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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren einer Testvorrichtung
zum parallelen Testen einer Mehrzahl von elektronischen Bauteilen,
insbesondere Halbleiter-Speichern, auf einen zeitkritischen Parameter,
bei dem die Bauteile chargenweise in vorgegebenen Testpositionen
positioniert werden und der Parameter gemessen wird, wobei die verschiedenen
Testpositionen mangels Identität
und aufgrund von individuellen Verdrahtungen mit einer Messeinheit
zum Messen des Parameters unterschiedliche Messergebnisse liefern,
die auf Grundlage einer Mittelwertbildung der Parametermessungen in
sämtlichen
Testpositionen ausgeglichen werden.
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Unter
Testen eines Bausteins wird vorliegend die Betrachtung des Bausteins
unter einem bestimmten zeitkritischen Wert verstanden, um auf "Test bestanden" bzw. "Pass" bzw. "Test nicht bestanden" bzw. "Fail" zu entscheiden.
Hierbei bestimmt die Zeitablaufgenauigkeit, die sogenannte OTA (OTA steht
für Overall
Timing Accuracy) einer Testvorrichtung die Genauigkeitsgrenze, mit
welcher der Baustein, beispielsweise ein SGRAM qualifiziert werden kann.
Die zu überprüfenden Zeitparameter
erfordern eine Genauigkeit des Testsystems, die um den Faktor 4
bis 6 besser ist als der zu überprüfende Zeitparameter.
Bisherige Testvorrichtungen sind für die aktuell bestehenden Anforderungen
im Zusammenhang mit Halbleiter-Speicherbausteinen,
wie etwa den SGRAM 32M und 128M nicht ohne weiteres geeignet, weil
der vorstehend genannte Faktor 4 bis 6 durch diese Vorrichtung nicht
gewährleistet
ist. Grundsätzlich
lässt sich
dieses Problem überwinden durch
die alternative Nutzung von Testvorrichtungen, die die erforderliche
Genauigkeit erbringen. Dies hat jedoch den Nachteil, dass bisherige,
teuer angeschaffte Testvorrichtungen durch neue Vorrichtungen größerer Messgenauigkeit
ersetzt werden müssen.
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Aus
der
DE 199 395 95
C1 ist eine Testanordnung für eine Vielzahl von Halbleiterschaltungen bekannt,
bei der die Testsignale in eine bestimmte zeitliche Relation zum
Systemtakt gebracht werden, wobei eine Synchronisation der Testsignale
stattfindet.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein eingangs genanntes
Verfahren zu schaffen, das es gestattet, Zeitparameter von Bauteilen,
insbesondere Halbleiter-Speichern zuverlässig zu prüfen, ohne bisherige Testvorrichtungen
durch teuere neue Testvorrichtungen mit höherer Genauigkeit ersetzen
zu müssen.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Mit
anderen Worten verbessert das erfindungsgemäße Verfahren die Genauigkeitsgrenze
der Testvorrichtung im Bereich des sogenannten Skew-Errors (Skew-Error
steht für
den Zeitunterschied von mehreren Signalen bezogen auf eine bestimmte
Flanke, resultierend aus unterschiedlichen Laufzeiten). Dies hat
den unmittelbaren Vorteil, dass bisherige Testvorrichtungen weiterhin
genützt
werden können
und nicht durch neue ersetzt werden müssen.
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Mit
anderen Worten werden die Grenzen bisheriger Testvorrichtungen hinsichtlich
des Timings bzw. Zeitablaufs und der Kalibrierung durch eine statistische
Methode hinausgeschoben. Im einzelnen wird ein zu testender Bauteil
mit einem bekannten bestmöglichen
Zeitparameter erfindungsgemäß in den
Genauigkeitsgrenzen der Testvorrichtung gemessen. Das Messergebnis,
welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
erzielt wird, basiert auf statistisch hinreichenden Probenahmen
bzw. Samples, um mit der aus der Mathematik bekannten Dichtefunktionen,
beispielsweise der Gauss-Funktion die Begrenzung durch die Bandbreite
zu verbessern, die den bisherigen Testvorrichtungen eigen ist. Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
können
einzelne oder auch Gruppen von Testvorrichtungskanälen, vorliegend
auch als Testpositionen bezeichnet, um mehrere Faktoren bezüglich des
Timing (Skew) verbessert werden.
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Vorteilhaft
ist ferner, dass das erfindungsgemäße Verfahren nicht zur Anwendung
auf eine bestimmte Testvorrichtung beschränkt, sondern universell anwendbar
ist. Voraussetzung für
den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist lediglich die Kenntnis des Kalibriersystems an der jeweiligen
Testvorrichtung und des Timings an dem zu messenden Baustein.
