用于检测接触结构的不正确机械接触的接触布置和方法
【专利摘要】用于检测接触结构的不正确机械接触的接触布置和方法。提供了接触布置，其包括接触结构和感测结构。感测结构可被布置在接触结构附近。感测结构可被布置成使得接触结构的正确机械接触将不影响感测结构且接触结构的不正确机械接触将影响感测结构。
【专利说明】用于检测接触结构的不正确机械接触的接触布置和方法
【技术领域】
[0001]各种实施例一般涉及用于检测接触结构的不正确机械接触的接触布置和方法。
【背景技术】
[0002]电气装置(例如电路和半导体)可能需要例如在生产测试期间和在操作期间被电气地接触。可例如通过使用接触针、悬臂式探针、垂直探针、球接头、楔形接头、球触头和任何其它合适的接触技术来达到电接触。
[0003]通常，要求电气装置的机械接触，以便产生电连接。然而，机械接触可能例如由于机械容限、未对准、变形或太高的接触力而倾向于出错。例如，悬臂式探针可能撞击接触区域的边缘，并可能损坏相邻的结构。作为另一示例，未对准的布线接头可能稍后在操作使用寿命期间引起故障，即使它通过功能测试。
[0004]在功能测试或参数生产测试期间未检测到的不正确机械接触可呈现潜在的可靠性风险。然而，汽车系统可能要求低可靠性风险。为了安全苛求应用，可能要求符合ISO26262标准。
【发明内容】
[0005]提供了接触布置，其包括接触结构和感测结构。感测结构可被布置在接触结构附近。感测结构可被配置成使得接触结构的正确机械接触将不影响感测结构，而接触结构的不正确机械接触将影响感测结构。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]在附图中，相同的参考字符一般指的是遍及不同视图的相同部分。附图不一定是按比例的，相反一般将重点放在说明本发明的原理上。在附图中，参考数字的最左边的数位可识别该参考数字首次出现的附图。相同的数字可遍及附图用来参考相同的特征和部件。在下面的描述中，参考下面的附图描述了本发明的各种实施例，其中:
图1示出接触布置的实施例；
图2示出接触布置的另一实施例；
图3示出接触布置的又另一实施例；
图4示出接触布置的进一步的实施例；
图5示出接触布置的又进一步的实施例；
图6不出接触布置的仍另一实施例；
图7示出方法的实施例；以及图8示出方法的另一实施例。
【具体实施方式】
[0007]下面的详细描述提及通过例证示出本发明可被实践的特定细节和实施例的附图。
[0008]词“示例性”在本文中用来意指“用作示例、实例或例证”。在本文中被描述为“示例性”的任何实施例或设计不一定被理解为超过其它实施例或设计优选的或有利的。
[0009]关于“在”侦愐或表面“之上”形成的沉积的材料所使用的词“在…之上”在本文中可用来意指沉积的材料可“直接在”暗指的侧面或表面“上”形成，例如与暗指的侧面或表面直接接触。关于“在”侧面或表面“之上”形成的沉积的材料所使用的词“在…之上”在本文中可用来意指沉积的材料可“间接地在”暗指的侧面或表面“上”形成，其中，一个或多个附加的层被布置在暗指的侧面或表面和沉积的材料之间。
[0010]实施例的一些特征可与该实施例的其它特征隔离，即使它们被一起描述。示出不同的实施例，然而来自一个实施例的特征也可在其它实施例中使用。
[0011]图1示出接触布置100的实施例。在各种实施例中，接触布置100可包括接触结构102和感测结构104。
[0012]接触结构102可由接触部分机械地接触。在各种实施例中，机械接触可以是临时的，例如当使用用于测试目的探针时或在电连接器的情况中。在各种实施例中，机械接触可以是永久的，例如在引线接合中或每当形成永久电连接时。
[0013]在各种实施例中，接触结构102可以是例如半导体的接触区域(诸如接合焊盘)。然而，接触结构102不限于接合焊盘。接触结构102可以例如是电连接器的部分，诸如插头或插座。在各种实施例中，接触结构102可以是导电的。
[0014]在各种实施例中，感测结构104可被布置在接触结构102附近。例如，感测结构104可被布置在离接触结构102的边界106的特定距离108处。在各种实施例中，距离108可被选择为小于用于机械地接触该接触结构102的接触部分。例如，如果布线接合用于机械接触，则布线球可表示接触部分，且距离108可被选择为小于布线球的直径。例如，如果探针用于机械接触，则探针可表示接触部分，且距离108可被选择为小于探针的接触部分。以这种方式，用于机械接触该接触结构102的接触部分的未对准可被检测到，因为它可与接触结构102和感测结构104两者接触。在各种实施例中，感测结构104可包括布置在接触结构的边界附近的至少一个导电部分。在各种实施例中，感测结构104可以是围绕接触结构102的闭环。
[0015]在各种实施例中，感测结构104可被配置成使得接触结构102的正确机械接触将不影响感测结构104。在各种实施例中，用词“影响”可意指“对……有效果”、“感应”、“与……交互作用”、“作用于”、“对……起作用”等。例如，感测结构104可通过机械接触(例如通过布线接头或探针)来影响。在各种实施例中，影响可包括接触部分和感测结构104的电连接。在各种实施例中，影响可例如出现在机械接触的接触力超过被允许的限制或阈值时，所述限制或阈值可引起对接触结构102、感测结构104及其周围事物的损坏。影响也可出现在例如接触部分例如由于接触部分的未对准而例如通过刮擦接触结构102、感测结构104及其周围事物中的至少一个来损坏时。
