TW307029B - - Google Patents

Description

經濟部中央揉準局貝工消費合作社印裂 3(/70^9 W A7 _._B7_五、發明説明（h 發明背景： 本發明是有闞於用來做半導》生產製程時，錢內程序 監_和元件_悬的一種接觸型探拥器；尤指一種有鼷於遽 合於高溫應用並能直接做薄膜拥量的接觸型探測器·Μ減 少生產儀器的準備和空懸（pending)時間並達到更高的測 ft準確度。 習知技術： 為了控制在半導體生產時•環境中的離子所形成之污 染·必須施K既费時又困難的半導鱷晶；1錢内流動離子测 最來定質和不停地監拥生產儀器。一個積鱺電路元件的功 能特性常受到流励離子的污染而有不利的影響》被_金靥 雕子所污染·如納和鉀雕子•即可能膨響一僩MOSF E T元件的路眼·並使Μ極氧化物的放斷霣壓（rupture voltage)和纒道的潦動性惡化。由於在編壓下·污染物 通常在室瀣時移動《 *但在羿瀛時有爾場的影響下則移勤 得非常快（見第一)·所以污染可能造成元件可靠及· 定性的問題。埴種在不同溫度下不同移動速度的污染雕子 常常舍造成不良且鏐誤的（spurious)功能特性而導致可靠 度的問題。因為埴種不良的流動難子的來瀟非常廣泛•如 :人鱧、爐子、光阻、化學»刻物等•所以在晶片處理步， 骤開始之前必須先對生窳儀器#告質處理。液動離子的密 度也需要密切地鑑澜Μ便控制生產全程的污染度。探 测流動鐮子的探_器•其速度和準確性»元件的生產@而 可有相當大的影響。對熟悉此技藝之一般人士而言•有幾 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 訂 線 -4 - 本纸張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印裝 A7 _ ·_B7_ 五、發明説明（>) 種錢内測《和探拥技術是經常被用來_量和監测流動雕子 污染的。 第二圔顧示一個目前工乘界經常使用的一種電容霣壓 (c 一 v)錢内澜量系統蕃測atc — v曲錢間在備溫 應力（bias temperature stress)之前和之後的平行霜® 移（Δν)來抉定流動離子的污染度。此技術是基於從金 觴一二氧化矽Uetal-SiOa )介面漂移的流動鐮子密度（ Qm>係和大塊（bulk)氧化物和二氧化矽介面在一正Μ極 餳壓下之««差（Δν)成正比•即Qm= (：οχΔ V。惟•埴 種测量技術非常的费時•因為在應力之前和應力之後的C _V澜量須在室灌下進行》而儀壓應力獼量則霈在羿湛至 1 50t下進行。為要等溫度下降至室溫•所Μ此傅统式 澜試至少需要三十分鐘才可完成。 第三顯示使用三角罨壓搜尊（Triangular voltage s«eep> (TVS)的流動離子测量法。此法係在Μ極上嫌 Κ 一三角霣壓斜坡（raip)及在昇a下测量雛子位移《潦。 污染度是由液動麟子從大塊氧化物溧移到_概氧化物和矽 的介面所造成的閜槿霣流所計算出來的》潦励麯子密度 •在某一溫度下的溧移是和麯子移動所埴成的Μ極電流Ig 的尖峰下的面積成正比•即· Qm= / Igd Vg其中Vg為， 阚檯偏壓。TVS法雖然鬌要更·ϋκ雑的分析•但可達成較 高的理作速度•並且也較準確•因為TVS法只霈一«I —V曲錢即可計算•而C 一V法需用兩個C 一V曲錢才可 抉定流動難子密度。再者* TVS所拥量的樣品可Μ保持 本纸張尺度適用中國國家樑準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） I I —裝 — — — — — 訂— I I I 線 (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) A7 ____B7_ 五、發明説明（> ) 在昇溫Μ取歟據而不霈先冷卻至室瀣。此外，當使用TV S法時*流動離子密度可以很準確地测悬出來而不致受到 一般在氧化過程中在Si〇2 -Si介面形成的介面陷阱所影響 ° WC-V测量相反的是•介面陷阱的密度陳加熱而有相 當的變化*因而導致不平行的霣壓差而使測量不準確。