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Im
einzelnen sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass in jeder
Testposition ein positionsspezifischer Mittelwert aus chargenweisen
Parametermessungen gebildet wird, dass ein positionsunabhängiger Mittelwert
der chargenweisen Parametermessungen in sämtlichen Testpositionen gebildet wird,
und dass für
jede Testposition die Differenz zwischen dem positionsunabhängigen und
dem positionsspezifischen Mittelwert zum positionsspezifischen Mittelwert
addiert wird.
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Erfindungsgemäß erfolgt
die Kalibrierung nicht einmalig, sondern durch sukzessive Angleichung
mit fortschreitender Messprozedur zur sukzessiven Verbesserung der
Messgenauigkeit. Dabei ist insbesondere vorgesehen, die Kalibrierung
abhängig vom
Takt der Chargen vorzunehmen. Bevorzugt entspricht dabei der Aktualisierungstakt
dem Chargentakt.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; in
dieser zeigen:
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1 ein
typisches Zeitlaufdiagramm von Signalen eines zu testenden Bausteins,
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2 eine
Gauss-Verteilung eines gemessenen zeitkritischen Parameters verschiedener
Bausteine,
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3 schematisch
eine Ausführungsform
einer Testvorrichtung zum Testen eines zeitkritischen Parameters
von elektronischen Bauteilen,
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4 die
Verteilung eines gemessenen zeitkritischen Parameters verschiedener
zu testender Bausteine in verschiedenen Testpositionen der Testvorrichtung
von 3,
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5 die
Abhängigkeit
der Ausbeuten von den Testpositionen, und
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6 den
Korrekturverlauf der positionsabhängigen Mittelwerte der einzelnen
Testpositionen bei Anwendung des erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens.
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Das
Verfahren zum Kalibrieren einer Testvorrichtung zum parallelen Testen
einer Mehrzahl von elektronischen Bauteilen, insbesondere Halbleiter-Speicher,
auf einen zeitkritischen Parameter, um die Funktion "Test bestanden" und "Test nicht bestanden" zu ermitteln, sieht
vor, dass die Bauteile chargenweise in vorgegebenen Testpositionen
positioniert werden und der Parameter gemessen wird. 1 zeigt
beispielhaft ein Zeitlaufdiagramm zur Verdeutlichung der Erfassung
des zeitkritischen Parameters und des hieraus abgeleiteten Testergebnisses.
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In 1 bezeichnet
der Signalverlauf a) ein Taktsignal, der Zeitverlauf b) bezeichnet
ein DQS-Signal und der Signalverlauf c) bezeichnet ein Datensignal
DQ. Die Signalperiode des Taktsignals und des DQS-Signals ist mit
einem Doppelpfeil verdeutlicht und mit Rate bezeichnet. Der beispielhaft
zu ermittelnde zeitkritische Parameter ist mit Tdqsq bezeichnet
und dieser zeitkritische Parameter ist für jeden Baustein unterschiedlich.
Im allgemeinen sind die Bausteine bezüglich des zeitkritischen Parameters
normal verteilt. D.h., die Wer te dieses Parameters bezogen auf die
getesteten Bausteine liegen auf einer Gausschen Glockenkurve, wie
beispielhaft in 2 gezeigt ist. In der Diagrammdarstellung
von 2 ist der zeitkritische Parameter auf der X-Achse aufgetragen,
und die Wahrscheinlichkeit für
das Auftreten der jeweiligen Werte des zeitkritischen Parameters
ist auf der Y-Achse aufgetragen. Ferner ist mit einer parallel zur
Y-Achse verlaufenden Geraden der Bereich "Test bestanden" (Pass-Bereich) vom Bereich "Test nicht bestanden" bzw. Fail-Bereich
getrennt. Eine entsprechende Darstellung des Testergebisses ist
in 1 im unteren Teil der Signalverläufe in Gestalt
von Messpunkten der Testvorrichtung gezeigt, die ebenfalls zwischen
Pass-Bereich und Fail-Bereich
getrennt sind.
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Der
Pass-Bereich kennzeichnet denjenigen Bereich, in welchem die getesteten
Bausteine den technisch spezifizierten Anforderungen entsprechen. Summiert
man die Anzahl der Bausteine, die im Pass-Bereich liegen, erhält man die
Ausbeute bzw. den Yield einer Anzahl von getesteten Bausteinen. Hieraus
lässt sich
ein Mittelwert errechnen, der repräsentativ für eine Bausteingruppe ist und
vorliegend als positionsunabhängiger
Mittelwert 1 bezeichnet ist. Dieser Mittelwert ist eindeutig, wenn
unter gleichen Hardware-Umgebungen getestet wird. Unter Hardware-Umgebung
wird vorliegend das HiFix und die Elektronik des Testkopfes (z.B. 3)
eines Testsystems verstanden. Man stellt jedoch fest, dass dieser
Mittelwert um einen sogenannten Offset-Wert verschoben ist, sobald
die Bausteine unter einer anderen Hardware-Umgebung getestet werden.
