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Die
Erfindung betrifft eine Verwendung einer Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch
1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch
15.
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Integrierte
Halbleiterschaltungen, insbesondere Speicherbauelemente, konnten
in den vergangenen Jahren durch ständig weiter verbesserte planarlithographische
Strukturierungsmethoden immer höher
integriert ausgeführt
werden, so daß die
notwendigen Chipgrößen verkleinert
werden konnten. Durch diese sogenannten "shrinks" wurde eine immer kostengünstigere
Herstellung von Halbleiterschaltungen möglich. Gleichermaßen ist
jedoch der Herstellungsprozess derartiger integrierter Halbleiterschaltungen
komplexer geworden, wodurch das Testen der hergestellten Halbleiterschaltungen
einen immer größer werdenden
Stellenwert erlangt. Um Speicherbauelemente, insbesondere DRAMs,
zu testen, werden verbreitet Selbstteststrukturen auf dem Speicherchip
integriert. Derartige Selbsteststrukturen, welche auch als built-in
self test (BIST) bezeichnet werden, vereinfachen und beschleunigen das
funktionelle Testverfahren des Speicherbausteins wesentlich.
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Jedoch
führt die
Integration derartiger BIST-Strukturen auf dem Speicherchip zu einer
Vergrößerung der
benötigten
Chipfläche,
wodurch Kostennachteile in der Herstellung entstehen.
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DE 199 17 586 A1 beschreibt
eine Anordnung zum Durchführen
von Burn-In-Behandlungen von
Halbleitervorrichtungen auf Waferebene. Es wird vorgeschlagen, eine
BIST-Einheit in dem Kerf-Bereich des Halbleiterwafers anzuordnen,
um mittels der BIST-Einheit auf dem Halbleiterwafer hergestellte Halbleiterchips
zu testen. Die Signale zwischen der BIST-Einheit und dem Halbleiterchip
werden über metallische
Leiterbahnen im Kerf-Bereich ausgetauscht.
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DE 37 24 144 A1 offenbart
eine Anordnung zum Prüfen
von in einem Baustein integrierten Schaltungen. Die Prüfschaltung
wird hierbei nicht im Kerf sondern vorzugsweise in einem Randbereich
des Halbleiterwafers gemeinsam mit den zu überprüfenden integrierten Schaltungen
hergestellt. Zum Testen wird die Testschaltung bzw. der Testbaustein
in einen Testsockel eingebaut, welcher durch externe Leitungen mit
der integrierten Schaltung bzw. dem zu prüfenden Baustein verbunden ist.
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In
DE 198 31 563 C2 eine
Anordnung zum Testen von Chips beschrieben, bei welcher Logikeinheiten
in einem Kerf-Bereich des Halbleiterwafers angeordnet sind. Diese
Logikeinheiten sind über
metallische Leiterbahnen mit Halbleiterchips auf demselben Halbleiterwafer
verbunden.
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Die
US 5 899 703 A bezieht
sich auf ein Verfahren zum Testen von Halbleiterchips bzw. von Halbleiterwafern,
welche sich in einem Zwischenstadium der Herstellung befinden. Es
wird vorgeschlagen, Teststrukturen in den Kerf-Bereich des Halbleiterwafers
zwischen die Halbleiterchips anzuordnen. Diese Teststrukturen im
Kerf-Bereich sind durch in einer metallischen Opferschicht (sacrificial
metal layer) ausgebildete metallische Leiterbahnen mit dem Halbleiterchip
verbunden. In dem Zwischenstadium des Herstellungsprozesses wird
daher eine metallische Opferschicht aufgebracht, in welcher – neben
extern kontaktierbaren Anschlußpads – metallische
Leiterbahnen ausgebildet werden, welche die Teststruktur im Kerf
mit dem Halbleiterchip verbinden. Nach dem Test wird diese metallische
Opferschicht wieder entfernt.
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JP 2001 08 5479 A offenbart
ein Herstellungsverfahren für
eine Halbleiterschaltungsvorrichtung, bei welcher eine BIST-Struktur
zum Testen von Speicherbausteinen auf einem Halbleiterwafer räumlich von
den zu testenden Halbleiterbausteinen beabstandet ist. Die BIST-Struktur
ist von den Speicherbausteinen durch einen Kerf-Bereich des Halbleiterwafers
getrennt und liegt in dessen TEG-Region. Die elektrische Verbindung
zwischen der BIST-Struktur und den zu testenden Speicherbausteinen
erfolgt über
metallische Leiterbahnen.
