便于测试印刷半导体器件的方法和设备的利记博彩app

专利名称：便于测试印刷半导体器件的方法和设备的利记博彩app
技术领域：
本发明总体上涉及半导体器件的印刷。
背景技术：
使用诸如真空淀积的技术来形成各种基于半导体的器件的方法和 设备为大家所熟知。这些技术很好地用于许多用途，以及当在高体积
设置(high volume setting)中应用时，可以实现高可靠性、小尺寸以 及比较经济。最近，正在开发生产基于半导体的器件的其他技术。例 如，有机或无机半导体材料可以被提供作为功能墨水并与各种印刷技 术结合以生产印刷半导体器件。
但是，倾向于期望印刷半导体器件得到与半导体制造的所属领域 的技术人员公知的显著不同的最终结果，以及利用与该所属领域的技 术人员公知显著不同的制造技术。例如，在现有技术预期的规范外， 所采用的材料和所利用的淀积技术也是很好的。因此，在很多情况下， 半导体器件印刷导致现有技术实践所无与伦比的难题和困难。
例如，在获得可接受的色匹配、配准等等之前，大规模图形技术 印刷设备典型地需要很多调整。这些调整典型地基于由富有经验的
冲压操作员对印刷加工产品进行目视检查。这种目视检査可以满足印 刷半导体器件的某些需要，但是不幸地不能容易地满足所有测试需要。 由于图形技术印刷固有地生产目视产品，因此在历史上目视检查是足 够的。但是，由于通过目视不能有效地检査关键属性，这些现有的"基 础结构"及其相应范例对于电子设备印刷是不足够的。
当然，可以电测试诸如晶体管的印刷半导体器件，以确定其操作
性能。但是，这种测试比较费时。特别，当与可以以300英尺/分钟以
上工作的现代高速印刷设备联机使用时，与通常可利用的情况相比， 操作印刷晶体管以完成这种测试可能消耗多得多的时间。此外，这类 器件测试常常不能胜任工序监视目的。
附图描述
通过提供以下具体描述中所述的便于测试印刷半导体器件的方法
和设备，特别当与附图结合研究时，至少部分地满足以上需要，其中

图1包括根据本发明的各个实施例配置的流程图； 图2包括根据本发明的各个实施例配置的示意性框图； 图3包括根据本发明的各个实施例配置的俯视平面示意图； 图4包括根据本发明的各个实施例配置的测试结构的俯视平面图； 图5包括根据本发明的各个实施例配置的测试结构的俯视平面图； 图6包括根据本发明的各个实施例配置的测试结构的俯视平面图； 图7包括根据本发明的各个实施例配置的测试结构的俯视平面图； 图8包括根据本发明的各个实施例配置的测试结构的俯视平面以及
图9包括根据本发明的各个实施例配置的测试结构的俯视平面图。
技术人员应当理解，为了简单和清楚起见，图示了图中的一些元 件，这些元件不一定按比例绘制。例如，图中的某些元件的尺寸和/或 相对位置可以相对于其他元件被放大，以有助于改善对于本发明的各 个实施例的理解。此外，商业上可行的实施例中有用的或需要的普通 但是良好理解的元件常常没有被描绘，以便于较少妨碍本发明的各个 实施例的视图。还应当理解，某些行为和/或步骤可以按发生的特定顺 序描述或描绘，而所属领域的技术人员应当理解，实际上不需要相对 于顺序的这种特殊性。还应当理解，在此使用的术语和措辞具有根据 这种术语和措辞相对于它们的相应各个调查和研究范围的一般意义， 除非在此另外阐述了特定含义。
具体实施例方式
一般而言，按照这些各个实施例，接收上面印刷有至少一个半导
体器件以及上面还印刷有测试结构的基板(优选嵌入(in-line with)半
导体器件印刷工序)，该测试结构包括至少一个印刷半导体层。然后 相对于至少一个静态(即相对不变)电特性度量，为测试结构的自动 测试提供这些教导。选择的静态电特性度量(或多个度量)将可能随 应用设置而变化，但是可以包括例如电阻的测量、电抗的测量和/或电 连续性的测量。可选择性地(尽管优选)，然后，至少部分地根据该 度量来调整半导体器件印刷工序本身。
该测试结构的测试可以用各种方法进行。依照需要，可以采用接 触和非接触测试操作。如果需要，可以采用弹簧顶针(pogopin)式组 件作为适当的测试平台。
