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Die
folgenden Ausführungen
betreffen das technische Gebiet von Halbleiter-Bauelementen, wobei
insbesondere Bezug genommen wird auf eine Vorrichtung und ein Verfahren
zur elektrischen Kontaktierung zum Testen von Halbleiter-Bauelementen.
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Im
vorliegenden Zusammenhang bedeutet der Begriff Halbleiter-Bauelemente allgemein
integrierte Schaltkreise bzw. Chips sowie Einzelhalbleiter, wie
z. B. analoge oder digitale Schaltkreise oder Einzelhalbleiter,
sowie Halbleiter-Speicherbauelemente,
wie z. B. Funktionsspeicher-Bauelemente (PLAs, PALs etc.) und Tabellenspeicher-Bauelemente
(ROMs oder RAMs, insbesondere SRAMs und DRAMs).
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Zur
gemeinsamen Fertigung einer Vielzahl von Halbleiter-Bauelementen, wie
z. B. integrierter Schaltkreise, werden dünne, aus einkristallinem Silizium
bestehende Scheiben verwendet, die in der Fachsprache als Wafer
bezeichnet werden. Im Laufe des Herstellungsverfahrens werden die
Wafer einer Vielzahl von Beschichtungs-, Belichtungs-, Ätz-, Diffusions-
und Implantations-Prozess-Schritten etc. unterzogen, um die Schaltkreise
der Bauelemente auf dem Wafer zu realisieren. Anschließend können die auf
dem Wafer realisierten Bauelemente voneinander getrennt werden,
beispielsweise durch Sägen, Ritzen
oder Brechen. Nachdem die Bearbeitungsprozesse abgeschlossen sind,
werden die Halbleiter-Bauelemente vereinzelt, indem der Wafer zersägt oder
geritzt und gebrochen wird, so dass dann die einzelnen Halbleiter-Bauelemente
zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung stehen.
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Nach
der Durchführung
der o. g. Wafer-Bearbeitungsschritte, können mit Hilfe entsprechender Testgeräte beispielsweise
in so genannten Scheibentests die auf dem Wafer realisierten Bauelemente
getestet werden. Nach dem Zersägen
bzw. dem Ritzen und Brechen des Wafers werden die dann einzeln vorliegenden
Chips in einer Kunststoffmasse eingegossen (molding), wobei die
Halbleiter-Bauelemente spezielle Gehäuse bzw. Packages, wie z. B.
so genannte TSOP- oder FBGA-Gehäuse
etc. erhalten. Die Bauelemente sind mit Kontaktflächen in
Form von sogenannten Kontaktpads ausgestattet, durch welche die
Schaltkreise des Halbleiter-Bauelements elektrisch kontaktiert werden
können.
Beim Eingießen
der Chips in die Kunststoffmasse werden diese Kontaktflächen bzw.
Kontaktpads über
sogenannte Bondingdrähte
mit äußeren Anschlusspins
oder Kontaktbällen
verbunden (Bonding).
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Wie
oben erwähnt,
werden Halbleiter-Bauelemente üblicherweise
im Verlauf des Fertigungsprozesses im halbfertigen und/oder fertigen
Zustand noch vor dem Eingießen
oder dem Einbau in entsprechende Halbleiter-Baugruppen umfangreichen
Tests zur Überprüfung der
Funktionen unterzogen. Unter Verwendung entsprechender Test-Systeme
bzw. sogenannter Test-Zellen können
auch noch vor der Vereinzelung der Halbleiter-Bauelemente auf Wafer-Ebene Testverfahren
durchgeführt
werden, um die Funktionsfähigkeit
der einzelnen Halbleiter-Bauelemente
noch auf dem Wafer vor deren Weiterverarbeitung überprüfen zu können.
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Die
vorliegende Erfindung dient insbesondere für den Einsatz beim Testen der
Funktionsfähigkeit von
Halbleiter- Bauelementen
auf Wafer-Ebene mit entsprechenden Test-Systemen bzw. Testgeräten. Um
das zu testende Halbleiter-Bauelement auf einem Wafer in einer Test-Station
mit dem Test-System elektrisch zu verbinden, wird üblicherweise
eine spezielle Kontaktierungs-Vorrichtung, nämlich eine Halbleiter-Bauelement-Test-Karte
bzw. eine sogenannte Nadelkarte verwendet, die vom Fachmann auch
als „Probecard" bezeichnet wird.
An der Nadelkarte sind nadelförmige
Kontaktspitzen bzw. Kontaktnadeln vorgesehen, welche die entsprechenden
Kontaktflächen
bzw. Kontaktpads der zu testenden Halbleiter-Bauelemente kontaktieren.