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Die
US 3 849 872 A offenbart
eine Halbleitervorrichtung, bei welcher eine Vielzahl von Halbleiterchips
auf einem Wafer angeordnet sind, welche von elektrischen Zuleitungen
im Kerf-Bereich des Halbleiterwafers umgeben sind. Im Kerf-Bereich
sind extern kontaktierbare Anschlußpads angeordnet, welche über metallische
Leiterbahnen im Kerf mit Anschlußstellen in den Halbleiterchips
verbunden sind und so zu einer Kontaktierung der Halbleiterchips
dienen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Verwendung einer Halbleitervorrichtung
mit einer integrierten Hauptschaltung, insbesondere einer Speicherschaltung,
und einer im Kerf angeordneten integrierten Nebenschaltung, insbesondere
einer Testschaltung, mit einer gegenüber dem angegebenen Stand der
Technik alternativen Art der Signalverbindung zwischen Haupt- und
Nebenschaltung anzugeben. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben, insbesondere Testen,
einer Hauptschaltung einer Halbleitervorrichtung anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Verwendung einer Halbleitervorrichtung mit
den Merkmalen von Anspruch 1 bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen von
Anspruch 15 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Erfindungsgemäß wird somit
vorgeschlagen, die integrierte Nebenschaltung, welche beispielsweise
eine Selbstteststruktur sein kann, nicht gemeinsam mit der Hauptschaltung
auf dem später
zu verkaufenden Halbleiterchip herzustellen, sondern außerhalb
dieses Bereiches unterzubringen. Gemäß der Erfindung ist die Nebenschaltung
in dem sogenannten Kerf-Bereich der Halbleitervorrichtung untergebracht.
Der Kerf-Bereich ist derjenige Bereich, welcher außerhalb
der eigentlichen, die später
zu verkaufenden Chips ausmachenden Chipfläche liegt und welcher insbesondere
den Schnittbereich eines späteren
Zersägens
und/oder Schleifens des Halbleiterwafers zum Separieren der einzelnen
Chips darstellt. Somit stellt der Kerf-Bereich einen notwendigen
Abfallbereich der Halbleitervorrichtung dar, in welchem zwar keine
Hauptschaltungen untergebracht werden können, welcher aber insbesondere für ein späteres Zersägen der
Halbleitervorrichtung notwendig ist.
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Da
der fertige Halbleiterchip, welcher die Hauptschaltung enthält, in vielen
Fällen
die Nebenschaltung nicht umfassen muß, da diese beispielsweise
eine nur während
des Testbetriebs benötigte Selbstteststruktur
ist, ist es möglich,
diese Nebenschaltung in dem Kerf-Bereich unterzubringen, so daß beispielsweise
ein sogenannter built-off self test (BOST) in dem Kerf-Bereich integrierbar
ist.
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Häufig wurden
in den Kerf-Bereich lediglich Prüfstrukturen
eingebracht, welche insbesondere zur Überwachung der planarlithographischen
Prozesse, welchen die Halbleitervorrichtung unterworfen worden ist,
verwendet werden. Diese Prüfstrukturen
sind elektrische Bauelemente, welche nicht zu einer Ausgabe oder
zu einem Empfang von elektrischen Signalen zu der bzw. von der Hauptschaltung
ausgelegt sind.
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Um
die Herstellung einer (elektrisch aktiven) Nebenschaltung in dem
Kerf-Bereich zu ermöglichen,
ohne die Ausfallquote der zu verkaufenden Chips mit der Hauptschaltung
zu erhöhen,
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
die Nebenschaltung in dem Kerf-Bereich von der Hauptschaltung räumlich beabstandet
anzuordnen und in der Haupt- und der Nebenschaltung jeweils Kontakteinrichtungen
für eine
temporäre
elektrische Signalverbindung vorzusehen. Die Kontakteinrichtungen
der Haupt- und Nebenschaltung gestatten es, mittels einer externen Vorrichtung
(beispielsweise einem Testkopf) temporär einen Kontakt zwischen Neben-
und Hauptschaltung herzustellen. Wenn die elektrische Signalverbindung
zwischen Haupt- und Nebenschaltung nicht mehr benötigt wird,
beispielsweise weil das Testen der Hauptschaltung durch die Nebenschaltung
abgeschlossen ist, kann diese temporäre Signalverbindung wieder
unterbrochen bzw. entfernt werden.