[0016]在各种实施例中，接触结构102的正确机械接触可涉及机械接触(例如相对于接触结构102或其它结构)的对准。在各种实施例中，正确机械接触可以是被限制或局限到接触结构102的机械接触。例如，图1中的机械接触110 (其可以例如是布线接头(诸如球接头或楔形接头)或者探针接触)被限制或局限到接触结构102。在各种实施例中，正确机械接触可以是不涉及与感测结构104的接触的机械接触。例如，图1中的机械接触111 (其可以例如是布线接头(诸如球接头或楔形接头)或者探针接触)并不被局限到接触结构102 ?’然而，它不与感测结构104接触。机械连接110和111可被考虑为正确机械接触，因为它们不影响感测结构104。
[0017]在各种实施例中，接触结构102的正确机械接触可涉及接触力，即，接触部分被压在接触布置100上所用的力，其对接触布置100的一些或所有部分(例如对感测结构104)没有影响。在这种情况下，接触结构102、感测结构104或者其上布置接触结构102和感测结构104的衬底将不被损坏。
[0018]在各种实施例中，感测结构104可被配置成使得接触结构102的不正确机械接触将影响感测结构104。例如，用于机械地接触该接触结构102的传导部分的不正确定位或未对准或太高的接触力可能对感测结构104有影响。在这种情况下，影响可以是例如通过刮擦感测结构104或提供到它的电连接而引起的感测结构104的损坏。例如，图1所示的机械连接112可提供到感测结构104的电连接，因而对它有影响。
[0019]图1所示的机械接触114也可被考虑为不正确机械接触，因为它影响感测结构104。可能困难的是，感测电路116 (其稍后被描述)检测影响，因为机械接触只与感测结构104而不与接触结构102接触。然而，如果机械接触114对于电路布置的操作是必要的，则不正确机械接触114可在测试期间被检测到。
[0020]在各种实施例中，接触结构102和感测结构104可分别在金属层、导电多晶硅层和导电扩散区中的一个或多于一个中形成。在各种实施例中，接触结构102和感测结构104可被布置在半导体衬底或印刷电路板(PCB)上。金属层可以例如是半导体的顶部金属层。
[0021]在各种实施例中，接触结构102和感测结构104可被布置在相同的传导层中。在各种实施例中，接触结构102可被布置在与闭环104相同的传导平面中。在各种实施例中，接触结构102和感测结构104可包括相同类型的表面。例如，它们可由相同的材料组成，且它们可在相同的过程期间被生产。材料可以例如是铝。在各种实施例中，感测结构104没有钝化——如果它被布置在半导体上，且没有焊料阻挡——如果它被布置在印刷电路板(PCB)上。如果机械接触涉及接合过程，则接合球或接合楔可以用相似的方式(即，以相同的接合质量和性质)连接到接触结构102和感测结构104。
[0022]在各种实施例中，接触布置100还可包括感测或检测器电路116。在各种实施例中，感测电路116可耦合到至少感测结构104，例如闭环104。在各种实施例中，感测电路116可被配置成检测对感测结构104的影响。例如，感测电路116可检测感测结构104的电位。感测结构104的电位可取决于是已经有不正确机械接触还是已经有正确机械接触。例如，图1所示的不正确机械接触112可使感测结构104具有与接触结构102相同的电位，而正确机械接触110将不影响感测结构104的电位。
[0023]接触结构102也可耦合到感测电路116。在各种实施例中，感测电路116被配置成确定在感测结构104和接触结构102之间的电阻、电流和电压(或电位差)中的至少一个。感测电路116可然后在其输出端117处提供对应的信号，其可用来确定是已经发生了正确机械接触，还是已经发生了不正确机械接触，并可例如用于检测电位或隐藏的可靠性问题。例如，图1所示的不正确机械接触112可允许电流在感测结构104和接触结构102之间泄漏，而正确机械接触110将不允许电流在感测结构104和接触结构102之间泄漏。在各种实施例中，可通过将第一电位施加到感测结构104并将第二电位施加到接触结构102并接着测量电流来测量泄漏电流。
[0024]在各种实施例中，如果没有泄漏电流在感测结构104和接触结构102之间流动，则在输出端117处的信号可例如指示零电流值。在各种实施例中，可设置在输出端117处输出信号之前当前值必须超过其的合适的限制或阈值，例如以指示由机械损坏引起的过多的泄漏电流。
[0025]在各种实施例中，如果在感测结构104和接触结构102之间没有电位差，则在输出端117处的信号可例如指示零电压值。在各种实施例中，可设置合适的限制或阈值，在输出端117处输出信号之前电压值必须在该限制或阈值之下。例如，该限制或阈值可对应于接触部分与接触结构102和感测结构104重叠的量。
[0026]在各种实施例中，如果在感测结构104和接触结构102之间没有电阻，则在输出端117处的信号可例如指示零电阻值。在各种实施例中，可设置合适的限制或阈值，在输出端117处输出信号之前电阻值必须在该限制或阈值之下。例如，该限制或阈值可对应于在接触结构102和感测结构104之间的电短路的量。
[0027]在各种实施例中，接触布置100还可包括开关122。在各种实施例中，开关122可耦合到接触结构102和感测结构104中的至少一个。例如，开关122可在点118处连接到接触结构102，并可在点120处连接到感测结构104。在各种实施例中，开关122可被集成在半导体衬底上。例如，开关122可被集成在其上布置接触结构102和感测结构104的相同的半导体衬底上。
[0028]在各种实施例中，开关122可具有两个、三个或四个位置。在第一位置(例如图1所示的开关122的位置“1”)上，感测结构104可连接到感测电路116。因为接触结构102也可连接到感测电路116，所以在接触结构102和感测结构104之间的电位差或泄漏电流或电阻可被测量。感测电路116可然后在其输出端117处提供对应的信号，其可例如用来确定是已发生正确机械接触还是已发生不正确机械接触，或者用于检测电位或隐藏的可靠性问题。