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Mit
Hilfe der Nadelkarte können
an einer Test-Station die zum Testen von auf dem Wafer befindlichen
Halbleiter-Bauelementen erforderlichen Signale von dem mit der Nadelkarte
verbundenen Testgerät
erzeugt und mittels der an der Nadelkarte vorgesehenen Kontaktnadeln
in die jeweiligen Kontaktpads der Halbleiter-Bauelemente eingeleitet
werden. Die in Reaktion auf die eingegebenen Test-Signale von dem
Halbleiter-Bauelement
an entsprechenden Kontaktpads ausgegebenen Signale werden wiederum
von den nadelförmigen
Anschlüssen
der Nadelkarte abgegriffen und beispielsweise über eine die Nadelkarte mit
dem Testgerät
verbindende Signalleitung an das Testgerät weitergeleitet, wo eine Auswertung
der betreffenden Signale stattfinden kann.
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Beim
Testen auf Wafer-Ebene werden beispielsweise die Chipinternen Spannungen
von außen über Stromversorgungskanäle von der
Nadelkarte eines Test-Systems und weiter über Versorgungsspannungs-Kontaktstellen
auf dem Chip eingeprägt. Über die
Kontaktnadeln der Nadelkarte werden auch die von dem Halbleiter-Bauelement
produzierten Ausgabespannung und Signale an den entsprechenden Kontaktpads
des Halbleiter- Bauelements
abgegriffen und an das Test-System bzw. den Tester weitergeleitet,
um so die Funktionsfähigkeit des
Halbleiter-Bauelements zu überprüfen. Halbleiter-Bauelemente
können
auf der Wafer-Ebene auch auf ihre Funktionsfähigkeit unter extremen Stressbedingungen überprüft werden,
wie z. B. bei einem sogenannten Wafer-level-Burn-In-Verfahren mit
erhöhter
Temperatur. Beim Aufheizen des Halbleiter-Bauelements auf dem Wafer wird auch
die Nadelkarte erwärmt.
Dies kann zu thermischen Spannungen und Verschiebungen der Nadelkarte
führen,
was die Kontaktierung zwischen der Nadelkarte und dem zu testenden
Halbleiter-Bauelement beinträchtigen
kann.
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Die
an einer externen Kontaktstelle des Halbleiter-Bauelements auf dem Wafer angelegte elektrische
Spannung kann aufgrund von Kontaktsstörungen zwischen der Nadelkarte
bzw. der Kontaktnadel des Test-Systems und der externen Kontaktfläche des
Halbleiter-Bauelements deutlich geringer sein als die vom Test-System
gelieferte Versorgungsspannung. Dies kann zur Folge haben, dass das
betreffende Halbleiter-Bauelement
oder zumindest bestimmte Schaltblöcke des Halbleiter-Bauelements
während
eines Testverfahrens unter Stressbedingungen nicht ausreichend gestresst
würden. Wenn
kein Kontakt zwischen der Kontaktnadel des Test-Systems und der
externen Kontaktstelle des Speicherbauelements zustande kommt, kann über die
betreffende Kontaktierung weder eine Spannung angelegt noch zuverlässig detektiert
werden, was eine Verfälschung
des Testergebnisses zur Folge hätte.
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Beim
Testen von Halbleiter-Bauelementen auf Wafer-Ebene werden die Wafer
auf Wafer-Trägern
angeordnet, die in der Fachsprache auch als „Chuck" bezeichnet werden. Zum Transportieren
und Positionieren der Wafer in den Test- Stationen werden diese auf dem Wafer-Träger mittels
Unterdruck festgehalten. Die Wafer-Träger werden mit den darauf angeordneten
Werfern in die Test-Station bzw. Testvorrichtung eingebracht, die
in der Fachsprache auch als „Prober" bezeichnet werden.
In der Testvorrichtung werden die Wafer-Träger mit den darauf befestigten
Werfern auf die gewünschte
Stresstemperatur bzw. Zieltemperatur aufgeheizt und über die
Kontaktnadeln der Nadelkarte werden die Halbleiter-Bauelemente auf
dem Wafer kontaktiert, um anschließend ein oder mehrere Testverfahren
durchzuführen.
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Zum
Testen von größeren Halbleiter-Bauelementen
mit einer Vielzahl von Kontaktpads werden auch größere Nadelkarten
mit einer größeren Anzahl von
Kontaktnadeln, sogenannte „Large
Scale Probecards" verwendet.