如此配置，经由这些测试结构，容易地测试一个或多个印刷半导 体器件的可能操作完整性。为了实现这些目的，这些测试结构本身包 括可行的操作器件不是必需的。测试可以以将适应典型印刷线路的实 时处理量的速度完成。这又允许印刷生产质量的较高清晰度视图。该 测试结构本身可以占据较小量的空间，由此不特别浪费印刷基板空间 或印刷材料。
对所属领域的技术人员来说，在全面研究和学习以下详细描述之 后，这些及其他益处将变得明显得多。现在参考附图，特别参考图l， 整个工序100表示可选但是优选结合半导体器件印刷工序101(包括接 触印刷工序或非接触印刷工序)工作的这多个指导。对于读者可能有 用的是，首先简要地描述典型半导体器件印刷工序的某些方面。
该印刷工序通常使用可以包括任意适合材料的基板，任意适合的 材料包括各种刚性和非刚性材料。在优选实施例中，该基板包括柔性 基板，该柔性基板例如由聚酯或纸构成。该基板可以由单个基本上非
晶的材料构成，或可以包括例如不同材料的复合物(例如叠层构造)。 在典型的实施例中，该基板将包括电绝缘体，尽管对于某些应用、设 计或目的，可能期望使用趋向于更大电导率的材料(或多种材料)。
印刷技术熟练的技术人员熟悉图形墨水和所谓的功能墨水(其中， "墨水"通常理解为包括悬浮液、溶液或呈现为液体或糊或粉末(如 色粉)的分散剂)。这些功能墨水进一步由具有各种任意形状(球形、 薄片、纤维、管)和尺寸范围如从微米到纳米的金属、有机或无机材 料构成。功能墨水发现应用于某些薄膜小键盘的制造。尽管与该工序 结合可以酌情采用图形墨水，但是在优选实施例中，这些墨水更可能 包括功能墨水。
在优选方法中，通过利用相应的印刷技术，在基板上放置该墨水。 熟知诸如真空淀积的传统半导体制造技术将了解，单词"印刷"有时 被宽松地用于那些技术领域中以表示该技术。但是，单词"印刷"在 更主流和传统意义上使用，并且不包括如涉及真空淀积的这些技术，
例如，转移介质(transferred medium)的状态改变以便影响期望材料放 置。由此，"印刷"将被理解为包括如丝网印刷、胶版印刷、凹版印 刷、静电复印印刷、苯胺印刷、喷墨、微型滴涂(microdispensing)、 压印等等的这些技术。应当理解，这些教导与在给定元件如半导体器 件的制造过程中使用的这多个印刷技术是兼容的。例如，可以期望使 用第一墨水和第一印刷工序来印刷第一器件元件(或器件元件的部 分)，以及使用第二、不同的墨水和第二、不同的印刷工序来印刷不 同的器件元件(或第一器件元件的部分)。
为了例示而不作为限制，可以使用如下的这些材料和工序来形成 诸如晶体管的半导体器件。可以使用选择的导电墨水(例如但是不限 于包含铜或银的功能墨水，如与2%的3610稀释剂组合的杜邦的银 5028)，在选择的基板上印刷栅极。依据一种方法，在例如四秒的延 迟之后，在印刷表面上方吹出空气。然后可以使用适当的溶剂进一步
形成、限定或另外从基板去除过剩材料。然后可以采用约120摄氏度
下的热固化30分钟，以保证印刷的栅极将适当地粘附到基板。
然后，可以使用例如合适的环氧基功能墨水(例如杜邦的5018A 紫外线可固化材料)，在上述栅极的至少大部分上方印刷介质层。通 过一种方法，介质层包括两个或更多层的叠层。当如此制造时，在涂 敷下一层之前，可以在紫外灯下处理每个层。
然后使用例如铜或银基导电功能墨水(例如杜邦的具有2%的3610 稀释剂的Ag 5028)，再次印刷和固化附加电极。这些附加电极可以包 括例如源电极和漏电极。然后印刷半导体材料墨水，例如但是不限于 有机或无机半导体材料墨水，以提供桥接在源电极和漏电极之间的间 隙的半导体材料区。
继续参考图1，然后该工序100提供接收102上面印刷有至少一 个半导体器件以及上面还印刷有测试结构的基板。在优选实施例中，
该测试结构包括至少一个印刷半导体层，以便于测试该印刷工序的半 导体材料含量。(在优选实施例中，可以有许多这些测试结构。在很 多情况下，不需要或甚至无用的是，使得这些测试结构的每一个包括 半导体材料。例如，如下面将更详细地例示，当提供将用来便于测试 各种非半导体材料层之间的连续性的测试结构时，可以不需要半导体
材料。)