[0029]在第二位置(例如图1所示的开关122的位置“2”)上，感测结构104可连接到接触结构102。感测结构104可然后在与接触结构102相同的电位处。
[0030]在第三位置(例如图1所示的开关122的位置“3”)上，感测结构104可连接到预先限定的电位。例如，预先限定的电位可以是地电位或任何其它固定电位。
[0031]在第四位置(例如图1所示的开关122的位置“4”)上，感测结构104不连接到任何电位。例如，感测结构104的电位可以是浮动的。
[0032]在各种实施例中，开关122可具有第一位置与第二位置、第三位置和第四位置的任何组合。例如，开关122可具有第一位置和第二位置而没有第三位置且没有第四位置，或可具有第一位置、第三位置和第四位置而没有第二位置。
[0033]在各种实施例中，开关122在检测或测量将被执行时的时间处可以在第一位置上，且在没有检测或测量被执行期间的时间处在第二位置、第三位置或第四位置上。
[0034]在各种实施例中，接触布置100可具有耦合在接触结构102和感测电路116之间的另外的开关(在图1中未示出)。另外的开关可电连接并断开接触结构116与感测电路116。
[0035]在各种实施例中，开关122和另外的开关(如果它存在)可由控制单元(在图1中未示出)操作。在各种实施例中，控制单元可例如在具有接触布置100的电路布置的操作期间周期性地操作开关122以在第一位置上。在各种实施例中，控制电路可例如只在一个时间点处或在特定时间点处周期性地操作开关122以在第一位置上。时间点可以例如是在启动期间或在具有接触布置100的电路布置的前端和/或后端生产测试期间。
[0036]在各种实施例中，控制单元可被集成在半导体衬底上或被集成在半导体衬底中。例如，控制单元可被集成在其上布置接触结构102、感测结构104和开关122的相同的半导体衬底上。在各种实施例中，控制单元可以是内建自测试(BIST)的部分。
[0037]在各种实施例中，感测结构104可由一个或多个感测部分组成。一个或多个感测部分可以例如在未对准或影响将被检测到的方向上被布置在接触结构102的边界附近。例如，闭环104可分成四个或更多单独的感测部分，例如顶边界部分124、右边界部分126、底边界部分128和左边界部分130。在各种实施例中，感测部分可被布置在接触区域102周围。例如，它们可遵循接触结构102的边界，并且除了它们之间的间隙以外还可围绕接触结构 102。
[0038]在各种实施例中，感测部分中的每一个感测部分(例如边界部分124、126、128、130)可连接到如上所述的感测电路116。在各种实施例中，感测部分(例如边界部分124、126、128、130)可串联地电连接到彼此，例如以例如在接触结构102周围形成闭环或形成开环，且因而产生的结构可连接到感测电路116。在各种实施例中，感测部分中的每一个感测部分(例如边界部分124、126、128、130可连接到个别的感测电路116。
[0039]作为示例，顶边界部分124可检测在方向A上的位移或影响，右边界部分126可检测在方向B上的位移或影响，底边界部分128可检测在方向C上的位移或影响，以及左边界部分130可检测在方向D上的位移或影响。
[0040]感测部分中的每一个感测部分(例如顶边界部分124、右边界部分126、底边界部分128和左边界部分130)可被独自使用。感测部分不需要与彼此电连接，以便检测位移或影响。例如，只有顶边界部分124、右边界部分126、底边界部分128和左边界部分130足以分别检测在方向A上、在方向B上、在方向C上和在方向D上的未对准或影响。
[0041]在各种实施例中，感测部分(例如边界部分124、126、128、130)可彼此相组合地被使用。例如，右边界部分126和左边界部分130可一起用来检测平行于方向B、D的位移或影响。类似地，顶边界部分124和底边界部分128可一起用来检测平行于方向A、C的位移或影响。然而在各种实施例中，部分可例如被连接以形成闭环104。
[0042]围绕接触结构102的闭环104可能是有用的，因为在感测部分之间没有间隙。诸如例如未对准或使用太高的接触压力的不正确机械接触在间隙中可能不被感测电路116检测到。然而如果在感测部分之间的间隙足够小，例如小于接触部分，则不正确机械接触也可在感测部分之间被检测到。
[0043]图1示出仅仅一个闭环104。然而在各种实施例中，可提供多于一个闭环。在各种实施例中，多个环可连接到感测电路116。在各种实施例中，闭环可以是彼此同心的。在各种实施例中，接触结构102可形成闭环的同心布置的中心。在各种实施例中，同心的闭环可彼此由间隙分离，也就是说，它们不与彼此电接触。在各种实施例中，间隙小于接触部分(例如布线球或探针)。换句话说，间隙可被选择成足够小，使得接触部分将接触两个相邻的闭环。
[0044]在各种实施例中，至少两个闭环可被布置在相同的传导平面中。在各种实施例中，闭环可耦合到感测电路116。在各种实施例中，感测电路116可被配置成确定在闭环之间的电阻、电流和电压(或电位差)中的至少一个。以这种方式，可通过检测在第一闭环和第二闭环之间的泄漏电流、低电阻或低电位差来定位例如在第一闭环和第二闭环之间的不正确机械接触。
[0045]在各种实施例中，可例如基于布置在第一环和接触结构102之间的闭环的数量来指定例如机械接触的位置离接触结构102的距离。如果距离是已知的，可例如通过使用较大的调整步长来更快地校正在机械接触中的调整。
[0046]在各种实施例中，也可以同心方式(S卩，在具有离接触结构102增加的距离的情况下)布置感测部件，如上面针对闭环描述的。在各种实施例中，机械接触的位置离接触结构102的距离可如上所述被确定。