然 而，因為拥量技術中包括以上解說的積分計算•因此需要 有錢上電腼、計算砍Η和數據输入元件才能獮ft離子密度 。因為不同的鐮離子有不同的溧移率，且尖峰_極霱潦係 在不间的W極餳壓下發生•因此當用TVS法澜量時•不 闻的流動離子樣品•如納和鉀•就可在不同的邋度下分難 闋來。上述的兩種方法都霈要在較高的的溫度下才能使用 。再者•理沒有使用以上二法的接觸型成非接觸型探澜器 能直接測量流動鑪子。 第四画顯示另一工業界普遍使用於錢内程序監测的水 銀探湄器•它被普雇使用於瀰量碁膜電阻率和氣化物固定 霣荷。由於在高灌時的离氣懕和水銀蒸氣有害健康的顥處 *因之水銀探测器並不竈用於高溫流動離子的探测。 經濟部中央揉率局貞工消費合作杜印裝 (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) 線 第五_顯示一個常用的金臑針深薷器•在用此探澜器 拥試之先*需在晶片上發展銀點•因之不但用在發展路黏 所霱的八小時K上的時間就成了儀器停工時間》而且為發/ 展鋁點所用的金屬置放糸统也引人預料外的潦動難子 •對晶片造成傷害而使難子量的瀰量不準確。另一^羼針 探拥器的限制是因晶片的热膨腯Μ及在較高溫度引起的應 力下的热板（theraal chuck)造成在銀黏的針尖潸脫。針 -6 - 本纸張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（2丨0X297公釐）

經濟部中央揉準局貝工消費合作社印裝 五、發明説明（) 尖滑脫往往使離子污染的測量不準確。 除了上述的各種拥量法以外•由於流動離子需要有« 場才能移動，非接觸性探澜器對瀰ft流動離子污染也不合 用。由於上述之原因·在流動離子拥最的技術方面，尤其 是錢內程序監測方面，仍需有新而改良的澜量方法和元件 Μ克服上述的限制和困難。 發明特點： 本發明的特黠和目的在於： ⑴揭露一種新顆且改良的测Μ元件來施行在流動離子 拥ft技術•從而克鷇習知技術中的限制。 ⑵掲霣一種新類且改良的瀰量元件來施行在流動艫子 測最技術，因而不需要在晶片上形成鑤點*且可直接A量 流動離子。 ®掲S—種Μ新顥且改良的拥量元件來旛行在潦動離 子测量技術*因而可以安全且直接地進行高溫難子拥《 * 而不致造成安全上的騮處。 ⑷掲露一種以新顥且改良的澜量元件來施行在流動離 子拥量技術•可以直接测量潦_離子•而不會有因探测針 尖淸脱而造成不準，確的测量。 埴些目的和特黏•對具一般技《者而言•當參照下列# 的_示並閱讀本發明銳明•並ϋε各資施例後•一定無可 置疑地能明白本發明所關述的内容。 匾示的簡單說明： 第一顧示各種_戴子的溧移率*各為矗片瀟度的函數； 本紙張尺度逍用中國國家揉率（CNS ) Α4规格（2丨0X297公釐） 裝------訂------^線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 A7 ___^_B7_ 五、發明説明（） 第二鼷顧示一種澜量流動離子的電容一《懕（C 一 V)法； 第三豳顯一種测量流動離子的三角電壓搜尋（TVS)法； 第四圈為傳統式的水銀探測器的截面圈； 第五麵為一單一金羼針探測器的截面騮； 第六麵為用來拥量薄片霣阻的P點式探測器的截面麵； 第七為本發明之使用辱電可熔材枓的接觸式探拥器的部 份截面_ ; 第八鼸為本發明之使用導霣可熔材料的另一接觸式探测器 的截面鼷； 第九圓為本發明之四黏探拥器的一金羼髓藏庫的部份截面 _ ;及 第十為本發明之使用導霣可供材料的四點探拥器的部份 透視國。 發明說明： 誧#照第七麵中本發明之接觸型探_器10·其中包 含一導電材料如銀的圓柱贜1 1 ·其直徑為3至20 »。圓 柱臞1 1内有一直徑為2至10 的金臑餾藏庫1 4 ·有一 直徑為1至5 毛细管18 ·從金騙皤藏庫14内向下延 伸。