本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別涉及一種精確測(cè)量電阻阻值的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前的電阻阻值測(cè)試方法均為單點(diǎn)測(cè)試法，即在測(cè)試結(jié)構(gòu)上施加一個(gè)電壓或者電流，量測(cè)出相對(duì)應(yīng)的電流或者電壓，然后利用歐姆定律計(jì)算出電阻R。單點(diǎn)測(cè)試法雖然檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)單，但是存在以下兩個(gè)缺陷：(1)沒(méi)有考慮測(cè)試機(jī)臺(tái)測(cè)試性能的穩(wěn)定性，機(jī)臺(tái)本身量測(cè)性能的穩(wěn)定性會(huì)影響到實(shí)際的測(cè)量值，特別是在小電阻量測(cè)過(guò)程中有顯著的影響，不容忽略。(2)無(wú)法直接判斷測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)是否受其他異常因素影響，比如探針卡與測(cè)試結(jié)構(gòu)的接觸問(wèn)題。以采用單點(diǎn)檢測(cè)法的應(yīng)力遷移測(cè)試結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)為例，對(duì)于樣品#1，第一次測(cè)試電阻為0.27ohm，第二次測(cè)試阻值為0.23ohm，兩次測(cè)試誤差0.04ohm，測(cè)試誤差達(dá)到15％，對(duì)于其他樣品的兩次檢測(cè)中，最大的測(cè)試誤差達(dá)到了19％，最小的測(cè)試誤差也有13.8％，因此單點(diǎn)檢測(cè)法難以得到精確且穩(wěn)定的檢測(cè)結(jié)果。而隨著集成電路工藝多樣化發(fā)展，例如TSV(Through Silicon Via)，UTS(Ultra Thin Stack)等工藝的廣泛應(yīng)用，需要進(jìn)行可靠性評(píng)估的測(cè)試結(jié)構(gòu)的電阻值越來(lái)越小，而可靠性評(píng)估過(guò)程，比如應(yīng)力遷移測(cè)試和電遷移測(cè)試過(guò)程中，對(duì)測(cè)試結(jié)構(gòu)的電阻測(cè)試精度要求越來(lái)越高，因此目前的單點(diǎn)測(cè)試方法難以滿(mǎn)足測(cè)試要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種精確測(cè)量電阻阻值的方法和系統(tǒng)，解決了以上所述的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：

依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種精確測(cè)量電阻阻值的方法，包括以下步驟：

步驟1、在待測(cè)試電阻上連續(xù)施加多個(gè)預(yù)設(shè)電壓，或者連續(xù)施加多個(gè)預(yù)設(shè)電流；

步驟2、獲取每個(gè)預(yù)設(shè)電壓下，流經(jīng)所述待測(cè)試電阻的檢測(cè)電流，或者每個(gè)預(yù)設(shè)電流下，所述待測(cè)試電阻兩端的檢測(cè)電壓；

步驟3、對(duì)所述預(yù)設(shè)電壓和所述檢測(cè)電流進(jìn)行線性擬合，或者對(duì)所述檢測(cè)電壓和所述預(yù)設(shè)電流進(jìn)行線性擬合，生成線性擬合函數(shù)；

步驟4，獲取所述線性擬合函數(shù)的斜率，所述斜率為待測(cè)試電阻的阻值；

步驟5，獲取所述線性擬合函數(shù)的截距，根據(jù)所述截距判斷所述待測(cè)試電阻的阻值是否有效。

依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種精確測(cè)量電阻阻值的系統(tǒng)，包括控制模塊、檢測(cè)模塊、函數(shù)擬合模塊、阻值獲取模塊和判斷模塊，

所述控制模塊用于在待測(cè)試電阻上連續(xù)施加多個(gè)預(yù)設(shè)電壓，或連續(xù)施加多個(gè)預(yù)設(shè)電流；

所述檢測(cè)模塊用于獲取每個(gè)預(yù)設(shè)電壓下，流經(jīng)所述待測(cè)試電阻的檢測(cè)電流，或者每個(gè)預(yù)設(shè)電流下，所述待測(cè)試電阻兩端的檢測(cè)電壓；