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Demgemäß existieren
bei einer erfindungsgemäß verwendeten
Halbleitervorrichtung keine planarlithographisch definierten Metallbahnen,
welche die Haupt- mit
der Nebenschaltung verbinden. Derartige Metallbahnen (typischerweise
Aluminiumbahnen) könnten
nämlich
zu ernstzunehmenden Problemen bei einem späteren Zersägen der Halbleitervorrichtung
zwecks Separierung der Hauptschaltung von der Nebenschaltung führen. Wäre eine
derartige Aluminiumbahn vorgesehen, so könnte ein Zersägen der
Halbleitervorrichtung insbesondere aufgrund der duktilen Eigenschaften
des Aluminiums zu einem Kurzschließen unterschiedlicher Leiterbahnen
an den Chip- bzw. Sägekanten
führen.
Ferner würden die
Chipkanten in einem solchen Fall unpassivierte Aluminiumstrukturen
aufweisen, welches die Langzeitbeständigkeit der zu verkaufenden
Chips gefährden
könnte.
Die räumliche
Beabstandung zwischen der Haupt- und der Nebenschaltung, welche
erfindungsgemäß bei einer
Halbleitervorrichtung vorgesehen ist, stellt jedoch gemeinsam mit
dem Konzept der temporären
elektrischen Signalverbindung sicher, daß ein derartiger, oben beschriebener
neuer Ausfallmechanismus nicht auftreten wird.
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Durch
die Integration der Nebenschaltung in den ansonsten weitgehend ungenutzten
Kerf-Bereich der Halbleitervorrichtung läßt sich die für die Hauptschaltung
notwendige Chipfläche
spürbar
verkleinern, ohne daß für die Nebenschaltung
der Kerf-Bereich vergrößert werden
müßte. So
wird die Mindestgröße des Kerf-Bereichs
zwischen einzelnen Hauptschaltungen der Halbleitervorrichtung in
erster Linie durch die Sägeschnittbreite
des verwendeten mechanischen Sägeprozesses
bestimmt. Der minimale, technisch realisierbare Kerf-Bereich weist
somit typischerweise immer eine Größe auf, die auch für komplexe
Nebenschaltungen mit Tausenden von Transistoren ausreichend Platz
bietet.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
die Haupt- von der Nebenschaltung durch einen Graben getrennt, dessen
Boden vorzugsweise von dem Halbleitersubstrat gebildet wird. Alternativ
kann der Boden des Grabens auch durch eine oder mehrere Isolatorschichten
gebildet sein, welche keinen nachteiligen Einfluß auf das spätere Zersägen haben.
Bei dem späteren
Sägeprozess
wird eine Schnittkante derartig geführt, daß sie in dem Graben zu liegen
kommt. Vorzugsweise wird die Nebenschaltung beim Sägeprozess
vollständig
entfernt und zerstört.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
beträgt
der Abstand zwischen der Haupt- und der Nebenschaltung zumindest
20 μm, vorzugsweise
zumindest 40 μm.
Die Größe des Abstands richtet
sich in erster Linie nach der Toleranz bzw. Führungsgenauigkeit des verwendeten
Sägeprozesses.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
die Kontakteinrichtung der Hauptschaltung zumindest ein elektrisches
Anschlußpad derselben.
Ein derartiges Anschlußpad
kann ein Bond-Pad der Hauptschaltung sein, welches bei deren späteren Kontaktierung
Verwendung findet. Die Bereitstellung einer zusätzlichen, im späteren Betrieb der
Hauptschaltung nicht verwendeten Kontakteinrichtung ist somit nicht
notwendig.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
umfaßt
die Kontakteinrichtung der Hauptschaltung zumindest einen weitergeleiteten
Kontakt, welcher elektrisch mit einem elektrischen Anschlußpad der Hauptschaltung
verbunden ist. Ein derartiger weitergeleiteter Kontakt, welcher
auch als sogenannter "redistributed
contact" bezeichnet
wird, kann speziell zur Vereinfachung der Herstellung der temporären Signalverbindung
ausgelegt sein. Hierbei kann insbesondere auf die Technologie des
sogenannten "wafer-level
packaging" zurückgegriffen
werden, bei welcher derartige "redistributed
contacts" regelmäßig Verwendung
finden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind die Kontakteinrichtungen der Haupt- und der Nebenschaltung
elastisch ausgebildet. Eine derartige elastische Auslegung stellt
auch dann einen elektrisch zuverlässigen Kontakt zwischen einer externen
Vorrichtung und den Kontakteinrichtungen der Halbleitervorrichtung
sicher, wenn eine gleichzeitige Kontaktierung einer Vielzahl von
Kontakteinrichtungen erfolgen soll. Ein ausreichender Kontaktdruck zwischen
der Kontakteinrichtung und der externen Vorrichtung ist somit auch
bei einer derartigen simultanen Kontaktierung möglich.
