DE10056882C2 - Verfahren zum Kalibrieren eines Testsystems für Halbleiterbauelemente und Testsubstrat - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kali­ brieren eines Testsystems, bei dem zu testende Halbleiterbau­ elemente mittels einer Nadelkarte kontaktiert werden.

Neue Generationen von Halbleiterspeichern arbeiten bei Takt­ frequenzen von weit über 200 MHz. Die Ausbeute funktionsfähi­ ger Bauelemente lässt sich erhöhen, und die Kosten für das Einbauen der Chips in ihr Gehäuse und den anschließenden Test der Komponenten lassen sich einsparen, wenn die erforderli­ chen Testprozeduren auf der Wafer-Ebene durchgeführt werden können. Derartige Testverfahren sind in der GB 2 184 849 A und der DE 198 17 763 A1 beschrieben. Es werden Eichsubstrate verwendet, die mit einer Anzahl von Bauelementen versehen sind, die auf bestimmte elektrische Größen normiert sind oder zumindest genau vermessen wurden. Die Anschlusskontakte die­ ser Bauelemente können mit einer Vorrichtung der Messappara­ tur verbunden werden. Das kann ein koplanarer Wellenleiter­ prüfteil eines Testsystems für ICs sein (GB 2 184 849 A, Sei­ te 1, Zeilen 64-72) oder eine Anordnung von Messspitzen der Testvorrichtung (DE 198 17 763 A1, Spalte 3, Zeilen 9-13).

Die Verbindung zwischen dem Testsystem und dem Bauelement wird durch eine Nadelkarte hergestellt (DE 199 52 943 A1). Bisher werden die Testsysteme nur ohne Nadelkarte kalibriert. Beeinträchtigungen des Signals und Laufzeitfehler in der Na­ delkarte können daher nicht berücksichtigt werden. Um bei dem Test die zeitkritischen Parameter angemessen berücksichtigen zu können, muss bei der Kalibrierung der gesamte Signalweg bis zum Kontaktpunkt mit dem zu testenden Bauelement einbezo­ gen werden. Ein Test von Bauelementen, die für hohe Taktfre­ quenzen vorgesehen sind, ist andernfalls nur unzureichend durchführbar.

Um eine ausreichende Kalibrierung des Testsystems durchführen zu können, ist daher die Kontaktierung jeweils einer Nadel der Nadelkarte mit einer Referenznadel als Bezugspunkt erfor­ derlich. Diese Referenznadel kann ein von der Nadelkarte un­ abhängiger elektrischer Anschluss sein oder auch eine der Na­ deln der Nadelkarte selbst, die als Referenznadel ausgewählt wird. In Anbetracht der Vielzahl zu kontaktierender Nadeln erfordert das Kalibrierungsverfahren eine automatische Kon­ taktierung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, anzugeben, wie ein Testsystem, das zum Testen von Halbleiterbauelementen auf Wa­ fer-Ebene verwendet wird und bei dem ein zu testendes Bauele­ ment mittels einer Nadelkarte kontaktiert wird, so kalibriert werden kann, dass die Nadelkarte in die Kalibrierung mit ein­ bezogen wird.

Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Verfahren ist ausführbar unter Ver­ wendung eines Testsubstrates mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprü­ chen.

Zum Kalibrieren eines Testsystems für Halbleiterbauelemente wird ein Testsubstrat verwendet, das paarweise einander zuge­ ordnete Anschlusskontaktflächen aufweist, die entsprechend dieser paarweisen Zuordnung in unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet und mit Leiterbahnen etwa gleicher Län­ ge verbunden sind. Auf die Anschlusskontaktflächen eines Paa­ res werden jeweils eine Nadel einer Nadelkarte bzw. eine Re­ ferenznadel aufgesetzt, so dass ein Anschluss kalibriert wer­ den kann. Auf diese Weise werden die von Paar zu Paar unter­ schiedlich zueinander positionierten Anschlusskontaktflächen mit einer jeweiligen Nadel der Nadelkarte und der Referenzna­ del kontaktiert, so dass alle Nadeln der Nadelkarte in die Kalibrierung mittels des durch die Referenznadel gegebenen Bezugspunktes einbezogen werden können. Dadurch, dass die Leiterbahnen, die die beiden Anschlusskontaktflächen jedes Paares miteinander verbinden, etwa dieselbe Länge besitzen, wird eine Angleichung aller Signalwege erreicht.