所述函數(shù)擬合模塊用于對(duì)所述預(yù)設(shè)電壓和所述檢測(cè)電流進(jìn)行線性擬合，或者對(duì)所述檢測(cè)電壓和所述預(yù)設(shè)電流進(jìn)行線性擬合，生成線性擬合函數(shù)；

所述阻值獲取模塊用于獲取所述線性擬合函數(shù)的斜率，所述斜率為待測(cè)試電阻的阻值；

所述判斷模塊用于獲取所述線性擬合函數(shù)的截距，根據(jù)所述截距判斷所述待測(cè)試電阻的阻值是否有效。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種精確測(cè)量電阻阻值的方法和系統(tǒng)，采用多點(diǎn)測(cè)試的方法，不僅可以消除測(cè)試機(jī)臺(tái)測(cè)試性能的穩(wěn)定性對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，提高了測(cè)試結(jié)果的精確度，而且可以直接判斷測(cè)試結(jié)果是否受其他異常因素影響，即判斷測(cè)試結(jié)果是否異常，從而提高了可靠性的測(cè)試效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種精確測(cè)量電阻阻值的方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明一種精確測(cè)量電阻阻值的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，為本發(fā)明精確測(cè)量電阻電阻的方法的流程示意圖，包括以下步驟：

步驟1、在待測(cè)試電阻上連續(xù)施加多個(gè)預(yù)設(shè)電壓，或者連續(xù)施加多個(gè)預(yù)設(shè)電流；

步驟2、獲取每個(gè)預(yù)設(shè)電壓下，流經(jīng)所述待測(cè)試電阻的檢測(cè)電流，或者每個(gè)預(yù)設(shè)電流下，所述待測(cè)試電阻兩端的檢測(cè)電壓；

步驟3、對(duì)所述預(yù)設(shè)電壓和所述檢測(cè)電流進(jìn)行線性擬合，或者對(duì)所述檢測(cè)電壓和所述預(yù)設(shè)電流進(jìn)行線性擬合，生成線性擬合函數(shù)；

步驟4，獲取所述線性擬合函數(shù)的斜率，所述斜率為待測(cè)試電阻的阻值；

步驟5，獲取所述線性擬合函數(shù)的截距，根據(jù)所述截距判斷所述待測(cè)試電阻的阻值是否有效。

以下通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)上述步驟進(jìn)行具體說(shuō)明。

實(shí)施例1為采用一系列預(yù)設(shè)電壓進(jìn)行電阻阻值測(cè)量的方法，包括以下步驟：

步驟1、在待測(cè)試電阻上連續(xù)施加多個(gè)預(yù)設(shè)電壓(V1，V2，……Vn)；

步驟2、獲取每個(gè)預(yù)設(shè)電壓下，流經(jīng)所述待測(cè)試電阻的檢測(cè)電流(I1’，I2’，……In’)；

步驟3、對(duì)所述預(yù)設(shè)電壓(V1，V2，……Vn)和所述檢測(cè)電流(I1’，I2’，……In’)進(jìn)行線性擬合，生成線性擬合函數(shù)；

