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Die
folgenden Ausführungen
betreffen das technische Gebiet von Halbleiter-Bauelementen, wobei
insbesondere Bezug genommen wird auf eine standartgemäße 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, SRAMs oder DRAMs).
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Zur
gemeinsamen Fertigung einer Vielzahl von Halbleiter-Bauelementen 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 oben genannten Bearbeitungsschritte des Wafers, können mit
Hilfe entsprechender Testgeräte
beispielsweise in so genannten Scheibentests die auf dem Wafer erzeugten 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 Anschlussgins
oder Kontaktbällen
verbunden. Dieser Vorgang wird in Fachsprache als Bonding bezeichnet.
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Die
Halbleiter-Bauelemente können
auch 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
werden. Unter Verwendung entsprechender Test-Systeme bzw. sogenannter Test-Zellen
können
noch vor der Vereinzelung der Halbleiter-Bauelemente auf der sogenannten
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 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 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 Wafern in die Test-Station bzw.
Testvorrichtung eingebracht, die in der Fachsprache auch als „Prober" bezeichnet werden.
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Bei
einem Wechsel des Wafers oder des Typs der zu testenden Halbleiter-Bauelemente
auf dem Wafer muss die Testvorrichtung an die veränderte Anordnung
der Kontaktpads bzw. an das Kontaktpad-Layout der neuen zu testenden
Chips angepasst werden. Dazu muss beispielsweise die Nadelkarte
gegen eine andere Nadelkarte gewechselt werden, deren Kontaktnadeln
der Anordnung der Kontaktpads bzw. dem Kontaktpad-Layout der neuen
zu testenden Chips entspricht.
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Die
bekannten Testvorrichtungen haben daher die Nachteile, einer zeitaufwendigen
und damit kostenintensiven Anpassung an unterschiedliche Halbleiter-Bauelemente
mit unterschiedlichen Anordnungen der Kontaktpads bzw. Kontaktpad-Layout, was
eine geringe Durchsatzrate des Testsystems und damit insgesamt höhere Testkosten
verursacht. Bekannte Testvorrichtungen haben ferner den Nachteil,
dass bei einem Wechsel der zu testenden Halbleiter-Bauelemente mit
unterschiedlichem Kontaktpad-Layout mehrere Komponenten der Testvorrichtung
gewechselt und in die Testvorrichtung eingepasst werden müssen.
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Die
Nachteile bisheriger Lösungen
lassen sich wie folgt zusammenfassen:
- • Bei jeder
Padlayout-Änderung
sind kosten- und zeitaufwändige
Designänderungen
der Mehrlagen-Leiterplatte bzw. des „printed circuit boards" (PCB) und des Testkopfes
bzw. „Probeheads" der Testvorrichtung
bzw. der „Probecard" notwendig.
- • Die
Lieferzeiten solcher auf ein neues Design angepassten „Probecard" dauert typischerweise mehrere
Wochen.
- • einige
Bauteile der „Probecard" müssen jedes Mal
neu angefertigt werden, auch wenn deren Design gar nicht geändert werden
muss, wie z. B. „Stiffener", „ZIF-Connectors", Relais, Kondensatoren
und „Interposer" da kein Recyclingkonzept vorhanden
ist.
- • Bisherige „Probecards" bestehen aus unterschiedlichen
Materialien, wie z. B. FR4, Stahl und Keramik mit unterschiedlichen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten. In Kombination mit den großen Außendurchmessern
(bis zu 480 mm) entstehen lange Aufwärmehasen bzw. „Soackzeiten" (bis zu 2,5 h).
Das bedeutet einen Durchsatzverlust bzw. „Yield-Verlust" bei jedem Wechsel
der „Probecard".
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Die
vorliegenden Erfindung hat zum Ziel, die oben genannten Nachteile
zu reduzieren. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher
den Zeitaufwand für
die Anpassung der Testvorrichtung auf unterschiedliche Halbleiter-Bauelemente
mit unterschiedlichen Anordnungen der Kontaktpads zu verringern.
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Die
Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung durch die Gegenstände der
unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß einer
Ausführungsform
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, wobei die Vorrichtung ein Hauptbauteil mit elektrischen
Kontakten umfasst und ein Adapterteil vorgesehen ist, das mit dem
Hauptbauteil koppelbar ist, wobei das Adapterteil elektrische Anschlüsse zur
elektrischen Kontaktierung des Hauptbauteils umfasst, und das Adapterteil
elektrische Anschlüsse
zur elektrischen Kontaktierung der zu testenden Halbleiter-Bauelemente
oder eines Zwischenbauteils umfasst.
