一种现有的测试探针的电阻测试方式的示意图。图7至图11为另一种现有的测试探针的电阻测试方式的示意图。图12至图19为本专利技术的测试探针的电阻测试方式的示意图。具体实施方式本专利技术提出了一种新的测试半导体参数测试仪器的测试探针电阻的方法，所测的测试探针电阻值很小，每个测试探针的电阻值一般为0.2～5Ω。本专利技术其不仅能够快速精确的测出多个探针的电阻，还可以得到对同一个探针的多个结果，通过求平均值使得测试得到的电阻值更准确，并且其测试结果可以消除掉非仪器因素对测量得到的电阻值的影响。本专利技术的测试方法主要包括：把参数测试仪器的四个测试探针共同放在同一测试金属块上，然后进行以下两个步骤：全测步骤：设置第一测试探针提供第一电流、第一电压，第二测试探针、第三测试探针和第四测试探针分别设定电压为零，同时测试电流；单测步骤：设置第一测试探针提供第二电流、第二电压，第二测试探针设定电流为零并测试电压，第三测试探针和第四测试探针提供设定电压为零，同时测试电流。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。本专利技术的测试方法适用于电流测试范围为1fA～0.1A、电压测试范围为2μV～100V、电流测试的分辨率小于等于10fA、电压测试分辨率小于等于5μA的半导体参数测试仪。本实施例以测试仪器精密半导体参数测试仪AgilentSMU4156为例来详细说明本专利技术的测试方法。AgilentSMU4156其固定配置有4×SMU(源/监测单元)、2×VSU(电压单元)、2×VMU(电压监测单元)，电流测量分辨率为1fA，电压测量分辨率为0.2μV(使用VMU)。具体的，其具有四个探针用于测试器件的参数。每个探针均可以按分析仪设置的值输出电流、电压，也可以测试测试点处的电流、电压。其中，运用本专利技术的方法和规律并不仅限于测试四个探针电阻，同
人员很容易可以推及到同时测其它数量的探针的电阻。一般的测试探针的电阻的方式如图2所示，探针1、探针3和探针4一起放在测试金属块700上。所述测试金属块700其电阻值非常小，为n×10-3Ω，n小于10。可以看做为一块理想的完美导体。各个探针进行的设置分别为：探针1设定输出电流为i1，检测到电压为v1；探针3检测到电压为vpad(即测试金属块处的电压)；探针4设置输出电压v4＝0。其中，探针1输出电流i1流到探针4，由于探针1具有电阻，会存在电压v1且大于零，则大于v4＝0。探针3检测到测试金属块700的电压为vpad。由于把测试金属块的电阻看做为零，把探针1、探针3和探针4的电阻(包括探针和导线的电阻以及探针和被测器件的接触电阻)分别看做为等效电阻R1、R3、R4。则图2的等效电路如图3所示，探针1的等效电阻R1和探针4的等效电阻R4串联，两端压降为(v1-v4)，其值为v1，通过电流i1，探针3检测点处检测到的电压为vpad。图3的等效电路如图4所示。由此可以计算出探针1和探针4的等效电阻R1和R4：R1＝(v1-vpad)/i1R4＝(vpad-0)/i1一般情况下，采用设置多次不同的i1值，进行多次测试得到多个测试结果，从而尽量减小测试误差。如图5、图6所示，设置10个不同的i1值进行多次测试得到的值。其中图5为i1-v1、vpad的图，图6为i1-R1、R4(图6中纵坐标显示的r1、r4分别对应R1、R4)的图。这样的方法，一次利用三根探针，却只能测试两个探针的等效电阻值。并且精度不够高。另一种现有的测试探本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体参数测试仪器的测试探针的电阻测试方法，所述参数测试仪器至少包括四个测试探针，分别为第一测试探针、第二测试探针、第三测试探针和第四测试探针，所述参数测试仪器通过测试探针提供设定值大小的电流、电压，并通过测试探针测量测试点的电压、电流，其特征在于，所述电阻测试方法包括：把四个测试探针共同放在同一测试金属块上，然后进行以下两个步骤：步骤a，设置第一测试探针提供第一电流、第一电压，第二测试探针、第三测试探针和第四测试探针分别设定电压为零，同时测试电流，其中各个探针进行的设置分别为：第一测试探针设定输出电流I1，I1＞0，检测到电压为V1；第二测试探针设置输出电压V2＝0，检测电流，检测结果记为I2；第三测试探针设置输出电压V3＝0，检测电流，检测结果记为I3；第四测试探针设置输出电压V4＝0，检测电流，检测结果记为I4；步骤b，设置第一测试探针提供第二电流、第二电压，第二测试探针设定电流为零并测试电压，第三测试探针和第四测试探针提供设定电压为零，同时测试电流，其中各个探针进行的设置分别为：第一测试探针设定输出电流I1'，测量电压为V1'；第二测试探针设置输出电流I2'，其中I2'＝0，检测电压为V2'；第三测试探针设置输出电压V3'＝0，检测电流，检测到电流为I3'；第四测试探针设置输出电压V4'＝0，检测电流，...

【专利技术属性】
技术研发人员：范象泉，
申请(专利权)人：上海宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：