步驟4，獲取所述線性擬合函數(shù)的斜率k，所述斜率k即為待測(cè)試電阻的阻值；

步驟5，獲取所述線性擬合函數(shù)的橫截距b1，比較所述橫截距b1和預(yù)設(shè)值的大小，根據(jù)比較結(jié)果判斷待測(cè)試電阻阻值的測(cè)量結(jié)果是否異常。本實(shí)施例中，所述橫截距b1為預(yù)設(shè)電壓為0時(shí)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)電流值，即測(cè)試正常時(shí)，b1值應(yīng)接近機(jī)臺(tái)噪聲電流值，測(cè)試異常時(shí)，b1值會(huì)遠(yuǎn)大于噪聲電流值，通過(guò)b1值所處的范圍，完全可以直接判斷測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)是否受其他異常因素影響，即是否異常。本實(shí)施例中，預(yù)設(shè)值設(shè)定為10*ΔI，ΔI為預(yù)設(shè)的機(jī)臺(tái)噪聲電流值，當(dāng)所述橫截距b1>10*ΔI時(shí)，判定待測(cè)試電阻阻值的測(cè)量結(jié)果異常，當(dāng)橫截距b1≤10*ΔI時(shí)，判定待測(cè)試電阻阻值的測(cè)量結(jié)果正常。在其他實(shí)施例中，預(yù)設(shè)值的取值范圍還可以設(shè)定為大于10*ΔI，比如15*ΔI等。

在其他實(shí)施例中，還可以在待測(cè)試電阻上連續(xù)施加多個(gè)預(yù)設(shè)電流，通過(guò)檢測(cè)待測(cè)試電阻兩端的電壓來(lái)創(chuàng)建線性擬合函數(shù)，具體的過(guò)程如下：

步驟1、在待測(cè)試電阻上連續(xù)施加多個(gè)預(yù)設(shè)電流(I1，I2，……In)；

步驟2、獲取每個(gè)預(yù)設(shè)電流下，所述待測(cè)試電阻兩端的檢測(cè)電壓(V1’，V2’，……Vn’)；

步驟3、對(duì)所述預(yù)設(shè)電流(I1，I2，……In)和所述檢測(cè)電壓(V1’，V2’，……Vn’)進(jìn)行線性擬合，生成線性擬合函數(shù)；

步驟4，獲取所述線性擬合函數(shù)的斜率k，所述斜率k即為待測(cè)試電阻的阻值；

步驟5，獲取所述線性擬合函數(shù)的縱截距b2，比較所述縱截距b2和預(yù)設(shè)值的大小，根據(jù)比較結(jié)果判斷待測(cè)試電阻阻值的測(cè)量結(jié)果是否異常。本實(shí)施例中，所述縱截距b2為預(yù)設(shè)電流為0時(shí)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)電壓值，即測(cè)試正常時(shí)，b2值應(yīng)接近機(jī)臺(tái)噪聲電壓值，測(cè)試異常時(shí)，b2值會(huì)遠(yuǎn)大于機(jī)臺(tái)噪聲電壓值，通過(guò)b值所處的范圍，完全可以直接判斷測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)是否受其他異常因素影響，即是否異常。本實(shí)施例中，預(yù)設(shè)值設(shè)定為10*ΔV，ΔV為預(yù)設(shè)的機(jī)臺(tái)噪聲電壓值，當(dāng)所述縱截距b2>10*ΔV時(shí)，判定待測(cè)試電阻阻值的測(cè)量結(jié)果異常，當(dāng)縱截距b2≤10*ΔV時(shí)，判定待測(cè)試電阻阻值的測(cè)量結(jié)果正常。在其他實(shí)施例中，預(yù)設(shè)值的取值范圍還可以設(shè)定為>10*ΔV，比如15*ΔV等。

本發(fā)明的步驟2中，采用四端法或者兩端法獲取每個(gè)預(yù)設(shè)電壓下，流經(jīng)所述待測(cè)試電阻的檢測(cè)電流，或者每個(gè)預(yù)設(shè)電流下，所述待測(cè)試電阻兩端的檢測(cè)電壓。兩端法電流電壓表直接接入電路，電壓表測(cè)量待測(cè)試電阻兩端電壓，因此測(cè)量過(guò)程比較簡(jiǎn)單，但是在接近短路狀態(tài)時(shí)會(huì)分掉一部分電壓，使得測(cè)量值不夠精準(zhǔn)。而四端法電流和電壓的測(cè)量采用分開(kāi)的測(cè)量端子，流過(guò)電壓表的電流非常小，而且可以克服觸點(diǎn)電阻和引線電阻，得到的測(cè)量值會(huì)更加準(zhǔn)確，因此兩端法適用于待測(cè)試電阻電阻較大的測(cè)量情況，而四端法更加適用于待測(cè)試電阻較小的情況。本發(fā)明的步驟3中，采用最小二乘法對(duì)所述預(yù)設(shè)電壓和所述檢測(cè)電流進(jìn)行線性擬合，或者對(duì)所述檢測(cè)電壓和所述預(yù)設(shè)電流進(jìn)行線性擬合，生成線性擬合函數(shù)，擬合方法比較簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果也更加準(zhǔn)確。