如上所述，上述基板可以包括任意适合的材料，例如但是不限于 基本上类纸基板、塑料基板等等。在典型的实施例中，基板将常常包 括多个印刷半导体器件。类似地，该测试结构(或多个测试结构)将 通常可能包括至少一个导电体层以及可能至少一个介质层以便于这些 层的测试。当然，在典型的实施例中，从先前提及的上游半导体印刷 工序101嵌入地(in-line)接收该基板。在优选方法中，该接收基本上 与印刷工序101本身的周期实时发生。
然后，该工序100提供相对于至少一个静态电特性度量，自动 地测试103该测试结构(或多个测试结构)。该静态电特性度量可以 随给定应用设置的需要而变化，但是可以包括例如电阻的测量、电抗 的测量和/或电连续性的测量等的一个或多个。测试本身可以使用任意 目前巳知的或此后研制的技术来完成。例如，在某些情况下可能适合 的是，相对于至少一个静态电特性度量，使用至少一个非接触式传感 器(例如电容传感器)来测试该测试结构。
当使用基于接触的感测时，依据优选的可选方法，测试步骤可以 包括本技术领域中已知的弹簧顶针式组件的使用。但是，在该特定的 实施例中，弹簧顶针式组件优选通常可以包括上面布置有弹簧顶针并 从其向外延伸的旋转柱体。通过一种方法，弹簧顶针式组件可以基本 上自备独立并具有机载无线通讯能力，以允许传送其累积测试信息。 弹簧顶针式组件应该在较高速度环境下有效地工作以及很适当地匹配
和适应表示在此预期的嵌入的(in-line)半导体器件印刷工序的特性的 周期需求。
如此配置，经由使用相对简单的电气测量(例如但是不限于电阻 和电容)，提供和测试一个或多个比较简单的测试结构(典型地可能 位于有源电路区附近和在有源电路区附近印刷)。这些测量很大程度 上又依赖于层厚度、材料成分、配准精度等(即各种印刷工序属性)， 这些简单的、快速执行的测量提供关于上游印刷工序的当前质量的有
用"(曰息。
如果期望可以通过相对于至少一个光学识别的特征度量自动地测 试104测试结构来补充该电测试。例如，经由该测试，至少某些程度 上可以测量墨水密度和/或层与层的配准。因为光学测试是相对很好理 解的实践，为了简洁，这里将不再提供关于该测试的详尽细节。
上述工序100将帮助确定通过给定的半导体器件印刷工序生产的 当前印刷质量。然后可以采用该信息来通知印刷工序的改进和调整， 由此提高质量和由此增加其有效产量。在可选的但是优选的工序中， 这种调整以动态方式发生。更具体地说，该工序100可以选择性地适
于至少部分地根据至少一个静态电特性度量来自动地调整105半导体 器件印刷工序101。例如，在通过电阻测试判定了半导体层相对于导电
材料未对准时，印刷工序可以被自动地调整，以设法提高这些层之间 的层与层的配准。
所属领域的技术人员将理解，上述工序容易地使得能够使用广泛 多种可利用的和/或容易配置的平台的任一种，部分地或完全地包括本 领域中已知的可编程平台或某些应用可能需要的的专用平台。现在参
考图2，现在将提供这种平台的例示实例。
图示的实施例展示半导体器件印刷平台200，该半导体器件印刷平 台200至少部分地包括至少一个印刷台201和至少一个测试台206。 印刷台201优选包括基板接收器202、半导体器件材料印刷器203和印 刷基板输出204。基板接收器202用来接收由上游源提供的印刷基板。 例如， 一个或多个附加印刷台205可以位于正在论述的印刷台201的 上游，以及该(多个)印刷台可以提供上面已经印刷有一个或多个器 件元件和/或测试结构元件的印刷基板。存在多种方法和技术用于在嵌 入工序中将基板从一个印刷平台移动到另一印刷平台，以及无疑未来 将开发出其他方法。鉴于此，进而因为这些教导对于任意特定基板移 动方法的选择不特别敏感，为了简洁，这里将不提供关于这点的附加 细节。
用类似的方法，印刷基板输出204用来提供印刷基板到选择的下 游平台。如所示，印刷基板输出204提供所得的基板到测试台206，但 是，如果需要，则可以有一个或多个插入的印刷台和/或其他平台以提 供特定的选择功能。
在本实施例中，半导体器件材料印刷器203用于至少在测试结构
上印刷半导体材料。在优选方法中，该半导体器件材料印刷器203也
在一个或多个印刷半导体器件上印刷半导体材料，由此便于和有助于
操作印刷半导体器件的制造。如上所述，这些方法可以包括根据采 用的功能墨水的特性和/或操作员的期望或需要，来使用接触印刷器和/ 或非接触印刷器。