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Durch
die Einrichtung eines Adapterteils kann die Mehrlagen-Leiterplatte bzw.
das Multilager-Board oder „Performance-Board" im Aufbau der Kontaktierungsvorrichtung
wegfallen. Aufgrund des Adapterteils kann folglich die Anzahl der
Bauteile einer solchen Kontaktierungsvorrichtung reduziert und damit
die Kosten für
die Kontaktierungsvorrichtung verringert werden. Ferner bringt die
Reduzierung der Anzahl von Bauteilen für die Kontaktierungsvorrichtung
eine Erleichterung bei der Justierung der einzelnen Bauteile mit
sich. Somit kann die Zeit zur Anpassung der Testvorrichtung auf
unterschiedliche zu testende Halbleiter-Bauelemente verkürzt und
das Test-System insgesamt besser ausgenutzt werden. Ferner kann
das Adapterteil auf kundenspezifische Anforderungen angepasst werden.
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Das
Adapterteil kann somit speziell auf die Anordnung der elektrischen
Anschlüsse
zur Kontaktierung des Hauptbauteils oder hinsichtlich der zu testenden
Halbleiter-Bauelemente angepasst werden. Dazu umfasst das Adapterteil
einerseits elektrische Kontakte zur Kontaktierung des Adapterteils und
andererseits elektrische Kontakte zur Kontaktierung der zu testenden
Halbleiter-Bauelemente. Dabei kann das Hauptbauteil eine Hauptplatine
bzw. ein sogenanntes „Tester-Motherboard" sein. Auf diese Weise
kann über
das Adapterteil eine direkte Verbindung zwischen dem Hauptbauteil
bzw. dem „Tester-Motherboard" und den zu testenden
Halbleiter-Bauelementen hergestellt werden, ohne die Notwendigkeit
eines dazwischen geschalteten Zwischenbauteils, wie z. B. einer
Mehrlagen-Leiterplatte bzw.
Multilager-Boards oder eines „Interposers".
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Alternativ
kann zwischen dem Adapterteil und den zu testenden Halbleiter-Bauelementen
noch eine weitere Komponente bzw. eine Zwischenbauteil der Testvorrichtung
zur Kontaktierung der Halbleiter-Bauelemente vorgesehen sein. In
diesem Fall kann das Adapterteil einerseits elektrische Anschlüsse zur
elektrischen Kontaktierung des Hauptbauteils und andererseits elektrische
Anschlüsse
zur elektrischen Kontaktierung der weiteren Komponente bzw. des
Zwischenbauteils der Testvorrichtung zur Kontaktierung der Halbleiter-Bauelemente
umfassen. Dabei kann das Hauptbauteil eine Hauptplatine bzw. ein „Tester-Motherboard" sein und das Zwischenbauteil
ein sogenannter „Interposer" oder der Testkopf bzw. „Testhead" der Kontaktierungsvorrichtung
sein.
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Das
Adapterteil stellt somit eine direkte elektrische Verbindung zwischen
dem „Tester-Motherboard" und einem „Interposer" oder dem Testkopf bzw. „Testhead" her, der die zu
testenden Halbleiter-Bauelemente kontaktiert, ohne die Notwendigkeit eines
dazwischen geschalteten Mehrlagen-Leiterplatte bzw. „Multilager-Boards". Dabei sind die
elektrischen Kontakte des Zwischenbauteils bzw. des Testkopfs oder
des „Interposers" zur Kontaktierung der
zu testenden Halbleiter-Bauelemente an das Kontaktpad-Layout der
zu testenden Halbleiter-Bauelemente angepasst.
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Aufgrund
seiner separaten Bauweise ist das Adapterteil austauschbar. Das
heißt,
dass das Adapterteil vom Hauptbauteil getrennt und gegen ein anderes
Adapterteil ersetzt werden kann. Dadurch kann je nach Art des Hauptbauteils
und/oder in Abhängigkeit
von dem Kontaktpad-Layout
der zu testenden Halbleiter-Bauelemente ein bestimmtes Adapterteil eingesetzt
werden, dessen elektrische Anschlüsse einerseits den elektrischen
Kontakten des Hauptbauteils entsprechen und andererseits mit den
elektrischen Kontakten der zu testenden Halbleiter-Bauelemente übereinstimmen.
