阅读说明：本技术 一种电阻测试结构 (Resistance test structure ) 是由 孙素 于 2020-07-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电阻测试结构,采用将若干四探针测试结构串联的方式,在测试结构的两端施加电流I,在每个待测电阻结构两端分别量测每个待测电阻两端的电位差,从而得到每个待测电阻的阻值,通过本发明,可解决使用多个Kelvin四探针法测试电阻结构导致焊垫数量过多的问题,有效减少焊垫使用量。(The invention discloses a resistor testing structure, which adopts a mode of connecting a plurality of four-probe testing structures in series, applies current I at two ends of the testing structures, and respectively measures the potential difference at two ends of each resistor to be tested at two ends of each resistor structure to be tested, thereby obtaining the resistance value of each resistor to be tested.)

一种电阻测试结构

技术领域

本发明涉及半导体器件测试技术领域，特别是涉及一种电阻测试结构。

背景技术

电学领域，通常使用开尔文(Kelvin)四线检测来精确测量电阻。在半导体器件测试领域，为能精确测量电阻较小的器件结构及材质电阻，一般使用四探针开尔文(Kevlin)电阻测试法，为能准确测量电阻，需排除连线电阻在对测量过程中对真实电阻的影响，如图1所示，采用四探针Kelvin电阻测试法，分别在1和4施加电流I，在2和3焊垫(pad)量测电阻两端的电位差U2-U3，此时测得的电位差为待测电阻两端的真实电位差，排除了焊垫1到电阻一端和电阻另一端到焊垫4的导线电阻的影响，此结构可精确测量单电阻结构的阻值。

虽然这种四探针开尔文电阻测试方法基本可以消除导线电阻和接线电阻的影响，可以精确测量超低电阻材质的阻值，但缺陷在于一个电阻结构需使用4个焊垫，如图2所示，两个电阻结构需8个焊垫，需使用多个方法测试同种电阻结构时，使用焊垫数量会更多。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种电阻测试结构，以解决使用多个Kelvin四探针法测试电阻结构导致焊垫数量过多的问题，有效减少焊垫使用量。

为达上述目的，本发明提出一种电阻测试结构，采用将若干四探针测试结构串联的方式，在测试结构的两端施加电流I，在每个待测电阻结构两端分别量测每个待测电阻两端的电位差，从而得到每个待测电阻的阻值。

优选地，当电阻个数为偶数个即n＝2k时，所述电阻测试结构包括多个两电阻基本结构和测试信号加载结构，各两电阻基本结构将测试焊垫和电阻连接起来以提供测试点，并将两个电阻串联起来形成测试通路，同时多个两电阻基本结构相互串联，测试信号加载结构用于将恒定电流源A通过所述电阻测试结构的最两端加载到串联的多个两电阻基本结构上。

优选地，各两电阻基本结构由两个电阻(R(2i)及R(2i-1))、测试焊垫到电阻的连线(105～108)、电阻间连接线(109)和4个测试焊垫，即第4i-2测试焊垫(101)、第4i-1测试焊垫(102)、第4i测试焊垫(103)以及第4i+1测试焊垫(104)组成，其中i＝1,2,......,k，每两个两电阻基本结构在上端将电阻(R(2i-2))与电阻(R(2i-1))相连，其中i＝2,......,k，即各两电阻基本结构依次串联。

优选地，所述测试信号加载结构由恒定电流源A、电流加载焊垫到电阻的连线(203～204)和两个电流加载焊垫即第1电流加载焊垫(201)、第4k+2电流加载焊垫(202)组成。

优选地，所述恒定电流源A从第1电流加载焊垫(201)接入，测试探针正端(VH(2i-1))从第4i-2测试焊垫(101)接入，第4i-2测试焊垫(101)经测试焊垫到电阻的连线(105)连接至电阻(R(2i-1))的一端；测试探针负端(VL(2i-1))从第4i-1测试焊垫(102)接入，第4i-1测试焊垫(102)经测试焊垫到电阻的连线(106)连接至电阻(R(2i-1))的另一端；测试探针正端(VH(2i))从第4i测试焊垫(103)接入，第4i测试焊垫(103)经测试焊垫到电阻的连线(107)连接至电阻(R(2i))的一端，同时该端还经电阻间连接线(109)连接至电阻(R(2i-1))与第4i-1测试焊垫(102)相连的一端以将电阻(R(2i-1))和(R(2i))串联,其中，i＝1,......,k,最后一个电阻(R(2k))的末端通过电流加载焊垫到电阻的连线(204)和第4k+2电流加载焊垫(202)接地。