如此配置和布置，印刷台201可以印刷功能半导体器件和包括半 导体材料(或多种材料)的一个或多个测试结构。暂时参考图3，选择 的相应印刷基板300上面可以印刷有一个半导体器件301或更多半导 体器件302以及一个测试结构303或更多测试结构304。在某些情况下， 比较接近给定的一个半导体器件地提供该测试结构可能是适当的(例 如以帮助应对高度局部现象和性能)。此外，在某些情况下，与每个 提供的半导体器件协同地(in conjunction with)提供分立测试结构可能 是适当的(尽管在其它情况下，与半导体器件相比较，提供少量、或 更大量的测试结构可能是令人满意的)。也存在其他可能性。例如， 对于给定的半导体器件，可以印刷多个测试结构。在此情况下，然后 可以在半导体器件附近或周围以给定图形排列该测试结构。图形技术 领域的技术人员还应当理解，印刷基板可以包括所谓的网而不是独立 分开的薄层。当使用网时，可能有助于放置至少一个测试结构，每个 约6英寸左右。
再次参考图2，测试台206将优选具有输入，以从印刷台201接收 印刷基板，以及被配置为相对于选择的至少一个预定静态电特性度量 和可能多个这些度量来自动地测试该测试结构。在给定的应用设置中 各种度量可能是有用的。可能有用的度量包括但是不局限于电阻的测 量(例如可以用来有效地测量半导体层的厚度)、电抗的测量(例如 电容或电感)、和/或电连续性的测量(当然连续性可以被看作电阻的 子集，但是连续性典型地包括是/否的调查，调查电阻是否更典型地获 得关于电阻的特定量的相对值。)
如上所述，该测试可以用目前巳知的各种方法或此后可能研制的 方法来完成。这些包括但是不局限于使用非接触式传感器的非接触 测试和使用例如如上所述的弹簧顶针式组件的接触测试。
如此配置，测试台206能容易地测试该测试结构，该测试结构如
通过所述的印刷台201和/或通过该印刷台201结合一个或多个附加印 刷台205被施加到印刷基板。在可选但是优选的方法中，得到的测试 度量被提供给控制器207，该控制器207操作地耦合到一个或多个印刷 台，以及被配置和布置为至少部分地根据得到的测试量度来自动地调 整一个或多个该印刷台。该控制器可以被配置为用基本上或完全自主 的方法操作或可以用作咨询的车辆，以较好地通知印刷台操作人员的 判定和行为，这种控制策略是本领域通常知道的技术。
如先前提到，这些教导可以与广泛多种测试结构兼容地一起使用。 为了协助读者理解该兼容性和可应用性的范围和广度，在这方面不意 图进行详尽介绍，现在将描述大量说明性测试结构。
图4展示了包括第一印刷金属层的测试结构400。该测试结构可以 用来例如快速地测试各个测试点之间的连续性，以获得属于该特定层 和印刷工序的印刷质量的一些理解。
图5展示了包括在第一导电层的印刷过程中形成的大量印刷导电 指501和在第二导电层的印刷过程中形成的桥接部502的测试结构 500。该测试结构500可用于例如测试这两个印刷层之间的层与层配准。 例如，当发生未配准时，桥接部502未能接触导电指501的至少一个。 这又将导致可以快速地电确定电中断。还可以注意到，这种电测试可 以揭示目视检查未能识别出该中断的情况中的中断。
图6展示了包括在第一导电层的印刷过程中形成的大量印刷导电
指601和印刷半导体材料的叠置层602的测试结构600。所属领域的技 术人员应当认识到，这种测试结构不包括且不作为诸如晶体管或二级 光的标准半导体器件操作。但是，所属领域的技术人员现在还应当理 解，该简单的静态电气测量，诸如电阻率或阻抗的测量，可以在这种 设置中采用以提供相应测量，当与校准后的值进行比较时，该相应测 量可以提供关于例如层与层的配准以及半导体材料602本身的厚度和/ 或纯度的有用信息。
图7展示了包括在第一导电层的印刷过程中形成的大量印刷导电 指701、在后续导电层的印刷过程中形成的导电材料的叠置层703以及 印刷介质材料的居间层702的测试结构700。如此配置，例如，跨两个 所示的第一层导电指701进行的电测量可以迅速地提供关于介质材料 702的厚度、质量和配准的有用测试信息。