Alternativ können
elektrische Anschlüsse
des Adapterteils einerseits den elektrischen Kontakten des Hauptbauteils
entsprechen und andererseits mit den elektrischen Kontakten des
verwendeten Testkopfs bzw. „Testhead" übereinstimmen.
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Ferner
kann die Anordnung der elektrischen Anschlüsse des Adapterteils einem
bestimmten Standard entsprechen. Dadurch können jeweils Adapterteile in
die Kontaktierungsvorrichtung eingesetzt werden, deren elektrischen
Anschlüsse
jeweils dem erforderlichen Standard entsprechen. So kann das Adapterteil
einerseits elektrische Anschlüsse
aufweisen, die einem bestimmten Standard zur Kontaktierung der elektrischen
Kontakte des Hauptbauteils entsprechen, und gleichzeitig kann das
Adapterteil elektrische Anschlüsse
aufweisen, die einem bestimmten Standard zum Layout der elektrischen
Kontakte (Kontaktpads) der zu testenden Halbleiter-Bauelemente entsprechen.
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Das
Adapterteil kann an einer ersten Seite elektrische Anschlüsse zur
elektrischen Kontaktierung des Hauptbauteils aufweisen und an einer
zweiten Seite elektrische Anschlüsse
zur elektrischen Kontaktierung einer weiteren Komponente oder eines
Zwischenbauteils der Testvorrichtung aufweisen. Beispielsweise kann
das Adapterteil über
elektrische Anschlüsse
an seiner Oberseite die elektrischen Kontakte des Hauptbauteils
kontaktieren und über elektrische
Anschlüsse
an seiner Unterseite die elektrischen Kontakte einer weiteren Komponente
oder eines Zwischenbauteils der Testvorrichtung, z. B. eines sogenannten „Testheads", zur Kontaktierung
der Halbleiter-Bauelemente kontaktieren.
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Es
ist auch möglich,
dass das Adapterteil ohne – Zwischenschaltung
eines Zwischenbauteils die zu testenden Halbleiter-Bauelemente direkt
kontaktiert. Dazu kann das Adapterteil an einer ersten Seite elektrische
Anschlüsse
zur elektrischen Kontaktierung des Hauptbauteils aufweisen und an
einer zweiten Seite elektrische Anschlüsse zur elektrischen Kontaktierung
der zu testenden Halbleiter-Bauelemente aufweisen. Beispielsweise
kann das Adapterteil über
elektrische Anschlüsse
an seiner Oberseite die elektrischen Kontakte des Hauptbauteils
kontaktieren und über
elektrische Anschlüsse
an seiner Unterseite die elektrischen Kontakte der zu testenden
Halbleiter-Bauelemente kontaktieren.
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Zur
Herstellung des elektrischen Kontakts zwischen den elektrischen
Anschlüssen
des Adapterteils zu den elektrischen Kontakten des Hauptbauteils,
des Zwischenbauteils und/oder der Halbleiter-Bauelemente kann das
Adapterteil mit Kontaktnadeln ausgestattet sein, wie sie auch bei
Testköpfen eingesetzt
werden.
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Die
elektrischen Anschlüsse
des Adapterteils und die elektrischen Anschlüsse des Hauptbauteils sind
zueinander komplementär
angeordnet und so ausgebildet, dass sie beim Koppeln des Adapterteils
an das Hauptbauteil selbsttätig
eine elektrische Verbindung zwischen dem Adapterteil und dem Hauptbauteil
herstellen.
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Die
elektrischen Anschlüsse
des Adapterteils können
zumindest teilweise als flexible oder federnde Kontaktnadeln und
die elektrischen Anschlüsse
des Hauptbauteils als Kontaktflächen
ausgebildet sein oder umgekehrt. Alternativ können die elektrischen Anschlüsse des
Adapterteils zumindest teilweise als flexible oder federnde Kontaktstifte
und die elektrischen Anschlüsse
des Hauptbauteils als Kontaktflächen
ausgebildet sein oder umgekehrt.
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Das
Adapterteil ist mit dem Hauptbauteil elektrisch und mechanisch koppelbar,
so dass zwischen dem Adapterteil und dem Hauptbauteil eine zuverlässige elektrische
und mechanische Verbindung hergestellt werden kann. Ferner kann
das Adapterteil in das Hauptbauteil zumindest teilweise einsetzbar
sein. Zu diesem Zweck kann das Hauptbauteil der Testvorrichtung
eine Aussparung aufweisen, in die das Adapterteil zumindest teilweise
einsetzbar ist. Dazu kann die Form der Aussparung in das Hauptbauteil
zu der Form des Adapterteils im Wesentlichen komplementär ausgebildet
sein. Auf diese Weise kann das Adapterteil in das Hauptbauteil im Wesentlichen
vollständig
eingesetzt werden, so dass das Hauptbauteil mit dem Adapterteil
eine Baugruppe bilden.
