圓片測試中探針接觸電阻的影響與改善方法

張鵬輝，張凱虹

（中國電子科技集團公司第五十八研究所，江蘇無錫 214035）

1 引言

在集成電路的圓片測試工作中，廣泛采用探針技術，即運用金屬探針與被測圓片表面PAD進行接觸，通過探針施加電壓電流等測試條件，測試被測集成電路的功能和電參數。測試信號的完整性需要高質量的探針接觸，但是由于探針接觸電阻的存在和變化，往往會對測試過程造成干擾，使測試結果發生誤差。隨著半導體技術的發展，信號電壓不斷減小、接觸壓力的降低以及新材料器件需要汲取更多的電流，如何減小接觸電阻以及由它帶來的誤差越來越成為一個重要問題。

2 探針接觸電阻

2.1 探針接觸電阻的產生

接觸電阻即探針尖與焊點之間接觸時的層間電阻，如圖1所示。

圖1 探針接觸電阻示意圖

當探針尖與被測圓片接觸時，接觸主要由兩部分組成：（1）金屬接觸（metallic contact），也稱作 locallized physical mechanisms；（2）薄膜電阻（film resistance），也稱作non-conductive contribution。測試電流僅能從中間金屬接觸的部分通過。

接觸電阻通常受幾方面共同影響：（1）探針材料，一般來說金屬探針必須采用堅硬、耐磨的低阻材料，目前以錸鎢合金材料較為常見，此外還有鎢合金、鈹銅合金等材料。其中鎢針和鈹銅針優缺點明顯，只能應用于部分特殊產品；（2）探針表面情況，探針尖端必須拋光、無宏觀缺陷、無雜質污染；（3）圓片表面情況，必須無雜質沾污，表面平整；（4）探針觸點壓力，即探針頂端施加到接觸區域的壓力，觸點壓力過高會損傷被測圓片，觸點壓力過低可能無法穿透氧化層；……