优选地，当电阻个数为奇数个即n＝2k+1时，所述电阻测试结构包括多个两电阻基本结构、测试信号加载结构以及单电阻测试结构，各两电阻基本结构将测试焊垫和电阻连接起来以提供测试点，并将两个电阻串联起来形成测试通路，同时多个两电阻基本结构相互串联，所述单电阻测试结构用于将测试焊垫和电阻连接起来以提供测试点，同时多个串联的两电阻基本结构与单电阻测试结构串联起来形成测试通路，所述测试信号加载结构用于将恒定电流源A加载到串联的多个两电阻基本结构、单电阻测试结构和地之间。

优选地，各两电阻基本结构由两个电阻(R(2i)及R(2i-1))、测试焊垫到电阻的连线(105～108)、电阻间连接线(109)和4个测试焊垫，即第4i-2测试焊垫(101)、第4i-1测试焊垫(102)、第4i测试焊垫(103)以及第4i+1测试焊垫(104)组成，其中i＝1,2,......,k,每两个两电阻基本结构在上端将电阻(R(2i-2))与电阻(R(2i-1))相连，i＝2,......,k，即各两电阻基本结构依次串联，最后一个两电阻基本结构的电阻(R(2k))与所述单电阻测试结构的电阻相连。

优选地，所述单电阻测试结构由电阻(R(2k+1))、测试焊垫到电阻的连线(303～304)和2个测试焊垫即第4k+2测试焊垫(301)、第4k+3测试焊垫(302)组成，电阻(R(2k+1))与最后一个两电阻基本结构的电阻(R(2k))相连。

优选地，所述测试信号加载结构由恒定电流源A、电流加载焊垫到电阻的连线(203～204)和两个电流加载焊垫即第1电流加载焊垫(201)、第4k+4电流加载焊垫(206)组成

优选地，恒定电流源A从第1电流加载焊垫(201)接入，测试探针正端(VH(2i-1))从第4i-2测试焊垫(101)接入，第4i-2测试焊垫(101)经测试焊垫到电阻的连线(105)连接至电阻(R(2i-1))的一端；测试探针负端(VL(2i-1))从第4i-1测试焊垫(102)接入，第4i-1测试焊垫(102)经测试焊垫到电阻的连线(106)连接至电阻(R(2i-1))的另一端；测试探针正端(VH(2i))从第4i测试焊垫(103)接入，第4i测试焊垫(103)经测试焊垫到电阻的连线(107)连接至电阻(R(2i))的一端，同时该端还经电阻间连接线(109)连接至电阻(R(2i-1))与第4i-1测试焊垫(102)相连的一端以将电阻(R(2i-1))和电阻(R(2i))串联，i＝1,......,k，测试探针正端(VH(2k+1))从测试焊垫(4k+2)接入，第4k+2测试焊垫(301)经测试焊垫到电阻的连线(303)连接至电阻(R(2k+1))的一端；测试探针负端(VL(2k+1))从第4k+3测试焊垫(302)接入，第4k+3测试焊垫(302)经测试焊垫到电阻的连线(304)连接至电阻(R(2k+1))的另一端，电阻R(2k+1)的末端通过电流加载焊垫到电阻的连线(204)和第4k+4电流加载焊垫(206)接地。

与现有技术相比，本发明一种电阻测试结构通过将独立的四探针测试结构通过金属连线串联起来，在测试结构的最两端施加固定电流，分别在各个电阻两端焊垫量测电位差，可精确测量电阻值，也可同时设计不同尺寸的结构来精确测量电阻结构，最终可通过串联的方式，有效减少焊垫使用量，待测电阻越多，节约焊垫数量越多。