[0047]接触结构102在图1中被示为矩形。然而在各种实施例中，接触结构102可具有任何形状。例如，它可以是L形或圆形。类似地，感测结构104或感测部分(例如边界部分124、126、128、130)可具有任何形状。在各种实施例中，它们可具有一侧，其具有与接触结构102的边界相同的形状。例如，如果接触结构102是矩形，则它们可具有直的侧边或边缘。例如，如果接触结构102是具有第一半径的圆，则它们可具有圆形侧边或边缘，其具有大于第一半径的半径。在各种实施例中，它们可具有一侧，所述一侧具有离接触结构102的边界的恒定距离。在各种实施例中，感测部分中的每一个感测部分可以比接触焊盘102的对应侧的宽度短。
[0048]图2示出接触布置200的实施例。接触布置200可类似于结合图1描述的接触布置100，使得所描述的所有特征也可在这里应用。例如，接触布置200可具有开关122，即使它未在图2中示出。
[0049]在各种实施例中，感测结构104可包括围绕接触结构102的至少一个开环。在各种实施例中，开环104可以与结合接触布置100描述的闭环104相同并可以用相同的方式进行布置，除了间隙210以外。在各种实施例中，开环104可包括第一端202和第二端204。在各种实施例中，第一端202和第二端204可彼此由间隙210分离。间隙210可与开环104离接触结构102的边界106的距离108 —样大。
[0050]在各种实施例中，第一端202和第二端204可耦合到感测电路116。在各种实施例中，第一端202可具有第一连接点206，而第二端204可具有第二连接点208。第一连接点206和第二连接点208可连接到感测电路116。
[0051]在各种实施例中，感测电路116可被配置成确定在至少一个开环104的第一端202和第二端204之间的电阻、电流和电压(或电位差)中的至少一个。
[0052]测量电阻、电流或电压可用来测试开环104的整体性。例如，如果开环104是整体的或未受损害的，则当它们短路时没有电阻或非常低的电阻可存在于第一端202和第二端204之间。类似地，如果开环104是整体的或未受损害的，则没有电位差或非常低的电位差可在第一端202和第二端204之间被测量到。类似地，如果开环104是整体的或未受损害的，则电流可在第一端202和第二端204之间流动并可被测量到。如果确定开环是整体的或未受损害的，则可假设接触结构102被正确地机械接触。
[0053]相反，测量电阻、电流或电压可用来测试开环104是否被机械接触影响。例如，由未对准的探针例如不正确地机械接触该接触结构102可能例如通过刮擦它来损坏开环104。在各种实施例中，与针对正确机械接触相比，在第一端202和第二端204之间的电阻和电位差可以更高，且在第一端202和第二端204之间流动的电流可以更低。电阻的量可指示损坏的量。更高的电阻比更低的电阻可指示更大的损坏。
[0054]在各种实施例中，在第一端202和第二端204之间的测量可与在如结合接触布置100描述的感测结构104和接触结构102之间的电阻、电流和电压(或电位差)中的至少一个的测量相组合。
[0055]虽然图2示出除了间隙210以外围绕全部接触结构102的开环104，感测结构104在各种实施例中也可由如结合接触布置100描述的感测部分104中的一个或多个感测部分组成。例如，感测部分104可以是右边界部分126。在各种实施例中，感测部分中的一个或多个感测部分可具有相应的第一端202和相应的第二端204。相应的第一端202和相应的第二端204可例如位于相应的感测部分的相对端处。在这种情况下，几乎感测部分的所有长度都可用于检测影响。相应的第一端202和相应的第二端204可耦合到可被配置成确定在相应的感测部分的第一端202和第二端204之间的电阻、电流和电压(或电位差)中的至少一个的感测电路116。使用用于感测结构104的多于一个的感测部分可帮助检测其上出现影响的方向并延伸，如上所述。在各种实施例中，在相应的第一端202和相应的第二端204之间的测量可与在如上所述的相应的感测部分104和接触部分102之间的相应电阻、相应电流和相应电压(或电位差)中的至少一个的测量相组合。
[0056]图3示出接触布置300的实施例。接触布置300可类似于结合图2描述的接触布置200，使得所描述的所有特征也可在这里应用。
[0057]如可在图2中看到的，开环104可具有间隙210。在各种实施例中，间隙210可以是在检测影响时的盲点。换句话说，影响(诸如穿过间隙210的刮擦)可能将不被检测到。
[0058]在各种实施例中，第一端202和第二端204可在正交于接触结构102的边界106的方向302上重叠。重叠的效应可类似于接触布置100的闭环104的效应。换句话说，影响更可能被检测到。例如，在图3中，在方向302上从接触结构穿过间隙210的刮擦可损坏位于第一端202之前的感测结构104的某个部分并可被检测到。与闭环比较，重叠开环104可允许确定在相应感测部分104的第一端202和第二端204之间的电阻、电流和电压(或电位差)中的至少一个，使得感测结构104的整体性可被确定。
[0059]在各种实施例中，在第一端202和第二端204之间的测量可与在如上所述的重叠开环104和接触结构102之间的电阻、相应电流和相应电压中的至少一个的测量相组合。
[0060]图4示出接触布置400的实施例。接触布置400可类似于结合图2描述的接触布置200，使得所描述的所有特征也可在这里应用。
[0061]如可在图2中看到的，开环104可具有间隙210，其可以是当检测影响时的盲点，如上所述。
[0062]在各种实施例中，接触布置400可包括第一开环104和第二开环402。第一开环104可具有第一端202和第二端204。第二开环402可具有第一端404和第二端406。