Beim Aufheizen solcher „Large Scale
Probecards" auf
die Zieltemperatur (z. B. 88°C) kann
sich die Nadelkarte aufgrund der thermisch bedingten Ausdehnung
beispielsweise in einer Raumrichtung (z. B. der z-Richtung) verbiegen
und in anderen Raumrichtungen (z. B. in x- und y-Richtung) bewegen. Diese thermisch
bedingten Bewegungen können
auch auftreten, lange nachdem der Wafer-Träger in der Testvorrichtung
bereits die Zieltemperatur erreicht hat.
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Bei
den bisher bekannten Testvorrichtungen wird die Temperaturerhöhung durch
entsprechendes Aufheizen eines heizbaren Wafer-Trägers erzielt,
wodurch der auf dem Wafer-Träger angeordnete
Wafer und die darauf befindlichen Halbleiter-Bauelemente bzw. Chips
sukzessive aufgeheizt werden. Die Erwärmung der Nadelkarte erfolgt
dabei hauptsächlich über die
Temperaturbrücke
durch den Kontakt der Kontaktnadeln mit den zu testenden Halbleiter-Bauelementen.
Diese Temperaturbrücke
lässt jedoch
nur eine verhältnismäßig geringe
Wärmeübertragung von
dem aufgeheizten Wafer-Träger über die
kontaktierten Halbleiter-Bauelemente und durch die dünnen Kontaktnadeln
zu, wodurch die Nadelkarte die Zieltemperatur und eine thermische
Stabilität
erst nach längerer
Zeit erreicht. In manchen Produktions- bzw. Test-Prozessen werden deshalb mitunter Zeiten
im Stundenbereich veranschlagt, bis sich die Nadelkarte thermisch
stabilisiert hat, was eine hohe Testzeit oder eine geringe Durchsatzrate
zur Folge hat.
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Bei
einem Wechsel des Wafers bleibt die Nadelkarte bzw. Probecard und
der Testkopf in der Regel in ihrer Position unverändert, während der
Chuck, der den Wafer trägt,
ansaugt und aufheizt (und damit auch die Probecard erwärmt) zum
Laden des neuen Wafers von der Nadelkarte entfernt wird, und diese daher
nicht mehr heizen kann. Dabei kühlt
sich die Nadelkarte verhältnismäßig schnell
ab, so dass ein Temperaturunterschied zwischen der Nadelkarte und den
neu in die Testvorrichtung geladenen Halbleiter-Bauelementen entsteht.
Dieser Temperaturunterschied sorgt für thermische Spannungen und
Kontaktierungsproblemen, die erst mit einer zeitintensiven Angleichung
der Temperatur zwischen der Nadelkarte und den zu testenden Halbleiter-Bauelementen abnehmen.
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Sogenannte „Retention
Tests", bei denen
die Standzeit eines Halbleiter-Bauelements getestet wird, weisen
aufgrund der längeren
Testphasen eine bessere Testabdeckung bzw. „Testcoverage" auf, wobei die Nadelkarte
durch die Drift in x-, y- oder z-Richtung wieder instabil werden
kann. Letzteres kann einen schlechten Kontakt der Kontaktnadeln
(„Probepins") zur Folge haben,
was schließlich
zum Verwerfen des getesteten Chips führen kann. Dieser Effekt zeigt
sich insbesondere bei sogenannten „Postfuse-Tests", bei denen mittels "Fusing" reparierte Chips mit
geringer Testzeit pro Kontaktierung der Nadelkarte („touchdown") getestet werden.
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Die
bekannten Testvorrichtungen haben daher die Nachteile, einer schlechten
elektrischen Kontaktierung der zu testenden Halbleiter-Bauelemente bzw.
Chips auf dem Wafer und einem damit verbundenen Ausbeuteverlust.
Ferner kann eine bestimmte Prüfschärfe nicht
immer eingehalten werden und die wegen der Aufheizzeit der Nadelkarte
bedingten Wartezeiten verursachen einen geringen Durchsatz pro Testsystem
und damit höhere
Testkosten.
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Die
vorliegenden Erfindung hat zum Ziel, die oben genannten Nachteile
möglichst
zu verringern oder zu beseitigen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist daher die Vermeidung der Temperaturdrift bei Nadelkarten während des
Testens von Halbleiter-Bauelementen auf Wafer-Ebene und damit die Vermeidung
eines ungleichmäßigen Kontakts
zwischen den Kontaktspitzen der Nadelkarte und den Kontaktpads der
zu testenden Halbleiter-Bauelemente.