附图说明

图1为现有技术开尔文四线检测原理图；

图2为现有技术两电阻测试结构示意图；

图3为本发明一种电阻测试结构第一实施例的电路结构图；

图4为本发明一种电阻测试结构第二实施例的电路结构图；

图5为本发明实施例中两电阻测试结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图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示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图3为本发明一种电阻测试结构第一实施例的电路结构图。本发明一种电阻测试结构，采用将四探针测试结构串联的方式，在测试结构的最两端施加电流I，在每个待测电阻结构两端可分别量测每个待测电阻两端的电位差，即待测电阻R1两端电压U1可通过焊垫2测得的电位U2和焊垫3测得的电位U3的差值计算得来，依此类推可精确测量每个待测电阻的阻值，具体地，当电阻个数为偶数个即n＝2k时，包括：多个两电阻基本结构10和测试信号加载结构20。其中，两电阻基本结构10由两个电阻R(2i)及R(2i-1)、测试焊垫到电阻的连线105～108、电阻间连接线109和4个测试焊垫即第4i-2测试焊垫101、第4i-1测试焊垫102、第4i测试焊垫103、第4i+1测试焊垫104组成，i＝1,2,......,k，用于将测试焊垫和电阻连接起来以提供测试点，并将两个电阻串联起来形成测试通路，同时多个两电阻基本结构10相互串联；测试信号加载结构20由恒定电流源A(电流为I)205、电流加载焊垫到电阻的连线203～204和两个电流加载焊垫即第1电流加载焊垫201、第4k+2电流加载焊垫202组成，用于将恒定电流源A(电流为I)205加载到串联的多个电阻基本结构10上。

恒定电流源A(电流为I)205从电流加载焊垫1接入，测试探针正端VH1从测试焊垫2接入，第1电流加载焊垫201和第2测试焊垫101分别经电流加载焊垫到电阻的连线203和测试焊垫到电阻的连线105连接至电阻R1的一端；测试探针负端VL1从第3测试焊垫102接入，第3测试焊垫102经测试焊垫到电阻的连线106连接至电阻R1的另一端；测试探针正端VH2从第4测试焊垫103接入，第4测试焊垫103经测试焊垫到电阻的连线107连接至电阻R2的一端，同时该端还经电阻间连接线109连接至电阻R1与第3测试焊垫102相连的一端以将电阻R1和R2串联。

同理，测试探针正端VH(2i-1)从第4i-2测试焊垫101接入，第4i-2测试焊垫101经测试焊垫到电阻的连线105连接至电阻R(2i-1)的一端；测试探针负端VL(2i-1)从第4i-1测试焊垫102接入，第4i-1测试焊垫102经测试焊垫到电阻的连线106连接至电阻R(2i-1)的另一端；测试探针正端VH(2i)从第4i测试焊垫103接入，第4i测试焊垫103经测试焊垫到电阻的连线107连接至电阻R(2i)的一端，同时该端还经电阻间连接线109连接至电阻R(2i-1)与第4i-1测试焊垫102相连的一端以将电阻R(2i-1)和R(2i)串联，i＝2,......,k。

各两电阻基本结构10相互串联，每两个电阻基本结构10在上端即将电阻R(2i-2)与电阻R(2i-1)相连，i＝2,......,k，即多个电阻依次串联，通过电流加载焊垫在电阻R1的一端接入恒定电流源A(电流为I)205，而在最后一个电阻R(2k)的末端通过电流加载焊垫到电阻的连线204和第4k+2电流加载焊垫202接地。

图4为本发明一种电阻测试结构第二实施例的电路结构图。当电阻个数为奇数个即n＝2k+1时，包括：多个两电阻基本结构10、测试信号加载结构20和单电阻测试结构30。其中，两电阻基本结构10由两个电阻R(2i)及R(2i-1)、测试焊垫到电阻的连线105～109和4个测试焊垫即第4i-2测试焊垫101、第4i-1测试焊垫102、第4i测试焊垫103、第4i+1测试焊垫104组成，i＝1,2,......,k，用于将测试焊垫和电阻连接起来以提供测试点，并将两个电阻串联起来形成测试通路，同时多个两电阻基本结构10相互串联；单电阻测试结构30由电阻R(2k+1)、测试焊垫到电阻的连线303～304和2个测试焊垫即第4k+2测试焊垫301、第4k+3测试焊垫302组成，用于将测试焊垫和电阻连接起来以提供测试点，同时多个串联的两电阻基本结构10与单电阻测试结构串联起来形成测试通路；测试信号加载结构20由恒定电流源A(电流为I)205、电流加载焊垫到电阻的连线203～204和两个电流加载焊垫即第1电流加载焊垫201、第4k+4电流加载焊垫206组成，用于将恒定电流源A(电流为I)205加载到串联的多个两电阻基本结构10、单电阻测试结构30和地之间；