[0063]第一开环104的第一端202和第二端204可具有相应的连接点206、208。第二开环402的第一端404和第二端406可具有相应的连接点408、410。连接点206、208、408、410可连接到感测电路116。
[0064]在各种实施例中，第一间隙210可在第一开环104的第一端202和第二端204之间形成。在各种实施例中，第二间隙412可在第二开环402的第一端408和第二端410之间形成。在各种实施例中，第一间隙210和第二间隙412不在正交于接触结构102的边界106的方向414、416、418、420上重叠。非重叠的效应可类似于接触布置100的闭环104的效应。换句话说，影响更可能被检测到。例如在图4中，在方向416上从接触结构102穿过间隙210的刮擦可损坏第二环402的某个部分并可被检测到。与闭环比较，两个开环104、402均可允许分别确定在相应的第一端202、404和相应的第二端204、406之间的电阻、电流和电压(或电位差)中的至少一个，使得第一开环104和第二开环402的整体性可被确定。
[0065]在各种实施例中，在相应的第一端202、404和相应的第二端204、406之间的测量可与在第一开环104、第二开环402和接触结构102中的至少两个之间的电阻、电流和电压(或电位差)中的至少一个的相应测量相组合。例如，可确定在第一开环104和接触结构102之间的第一泄漏电流。例如，可确定在第二开环402和接触结构102之间的第二泄漏电流。例如，可确定在第一开环104和第二开环402之间的第三泄漏电流。
[0066]在各种实施例中，不同的泄漏电流可用来确定机械接触的影响的严重性。例如，第一泄漏电流可用来发出布线接合或探测未对准并需要调整的警告。例如，第二泄漏电流或第三泄漏电流可用来指示故障。在各种实施例中，严重性可随着感测结构(例如开环104、402)离接触结构102的距离的增加而增加。
[0067]在各种实施例中，第一开环104和第二开环402可被布置在相同的传导平面中。在各种实施例中，接触结构102可被布置在与第一开环104和第二开环402相同的传导平面中。
[0068]虽然图4只示出两个开环104、402，但可使用任何数量的环。在各种实施例中，环可与接触结构102同心地进行布置。
[0069]取代开环的非重叠间隙，在正交于接触结构102的边界的方向上的非重叠间隙的原理也可应用于如结合接触布置100描述的两个或更多的感测部分。
[0070]图5示出接触布置500的实施例。在附图的底部示出沿着X-X的横截面。接触布置500可类似于结合图4描述的接触布置400，使得所描述的所有特征也可在这里应用。
[0071]在各种实施例中，第一开环104和第二开环502被布置在不同的传导平面中。例如，第一开环104可以在具有第一 Z坐标Z1的平面中，且第二开环502可以在具有另一 Z坐标Z2的平面中。Z方向可以是垂直或正交于接触结构102的平面的方向。
[0072]在各种实施例中，其中布置第一开环104和第二开环502的层可以是金属层、导电(掺杂)多晶硅(Poly-Si )层或导电扩散区。导电多晶硅和扩散区可以是具有高掺杂水平的半导体，其与半导体相比更像金属一样起作用(简并半导体)。第一开环104可例如在金属层中，例如在顶部金属层中。
[0073]在各种实施例中，第一开环104和第二开环502可在垂直于接触结构102的平面的方向上彼此重叠。例如，第一开环104和第二开环502可在Z方向上彼此重叠。作为结果，第一开环104的某些部分可掩盖第二开环502的某些部分，如可在图5的顶部中看到的。
[0074]在各种实施例中，接触结构102可被布置在与第一开环104或第二开环502之一相同的传导平面中。换句话说，接触结构102和第一开环104和第二开环502之一可具有相同的Z坐标。例如，第一开环104和接触结构102可在相同的顶部金属层中。
[0075]在各种实施例中，隔离层508可被布置在第一开环104和第二开环502之间。隔离层508可例如包括二氧化硅Si02。
[0076]在各种实施例中，接触结构102、第一开环104、隔离层508和第二开环502可被布置在半导体衬底上。在各种实施例中，第二开环502可以比第一开环104更接近于衬底。
[0077]在各种实施例中，感测电路116可耦合到接触结构102、第一开环104和第二开环502中的至少一个。在各种实施例中，第一开环104可具有第一端202和第二端204，其可耦合到感测电路116。在各种实施例中，第二开环502可具有第一端504和第二端506，其可耦合到感测电路116。
[0078]在各种实施例中，感测电路116可被配置成确定在第一开环104的第一端202和第二端204以及第二开环502的第一端504和第二端506中的至少一个之间的电阻、电流和电压(或电位差)中的至少一个。电阻、电流或电压可指示已经存在由于在可充当感测结构的第一开环104或第二开环502上的不正确机械接触而引起的影响。例如，第一开环104或第二开环502可在机械接触期间已经被损坏。它们可例如在测试期间例如已经被探针刮擦，使得在第一端202、504和第二端204、506之间的电阻可能已经增加。
[0079]在各种实施例中，感测电路116可被配置成确定在第一开环104和接触结构102、第二开环502和接触结构102以及第一开环104和第二开环502中的至少一个之间的电阻、电流和电压(或电位差)中的至少一个。电阻、电流或电压可指示已经存在由于不正确机械接触而引起的影响。例如，在第一开环104和接触结构102之间的电阻或电压的降低可指示未对准的布线接头，其中布线接头与第一开环104和接触结构102重叠。例如，在第一开环104和第二开环502之间的电阻或电压的降低可指示在第一开环104和第二开环502之间的隔离层508例如通过用太大的接触力的机械接触而已经被损坏，使得第一开环104和第二开环502彼此接触。