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Vorzugsweise
umfaßt
die elektrische Kontakteinrichtung elektrisch leitfähige, elastische
Kontaktmittel, insbesondere metallisierte Kontaktkörper und/oder
Mikrofedern. Hinsichtlich der Ausgestaltung derartiger elastischer
Kontakteinrichtungen kann auf die beim "wafer-level packaging" (WLP) bekannte Technologie
zurückgegriffen
werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind zumindest zwei der Hauptschaltungen vorgesehen und die zumindest
eine Nebenschaltung ist zur Ausgabe und/oder zum Empfangen von elektrischen
Signalen zu den bzw. von den Hauptschaltungen ausgelegt. Somit kommen
auf die im Kerf-Bereich der Halbleitervorrichtung untergebrachte
Nebenschaltung zumindest zwei Hauptschaltungen. Gleichermaßen können jedoch
auch drei oder mehrere Hauptschaltungen einer Nebenschaltung zugeordnet
werden. Die Nebenschaltung ist hierbei ausgelegt, elektrische Signale
zu der Vielzahl von zugeordneten Hauptschaltungen auszugeben und/oder von
diesen zu empfangen. Dadurch daß mehreren Hauptschaltungen
gemäß dieser
Ausführungsform lediglich
eine einzige Nebenschaltung zugeordnet werden muß, kann der im Kerf-Bereich
der Halbleitervorrichtung notwendige Platz für die Nebenschaltung verringert
werden. Gleichzeitig ermöglicht
die durch Zuordnung der Vielzahl von Hauptschaltungen zu der Nebenschaltung
erfolgte Parallelisierung einen einfacheren und schnelleren Zugriff
auf die Halbleitervorrichtung. Wird beispielsweise beim Herstellen
der temporären
elektrischen Signalverbindung die Nebenschaltung mit einem externen
Signalkopf elektrisch verbunden, so können über diese Verbindung vorzugsweise
alle der zugeordneten Hauptschaltungen angesprochen werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind die Kontakteinrichtungen der zumindest zwei Hauptschaltungen
und der zumindest einen Nebenschaltung derart extern kontaktierbar,
daß die
temporären
elektrischen Signalverbindungen zwischen den Hauptschaltungen und
der Nebenschaltung simultan herstellbar sind. Es ist hierbei nicht
unbedingt erforderlich, daß die
temporären
elektrischen Signalverbindungen – beispielsweise durch Annähern eines
Signalkopfes – zu
einem exakt gleichen Zeitpunkt erzeugt werden. Ausreichend und wünschenswert
ist vielmehr, daß sämtliche
temporäre elektrische
Signalverbindungen zwischen den zumindest zwei Hauptschaltungen
und der zugeordneten Nebenschaltung simultan bzw. gleichzeitig vorliegen, auch
wenn ihr Erstellen nicht gleichzeitig sondern nur sequentiell erfolgt.
Eine derartige Auslegung der Kontakteinrichtungen ermöglicht eine
einfachere und schnellere Herstellung der unter Umständen großen Zahl
der elektrischen temporären
Signalverbindungen, wodurch ein einfacherer Zugriff auf die Halbleitervorrichtung
möglich
ist.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist die zumindest eine Nebenschaltung in dem Kerf-Bereich zwischen
den zwei benachbart angeordneten Hauptschaltungen ausgebildet. Die
einem Paar der Hauptschaltungen zugeordnete Nebenschaltung liegt
somit in dem Kerf-Bereich, welcher diese Hauptschaltungen voneinander
trennt, wodurch insbesondere kurze Signalwege der herzustellenden
temporären
Signalverbindungen möglich sind.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind die zumindest eine Haupt- und die zumindest eine Nebenschaltung
zur Herstellung der zumindest einen Signalverbindung mittels eines
elektrischen Signalkopfes, insbesondere eines Testkopfes, ausgelegt.
Demgemäß weisen
die Haupt- und die Nebenschaltung derartige Kontakteinrichtungen
auf, welche einen elektrischen Kontakt mit einem anzunähernden
Signalkopf zur Herstellung der temporären Signalverbindungen ermöglichen.
Wie oben bereits ausgeführt
worden ist, ist es nicht notwendig, daß sämtliche der temporären Signalverbindungen
zu dem gleichen Zeitpunkt hergestellt werden, sondern lediglich
daß – nach einer
bestimmten Kontakterzeugungsphase – alle temporären Signalverbindungen gleichzeitig
vorliegen.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
sind zumindest zwei der Nebenschaltungen vorgesehen, welche zur
gemeinsamen Nutzung einer Steuer- bzw.
Treibereinrichtung (driver) des Signalkopfes ausgelegt sind. Demgemäß umfaßt die Halbleitervorrichtung
eine Vielzahl von Nebenschaltungen, welche derart aufgebaut sind,
daß sie von
einer einzigen Steuer- bzw. Treibereinrichtung des Signalkopfes
elektrisch angesprochen werden können.