Es folgt eine genauere Beschreibung eines Beispiels des er­ findungsgemäßen Verfahrens und eines Beispiels eines dafür verwendbaren Testsubstrates anhand der Fig. 1. und 2.

Die Fig. 1 zeigt eine bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Anordnung in einem schematisierten Querschnitt.

Die Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Testsubstrat in Auf­ sicht.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Testsubstrat 1 entsprechend Fig. 1 verwendet, das z. B. eine Siliziumschei­ be sein kann. Auf dem Testsubstrat sind Anschlusskontaktflä­ chen (pads) 21, 22, 23, 24 und weitere Anschlusskontaktflä­ chen 31, 32, 33, 34 angebracht, die paarweise einander zuge­ ordnet und mit einer jeweiligen Leiterbahn 10, 20, 30, 40 elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Die Paare ein­ ander zugeordneter Anschlusskontaktflächen müssen nicht not­ wendig disjunkt sein, d. h. je nach Anwendung des Verfahrens können insbesondere mehrere Anschlusskontaktflächen über eine jeweilige Leiterbahn mit derselben weiteren Anschlusskontakt­ fläche verbunden sein. Auf die Anschlusskontaktflächen 21, 22, 23, 24 wird jeweils eine Nadel 5 einer Nadelkarte 6 auf­ gesetzt, die mit einer elektrischen Anschlusszuleitung 7 zu dem Testsystem versehen ist. Auf die weitere Anschlusskon­ taktfläche 31, 32, 33, 34, die der jeweiligen Anschlusskon­ taktfläche zugeordnet ist, wird die Referenznadel 4 einer ebenfalls über eine Anschlusszuleitung 7 mit dem Testsystem verbundenen Vorrichtung aufgesetzt. Das Kontaktieren der An­ schlusskontaktflächen mit den Nadeln kann automatisiert, z. B. mittels eines Roboters, erfolgen.

Fig. 2 zeigt ein in diesem Beispiel scheibenförmiges Test­ substrat 1 in Aufsicht. Es ist anhand dieser stark verein­ fachten und schematisierten Darstellung erkennbar, dass die Anschlusskontaktflächen 21, 22, 23, 24 paarweise mit zugeord­ neten Anschlusskontaktflächen 31, 32, 33, 34 mittels einer jeweiligen Leiterbahn 10, 20, 30, 40 elektrisch leitend ver­ bunden sind. Die paarweise einander zugeordneten Anschluss­ kontaktflächen sind in unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet. Die zur Kontaktierung mit einer Referenznadel vorgesehenen weiteren Anschlusskontaktflächen 31, 32, 33, 34 sind hier auf einer Geraden angeordnet. Das ermöglicht es, diese weiteren Anschlusskontaktflächen nacheinander mit der­ selben Referenznadel zu kontaktieren, indem das Testsubstrat 1 unter den Nadeln von links nach rechts oder von rechts nach links entsprechend der Ausrichtung der Fig. 2 verschoben wird.

Der unterschiedliche Abstand der Anschlusskontaktflächen der einzelnen Paare trägt dem Umstand Rechnung, dass die Nadeln der zu kalibrierenden Nadelkarte unterschiedliche Abstände zu der Referenznadel besitzen. Da die Laufzeit eines Kalibrie­ rungssignals für alle Paare kontaktierter Anschlusskontakt­ flächen bis zur Referenznadel hin gleich sein muss, sind die Leiterbahnen so strukturiert, dass die leitenden Verbindungen zwischen den jeweils einander zugeordneten Anschlusskontakt­ flächen alle etwa dieselbe Länge besitzen. Für jede Art von zu testenden Bauelementen wird eine eigene Nadelkarte mit spezieller Geometrie verwendet, so dass zur Durchführung des Verfahrens ein individuell gestaltetes Testsubstrat 1 verwen­ det wird.