[0080]虽然在图5中只示出两个开环，但可以有在不同的Z坐标处布置的任何数量的开环。此外，接触布置500也可与接触布置400的教导相组合。例如，在一层中可以有多于一个的环，且环可与接触结构102同心。
[0081]图6示出接触布置600的实施例。在图的底部示出沿着X-X的横截面。接触布置600可类似于结合图5描述的接触布置500，使得所描述的所有特征也可在这里应用。
[0082]在各种实施例中，感测结构104可包括在第一传导平面中的至少一个感测部分602、在第二传导平面中的至少一个感测部分604和将在第一传导平面中的相应感测部分602电连接到在第二传导平面中的相应感测部分604的至少一个导电元件606。
[0083]在各种实施例中，第一传导平面可以在具有第一 Z坐标Z1的平面中，而第二传导平面可以在具有另一 Z坐标Z2的平面中。Z方向可以是垂直或正交于接触结构102的平面的方向。在各种实施例中，第一和第二传导平面可以是金属层、导电(掺杂)多晶娃(Poly-Si)层或导电扩散区。导电多晶硅和扩散区可以是具有高掺杂水平的半导体，其与半导体相比更像金属一样起作用(简并半导体)。第一传导平面可以例如是金属层，例如顶部金属层。在各种实施例中，接触结构102可被布置在与第一传导平面相同的传导平面中。换句话说，接触结构102和第一传导平面可具有相同的Z坐标。例如，第一传导平面和接触结构102可以在相同的顶部金属层中。
[0084]在各种实施例中，第一传导平面的感测部分602可被布置在接触结构102周围，如在图6上所示的。例如，它们可沿着接触结构102的边界例如在离边界给定距离处被布置，如上所述。
[0085]在各种实施例中，第一传导平面的相邻感测部分602可具有在它们之间的间隙620或距离。换句话说，它们彼此不直接电接触。在各种实施例中，第二传导平面的相邻感测部分604可具有在它们之间的间隙622或距离。换句话说，它们彼此不直接电接触。
[0086]在各种实施例中，第一传导平面的感测部分602和第二传导平面的感测部分604可在垂直于接触结构102的平面的方向上(例如在Z方向上)彼此部分地重叠。
[0087]在各种实施例中，第二传导平面的相应感测部分604可被布置在第一传导平面的相邻感测部分602之间的相应间隙620之下。
[0088]在各种实施例中，导电元件606可被布置在第一传导平面的感测部分602和第二传导平面的感测部分604的重叠部分之间。它可电连接第一传导平面的感测部分602和第二传导平面的感测部分604。在各种实施例中，导电元件606可以是通孔。
[0089]在各种实施例中，第一传导平面的感测部分602可具有相应的第一端612和相应的第二端614，而第二传导平面的感测部分604可具有相应的第一端616和相应的第二端618。
[0090]在各种实施例中，第一传导平面的第一感测部分602的第二端614可经由导电元件606连接到第二传导平面的感测部分604的第一端616，且第一传导平面的第二感测部分602的第一端612可经由另一导电元件606连接到第二传导平面的感测部分604的第二端618。第二传导平面的第一感测部分604的第二端618可经由导电元件606连接到第一传导平面的感测部分602的第一端612，而第二传导平面的第二感测部分604的第一端616可经由另一导电元件606连接到第一传导平面的感测部分602的第二端614。以这种方式，第一传导平面的感测部分602和第二传导平面的感测部分604可串联地电连接到彼此。例如，它们可如上所述形成闭环或形成开环作为感测结构104，其中环的感测部分以交替的方式布置在第一传导平面和第二传导平面中。
[0091]结合图1到5讨论的接触布置的所有测量可应用于接触布置600。在各种实施例中，环可具有重叠的第一端608和第二端610,可以有布置在接触区域102周围的多于一个的同心环且可以有具有在多于两个的Z坐标处的感测部分的多于两个的传导层。虽然感测部分602、604和接触区域102被示为矩形的，但它们可具有任何形状，如上所述。
[0092]在各种实施例中，导电元件606可被配置为感测结构104的预先确定机械断点。换句话说，与接触布置600的其它部分比较，导电元件606可表示机械上弱的部分。在各种实施例中，导电元件606可由比其它部分更硬或脆得多的材料制成。在各种实施例中，如果平行或正交于接触结构102的平面的力被施加在第一传导层的感测部分602上，则导电元件606将在其它部分断裂之前断裂，从而引起环中的电中断。力可例如出现在不正确机械接触期间，例如，如果布线接头或探针未对准或使用了太高的接触力，如上所述。
[0093]在各种实施例中，感测电路116可耦合到环的第一端608和第二端610以检测环的中断。在各种实施例中，感测电路116可被配置成确定在环104的第一端608和第二端610以及环104和接触结构102中的至少一个之间的电阻、电流和电压(或电位差)中的至少一个。电阻、电流或电压可指示已经存在由于不正确机械接触而引起的影响。
[0094]图7示出方法700的实施例。在各种实施例中，该方法可用于检测接触结构的不正确机械接触。不正确机械接触可以例如是未对准的机械接触或具有太高的接触力的机械接触。
[0095]在各种实施例中，方法700可包括将至少一个感测结构布置在接触结构附近，使得接触结构的不正确机械接触将影响感测结构，而接触结构的正确机械接触将不影响感测结构的步骤702。
[0096]在各种实施例中，方法700可包括机械接触所述接触结构的步骤703。在各种实施例中，机械接触可以是使用接触部分(诸如测试探针或布线接头)的接触。