此導霣圓柱臞11為發熱元件12所包画•而圓柱讎 1 1與發热元件12閧K級緣蹰13來做涵緣處理，如 瓷曆》齡藏庫14的氣壓是用一Ίί力控Μ設置來控制•其 中包含直徑為1至5 的通氣管與氣泵成真空泵相-(鼷 中無顳示）。壓鐮氣（如氯氣）可由氣泵經通氣管1 7送 到皤藏庫14·Κ鼸節_藏摩14中的懕力。圓柱》11 -8 一 本紙張尺度逋用中國國家標率（CNS ) A4规格（210X297公羡.） I II 訂 I 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央梂準局貝工消費合作社印製 307029 A7 B7 五、發明説明（） 頂上用一金靥帽4 1密封形成一涸密閉的腔室（Chamber) K調節馘藏库14中的氣壓。在髄藏庫14中置有低熔黏 的導電探測材料1 9 ·如絪或鎵，其熔點分別為1 58t； 和30*C。當用發热元件1 2和控制壓力設置•即通氣管 1 7來增加鏃藏庫1 4褢的溫度和壓力時*低熔點的導電 探拥材料19就熔化而向下流經毛细管18而與置於热板 1 6上的晶片20相接觸。接觸型探拥器1 0更包含一探 試轚極15和圆柱艚11導電連接•從而和金屬雠藏庫1 4K及和晶片20接觸的低熔黏導電探拥材料19導電連 接到晶片20。當做流動離子測量或糸統污染監澜時，將 發热元件12醑閉Μ降低接觸型探澜器10的湛度•當灌 度一旦低於熔點時，此低熔點導電探測材料1 9就固鱷化 •就可將«極15和热板16接到測量元件上•如C—V 或I_V測量元件以测量和監澜在晶片20頂面上的薄膜 内的離子密度。除了流動離子的_量外，I一V测量也可 Μ用於澜《金屬半導霾接觸點的角特基（Schottky)能陣· 而C — V曲錢可用來澜量裊膜雇（EPI)或基鼸的摻嫌 灑度。通氣管17和霣植15的相對位置可Μ做彌性安排 Κ利用此接觸型探测器10做探測和测量。接觸式探拥器 10也可包含一涸光«元件或一個機械元件（中無顯示/ )做為距離察覺器來測量並發f毪制信號Μ使毛细管18 下纗和晶片2 0的頂面雄持0.1至1.0β·間的等距離•因而 可防止晶片的機械撗傷。 在旆行污染澜量或程序鏊拥時，在接觸型探拥器1 〇 本紙張尺度逋用中國國家標牟（CNS ) Α4規格（210X297公釐） I 裝 II 訂— I I I 線 (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（） 和晶片20之間的接觸面積是依毛细管18的直徑和儲藏 庫14的壓力而定。當使用TVS (或I 一 V)或C — V 法來監测流動離子污染時•晶片20被热板16加热到1 00至300*0。當施KTVS法時*流動鐮子污染度和 不同離子所含的元素都可以參照在昇溫情況下測最的I — V特性而偵察出來。在施Μ灌度應力餳差之後，接著用循 瑁水把热板1 6冷卻至室溫，之後再做C — V測最。在所 有的監測和需要的拥量都完成之後·可將低熔點導霣探拥 材料19熔化•再使用輿空泵經通氣管17把熔化物吸回 到餹藏庫1 4。 第八顯示本發明之另一實嫌例•在此例中的接觸型 探测器是特為使用較高的探涮材料•如期（熔黏為158 X；)而特別設計的。為了減少降溫所需的時閧Μ達到更高 的測量推送量•在控溫糸統中更包含了 一髑直徑約為20» 鋁製的浸室2 1 (bath chaiber) ·授室21的頂和底都各 接有通氣錢路。一個通氣錢路做為輸入通氣路29·另一 條做為輪出通氣路26。冷空氣、氮氣、氟氣或氰氣都可 用來逋經浸室21·而有效地把接觸型控测器的灌度降低 K使系統冷卻所霈的時間減少。埴些冷卻氣tt都有最高的 導熟係數•而K氦氣為最逋用於此種接觸型探拥器。如第· 八所示•一銀電極2 5和一接ΊΪΙ深测材料2 4導霣遑接 *或和一傾導電金属成合金製成的金羼_藏庫2 3由接。 發热元件22是裝在浸室21的外面。