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Zur
leichteren Handhabbarkeit kann das Adapterteil in einem mit dem
Hauptbauteil gekoppelten Zustand durch mechanische Mittel und/oder
durch Unterdruck bzw. Vakuum erzeugende Mittel fixierbar sein. Dazu
können
Mittel zur Schräglagen-Korrektur vorgesehen
sein, durch die das Adapterteil in einem mit dem Hauptbauteil gekoppelten
Zustand in seiner Position am Hauptbauteil einstellbar ist. Durch
diese Mittel kann das Adapterteil in seiner Position beispielsweise
in seiner vertikalen Lage am Hauptbauteil eingestellt werden. Auf
diese Weise kann eine Schräglagen-Korrektur
bzw. „Tilt-Korrektur" des Adapterteils
vorgenommen werden, indem das Adapterteil beispielsweise auf die
horizontale Lage des Wafers mittels der mechanischen Vorrichtung
zur Tilt-Korrektur angepasst wird.
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Ferner
können
Mittel vorgesehen sein, durch die das Zwischenbauteil in seiner
Position am Adapterteil einstellbar ist. Durch diese Mittel kann
das Zwischenbauteil insbesondere in seiner horizontalen Lage am
Adapterteil eingestellt werden. Eine exakte Positionierung des Adapterteils
gegenüber
dem Hauptbauteil ist für
eine zuverlässige
elektrische Kopplung der beiden Bauteile von Bedeutung. Die exakte
Positionierung des Zwischenbauteils, z. B. des Testkopfs oder des „Interposers", gegenüber den zu
testenden Halbleiter-Bauelementen
ist für
eine zuverlässige
elektrische Kopplung der beiden Bauteile von Bedeutung. Da sich
die zu testenden Halbleiter-Bauelemente noch auf dem Wafer befinden,
erfolgt die Ausrichtung des Zwischenbauteils im Wesentlichen parallel
zur Wafer-Ebene.
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Zusammenfassend
kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lösung eine
Reduzierung von Design- und Fertigungsaufwand erzielt werden, wodurch
Kosten und Lieferzeit verringert werden können. Ferner kann die erfindungsgemäße Lösung zu einer
Reduzierung von Bauteilen der Testvorrichtung genutzt werden, was
zu einer Reduzierung des Umrüstaufwandes
bei der Anpassung der Testvorrichtung an unterschiedliche zu testende
Wafer führen kann.
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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, wobei die Vorrichtung ein Hauptbauteil mit elektrischen
Kontakten umfasst, mit mindestens folgenden Schritten:
- • Anordnen
eines Adapterteils in der Kontaktierungs-Vorrichtung;
- • Koppeln
der elektrischen Kontakte des Hauptbauteils mit elektrischen Kontakten
des Adapterteils;
- • Anordnen
eines Zwischenbauteils in der Kontaktierungs-Vorrichtung;
- • Koppeln
der elektrischen Kontakte des Adapterteils mit elektrischen Kontakten
des Zwischenbauteils;
- • Anordnen
der zu testenden Halbleiter-Bauelemente in der Kontaktierungs-Vorrichtung;
- • Koppeln
der elektrischen Kontakte des Zwischenbauteils mit elektrischen
Kontakten der zu testenden Halbleiter-Bauelemente;
- • Durchführen eines
oder mehrerer Tests zur Funktionsüberprüfung der Halbleiter-Bauelemente.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
bringt die gleichen Vorteile mit sich, wie oben in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung
beschrieben. Das Hauptbauteil kann wiederum eine Mutterplatine bzw. ein
sogenanntes „Tester-Motherboard" sein. Durch das
erfindungsgemäße Verfahren
wird folglich eine direkte elektrische Verbindung zwischen dem „Tester-Motherboard" und den zu testenden
Halbleiter-Bauelementen hergestellt, ohne die Notwendigkeit eines
dazwischen geschalteten Zwischenbauteils, wie z. B. einer Mehrlagen-Leiterplatte bzw.
Multilager-Boards oder eines „Interposers".