Dies ermöglicht
es, über
eine einzige Treibereinrichtung des Signalkopfes eine Vielzahl von
Nebenschaltungen elektrisch anzusprechen. Jede der Nebenschaltungen
kann über
eine temporäre
elektrische Signalverbindung mit zumindest einer der Hauptschaltungen
verbunden werden. Besonders bevorzugt wird jedoch eine kaskadierte
Anordnung von Treibereinrichtung, Neben- und Hauptschaltungen: Hierbei
werden beispielsweise zwei Nebenschaltungen der Halbleitervorrichtung
durch eine einzige Treibereinrichtung des Signalkopfs angesteuert. Jede
dieser Nebenschaltungen ist ihrerseits mit einer Vielzahl der Hauptschaltungen über zu erstellende temporäre elektrische
Signalverbindungen verbunden, so daß durch eine einzige Treibereinrichtung eine
große
Zahl von Hauptschaltungen parallel (und somit zeitsparend und einfach)
angesprochen werden können.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
ist die zumindest eine Nebenschaltung eine Testschaltung, insbesondere
ein sogenannter "built-off
self test" (BOST),
welche zum Testen der Hauptschaltung ausgelegt ist.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
ist die zumindest eine Hauptschaltung eine Speicherschaltung, insbesondere
ein DRAM.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
umfasst die in Anspruch 15 angegebenen Schritte.
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Da
die elektrische Signalverbindung vor dem Zersägen der Halbleitervorrichtung
wieder entfernt wird, sind keine Ausfälle von Hauptschaltungen insbesondere
aufgrund unpassivierter Metallkanten bzw. Kurzschlüssen an
den Chiprändern
zu befürchten.
Nebenschaltungen, welche nicht mit der eigentlichen Hauptschaltung
an den Kunden verkauft werden müssen,
können
somit chipflächensparend
in der Halbleitervorrichtung integriert werden.
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Gemäß der Erfindung
erfolgt die Herstellung der zumindest einen temporären Signalverbindung durch
Kontaktieren der Kontakteinrichtung mit einem elektrischen Signalkopf,
insbesondere einem Testkopf. Der elektrische Kontakt zwischen der
hauptschaltungsseitigen und der nebenschaltungsseitigen Kontakteinrichtung
wird somit durch Annähern
und Kontaktieren dieser Kontakteinrichtungen mit einem dafür ausgelegten
Signalkopf erzeugt, welcher gleichzeitig ein detektiertes Signal
zwecks einer Weiterbearbeitung und Auswertung einem externen Gerät zuführen kann.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
die Halbleitervorrichtung zumindest zwei der Hauptschaltungen und
die zumindest eine Nebenschaltung ist zum Empfang und/oder zur Ausgabe
von den elektrischen Signalen zu den zwei Hauptschaltungen ausgelegt.
Folglich ist einer im Kerf-Bereich der Halbleitervorrichtung untergebrachten
Nebenschaltung eine Vielzahl von Hauptschaltungen zugeordnet, welche über eine
temporäre elektrische
Signalverbindung mit dieser verbunden werden können. Um somit eine vorgegebene
Zahl von Hauptschaltungen ansprechen zu können, wird aufgrund der gemeinsam
genutzten Nebenschaltung weniger Chipfläche in dem Kerf-Bereich der Halbleitervorrichtung
benötigt,
so daß der
ungenutzte Kerf-Bereich anderen Verwendungen zugeführt werden
kann.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
werden die temporären
elektrischen Signalverbindungen zwischen den Hauptschaltungen und
der zumindest eine Nebenschaltung simultan hergestellt. Während es
möglich
wäre, die
Nebenschaltung sequentiell mit einer Reihe von Hauptschaltungen
derart zu verbinden, daß jeweils
die Nebenschaltung mit genau einer der Hauptschaltungen in elektrischer
Signalverbindung steht, ist es vorteilhaft, die Haupt- und Nebenschaltungen
derart auszugestalten, daß die
elektrischen, temporären
Signalverbindungen simultan erzeugt werden können. Die zumindest eine Nebenschaltung
kann somit gleichzeitig eine Vielzahl der Hauptschaltungen über die
erstellte temporäre
Signalverbindung elektrisch ansprechen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
die Halbleitervorrichtung zumindest zwei der Nebenschaltungen, welche
zur gemeinsamen Nutzung einer Treibereinrichtung bzw. einer Steuereinrichtung
(driver) des Signalkopfes ausgelegt sind. Vorzugsweise erfolgt somit
die Ansteuerung der Nebenschaltung, welche die elektrischen Signale
zu der bzw. von der Hauptschaltung ausgibt und/oder empfängt, somit
durch eine gemeinsam genutzte Treibereinrichtung, welche an dem
Signalkopf angebracht ist. Diese Zuordnung mehrerer Nebenschaltungen
zu einer einzigen Treibereinrichtung ermöglicht eine Parallelisierung
in dem Betrieb der Halbleitervorrichtung, welche ein zeiteffizienteres
Ansteuern einer Vielzahl von Hauptschaltungen gestattet. Besonders
bevorzugt ist es, daß erfindungsgemäße Verfahren
in einer kaskadierten Ausführungsform
zu betreiben. Hierbei teilen sich zumindest zwei Nebenschaltungen
eine einzige Treibereinrichtung des Signalkopfes. Diese Nebenschaltungen
sind ihrerseits ausgelegt, über
temporäre,
zu erstellende elektrische Signalverbindungen jeweils mit einer
Vielzahl der Hauptschaltungen verbunden zu werden. Dies ermöglicht es, über einen
einzigen Signalkopf bzw. über
eine einzige Treibereinrichtung eine Vielzahl der Nebenschaltungen
anzusprechen, welche ihrerseits wiederum mit einer Vielzahl von Hauptschaltungen
verbunden werden können.