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Die
Aufgaben werden nach der vorliegenden Erfindung durch die Gegenstände der
unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß einem
Grundgedanken der vorliegenden Erfindung werden die oben genannten
Aufgaben gelöst
durch eine Vorrichtung zur elektrischen Kontaktierung einer Anzahl
von zu testenden Halbleiter-Bauelementen und zur elektrischen Verbindung mit
einem Test-System, bei dem ein Fluid-Behälter zur Aufnahme eines temperierbaren
Fluids vorgesehen ist. Der Fluid-Behälter kann
ausgebildet sein, dass das darin enthaltene Fluid die zu testenden Halbleiter-Bauelemente
und/oder Komponenten der Vorrichtung zumindest teilweise umgibt
und dadurch temperiert. Durch den unmittelbaren Kontakt zwischen
dem temperierten Fluid und den Halbleiter-Bauelementen und/oder
Komponenten der Kontaktierungs-Vorrichtung werden diese in kurzer
Zeit auf die Temperatur des Fluids gebracht.
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Durch
die Erhöhung
des thermischen Kontakts zwischen dem temperierten Fluid und den
zu testenden Halbleiter-Bauelementen
und zu den Komponenten der Kontaktierungs-Vorrichtung können diese schnell auf eine
gewünschte
Zieltemperatur gebracht werden. Ferner stellt sich die thermische Stabilität der zu
testenden Halbleiter-Bauelemente, der
Nadelkarte und der Kontaktnadeln der Kontaktierungs-Vorrichtung
in kürzerer
Zeit ein.
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Die
Aufheizzeit der zu testenden Halbleiter-Bauelemente und der Nadelkarte
verkürzt
sich erheblich, was einen höheren
Durchsatz des Testsystems ermöglicht.
Da das Testsystem während
der Aufheizzeit nicht benutzt werden kann, kann die vorliegende
Erfindung zu höheren
Testraten und geringeren Testkosten beitragen.
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Zur
Umsetzung der vorliegenden Erfindung kann der Testerraum bzw. „Proberraum", in dem sich die
zu testenden Halbleiter-Bauelemente
befinden, zumindest teilweises mit dem temperierten Fluid gefüllt werden,
so dass die zu testenden Halbleiter-Bauelemente, der Wafer, die
Kontaktnadeln und/oder die Nadelkarte der Kontaktierungs-Vorrichtung
zumindest teilweise mit dem temperierten Fluid in Kontakt kommt.
Durch diesen unmittelbaren Kontakt mit dem temperierten Fluid nehmen
die zu testenden Halbleiter-Bauelemente, die Kontaktnadeln und die
Nadelkarte der Kontaktierungs-Vorrichtung
die Temperatur des Fluids in kurzer Zeit an.
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Durch
die Umgebung der Nadelkarte mit dem temperierten Fluid wird die
Temperaturverteilung der Nadelkarte homogener. Die Nadelkarte bleibt
dabei auch thermisch stabiler, weil der Wechsel eines getesteten
Wafers oder das Steppen von einer Kontaktierung der Nadelkarte zur
nächsten
durch die größere Wärmekapazität des umgebenden
Fluids eine geringeren Einfluss auf die Temperatur der Nadelkarte
hat. Dadurch können
bessere Kontakte, eine größere Ausbeute
und eine bessere Prüfschärfe erzielt
werden.
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Der
Testerraum, in dem sich die zu testenden Halbleiter-Bauelemente, die
Kontaktnadeln und die Nadelkarte befinden, kann zum Beispiel komplett
mit einem thermisch gut leitenden, aber elektrisch schlecht leitenden
Flüssigkeit
gefüllt
werden. Auf diese Weise sind die zu testenden Halbleiter-Bauelemente, die
Kontaktnadeln und die Nadelkarte nahezu vollständig von dem temperierten Fluid
umgeben. Dadurch kann eine bessere Temperaturstabilität insbesondere
der Nadelkarte erzielt werden.
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Anstelle
der bisherigen Übertragung
von Wärme
nur über
die Kontaktnadeln auf die Nadelkarte, kann mit der vorliegenden
Erfindung die Nadelkarte unmittelbar und von allen Seiten durch
die Umgebung mit einem temperierten Fluid erhitzt werden. Die vorliegende
Erfindung lässt
sich jedoch auch zur Durchführung
von Funktionstest an Halbleiter-Bauelementen unter tiefen Temperaturen
anwenden. Zur Einstellung einer hohen Temperatur kann ein entsprechend
erwärmtes
Fluid verwendet werden und Zur Einstellung einer hohen Temperatur
kann ein entsprechend abgekühltes
Fluid, wie z. B. eine gekühlte Flüssigkeit,
ein Gas, ein flüssiges
Gas, oder Dampf verwendet werden.