图8展示了包括在第一导电层的印刷过程中形成的大量印刷导电 指801、在后续导电层的印刷过程中形成的叠置的多个附加导电指803 叠置以及印刷介质材料的居间层S02的测试结构800。如此配置，可以 进行各种测试以判定例如相对于介质和导电层的配准问题。所属领域 的技术人员还将认识和看到，多种该测量不仅可以用来检测未配准还 可用来检测其中易于未配准的方向。例如，该测试结构800中提供的 多个测试点机会将支持关于如下的判定是否未配准;当存在未配准时 是垂直还是水平倾斜，以及这种倾斜是否朝向相对左、右、向上或向 下方向(假设方向由图8所示)
图9展示了包括在第一导电层的印刷过程中形成的大量印刷导电 指901和印刷半导体材料的叠置层902的测试结构900。在该例子中， 至少一些导电指901位于沿半导体材料卯2的周边紧密地延伸。但是， 当正确地印刷时，大多数这些导电指901将不接触半导体材料。关于 例如电阻的简单电测试可以被采用来检测什么时候发生未配准以及还
表示其中发生未配准的方向，由此更好的便于其校正。
所属领域的技术人员将认识到，相对于上述实施例，在不脱离本 发明的和范围的条件下，可以进行各种改进、改变和组合，这些改进、 改变和组合被看作在发明概念的范围内。
权利要求
1. 一种方法，包括嵌入半导体器件印刷工序；-接收上面印刷有至少一个半导体器件以及还印刷有测试结构的基板，所述测试结构包括至少一个印刷半导体层；-相对于至少一个静态电特性度量，自动地测试所述测试结构。
2. 根据权利要求l所述的方法，其中所述半导体器件印刷工序包 括接触印刷工序和非接触印刷工序的至少一个。
3. 根据权利要求l所述的方法，其中所述基板包括以下的至少一个-基本上类纸基板； -塑料基板。
4. 根据权利要求l所述的方法，其中所述基板上面印刷有多个半 导体器件。
5. 根据权利要求l所述的方法，其中，所述测试结构还包括至少 一个导体层。
6. 根据权利要求l所述的方法，其中，所述测试结构还包括至少 一个介质层。
7. 根据权利要求l所述的方法，其中，所述至少一个静态电性能 度量包括以下的至少一个-电阻的测量； -电抗的测量； -电连续性的测量。
8. 根据权利要求l所述的方法，还包括相对于至少一个光学识 别的特性度量，自动地测试所述测试结构。
9. 根据权利要求l所述的方法，还包括至少部分地根据所述至 少一个静态电特定度量，自动地调整所述半导体器件印刷工序。
10. 根据权利要求1所述的方法，其中，自动地测试所述测试结 构包括使用弹簧顶针式组件自动地测试所述测试结构。
11. 根据权利要求IO所述的方法，其中，使用弹簧顶针式组件还 包括使用上面布置有弹簧顶针的旋转柱体。
12. 根据权利要求1所述的方法，其中，自动地测试所述测试结 构包括相对于所述至少一个静态电特性度量，使用至少一个非接触 式传感器来测试所述测试结构。
13. —种半导体器件印刷平台，包括一至少一个印刷台，具有基板接收器、半导体器件材料印刷器和印 刷基板输出，其中，所述半导体器件材料印刷器被配置和布置为印刷 功能半导体器件和测试结构，所述测试结构包括至少一个印刷半导体 层；-至少一个测试台，具有输入以从所述印刷台接收印刷基板，以及 被配置和布置为相对于至少一个静态电特性度量来自动地测试所述测 试结构。
14. 根据权利要求13所述的半导体器件印刷平台，还包括控制 器，可操作地耦合到所述至少一个印刷台和所述至少一个测试台，以 及被配置和布置为至少部分地根据所述至少一个静态电特性度量来自 动地调整所述至少一个印刷台。
全文摘要
一种印刷平台接收(102)(优选嵌入半导体器件印刷工序(101))基板，该基板上面印刷有至少一个半导体器件和测试结构，该测试结构包括至少一个半导体层。这些教导然后提供相对于至少一个静态(即相对不变)的电特性度量来自动测试(103)测试结构。所选择的静态电特性度量(或多个度量)会随应用设置而变化，但是可以包括例如电阻的测量、电抗的测量和/或电连续性的测量。选择性地(尽管优选)，然后，至少部分地根据该度量来调整(105)半导体器件印刷工序本身。
文档编号G01L9/00GK101384891SQ200680040279
公开日2009年3月11日 申请日期2006年10月19日 优先权日2005年10月26日
发明者丹尼尔·R·加莫塔, 保罗·W·布拉齐斯, 克里希纳·D·约恩纳拉加达, 克里希纳·卡利亚纳孙达拉姆, 婕 张 申请人:摩托罗拉公司