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Das
Verfahren kann ferner den Schritt umfassen:
Koppeln des Adapterteils
mit dem Hauptbauteil, so dass die elektrischen Kontakte des Hauptbauteils
mit den elektrischen Kontakten des Adapterteils selbsttätig miteinander
koppeln. Dazu wird das Adapterteil am Hauptbauteil so ausgerichtet, dass
die elektrischen Anschlüsse
des Adapterteils zu den elektrischen Kontakten des Hauptbauteils
ausgerichtet sind. Diese Kopplung zwischen dem Hauptbauteil und
dem Adapterteil kann durch mechanische Mittel unterstützt werden.
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Das
Verfahren kann ferner die folgenden Schritte umfassen:
- • Anordnen
eines Zwischenbauteils zwischen dem Adapterteil und den zu testenden
Halbleiter-Bauelementen;
- • Koppeln
der elektrischen Kontakte des Adapterteils mit elektrischen Kontakten
des Zwischenbauteils;
- • Koppeln
der elektrischen Kontakte des Zwischenbauteils mit elektrischen
Kontakten der zu testenden Halbleiter-Bauelemente.
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Dabei
kann das Zwischenbauteil ein sogenannter „Interposer" oder der Testkopf
bzw. „Testhead" der Testvorrichtung
sein. Das Adapterteil stellt somit eine direkte elektrische Verbindung
zwischen dem „Tester-Motherboard" und einem „Interposer" oder dem Testkopf
bzw. „Testhead" her, der die zu testenden
Halbleiter-Bauelemente kontaktiert, ohne die Notwendigkeit eines
dazwischen geschalteten Mehrlagen-Leiterplatte bzw. „Multilager-Boards".
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Das
Verfahren kann ferner den folgenden Schritt umfassen: Ausrichten
des Zwischenbauteils am Adapterteil, so dass die elektrischen Kontakte des
Zwischenbauteils zu den elektrischen Anschlüssen des Adapterteils ausgerichtet
sind. Dazu wird das Zwischenbauteil am Adapterteil so ausgerichtet, dass
die elektrischen Anschlüsse
des Zwischenbauteils zu den elektrischen Kontakten des Adapterteils ausgerichtet
sind. Das Adapterteil kann mit dem Hauptbauteil auch so gekoppelt
werden, dass die elektrischen Kontakte des Adapterteils und die
elektrischen Kontakte des Hauptbauteils selbsttätig miteinander koppeln. Auch
diese Kopplung zwischen dem Adapterteil und dem Zwischenbauteil
bzw. dem Testkopf oder dem „Interposer" kann durch mechanische
Mittel unterstützt
werden.
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Das
Verfahren kann ferner einen oder mehrere der folgenden Schritte
umfassen:
- • Einsetzen
des Adapterteils zumindest teilweise in eine Aussparung im Hauptbauteil;
- • Befestigen
des Adapterteils am Hauptbauteil durch Befestigungsmittel und
- • Befestigen
des Zwischenbauteils am Adapterteil durch Befestigungsmittel.
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Dabei
kann die Befestigung der einzelnen Bauteile durch mechanische Mittel
und/oder durch Unterdruck erzeugende Mittel erfolgen.
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Die
oben genannten Aufgaben werden ferner durch ein Test-System zum Testen
von Halbleiter-Bauelementen gelöst,
bei dem eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
eingesetzt wird und/oder bei dem eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
durchgeführt
wird.
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Im
Folgenden wird die Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
und anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Zu
den Figuren:
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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 nach
dem Stand der Technik; und
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2 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.
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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 nach dem Stand der Technik. Die Test-Vorrichtung umfasst
einen Testkopf bzw. „Testhead" 0 mit einer
Nadelkarte 15. Im Einzelnen umfasst die Test-Vorrichtung
einen Hauptbauteil bzw. eine Hauptplatine („Tester-Motherboard") 1, eine
Mehrlagen-Leiterplatte bzw. „Multilager-Board" 3, ein
Kontaktstück
bzw. „Interposer” 6, das
zwischen der Mehrlagen-Leiterplatte 3 und
einer Kontaktierungsplatte 7 angeordnet ist, wobei die Kontaktierungsplatte 7 die
zu testenden Halbleiter-Bauelemente auf dem Wafer 8 kontaktiert.
Der „Interposer" 6 hat die
Funktion, die Elektronik vom Tester über die standardisierten Kontaktstellen
(„Pogopins") 2, nach
innen zu den zu testenden Halbleiter-Bauelementen zu führen. Dabei
sind die Kontaktnadeln des „Interposers" 6 in einem
Pin-Layout angeordnet, das dem Pad-Layout der zu testenden Halbleiter-Bauelemente
auf dem Wafer 8 entspricht.