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Um
die zu testenden Halbleiter-Bauelemente auf eine gewünschte Zieltemperatur
zu temperieren, kann der Fluid-Behälter so
ausgebildet sein, dass das darin enthaltene Fluid die eine Anzahl
von zu testenden Halbleiter-Bauelemente zumindest teilweise umgibt.
Wie oben beschrieben, kann zur Kontaktierung der zu testenden Halbleiter-Bauelemente
eine Anzahl von Kontaktnadeln vorgesehen sein, die an einer Nadelkarte
angeordnet sind. Der Fluid-Behälter kann
so ausgebildet sein, dass das darin enthaltene Fluid die Kontaktnadeln
zumindest teilweise umgibt. Ferner kann der Fluid-Behälter so
ausgebildet sein, dass das darin enthaltene Fluid auch die Nadelkarte zumindest
teilweise umgibt.
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Da
die zu testenden Halbleiter-Bauelemente beim Testen auf Wafer-Ebene
auf einem Wafer angeordnet sind, kann der Fluid-Behälter
auch so ausgebildet sein, dass das darin enthaltene Fluid den Wafer und
die darauf angeordneten Halbleiter-Bauelemente zumindest teilweise umgibt. Üblicherweise
sind die Wafer in den Test-Stationen auf Wafer-Trägern („Chucks") angeordnet. Der
Fluid-Behälter
kann daher auch so ausgebildet sein, dass das darin enthaltene Fluid
den Wafer-Träger
zumindest teilweise umgibt.
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Wie
bereits erwähnt,
kann das Fluid ein Gas oder eine Flüssigkeit sein, das eine gute
thermische Leitfähigkeit
aufweist, um eine möglichst
gute thermische Kopplung zwischen dem Fluid und den vom Fluid kontaktierten
bzw. umgebenden Gegenständen
zu erzielen. Ferner sollte das Fluid eine möglichst geringe elektrische
Leitfähigkeit
aufweisen, um unerwünschte
elektrische Ströme
oder gar Kurzschlüsse beispielsweise
zwischen Kontaktflächen
der zu testenden Halbleiter-Bauelemente zu vermeiden.
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Die
Temperierung der oben genannten Komponenten durch thermischen Kontakt
zu dem Fluid erfolgt beispielsweise durch die Anordnung der betreffenden
Komponenten im Innenraum des Fluid-Behälters. Alternativ ist jedoch
auch denkbar, lediglich Strömungsmittel
vorzusehen, durch die das temperierte Fluid aus einem Fluid-Behälter auf
die zu testenden Halbleiter-Bauelemente und/oder Komponenten der
Vorrichtung gerichtet wird, um die zu testenden Halbleiter-Bauelemente und/oder
Komponenten der Vorrichtung in thermischen Kontakt mit dem Fluid und
damit auf eine gewünschte
Temperatur zu bringen. Solche Mittel könnten beispielsweise entsprechend
ausgerichtete Düsen
oder Ventilatoren sein.
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Bei
einer Anordnung mit dem Ziel, die zu testenden Halbleiter-Bauelemente
und/oder Komponenten der Test-Vorrichtung
im Innenraum des Fluid-Behälters
anzuordnen, kann es von Vorteil sein, Mittel zur Einstellung der
Position des Fluid-Behälters
vorzusehen, damit dieser in eine gewünschte Position in der gewünschten
Höhe in
der Test-Vorrichtung positioniert werden kann.
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Es
können
Mittel zur Einstellung der Füllstands
des Fluids in dem Fluid-Behälter
vorgesehen sein. Es können
Heizmittel vorgesehen sein, durch die das Fluid auf eine vorgegebene
Zieltemperatur temperierbar ist. Es können Kühlmittel vorgesehen sein, durch
die das Fluid auf eine vorgegebene Zieltemperatur temperierbar ist.
Es können
Mittel zum Umwälzen
des Fluids im Fluid-Behälter
vorgesehen sein, wodurch das Fluid in dem Fluid-Behälter in ständiger Bewegung gehalten
und damit eine homogene Temperaturverteilung beibehalten wird. Es
können
Mittel zum Messen der Temperatur des Fluids im Fluid-Behälter vorgesehen
sein, um die Temperatur des Fluids zu kontrollieren und zu steuern.