髓藏庫23包含一 個毛细管28Μ把熔化的接觸探涮材科24_送到在熱板 -10 一 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4规格（210X297公釐） I —裝 I— I 訂 線 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部中央梂準局属工消费合作社印装 A7 — —___B7_ 五、發明説明（） 56上的測試晶片30。髄藏庫23也有一個控制壓力的 管道27是用來注入颳縮氣«或用來施以吸力，K控制經 由毛细管28將接觸探測材料24_送到晶片30的運作 。除了因為要系統冷卻而增加了浸室2 1之外，此*施例 的運作程序和原理都和第七圔中所示的控測器相同。 第九鼸和第十疆顬示出一傾四點探測器（four-point probe)。第九圈為一個四點探測器的俯視鼷，其中包含了 四個K涵緣間隔33分開的儲藏庫3 1 - 1至3 1 _4。 涵緣間隔33是以絕緣材料如陶瓷類所姐成。埴四俑皤藏 庫3 1 — 1至3 1 — 4分別為一導電絕緣靥35包園而和 外靥的發熱元件32絕緣Μ控制儲藏庫31—1至31— 4的溫度。每一儲藏庫31—1至31—4又分別經毛细 管34 — 1至34 - 4以水力相通，在當發熱元件32缠 霣而使溫度昇高時，經由各毛细管來把臃存在儲藏庫3 1 一 1至3 1 — 4的探拥材料輪送到接觸探测器36— 1至 36—4中去。四點探测器之間的距鐮通常是400至1 2 0 0 μ m ° 雖然本發明以上述之實施例敘述，但Μ上所掲露及說 明之具髖描述並不作為解釋本發明權利範麗之侷限。一旦 開讀本發明掲露之内容•對一般熟悉此技藝之人士•各樣， • _ 之變化•修改即已明白。因之•下列専利權利要求項目* 只要變化及修改不出本發明之精神及内容者，都應被納入 、包含在本發明權利範麵之内。 本紙張尺度逍用中國國家揉準（〇^>八4规格（2丨0><297公釐） 裝 n ~~ 訂— 線 ( A (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 307029 ABCD 經濟部中央揉準局β；工消費合作社印装 六、申請專利範圍 1 · ,¾ #接觸型探測器，K和一測試物品接觸Μ便使用一 固#此探測器相埋的測量元件來在測試物品上測里· 該接觸型探测器包含： 一涸臃藏和收發裝置，在其中存放一低熔點探測材料 9 一個瀑度控制裝置，以控制該髓存和布署工具的溫度 ;及 該健藏和收發装置（storage and deploying臟eans) 更包含一涸探測一接觸輪送装置•和該餹藏和收發裝 置以水力相通，該探测一接觸_送裝置位在該鳕轼物 品附近•因而當該通度控制裝置將該餹藏和收發装置 之溫度昇高至超ϋ該低熔黏探澜材料之熔點K上時· 即將該熔化的低熔點探拥材料纆由該探测一接觭_送 裝置输送*而接觸該拥試物品。 2 ·如申請専利箱圃第1項中之接觸型探獮器•其中該_ 藏和收發裝置更包含一壓力控制裝置*以控_其中的 壓力並控制該低熔黏探拥材料到該拥試物品的輪送。 3 ·如申請專利篛_第1項中之接觸型探拥器•其中該壓 力控制裝置更可施Μ—吸力，將該低熔點探測材科蛵 該探測一接觴輪送装置吸引回該儲藏和收發裝置。 4 ·如申請専利範麵第2項中之’接觸型探澜器•其中該低 熔點探拥材料為一導霣材料，因而該接觸型探ίβ器癯 用於在該拥試物品上做霣力测量。 5 ·如申鏞専利範第4項中之接觸型探澜器•其中該低 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本X) 裝. 訂 線- 本紙張尺度逋用中國國家梯準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） S07029 經濟部中央揉丰局月工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8々、申請專利範圍 熔點探測材料為鎵。 6 ·如申誚專利範圃第4項中之接觸型探測器•其中該低 熔點探測材料為絪。 