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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 8 befinden und
die zu testenden Halbleiter-Bauelemente über Kontaktnadeln der Kontaktierungsplatte 7 auf
dem Wafer 8 kontaktiert werden, der zuvor in die Test-Vorrichtung
eingebracht wurde. Dazu wird der Wafer 8 üblicherweise
auf einem Wafer-Träger
(nicht dargestellt) angeordnet und beispielsweise durch einen Unterdruck-Mechanismus
fixiert.
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Die
Hauptplatine 1 hat an ihrer Unterseite elektrische Kontakte 2,
sogenannte „Pogopins", und die Mehrlagen-Leiterplatte 3 ist
mit elektrischen Kontakten 4 ausgestattet. Die Hauptplatine 1 wird
von oben auf die Mehrlagen-Leiterplatte
in Richtung der Pfeile A aufgesetzt, so dass die Kontaktstellen
bzw. Pogopins 2 der Hauptplatine 1 mit den Kontaktstellen 4 der
Mehrlagen-Leiterplatte 3 in Kontakt kommen. Von den Kontaktstellen 4 der
Mehrlagen-Leiterplatte 3 verläuft eine Verdrahtung nach innen
zum Zentrum der Testvorrichtung bis zur Unterseite der Mehrlagen-Leiterplatte 3.
Somit können
elektrischen Signale von der Hauptplatine 1 über die
elektrischen Kontakte 2 und 3 durch elektrische
Leitungen 5 in der Mehrlagen-Leiterplatte 3 über elektrische
Kontakte des „Interposers" 6, durch
elektrische Leitungen in der Kontaktierungsplatte 7 und über elektrische
Anschlüsse
auf der Unterseite des „Interposers" 6 in die zu
testenden Halbleiter-Bauelemente auf dem Wafer 8 geleitet
werden.
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Solche
Nadelkarten 15, die in der Fachsprache auch als „Probecards" bezeichnet werden,
müssen
für den
Funktionstest in der Massenproduktion typischerweise auf das jeweils
zu testende Halbleiter-Bauelement angepasst werden. Dabei dienen
die Bauteile der Nadelkarte, insbesondere die Mehrlagen-Leiterplatte bzw. „Performance-Board", das Zwischenbauteil
bzw. „Interposer" und der Testkopf
bzw. „Probehead" im Wesentlichen
dazu, die elektrische Verbindung zwischen den standardisierten Kontakten
der Hauptplatine bzw. des „Motherboards" (außen) über die
auf dem Testkopf bzw. „Probehead" angeordneten Kontaktelemente
(innen) bis zu den zu testenden Halbleiter-Bauelementen herzustellen. Dazu müssen die
Kontaktelemente auf dem Testkopf bzw. „Probehead" dem Padlayout des zu testenden Chips
jeweils angepasst sein.
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Eine
Kontaktierungsvorrichtung nach dem Stand der Technik besteht folglich
aus vielen komplexen Teilen, die erforderlich sind, um eine Verdrahtungsführung von
den „Pogopins" bzw. den Kontaktstellen
der Hauptplatine, über
die Mehrlagen-Leiterplatte bzw. das Multilager-Board und den Interposer bis
hin zur Nadelkarte mit den Kontaktnadeln zu bilden. 1 zeigt
die bisher übliche
Konstruktion und die Trassierung der elektrischen Verbindung von
der Testerseite außen
(Motherboard) zur Waferseite der Probecard innen entsprechend dem
Pin/Padlayout. Diese Anpassung der Bauteile („Performance Board, Interposer,
Probehead") an Chips
mit unterschiedlichem Kontaktpad-Layout ist wegen des hohen Design-
und Fertigungsaufwandes extrem teuer und mit langen Lieferzeiten
verbunden.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zum Kontaktieren von Halbleiter-Bauelementen
zur Funktionsüberprüfung auf Wafer-Ebene.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst
bei der in 2 dargestellten Ausführungsform
einen Testkopf bzw. „Testhead" 0, ein
Hauptbauteil bzw. eine Hauptplatine 1, ein Adapterteil 10 und ein
Zwischenbauteil 6 zur Kontaktierung der zu testenden Halbleiter-Bauelemente,
die sich auf dem Wafer 8 befinden. Das Hauptbauteil 1 weist
eine Aussparung 9 auf, in das Adapterteil 10 eingesetzt
ist. Über
entsprechend ausgebildete elektrische Kontakte (nicht dargestellt)
sind das Hauptbauteil 1 und das Adapterteil 10 elektrisch
direkt miteinander verbunden. Auf diese Weise kann gegenüber einer
herkömmlichen
Kontaktierungsvorrichtung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Erfordernis
und die Einrichtung einer Mehrlagen-Leiterplatte 3 eingespart
werden.