[0097]在各种实施例中，方法700可包括测量或确定在接触结构和感测结构之间的电压、在接触结构和感测结构之间流动的电流、在接触结构和感测结构之间的电阻以及在机械地接触所述接触结构之后的感测结构的电阻中的至少一个的步骤704。
[0098]在各种实施例中，方法700可包括将所测量或确定的电压、电流和电阻中的至少一个与对应的限制或阈值进行比较的步骤706。
[0099]在各种实施例中，如果所测量或确定的电压、电流和电阻超过相应限制或阈值，则该方法可以以步骤708继续。在步骤708中，可输出指示相应的限制或阈值已被超过的信号。在各种实施例中，信号可指示不正确机械接触已发生。例如，它可指示探针或布线接头已经未对准或错放，或在机械地接触所述接触结构时使用了太高的力，或感测结构以某种方式或其它方式被损坏。在各种实施例中，可在接触布置的产生期间执行测量。
[0100]在各种实施例中，如果所测量或确定的电压、电流和电阻不超过或低于相应的限制或阈值，则流程可返回到步骤704并以测量或确定电压、电流和电阻中的至少一个继续。在各种实施例中，可在接触布置的操作期间执行测量。例如，测量可连续地、周期性地被执行为例如内建自测试的部分，或非周期性地例如在具有接触布置的电路的启动期间被执行。
[0101]在各种实施例中，信号也可指示在可能随着时间而已经出现的接触布置中的变化。例如，这样的变化可由于老化过程、腐蚀或机械应力而出现。例如，老化过程可能由于温度或湿度极端状况或由于温度或湿度周期的数量。
[0102]在各种实施例中，方法700可以以步骤708停止。
[0103]在各种实施例中，在没有执行测量的时间期间，感测结构可连接到预先限定的电位或接触结构。例如，感测结构可通过如上所述的开关来连接到预先限定的电位或接触结构。
[0104]图8示出方法800的实施例。在各种实施例中，该方法可用于检测布线接头相对于接合焊盘的未对准。
[0105]在各种实施例中，方法800可包括将至少一个导电感测结构布置在接合焊盘附近，使得未对准的布线接头将接触感测结构和接合焊盘的步骤802。
[0106]在各种实施例中，方法800可包括布线接合该接合焊盘的步骤803。在各种实施例中，布线接合可以是球接头或楔形接头。
[0107]在各种实施例中，方法800可包括测量或确定在接合焊盘和感测结构之间的电压、在接合焊盘和感测结构之间流动的电流和在接合焊盘和感测结构之间的电阻中的至少一个的步骤804。
[0108]在各种实施例中，方法800可包括将所测量或确定的电压、电流和电阻中的至少一个与相应的限制或阈值进行比较的步骤806。
[0109]在各种实施例中，如果所测量或确定的电压、电流和电阻超过相应限制或阈值，则该方法可以以步骤808继续。在步骤808中，可输出指示限制或阈值已被超过的信号。在各种实施例中，信号可指示布线接头例如相对于接合焊盘未对准或移位。
[0110]在各种实施例中，信号可指示可随着时间而已经出现的在布线接头中的改变。例如，这样的改变可由于老化过程、腐蚀或机械应力而出现。例如，老化过程可能由于温度或湿度极端状况或由于温度或湿度周期的数量。
[0111]在各种实施例中，如果所测量或确定的电压、电流和电阻不超过或低于相应的限制或阈值，则流程可返回到步骤804并以测量或确定电压、电流和电阻中的至少一个继续。在各种实施例中，可在接触布置的操作期间执行测量。例如，测量可连续地、周期性地被执行作为例如内建自测试的部分，或非周期性地例如在具有接合焊盘和接合布线的电路的启动期间被执行。
[0112]在各种实施例中，800可以以步骤808停止。
[0113]在各种实施例中，在没有执行测量的时间期间，感测结构可连接到预先限定的电位或接合焊盘。例如，感测结构可通过如上所述的开关连接到预先限定的电位或接合焊盘。
[0114]在各种实施例中，可使用上面描述的接触布置100、200、300、400、500、600中的任何一个接触布置来执行方法700、800。在各种实施例中，接触布置100、200、300、400、500、600可通过方法700、800来操作。
[0115]接触布置100、200、300、400、500、600的实施例和对应的图1到6只示出一个接触结构102。然而在各种实施例中，例如当接触结构102包括多个接触部分时可以有多于一个的接触结构102，且方法700、800可应用于多个接触部分。接触部分可具有上面描述的接触结构102的一些或所有特征。
[0116]在各种实施例中，感测结构104可围绕多个接触部分。例如，感测结构102可以是闭环或开环或围绕多个接触部分的多个感测部分。
[0117]在各种实施例中，一些或所有接触部分可具有相应的感测结构104，即，相应的感测结构可被布置在相应的接触部分附近并被配置成使得相应的接触部分的正确机械接触将不影响相应的感测结构，且相应的接触部分的不正确机械接触将影响相应的感测结构。换句话说，可以有多个接触布置。
[0118]在各种实施例中，多个接触部分和感测结构或相应的感测结构104可连接到感测电路116，像上面描述的接触结构和感测结构或感测部分。作为第一示例，一些或所有相应的感测结构或感测部分104可彼此串联连接。串联连接的相应的感测结构中的第一个和最后一个可连接到感测电路116。作为第二示例，一些或所有相应的感测结构104及其相应的接触部分可连接到它们自己的或相应的感测电路116。作为第三示例，一些或所有相应的感测结构104及其相应的接触部分可连接到复用器并被复用到感测电路116。复用器可由控制单元操作。在各种实施例中，在第一示例、第二示例和第三示例中的至少一个的组合中，相应的感测结构及其相应的接触部分可连接到感测电路116。
[0119]虽然参考特定的实施例特别示出和描述了本发明，本领域中的技术人员应理解，在不脱离如所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可在形式和细节上做出各种改变。本发明的范围因此由所附权利要求指示，且因此意在包括出现在权利要求的等同形式的意义和范围内的所有改变。