7 *如申請專利範圍第4項中之接觸型探測器，其中該低 點探測材料為一導«之合金*其熔點在3 0 01C以下 0 8 ·如申講專利範園第4項中之接觸型探拥器•其中該測 試物品為一半導«晶片•該探拥一接觸_送裝置為一 延長的毛细管•延伸至該半導«晶片附近K把該導電 的低熔點探測材料_送並接觸該晶片，因而該接觸型 探測器可在昇溫狀態下用來做錢內程序監澜。 9 *如申謫專利範圈第1項中之接觸型探測器•其中該溫 度控制裝置包含位於該臃醣和收發裝置附近的霣力發 热元件。 I 0 ·如申誧専利範園第1項中之接觸型探澜器•其中該 澀度控制裝置包含位於該雔藏和收發装置附近的氣tt 發热元件。 II ·如申講専利範圓第1項中之接觸型探测器，其中該 該藏和收發裝置更包含複數髑探瀾一接觸_送装置· 其中每一届都和該雔藏和收發裝置Μ水力相通•毎一 該探澜一接觸輸送装置位於'該拥試物品附近·因而當 該潘度控制裝置將該皤藏和收發裝置之溫度昇至超過 該低熔貼探測材料之熔黏時•即可綬該複數钃探拥一 接觸輸送装置將熔化的該低熔點探獮材料輸送而接觸 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 :旅 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 該測g物品。 2 · -¾接觸型探測器K接觸一測試物品，該物品為一 半導級晶片•以理用一與探測器相連的澜量裝置在其 上測量，該接觸型探測器包含： 一涸儲藏和收送裝置•以在其内儲存一低熔點探測材 ，該低熔黏探拥材料是一辱電材料•因而該接觸型探 器遘於用來在該测試物品上做電力測量； 一涸溫度控制裝置包含位於該儲藏和收發裝置附近之 轚發热元件以控制其中的溫度； 該髓藏和收發裝置更包含一探癱一接觸_送裝置•和 該髄藏和收發裝置Μ水力相通•該探测一接觸_送裝 置位在該澜試物品附近*因而當該溫度控制装置將該 糠藏和收發装置之溫度昇高至超遢該低熔點探測材料 之熔點Μ上時•即將該熔化的低熔點探澜材料幢送· 經由該探拥一接觸_送裝置而接觸該测試物品；及 該餘藏和收發裝置更包含一傾壓力控制裝置Μ控制其 中的壓力和控制從該低熔點深拥材料到該澜試物品閬 的輪送•該懕力控Μ裝置更可施以一吸力將該低熔黏 探測材料鋟該探测一接觸输送裝置吸引回該雠藏和收 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央梂準局貞工消费合作社印製 3 1應㈣剛㈣劃隱隨方 法*其中使用一邃於接觸型探测器的拥量元件•該溅 量方法包含Κ下各步«: (a)使用一餡藏和收發装置•來髓存其中的一低熔黏 14 本紙張疋交適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） S07029 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 探测材料； (b) 將和該儲藏和收發裝置以水力相通的一個探測一 接觸裝置定位•從而延伸到該測試物品附近；及 (c) 將該儲藏和收發裝置的溫度昇到該低熔點探測材 料的熔點之上•因而經由該探測一接觸輸送裝置 將熔化了的該低熔點探拥材科輪送而接觸測試物 品。 14 ♦如申誚專利範圃第13項所述之方法，其中： 該第（b)步驟中將一個探拥一接觸輸送裝置定位在該 測試物品附近是一個將該探測一接觸_送装置定位在 一涸半導髓晶片附近的步骤；及 該第（c)步嫌中將該讎藏和收發裝置的溫度羿度以熔 化並轆送該低熔點探拥材料是一個熔化並將一個導轚 的低熔點金薦材料輪送並和該半導鱧晶片接觸，因而 該接觸型探拥器可在昇溫下用來做錢内测量的步驟。 1 5 ·如申誚專利範圃第1 3項所述之测量法更包含以下 一個步驟： (d) 使用一個用以控制該低熔點探测材料到該测試物 品閬的_送的控制裝置，來控制該髂藏和收發裝 置中的壓力。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 年 經濟部中央標準局貝工消費合作社印褽 -15 - 本紙張尺度逋用中國國家橾準( CNS ) A4規格（210X297公釐}