如圖2所示，為本發(fā)明一種精確測(cè)量電阻阻值的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，包括控制模塊、檢測(cè)模塊、函數(shù)擬合模塊、阻值獲取模塊和判斷模塊，所述判斷模塊包括截距獲取單元和判斷單元，所述控制模塊用于在待測(cè)試電阻上連續(xù)施加多個(gè)預(yù)設(shè)電壓，或連續(xù)施加多個(gè)預(yù)設(shè)電流；所述檢測(cè)模塊用于獲取每個(gè)預(yù)設(shè)電壓下，流經(jīng)所述待測(cè)試電阻的檢測(cè)電流，或者每個(gè)預(yù)設(shè)電流下，所述待測(cè)試電阻兩端的檢測(cè)電壓；所述函數(shù)擬合模塊用于對(duì)所述預(yù)設(shè)電壓和所述檢測(cè)電流進(jìn)行線性擬合，或者對(duì)所述檢測(cè)電壓和所述預(yù)設(shè)電流進(jìn)行線性擬合，生成線性擬合函數(shù)；所述阻值獲取模塊用于獲取所述線性擬合函數(shù)的斜率，所述斜率為待測(cè)試電阻的阻值；所述截距獲取單元用于在待測(cè)試電阻上連續(xù)施加多個(gè)預(yù)設(shè)電壓時(shí)，獲取所述線性擬合函數(shù)的橫截距，或者在待測(cè)試電阻上連續(xù)施加多個(gè)預(yù)設(shè)電流時(shí)，獲取所述線性擬合函數(shù)的縱截距；所述判斷單元用于比較所述橫截距和第一預(yù)設(shè)值的大小，根據(jù)比較結(jié)果判斷待測(cè)試電阻阻值的測(cè)量結(jié)果是否異常，或者用于比較所述縱截距和第二預(yù)設(shè)值的大小，根據(jù)比較結(jié)果判斷待測(cè)試電阻阻值的測(cè)量結(jié)果是否異常。

本發(fā)明中，所述第一預(yù)設(shè)值為n*ΔI，所述第二預(yù)設(shè)值為n*ΔV，其中ΔV為預(yù)設(shè)的機(jī)臺(tái)噪聲電壓值，ΔI為預(yù)設(shè)的機(jī)臺(tái)噪聲電流值，n≥10，所述判斷單元具體用于當(dāng)所述縱截距>10*ΔV或者所述橫截距>10*ΔI時(shí)，判定待測(cè)試電阻阻值的測(cè)量結(jié)果異常，當(dāng)所述縱截距≤10*ΔV或者橫截距≤10*ΔI時(shí)，判定待測(cè)試電阻阻值的測(cè)量結(jié)果正常。

本發(fā)明提供了一種精確測(cè)量電阻阻值的方法和系統(tǒng)，采用多點(diǎn)測(cè)試的方法，不僅可以消除測(cè)試機(jī)臺(tái)測(cè)試性能的穩(wěn)定性對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，提高了測(cè)試結(jié)果的精確度，而且可以直接判斷測(cè)試結(jié)果是否受其他異常因素影響，即判斷測(cè)試結(jié)果是否異常，從而提高了測(cè)試效率。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。