恒定电流源A(电流为I)205从电流加载焊垫1接入，测试探针正端VH1从测试焊垫2接入，第1电流加载焊垫201和第2测试焊垫101分别经电流加载焊垫到电阻的连线203和测试焊垫到电阻的连线105连接至电阻R1的一端；测试探针负端VL1从第3测试焊垫102接入，第3测试焊垫102经测试焊垫到电阻的连线106连接至电阻R1的另一端；测试探针正端VH2从第4测试焊垫103接入，第4测试焊垫103经测试焊垫到电阻的连线107连接至电阻R2的一端，同时该端还经电阻间连接线109连接至电阻R1与第3测试焊垫102相连的一端以将电阻R1和R2串联。

同理，测试探针正端VH(2i-1)从第4i-2测试焊垫101接入，第4i-2测试焊垫101经测试焊垫到电阻的连线105连接至电阻R(2i-1)的一端；测试探针负端VL(2i-1)从第4i-1测试焊垫102接入，第4i-1测试焊垫102经测试焊垫到电阻的连线106连接至电阻R(2i-1)的另一端；测试探针正端VH(2i)从第4i测试焊垫103接入，第4i测试焊垫103经测试焊垫到电阻的连线107连接至电阻R(2i)的一端，同时该端还经电阻间连接线109连接至电阻R(2i-1)与第4i-1测试焊垫102相连的一端以将电阻R(2i-1)和R(2i)串联，i＝2,......,k。

测试探针正端VH(2k+1)从测试焊垫4k+2接入，第4k+2测试焊垫301经测试焊垫到电阻的连线303连接至电阻R(2k+1)的一端；测试探针负端VL(2k+1)从第4k+3测试焊垫302接入，第4k+3测试焊垫302经测试焊垫到电阻的连线304连接至电阻R(2k+1)的另一端；

各两电阻基本结构10相互串联，每两个电阻基本结构10在上端即将电阻R(2i-2)与电阻R(2i-1)相连，i＝2,......,k，最后一个两个电阻基本结构10的电阻R(2k)与单电阻测试结构30的电阻R(2k+1)相连，即多个电阻依次串联，通过电流加载焊垫在电阻R1的一端接入恒定电流源A(电流为I)205，而在最后一个电阻R(2k+1)的末端通过电流加载焊垫到电阻的连线204和第4k+4电流加载焊垫206接地。

优选地，本发明为多个金属导线串联形成的结构，导线金属材质可为铜或铝材质。

实施例

在本实施例中，以两电阻测试为例，区别于两个单独的Kevin四探针测试结构，本发明将两个单独电阻测试结构通过金属线串联起来，在最两端焊垫1、6通过提供恒定电流I，如图5所示，分别在焊垫2、3和焊垫4、5之间测试由电阻R1、R2转换为的电位差信号U1和U2，此时R1、R2电阻可分别使用公式R1＝U1/I、R2＝U2/I计算。

可见，本发明使用6个焊垫可同时实现两电阻结构的电阻测量，依次递增到12焊垫，可同时测量5个电阻结构，电阻测试结构数量增多后，由1.2.3...增加到n后，焊垫使用的数量依此为4,6,8...2n+2，而现有技术对单电阻结构的电阻测量需要4个焊垫，两电阻需要8个焊垫，5个电阻结构的则需要20个焊垫，当增加到n个电阻结构时，需要4n个焊垫，现有技术与本发明测试结构所需焊垫数量比较结果如下表1所示：

表1现有技术和本发明比较

综上所述，本发明一种电阻测试结构通过将独立的四探针测试结构通过金属连线串联起来，在测试结构的最两端施加固定电流，分别在各个电阻两端焊垫量测电位差，可精确测量电阻值，也可同时设计不同尺寸的结构来精确测量电阻结构，最终可通过串联的方式，有效减少焊垫使用量，待测电阻越多，节约焊垫数量越多。

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。任何本领域技术人员均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与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。