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Zusätzlich können Mittel
zum Erzeugen von Wärmestrahlen,
wie z. B. Heizstrahler vorgesehen sein, um die zu testenden Halbleiter-Bauelemente, den
Wafer, die Kontaktnadeln, die Nadelkarte und/oder den Wafer-Träger zu erwärmen. Im
Fluid-Behälter kann
beispielsweise eine Kombination aus einem Messfühler, Heizmittel und einem
Propeller für
eine Kontrolle der Temperatur des Fluids, zusätzliche Heizleistung und eine
bessere Verteilung des temperierten Fluids sorgen, um die Nadelkarte, die
Kontaktnadeln, den Wafer und/oder die zu testenden Halbleiter-Bauelemente
auf die gewünschte Temperatur
zu bringen bzw. auf der gewünschten Temperatur
zu halten.
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Durch
das Anbringen von Heizstrahlern im Probe-Bereich herrscht in dem
relevanten Test-System, in dem sich sowohl die Nadelkarte als auch
der Wafer befindet, eine relativ homogene Temperaturverteilung.
Auf diese Weise kann die Aufheizzeit erheblich verringert werden,
wodurch eine zusätzliche Heizleistung
freigesetzt werden kann. Ferner kann sich die Temperaturverteilung
in der Nadelkarte homogener und stabiler ausbilden. Auch die Ankopplung
einer neu in diesen Bereich eingebrachten („kalten") Nadelkarte an das Temperatur-Gleichgewicht kann
durch das Vorhandensein eines thermisch leitfähigen Gases, Dampfs oder Flüssigkeit
erhöht
werden.
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Nach
einem weiteren Aspekt löst
die vorliegende Erfindung die oben genannten Aufgaben durch ein
Verfahren zum Testen von Halbleiter-Bauelementen mittels einer Kontaktierungs-Vorrichtung zur elektrischen
Kontaktierung einer Anzahl von zu testenden Halbleiter-Bauelementen
und zur elektrischen Verbindung mit einem Test-System, wobei die Kontaktierungs-Vorrichtung einen
Fluid-Behälter
zur Aufnahme eines temperierbaren Fluids umfasst, mit mindestens
folgenden Schritten:
- • Temperieren des Fluids in
dem Fluid-Behälter;
- • Temperieren
zu testender Halbleiter-Bauelemente durch Wärmeaustausch mit dem Fluid;
- • Kontaktieren
einer Anzahl von zu testenden Halbleiter-Bauelementen mittels der Kontaktierungs-Vorrichtung;
und
- • Durchführen eines
oder mehrerer Tests.
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Das
Temperieren kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl eine Erwärmung als auch
eine Abkühlung
auf eine gewünschte
Zieltemperatur bedeuten. Dabei können
zumindest Teile der Kontaktmittel der Kontaktierungs-Vorrichtung
durch Wärmeaustausch
mit dem Fluid temperiert, d. h. erwärmt oder abgekühlt werden.
Es können
dabei die Kontaktnadeln der Kontaktierungs-Vorrichtung durch Wärmeaustausch
mit dem Fluid temperiert werden. Es kann dabei die Nadelkarte der
Kontaktierungs-Vorrichtung durch Wärmeaustausch mit dem Fluid
temperiert werden. Es kann dabei der Wafer, auf dem die zu testenden
Halbleiter-Bauelemente angeordnet sind, durch Wärmeaustausch mit dem Fluid
temperiert werden. Es kann dabei der Wafer-Träger, auf dem der Wafer angeordnet
ist, durch Wärmeaustausch
mit dem Fluid temperiert werden.
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Die
Temperierung der zu testenden Halbleiter-Bauelemente, des Wafers,
der Kontaktnadeln, der Nadelkarte und/oder des Wafer-Trägers kann über Wärmeaustausch
mit dem Fluid erfolgen, indem die zu testenden Halbleiter-Bauelemente,
der Wafer, die Kontaktnadeln, die Nadelkarte und/oder der Wafer-Träger in den
das temperierte Fluid enthaltenden Fluid-Behälter jeweils zumindest teilweise
eingebracht werden. Alternativ kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
ein temperierter Fluidstrom auf die zu testenden Halbleiter-Bauelemente
und/oder Komponenten der Vorrichtung gerichtet werden, um die zu
testenden Halbleiter-Bauelemente und/oder Komponenten der Vorrichtung
in thermischen Kontakt mit dem Fluid und damit auf eine gewünschte Temperatur
zu bringen.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
kann das Fluid auf eine Temperatur im Bereich einer bestimmten Zieltemperatur
temperiert werden. Beispielsweise kann bei einer gewünschten
Erwärmung auf
eine bestimmte Zieltemperatur das Fluid auch etwas über die
Zieltemperatur erwärmt
werden, um die Temperierung der zu testenden Halbleiter-Bauelemente
und/oder von Komponenten der Test-Vorrichtung entsprechend zu beschleunigen.