Durch die hierdurch erreichte Parallelisierung lassen sich insbesondere
Testvorgänge
der Hauptschaltungen in einfacher Weise zeitsparend durchführen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist die zumindest eine Hauptschaltung eine Speicherschaltung, insbesondere
ein DRAM, und die Nebenschaltung eine Testschaltung, wobei der Schritt
des Ausgebens und/oder Empfangens der elektrischen Signale das Testen
der Speicherschaltung mittels der Nebenschaltung umfaßt. Bei
verkleinerter Chipfläche
der Speicherschaltung ist somit dennoch ein voller funktionaler
Test mittels des BOST möglich.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird
zur Separierung der Haupt- von der Nebenschaltung die Halbleitervorrichtung
in dem Kerf-Bereich durchtrennt.
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Das
abschließende
Durchtrennen der Halbleitervorrichtung zum Separieren der (zu verkaufenden)
Hauptschaltung von der übrigen
Halbleitervorrichtung erfolgt erfindungsgemäß erst dann, wenn die temporäre Signalverbindung
wieder entfernt wurde. Somit ist es möglich, bei einer Halbleitervorrichtung
elektrisch aktive Nebenschaltungen in dem (sonst weitgehend ungenutzten)
Kerf-Bereich unterzubringen und, insbesondere während eines wafer-level testings,
temporär
mit der Hauptschaltung elektrisch zu verbinden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens
beinhaltet das Durchtrennen der Halbleitervorrichtung die vollständige Entfernung
und Zerstörung
der Nebenschaltung. Die Schnittkante des verwendeten Sägeprozesses
wird demgemäß derart
positioniert, daß sie zwischen
der Haupt- und der
Nebenschaltung verläuft
und die Nebenschaltung somit vollständig entfernt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
beispielhaft beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
schematische Schnittansicht eines Teilbereichs einer Ausführungsform
einer erfindungsgemäß zu verwendenden
Halbleitervorrichtung mit Haupt- und Nebenschaltung; und
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2 eine
schematische Aufsicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäß zu verwendenden
Halbleitervorrichtung in einer kaskadierten Betriebsanordnung.
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In 1 ist
eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäß zu verwendenden
Halbleitervorrichtung dargestellt. Auf einem Siliziumsubstrat 10 ist
eine integrierte Hauptschaltung 12, in diesem Fall ein
DRAM-Speicher, mittels planarlithographischer Prozesstechniken in üblicher
Weise hergestellt worden. Von der Hauptschaltung 12 ist
nur ein kleiner Teil sichtbar. Eine Nebenschaltung 16,
welche eine Selbstteststruktur (ein sogenannter "built-off self test" (BOST)), darstellt, ist räumlich durch
einen Graben 14 von der Hauptschaltung 12 beabstandet.
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Die
Hauptschaltung, deren Randbereich im Querschnitt nur sehr vereinfacht
dargestellt ist, weist ein Anschlußpad 18 auf, welches
ein Bond-Pad zum Kontaktieren der Hauptschaltung für den späteren Betrieb
ist. Auf einer Passivierungsschicht 20, bevorzugt einer
SiN-Passivierungsschicht, und einer zusätzlichen dielektrischen Schicht 22 ist
eine Leiterbahn 24, bevorzugt eine Aluminiumbahn oder Kupferbahn,
aufgebracht, welche elektrisch leitfähig mit dem Anschlußpad 18 der
Hauptschaltung 12 verbunden ist. Die Leiterbahn 24 leitet
den Kontakt des Anschlußpads 18 zu
einer hauptschaltungsseitigen Kontakteinrichtung 26 weiter.