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Unterhalb
des Adapterteils 10 kann ein das Zwischenbauteil 6 vorgesehen
sein, das beispielsweise als „Interposer" ausgebildet sein
kann, um die zu testenden Halbleiter-Bauelemente auf dem Wafer 8 zu
kontaktieren. Das Adapterteil 10 weist auf seiner Unterseite
elektrische Anschlüsse 11 auf, über die eine
elektrische Verbindung zwischen dem Adapterteil 10 und
dem Zwischenbauteil 6 hergestellt werden kann. Auf der
Unterseite des Adapterteils 10 sind ferner Unterdruck bzw.
Vakuum erzeugende Mittel 13 angeordnet, über die
das Zwischenbauteil 6 am Adapterteil 10 befestigt
werden kann.
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Das
Adapterteil 10 umfasst auf seiner oberen Seite elektrische
Anschlüsse
(nicht dargestellt) zur elektrischen Kontaktierung des Hauptbauteils 1 und auf
seiner unteren Seite elektrische Anschlüsse 11 zur elektrischen
Kontaktierung des Zwischenbauteils 6. Das Zwischenbauteil 6 hat
seinerseits auf der Unterseite elektrische Anschlüsse 12,
um die zu testenden Halbleiter-Bauelemente auf dem Wafer 8 zu
kontaktieren. Dadurch ist eine elektrische Signalverbindung zwischen
den zu testenden Halbleiter-Bauelementen und dem Hauptbauteil bzw.
der Haupt-Platine 1 hergestellt.
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Die
elektrischen Anschlüsse
des Adapterteils 10 und die elektrischen Anschlüsse des
Hauptbauteils 1 sind zueinander komplementär angeordnet und
so ausgebildet, dass sie beim Koppeln des Adapterteils 10 an
das Hauptbauteil 1 selbsttätig eine elektrische Verbindung
zwischen dem Adapterteil 10 und dem Hauptbauteil 1 herstellen.
Ebenso sind die elektrischen Anschlüsse 11 des Adapterteils 10 und die
elektrischen Kontakte des Zwischenbauteils 6 zueinander
komplementär angeordnet
und so ausgebildet, dass sie beim Koppeln des Zwischenbauteils 6 an
das Adapterteil 10 selbsttätig eine elektrische Verbindung
zwischen dem Zwischenbauteil 6 und dem Adapterteil 10 herstellen.
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Die
Kopplung zwischen dem Hauptbauteil 1 und dem Adapterteil 10 kann
ferner durch mechanische Befestigungsmittel unterstützt sein.
Die Mittel zur Befestigung des Adapterteils 10 am Hauptbauteil 1 können so
ausgebildet sein, dass das Adapterteil 10 in dem mit dem
Hauptbauteil 1 gekoppelten Zustand in seiner Position am
Hauptbauteil 1 einstellbar ist. Durch diese Mittel kann
das Adapterteil in seiner Position insbesondere in seiner horizontalen
Lage am Hauptbauteil eingestellt werden. Dadurch kann eine Verkippung
bzw. Schieflage („Tilt") zwischen dem Adapterteil 10 und
dem Hauptbauteil 1 verhindert bzw. ausgeglichen werden.
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Darüber hinaus
können
die Mittel zur Befestigung des Zwischenbauteils 6 am Adapterteil 10 so ausgebildet
sein, dass das Zwischenbauteil 6 in dem mit dem Adapterteil 10 gekoppelten
Zustand in seiner Position am Adapterteil 10 einstellbar
ist. Dadurch kann auch das Zwischenbauteil 6 in seiner
Position insbesondere in seiner horizontalen Lage am Adapterteil 10 in
Richtung der Doppelpfeile B eingestellt werden.
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Alternativ
zu dem in 2 dargestellten Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung
kann das Adapterteil 10 auch so ausgebildet sein, dass über das
Adapterteil 10 die zu testenden Halbleiter-Bauelemente
auf dem Wafer 8 direkt kontaktiert werden. Dazu kann das
Adapterteil 10 über
elektrische Anschlüsse
an seiner Oberseite die elektrischen Kontakte des Hauptbauteils 1 kontaktieren
und über
die elektrische Anschlüsse 11 an
seiner Unterseite ohne einen zwischengeschalteten „Interposer" 6 die elektrischen
Kontakte der zu testenden Halbleiter-Bauelemente direkt kontaktieren.