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Nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren kann
vorgesehen sein, dass die Testprozeduren durchgeführt werden,
während
die zu testenden Halbleiter-Bauelemente, der Wafer, die Kontaktnadeln,
die Nadelkarte und/oder der Wafer-Träger sich zumindest teilweise
in dem das temperierte Fluid enthaltenden Fluid-Behälter befinden.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Testprozeduren an den Halbleiter-Bauelementen
erst dann durchgeführt
werden, wenn die zu testenden Halbleiter-Bauelemente, der Wafer, die Kontaktnadeln,
die Nadelkarte und/oder der Wafer-Träger auf eine gewünschte Temperatur temperiert
wurden. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Testprozeduren erst
dann durchgeführt
werden, wenn die zu testenden Halbleiter-Bauelemente, der Wafer,
die Kontaktnadeln, die Nadelkarte und/oder der Wafer-Träger einen
thermisch stabilen Zustand erreicht haben.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert.
Zu den Figuren:
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
-
2 zeigt
eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Testen von Halbleiter-Bauelementen
und zur elektrischen Verbindung der Halbleiter-Bauelemente mit einem
Test-System gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Test-Vorrichtung umfasst einen Testkopf 1 („Testhead"), an dessen Unterseite
eine Nadelkarte 2 („Probecard") angeordnet ist.
An der Unterseite der Nadelkarte 2 ist eine Anzahl von
Kontaktnadeln 3 vorgesehen, die Kontaktflächen zu
testender Halbleiter-Bauelemente kontaktieren, um diese mit einem Test-System (nicht gezeigt)
elektrisch zu verbinden.
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Bei
der in 1 dargestellten Test-Situation handelt es sich
um einen Funktionstest auf Wafer-Ebene, d. h. dass sich die zu testenden
Halbleiter-Bauelemente noch auf einem Wafer 4 befinden. Somit
werden die Halbleiter-Bauelemente durch die Nadelkarte 2 über die
Kontaktnadeln 3 direkt auf dem Wafer 4 kontaktiert,
der zuvor in die Test-Vorrichtung eingebracht wurde. Dazu wird der
Wafer 4 auf einem Wafer-Träger 5 („Chuck") angeordnet und
beispielsweise durch einen Unterdruck-Mechanismus fixiert. Um den
Wafer 4 und die darauf befindlichen Halbleiter-Bauelemente
relativ zur Nadelkarte 3 und den Kontaktnadeln 4 in
die richtige Position zu bringen, kann der Wafer-Träger 5 über Mikrometer-Verstellmechanismen 6, 7 und 8 in
allen drei Raumrichtungen x, y und z verschoben werden.
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Bei
der in 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist ein Fluid-Behälter 9 vorgesehen,
der mit einem temperierbaren Fluid 10 befüllt ist
und den unteren Teil der Test-Vorrichtung umgibt. Der Fluid-Behälter 9 ist
so ausgebildet, dass sich die zu testenden Halbleiter-Bauelemente,
der Wafer 4, die Kontaktnadeln 3, die Nadelkarte 2 zumindest
teilweise und der Wafer-Träger 5 vollständig in
dem das temperierte Fluid 10 enthaltenden Fluid-Behälter 9 befinden.
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Auf
diese Weise ist der Testerraum bzw. „Proberraum", in dem sich die
zu testenden Halbleiter-Bauelemente befinden, zumindest teilweises
mit dem temperierten Fluid 10 gefüllt. Dadurch stehen die zu
testenden Halbleiter-Bauelemente, der Wafer 4, die Kontaktnadeln 3,
die Nadelkarte 2 und der Wafer-Träger 5 zumindest
teilweise mit dem temperierten Fluid 10 in thermischen
Kontakt. Durch diese thermische Kopplung kann die für das Temperieren der
zu testenden Halbleiter-Bauelemente und/oder der genannten Komponenten 2, 3, 4, 5 der
Test-Vorrichtung
benötigte
Zeit verringert werden.
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Im
Fluid-Behälter 9 ist
eine Kombination 11 aus einem Messfühler, Heizschleifen und Propellern angeordnet.
Mit Hilfe der Heizschleifen kann im Innenraum des Fluid-Behälters 9 eine
Heizleistung erzeugt werden, um das Fluid 10 zu temperieren.