Die Kontakteinrichtung 26 ist elastisch ausgelegt und umfaßt einen
elektrisch leitfähigen,
metallisierten Kontaktkörper 28,
welcher über
eine metallische Zwischenschicht 30 mit der Leiterbahn 24 leitend
verbunden ist.
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Die
Nebenschaltung 16, welche sich im Kerf-Bereich des Silizium-Substrats 10 befindet, weist
ebenfalls eine Kontakteinrichtung 32 auf, welche als weitergeleiteter
Kontakt von einem Anschlußpad 34 der
Nebenschaltung ausgeführt
ist. Der Aufbau der Kontakteinrichtung 32 der Nebenschaltung entspricht
im wesentlichen der Kontakteinrichtung 26 der Hauptschaltung 12.
Hinsichtlich der Technologie der elastischen Kontakteinrichtungen 26 und 32 kann auf
die beim sogenannten "wafer-level
packaging" (WLP)
herangezogenen Kontakt- und Weiterleitungskonzepte zurückgegriffen
werden.
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Wie
in 1 dargestellt ist, werden die Kontakteinrichtungen 26 und 32 bevorzugt
gegenüber den übrigen Strukturen
der Haupt- und Nebenschaltung erhöht ausgeführt, so daß die leitfähigen Kontaktkörper 28 der
Halbleitervorrichtung hervorstehen, d. h. den größten Abstand in Normalenrichtung
von dem Silizium-Substrat 10 aufweisen.
Dies erleichtert es, einen Signalkopf 36 derart an die
Kontakteinrichtungen 26 und 32 heranzuführen, daß lediglich
die Kontaktkörper 28 berührt und
kontaktiert werden.
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1 zeigt
die Halbleitervorrichtung in einem Zustand, in welchem eine temporäre elektrische Signalverbindung
zwischen den Kontakteinrichtungen 26 und 32 mittels
des Signalkopfes 36 hergestellt worden ist. Die BOST-Struktur
der Nebenschaltung 16 steht somit in elektrischer Signalverbindung
mit einem Anschlußpad 18 der
Hauptschaltung 12, so daß Prüfkommandos bzw. -signale (ein
sogenannter Stimulus) von dem BOST an die Hauptschaltung ausgegeben
werden können.
Bei bestehender temporärer Signalverbindung über den
Signalkopf 36, welcher vorzugsweise ein Testkopf eines
Testsystems (nicht dargestellt) ist, kann somit ein funktioneller
Test der Hauptschaltung durchgeführt
werden.
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Wird
der Signalkopf 36 von den Kontaktkörpern 28 der Kontakteinrichtungen 26 und 32 entfernt, so
besteht keine elektrische Verbindung zwischen der Hauptschaltung 12 und
der Nebenschaltung 16 mehr, da diese durch den Graben 14 voneinander elektrisch
isoliert sind. Wenn das Testverfahren unter Verwendung des BOST
der Nebenschaltung 16 abgeschlossen ist, wird die temporäre Signalverbindung
durch Entfernen des Signalkopfes 36 unterbrochen.
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Ein
später
durchzuführender
Säge- und/oder Schleifschritt,
welcher die Hauptschaltung 12 von der im Kerf-Bereich untergebrachten
Nebenschaltung 16 trennt, wird derartig ausgeführt, daß die hauptschaltungsseitige
Sägekante vorzugsweise
in dem Graben 14 zu liegen kommt. Vorzugsweise wird die
gesamte Nebenschaltung 16 bei dem durchzuführenden
Sägeschritt
entfernt. Da die Chipkante des so gewonnenen Chips mit der Hauptschaltung 12 bevorzugt
lediglich das Siliziumsubstrat 10 und keine Metallbahnen
aufweist, kann die Bereitstellung der Nebenschaltung 16 in
dem Kerf-Bereich nicht zu eventuellen Ausfällen der Hauptschaltung 12 führen.
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Die
Kontakteinrichtung 26 bleibt hingegen auf dem fertiggestellten
Chip mit der Hauptschaltung 12 erhalten, und kann gegebenenfalls
zur Kontaktierung der Hauptschaltung 12 in einem späteren Verfahrensschritt
herangezogen werden.