Für die Kalibrierung kann insbesondere eine Halterung verwen­ det werden, in die Wafer mit hergestellten Halbleiterbauele­ menten zu Testzwecken eingesetzt werden. Eine solche Halte­ rung (so genannter "Prober") ermöglicht eine genaue Positio­ nierung des Testsubstrates 1 in Bezug auf die Nadelkarte. Zur Kalibrierung müssen die Anschlusskontaktflächen nacheinander mit den einzelnen Nadeln der Nadelkarte verbunden werden und die weiteren Anschlusskontaktflächen, die diesen Anschluss­ kontaktflächen jeweils zugeordnet sind, mit einer Referenzna­ del. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise das Testsubstrat in der Richtung aufeinander folgender weiterer Anschlusskontakt­ flächen bezüglich der Referenznadel verschoben. Die Referenz­ nadel wird dann nacheinander auf die weiteren Anschlusskon­ taktflächen aufgesetzt. Die damit jeweils elektrisch leitend verbundene Kontaktfläche 21, 22, 23, 24 dient dann der lei­ tenden Verbindung einer jeweiligen Nadel der Nadelkarte mit der Referenznadel.

Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens liegt daher darin, dass Vorrichtungen zum Testen von Halbleiter-Wafern mit Bau­ elementen für die erfindungsgemäße Kalibrierung verwendet werden können. Das beschriebene Verfahren bietet eine einfa­ che Möglichkeit, Anschlussnadeln einer Nadelkarte nacheinan­ der mit einer jeweiligen Referenznadel elektrisch leitend zu verbinden. Eine problemlos realisierbare Modifikation des Testsubstrates gestattet es außerdem, gleichzeitig eine Mehr­ zahl von Nadeln mit einer einzigen Referenznadel oder mit je­ weils einer Referenznadel aus einer Vielzahl von Referenzna­ deln zu verbinden. Verschiedene Kalibrierungsschritte unter Verwendung verschiedener Kalibrierungssignale, die voneinan­ der unabhängig eingesetzt werden können, können daher gleich­ zeitig parallel verlaufend durchgeführt werden, was das ge­ samte Kalibrierungsverfahren abkürzt und weiter vereinfacht. Alle derartigen Ausgestaltungen und Modifikationen des Ver­ fahrens lassen sich auf einfache Weise realisieren, indem nur die Strukturierung der Leiter auf dem verwendeten Testsub­ strat geeignet angepasst wird.

Claims (5)

1. Verfahren zum Kalibrieren eines Testsystems,
das zum Testen von Halbleiterbauelementen verwendet wird und bei dem ein zu testendes Bauelement mittels einer Nadelkarte (6) kontaktiert wird,
dadurch gekennzeichnet, dass das Testsystem einschließlich der Nadelkarte kalibriert wird, indem
ein Testsubstrat (1) verwendet wird, das voneinander ge­ trennte Anschlusskontaktflächen (21, 22, 23, 24) für eine Nadel (5) einer Nadelkarte, voneinander getrennte weitere Anschlusskontaktflächen (31, 32, 33, 34) für eine Referenz­ nadel (4) und Leiterbahnen (10, 20, 30, 40) gleicher Länge aufweist, die jeweils eine der Anschlusskontaktflächen mit einer der weiteren Anschlusskontaktflächen elektrisch lei­ tend verbinden,
eine Nadel einer Nadelkarte auf eine Anschlusskontaktfläche (21; 22; 23; 24) gesetzt wird und dazu eine Referenznadel (4) auf eine mit dieser Anschlusskontaktfläche elektrisch leitend verbundene weitere Anschlusskontaktfläche gesetzt wird, und
eine Kalibrierung durchgeführt wird, bei der die Referenz­ nadel als Referenzpunkt eines jeweiligen Signalweges dient.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Testsubstrat in eine Halterung gesetzt wird und die Halterung oder das Testsubstrat in der Halterung weiter­ bewegt wird, um die Nadeln einer Nadelkarte aufeinander fol­ gend mit verschiedenen Anschlusskontaktflächen des Testsub­ strates zu verbinden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Testsubstrat verwendet wird, dessen Leiterbahnen zwischen einer Anschlusskontaktfläche und einer damit verbundenen wei­ teren Anschlusskontaktfläche in etwa dieselbe Länge besitzen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem ein Testsubstrat verwendet wird, auf dem die weiteren An­ schlusskontaktflächen auf einer Geraden angeordnet sind.

5. Testsubstrat zum Kalibrieren eines Testsystems für Halb­ leiterbauelemente, das paarweise elektrisch leitend verbundene Anschlusskontakt­ flächen aufweist, die paarweise in unterschiedlichen Abstän­ den zueinander angeordnet und mit Leiterbahnen gleicher Länge verbunden sind.