Mittels des oder der Propeller kann eine bessere Verteilung des
temperierten Fluids 10 erreicht werden, um die genannten
Komponenten 2, 3, 4, 5 der Test-Vorrichtung
und/oder die zu testenden Halbleiter-Bauelemente auf die gewünschte Temperatur
zu bringen bzw. auf der gewünschten
Temperatur zu halten.
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Durch
den Messfühler
im Innenraum des Fluid-Behälters 9 kann
die Temperatur des Fluids 10 kontrolliert und gesteuert
werden. Dazu kann der Messfühler
in Abhängigkeit
der Temperatur des Fluids 10 elektrische Signale erzeugen,
die an eine elektronischen Steuerung (nicht gezeigt) übermittelt
werden, welche den Betrieb der Heizmittel (und Propeller) steuert.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau dieser Ausführungsform
gleicht im Wesentlichen dem Aufbau der in 1 gezeigten
Ausführungsform,
so dass auf die entsprechende Beschreibung Bezug genommen wird.
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform
sind im Innraum des Fluid-Behälters 9 zusätzlich Heizstrahler 12 vorgesehen,
die Wärmestrahlen 13 erzeugen.
Die Heizstrahler 12 sind so angeordnet und ausgerichtet,
dass die Wärmestrahlen 13 auf
die Nadelkarte 2, die Kontaktnadeln 3 und den Wafer 4 mit
den zu testenden Halbleiter-Bauelementen treffen und diese dadurch
erwärmen.
Dabei kann der Innraum des Fluid-Behälters 9 wiederum mit
einem temperierten Fluid gefüllt
sein, das eine gute thermische Kopplung gewährleistet.
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Durch
das Anbringen von Heizstrahlern 12 im Probe-Bereich der
Test-Vorrichtung herrscht in dem Bereich, wo sich sowohl die Nadelkarte 2 mit den
Kontaktnadeln 3 als auch der Wafer 4 mit den zu testenden
Halbleiter-Bauelementen befinden, eine relativ homogene Temperaturverteilung.
Durch die zusätzliche
Heizleistung kann die Aufheizzeit der zu testenden Halbleiter-Bauelemente
und der relevanten Komponenten 2, 3, 4, 5 der
Test-Vorrichtung weiter verringert werden. Ferner kann sich die
Temperaturverteilung in der Nadelkarte homogener und stabiler ausbilden.
Auch die Ankopplung einer neu in diesen Bereich eingebrachten („kalten") Nadelkarte 2 an das
Temperatur-Gleichgewicht kann durch das Vorhandensein eines thermisch
leitfähigen
Gases, Dampfs oder Flüssigkeit
im Probe-Bereich der Test-Vorrichtung erhöht werden.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Test-System zum Testen
von Halbleiter-Bauelementen. Das erfindungsgemäße Test-System umfasst eine
Steuerungselektronik zur Steuerung der Betriebsabläufe des
Test-Systems, mindestens eine Eingabevorrichtung zur Eingabe von
Messwerten und mindestens einer Ausgabevorrichtung zur Ausgabe von
Testergebnissen. Dabei ist die Eingabevorrichtung und die Ausgabevorrichtung
jeweils mit der Steuerungselektronik gekoppelt. Die Eingabevorrichtung
umfasst mindestens eine Kontaktierungs-Vorrichtung, welche die zu
testenden Halbleiter-Bauelement kontaktiert und einen Fluid-Behälter 9 zur
Aufnahme eines temperierbaren Fluids 10 aufweist. Das erfindungsgemäße Test-System
ist derart ausgebildet, dass damit das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden
kann, wie oben beschrieben.
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- 1
- Testkopf
- 2
- Nadelkarte
- 3
- Kontaktnadeln
der Nadelkarte 2
- 4
- Wafer
mit Halbleiter-Bauelementen
- 5
- Wafer-Träger bzw. „Chuck"
- 6
- Positionierungsvorrichtung
des Wafer-Trägers 5 in
x-Richtung
- 7
- Positionierungsvorrichtung
des Wafer-Trägers 5 in
y-Richtung
- 8
- Positionierungsvorrichtung
des Wafer-Trägers 5 in
z-Richtung
- 9
- Fluid-Behälter
- 10
- Fluid
im Innenraum des Fluid-Behälter 9
- 11
- Messfühler und
Umwälzvorrichtung
bzw. Propeller
- 12
- Heizelement
im Innenraum des Fluid-Behälters 9
- x
- x-Bewegungsrichtung
des Wafer-Trägers 5
- y
- y-Bewegungsrichtung
des Wafer-Trägers 5
- z
- z-Bewegungsrichtung
des Wafer-Trägers 5