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Durch
Verwendung der elastischen Kontaktierungstechnologie ist es möglich, simultan
eine große
Zahl von Kontakteinrichtungen auf einer oder mehreren Haupt- und
Nebenschaltungen gleichzeitig zu kontaktieren. Somit können auch
komplexe Nebenschaltungen, welche eine Vielzahl von Kontakteinrichtungen
aufweisen, temporär
mit entsprechenden Kontakteinrichtungen der Hauptschaltung 12 verbunden
werden.
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In 2 ist
eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäß zu verwendenden
Halbleitervorrichtung gezeigt, bei welcher ein kaskadierter Betriebsaufbau
verwirklicht wurde.
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Die
Halbleitervorrichtung umfaßt
eine Vielzahl der integrierten Hauptschaltungen 12, welche auf
einem einzigen Reticle untergebracht sind. Jeweils zwei benachbarte
Hauptschaltungen 12 teilen sich eine zugeordnete Nebenschaltung 16,
welche in dem Kerf-Bereich zwischen den jeweiligen Hauptschaltungen 12 angeordnet
ist. Über
einen (stark schematisiert dargestellten) Signalkopf 36,
welcher im vorliegenden Fall ein Testkopf ist, lassen sich simultan
eine große
Zahl von temporären
elektrischen Signalverbindungen 38 zwischen den hauptschaltungsseitigen
Kontakteinrichtungen 26 und zugeordneten bzw. entsprechenden
nebenschaltungsseitigen Kontakteinrichtungen 32 herstellen.
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Typischerweise
erfolgt die Herstellung dieser temporären elektrischen Signalverbindungen 38 durch
Annähern
des entsprechend ausgestalteten Signalkopfes 36 an die
Halbleitervorrichtung, bis vorgesehene Kontakteinrichtungen des
Signalkopfes in elektrischen Kontakt mit jeweilig zugeordneten Kontakteinrichtungen 26, 32 der
Haupt- und der Nebenschaltungen 12, 16 treten.
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Der
Signalkopf 36 umfaßt
ferner eine (nicht näher
dargestellte) Treibereinrichtung 40, welche zum Ansteuern
der Nebenschaltungen 16 dient. Die Treibereinrichtung 40 wird
somit von den vier dargestellten Nebenschaltungen 16 gemeinsam
genutzt, so daß eine
kaskadierte Anordnung entsteht. Die Treibereinrichtung 40 steuert
somit die vier räumlich getrennten
Nebenschaltungen 16, welche jeweils über temporäre elektrische Signalverbindungen
mit zwei der Hauptschaltungen 12 verbunden sind. Insgesamt
lassen sich – bei
der vorliegenden Ausführungsform – demgemäß acht Hauptschaltungen 12 über die
Treibereinrichtung 40 (bzw. über einen einzigen Signalkopf 36)
ansprechen.
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Besonders
vorteilhaft hat sich diese Ausführungsform
der erfindungsgemäß zu verwendenden Halbleitervorrichtung
zum Testen von Hauptschaltungen erwiesen. In diesem Fall ist der
Signalkopf 36 ein Prüf-
bzw. Testkopf und die Nebenschaltungen 16 sind als Testschaltungen
ausgebildet. Da diese Testschaltungen in dem Kerf-Bereich der Halbleitervorrichtung
untergebracht sind, werden sie als BOST-Schaltungen bezeichnet.
Die Hauptschaltungen sind in diesem Fall beispielsweise Speicherbauteile,
insbesondere DRAM-Bauelemente, oder auch Logik-Chips. Durch die
kaskadierte Anordnung von Signalkopf 36, Nebenschaltungen 16 und
Hauptschaltungen 12 kann das Testen der Hauptschaltungen 12 in
hochparallelisierter Weise erfolgen. So ist es möglich, in einem einzelnen Testschritt,
mit dem einzigen Testkopf 36 simultan acht der Hauptschaltungen 12 zu
prüfen.
Die damit verbundene erhebliche Zeitoptimierung beim Testen der
Halbleitervorrichtung schlägt
sich somit vorteilhaft auf deren Herstellungskosten nieder.
-
- 10
- Siliziumsubstrat
- 12
- Hauptschaltung
- 14
- Graben
- 16
- Nebenschaltung
- 18
- Anschlußpad
- 20
- Passivierungsschicht
- 22
- dielektrische
Schicht
- 24
- Leiterbahn
- 26
- hauptschaltungsseitige
Kontakteinrichtung
- 28
- Kontaktkörper
- 30
- Zwischenschicht
- 32
- nebenschaltungsseitige
Kontakteinrichtung
- 34
- Anschlußpad
- 36
- Signalkopf
- 38
- temporäre elektrische
Signalverbindung
- 40
- Treibereinrichtung