-
Die
Form der Aussparung 9 in dem Hauptbauteil 1 ist
zu der Form des Adapterteils komplementär ausgebildet, so dass das
Hauptbauteil 1 und das Adapterteil 10 eine Baugruppe
bilden. Aufgrund seiner separaten Bauweise und seiner trennbaren Kopplung
an das Hauptbauteil 1 ist das Adapterteil 10 jedoch
austauschbar. Dadurch kann je nach Art des Hauptbauteils 1 und
in Abhängigkeit
von dem Kontaktpad-Layout der zu testenden Halbleiter-Bauelemente
ein bestimmtes Adapterteil 10 eingesetzt werden, dessen
elektrische Anschlüsse
einerseits den elektrischen Kontakten des Hauptbauteils 1 entsprechen
und andererseits mit den elektrischen Kontakten der zu testenden
Chips übereinstimmen.
Alternativ können
elektrische Anschlüsse
des Adapterteils 10 einerseits den elektrischen Kontakten
des Hauptbauteils 1 entsprechen und andererseits mit den elektrischen
Kontakten des verwendeten Zwischenbauteils bzw. „Interposers" 6 übereinstimmen.
-
Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann
im Vergleich zu bekannten Test-Systemen oder Kontaktierungsvorrichtungen
zumindest die Einrichtung einer Mehrlagen-Leiterplatte bzw. des „Multilager-Boards" oder des „Performance-Boards" entfallen. Sofern
das Adapterteil 10 die zu testenden Halbleiter-Bauelemente
direkt kontaktiert, kann sogar die Einrichtung eines Zwischenbauteils 6 bzw.
eines Testkopfs oder „Interposers" entfallen. Somit
kann die vorliegende Erfindung die Anzahl der Bauteile einer Kontaktierungsvorrichtung
reduzieren und damit sowohl die Herstellungskosten für die Kontaktierungsvorrichtung
als auch die benötigte
Zeit für
die Anpassung und Justierung der Testvorrichtung verringert werden.
Dabei können
unterschiedliche Adapterteile 10 unterschiedliche Layouts
für die
elektrischen Anschlüsse 11 haben,
die jeweils den geforderten Standards oder den Kundenwünschen entsprechen.
Das heißt,
dass zur Anpassung der Kontaktierungsvorrichtung an unterschiedliche
Arten von Chips das Adapterteil 10 vom Hauptbauteil 1 getrennt und
gegen ein anderes Adapterteil 10 ersetzt werden kann, ohne
dass eine weitere Komponente der des Test-Systems oder der Kontaktierungsvorrichtung ausgetauscht
werden muss.
-
- 0
- Testkopf
bzw. „Testhead"
- 1
- Hauptbauteil
bzw. „Motherboard"
- 2
- elektrische
Kontakte am Hauptbauteil 1 mit Verdrahtung zum Testkopf-Kontaktierer
bzw. „Testhead-Connector"
- 3
- Mehrlagen-Leiterplatte
bzw. „Multilager-Board"
- 4
- elektrische
Kontakte an der Mehrlagen-Leiterplatte 3
- 5
- elektrische
Leitungen in der Mehrlagen-Leiterplatte 3
- 6
- Zwischenbauteil
bzw. „Interposer"
- 7
- Testkopf
bzw. „Probe
Head"
- 8
- Wafer
mit den zu testenden Halbleiter-Bauelementen
- 9
- Kontaktmechanismus,
z. B. „Pogopins" fest verbunden mit
dem Adapterteil 10
- 10
- Adapterteil
- 11
- elektrische
Kontakte zwischen dem Adapterteil 10 und dem Zwischenbauteil
bzw. „Interposer" 6
- 12
- elektrische
Anschlüsse
bzw. Kontaktnadeln oder „Probes" an der Unterseite
d. Zwischenbauteils, „Interposer" 6
- 13
- Befestigungsmittel
bzw. Vakuum erzeugende Mittel
- 14
- Vorrichtung
zur Tilt-Korrektur
- 15
- Test-Vorrichtung
bzw. Nadelkarte
- A
- Bewegungsrichtung
zur Kopplung des Hauptbauteils 1 mit der Mehrlagen-Leiterplatte 3
- B
- Bewegungsrichtung
zur Kopplung des Adapterteils 10 mit dem Hauptbauteil 1