Dies bedeutet im vorliegenden Fall, dass schon kleinste Abweichungen
in der Fertigung vom Soll zu erheblichen Laufzeitdifferenzen führen.
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Aktuell
verwendete Testvorrichtungen verschiedener Hersteller erlauben das
Testen mehrerer Bauteile parallel auf einer Testplatte, dem sogenannten
HiFix-Board, das mehrere Testpositionen umfasst. Ein Beispiel eines
derartigen HiFix-Board ist in 3 gezeigt,
demnach diese Testplatte 16 Testpositionen DUT 1 bis DUT 16 umfasst
(DUT steht für Device
Under Test). Mit anderen Worten ist eine sechzehnfache Parallelmessung
eines zeitkritischen Parameters von Bauelementen möglich, wenn
in jeder Testposition DUT 1 bis DUT 16 jeweils ein Bauteil angeordnet
wird. Die einzelnen Testpositionen, in welchen typischerweise Sockel
zur Aufnahme des zu testenden Bausteils vorgesehen sind, sind mit
einer Messeinheit über
eine Verdrahtung verbunden.
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Trägt man die
Verteilung der gemessenen zeitkritischen Parameter der in den Testpositionen DUT
1 bis DUT 16 angeordneten Bausteine in Abhängigkeit der Testposition auf,
ergeben sich um eine bestimmte Zeitdifferenz verschobene Normalverteilungen
bzw. Gauss-Kurven gemäß 2.
Exemplarisch ist dies in 4 für drei willkürlich ausgewählte Testpositionen
gezeigt. Diese verschobenen Normalverteilungen resultieren aus der
Tatsache, dass die Testpositionen bezüglich ihres Hardware-Aufbaus nicht
identisch sind, und dass die Testpositionen mittels individueller
Verdrahtungen mit der Messeinheit verbunden sind.
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Zugunsten
einer erhöhten
Qualitätssicherung,
da sämtliche
Bausteine unter den gleichen Bedingungen getestet werden müssen, muss
deshalb vorgesehen werden, dass die Verschiebung der Normalverteilungen
möglichst
vollständig
aufgehoben wird. Wenn dieser Ausgleich erfolgt, wird die zu erwartende
Ausbeute bzw. der zu erwartende Yield verbessert, da Bausteine, die
den Test bestanden haben, je nach Testposition unter Umständen als
den Test nicht bestanden gemessen werden.
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5 zeigt
diesbezüglich
den Einfluss der verschiedenen Normalverteilungen auf die zu erwartende
Ausbeute. In der Diagrammdarstellung von 5 ist das
Verhältnis
der Kriterien "Test
bestanden" zu "Test nicht bestanden" auf der X-Achse aufgetragen,
während
die Ausbeute in Prozent auf der Y-Achse aufgezeichnet ist, ausgehend von
den verschobenen Normalverteilungen von 4.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist derart ausgelegt, dass die Kalibrierungsvorgänge so verändert werden, dass die genannten
Verteilungen ineinander zu liegen kommen. Zu diesem Zweck ist vorgesehen,
dass in jeder Testposition ein positionsspezifischer Mittelwert
aus chargenweisen Parametermessungen gebildet wird, dass ein positionsunabhängiger Mittelwert
der chargenweisen Parametermessungen in sämtlichen Testpositionen gebildet wird,
und dass für
jede Testposition die Differenz zwischen dem positionsunabhängigen und
dem positionsspezifischen Mittelwert zum positionsspezifischen Mittelwert
addiert wird. Bevorzugt wird dies nicht durch eine einmalige Anpassung
erreicht, sondern durch eine sukzessive Angleichung im Laufe der chargenweisen
Messungen.
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6 zeigt
den Verlauf der sukzessiven Anpassung unter der Annahme, dass ein
stabiler Mittelwert über
sämtliche
Testpositionsverteilungen nach einer hinreichend großen Anzahl
gemessener Bausteine ermittelt und als stabil bestimmt werden soll. Bei
diesem Mittelwert handelt es sich um den vorstehend "positionsabhängiger Mittelwert" bezeichneten Mittelwert.
Im einzelnen ist in dem Diagramm von 6 auf der
X-Achse die Anzahl der zu testenden Bausteine aufgetragen, während auf
der Y-Achse der Offset in Nanosekunden aufgetragen ist.