【权利要求】
1.一种接触布置，包括:接触结构；感测结构，其被布置在所述接触结构附近并被配置成使得所述接触结构的正确机械接触将不影响所述感测结构；以及所述接触结构的不正确机械接触将影响所述感测结构。
2.权利要求1所述的接触布置，还包括:感测电路，其耦合到至少所述感测结构并被配置成检测对所述感测结构的影响。
3.权利要求2所述的接触布置，其中所述接触结构是导电的并耦合到所述感测电路；以及所述感测结构包括布置在所述接触结构的边界附近的至少一个导电部分。
4.权利要求3所述的接触布置，其中所述接触结构是接合焊盘。
5.权利要求1所述的接触布置，其中所述接触结构和所述感测结构被布置在相同的传导层中。
6.权利要求5所述的接触布置，其中所述接触结构和所述感测结构包括相同种类的表面。
7.权利要求1所述的接触布置，其中所述感测结构在下列项之一中形成:金属层；导电多晶硅层；以及导电扩散区。
8.权利要求2所述的接触布置，其中所述感测电路被配置成确定下列项中的至少一个:在所述感测结构和所述接触结构之间的电阻；电流；以及电压。
9.权利要求2所述的接触布置，其中所述感测结构包括围绕所述接触结构的至少一个闭环。
10.权利要求2所述的接触布置，其中所述感测结构包括围绕所述接触结构的至少一个开环；以及其中所述至少一个开环的所述第一端和第二端耦合到所述感测电路。
11.权利要求10所述的接触布置，其中所述感测电路被配置成确定下列项中的至少一个:在所述至少一个开环的所述第一端和所述第二端之间的电阻；电流；以及电压。
12.权利要求10所述的接触布置， 其中所述第一端和所述第二端在正交于所述接触结构的边界的方向上重叠。
13.权利要求10所述的接触布置， 其中在所述至少一个开环的第一开环的第一端和第二端之间形成的第一间隙和在所述至少一个开环的第二开环的第一端和第二端之间形成的第二间隙不在正交于所述接触结构的边界的方向上重叠。
14.权利要求13所述的接触布置， 其中所述第一开环和所述第二开环被布置在相同的传导平面中。
15.权利要求13所述的接触布置， 其中所述接触结构被布置在与所述第一开环和所述第二开环相同的传导平面中。
16.权利要求10所述的接触布置， 其中所述至少一个开环的第一开环和所述至少一个开环的第二开环被布置在不同的传导平面中。
17.权利要求16所述的接触布置， 其中所述接触结构被布置在与所述第一开环和所述第二开环之一相同的传导平面中。
18.权利要求16所述的接触布置， 其中所述第一开环和所述第二开环在垂直于所述接触结构的平面的方向上彼此重叠。
19.权利要求10所述的接触布置， 其中所述感测电路被配置成确定下列项中的至少一个: 在下列项中的至少一个: 所述第一开环和所述接触结构； 所述第二开环和所述接触结构；以及 所述第一开环和所述第二开环之间的 电阻； 电流；以及 电压。
20.权利要求13所述的接触布置， 其中所述第一开环的所述第一端和所述第二端以及所述第二开环的所述第一端和所述第二端耦合到所述感测电路。
21.权利要求1所述的接触布置， 其中所述感测结构包括: 在第一传导平面中的至少一个感测部分； 在第二传导平面中的至少一个感测部分；以及 配置成将在所述第一传导平面中的感测部分电连接到在所述第二传导平面中的感测部分的至少一个导电兀件， 其中所述至少一个导电元件被配置为所述感测结构的预先确定的机械断点。
22.权利要求2所述的接触布置，还包括: 开关，其被配置成将所述感测结构连接到下列项中的至少一个: 所述感测电路； 所述接触结构；以及 固定电位。
23.权利要求1所述的接触布置，其中 所述接触结构和所述感测结构被布置在下列项之一上: 半导体衬底；以及 印刷电路板。
24.权利要求1所述的接触布置，其中 所述接触结构包括多个接触部分。
25.权利要求24所述的接触布置，其中 其中相应的感测结构被布置在相应的接触部分附近并被配置成使得: 所述相应的接触部分的正确机械接触将不影响所述相应的感测结构；以及 所述相应的接触部分的不正确机械接触将影响所述相应的感测结构。
26.一种用于检测接触结构的不正确机械接触的方法，包括: 将至少一个感测结构布置在所述接触结构附近，使得所述接触结构的不正确机械接触将影响所述感测结构并且所述接触结构的正确机械接触将不影响所述感测结构； 机械地接触所述接触结构；以及 测量下列项中的至少一个: 在所述接触结构和所述感测结构之间的电压； 在所述接触结构和所述感测结构之间流动的电流； 在所述接触结构和所述感测结构之间的电阻；以及 所述感测结构的电阻。
27.权利要求26所述的方法， 其中所述测量在接触布置的产生期间被执行。
28.权利要求26所述的方法， 其中所述测量在接触布置的操作期间被执行。
29.权利要求26所述的方法， 其中在没有测量的时间期间，所述感测结构连接到下列项中的一个: 预先限定的电位；以及 所述接触结构。
30.一种用于检测布线接头相对于接合焊盘的未对准的方法，包括: 将至少一个传导感测结构布置在所述接合焊盘附近，使得未对准的布线接头将接触所述感测结构和所述接合焊盘，且对准的布线接头将不接触所述感测结构； 布线接合所述接合焊盘；以及 测量下列项中的至少一个: 在所述接合焊盘和所述感测结构之间的电压； 在所述接合焊盘和所述感测结构之间流动的电流；以及 在所述接合焊盘和所述感测结构之间的电阻。
【文档编号】G01R31/02GK104459432SQ201410481863
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2013年9月20日
【发明者】W.霍恩, M.维斯纳 申请人:英飞凌科技股份有限公司