-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von Halbleiterchips, ein Prüfgerät und eine Prüfstiftanordnung für ein Prüfgerät.
-
HINTERGRUND
-
In der Leistungselektronik werden sehr häufig Halbleiterchips mit vertikalen Transistoren, wie zum Beispiel IGBT-Transistoren, oder im Allgemeinen Transistoren verwendet, in welchen mindestens ein elektrisches Kontaktelement auf einer ersten Hauptfläche des Halbleiterchips angeordnet ist, und mindestens ein anderes elektrisches Kontaktelement auf einer zweiten Hauptfläche des Halbleiterchips gegenüber der ersten Hauptfläche angeordnet ist. Vor dem Liefern der Halbleiterchips an einen Kunden ist es wichtig, zu wissen, ob die Halbleiterchips in gutem Zustand sind oder ob sie vorbestimmte Leistungskriterien erfüllen. Ein weiterer Vorteil wäre ein Prüfen der Halbleiterchips unmittelbar nach der Frontend-Verarbeitung auf einer Wafer-Ebenenbasis, da Kosteneinsparungen hoch wären, wenn defekte Bauelemente in einer frühen Phase des Fertigungsprozesses identifiziert werden könnten.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein besseres Verständnis von Ausführungsformen vermitteln und sind in diese Spezifikation einbezogen und bilden einen Teil derselben. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Ausführungsformen. Andere Ausführungsformen und viele der beabsichtigten Vorteile von Ausführungsformen sind leicht zu erkennen, da sie durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung besser zu verstehen sind. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstäblich in Bezug aufeinander. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile.
-
1 stellt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Prüfen von Halbleiterchips gemäß einem Beispiel dar.
-
2 zeigt eine schematische Seitenansichtsdarstellung einer Prüfumgebung zusammen mit einem Prüfgerät im Querschnitt.
-
3 stellt ein Ersatzschaltbild einer Prüfschaltung zum Prüfen eines Halbleiter-Leistungstransistors dar.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Die Aspekte und Ausführungsformen werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei im Allgemeinen durchgehend gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um sich auf gleiche Elemente zu beziehen. In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein umfassendes Verständnis eines oder mehrerer Aspekte der Ausführungsformen zu vermitteln. Für Fachleute versteht es sich jedoch von selbst, dass ein oder mehrere Aspekte der Ausführungsformen mit einem niedrigeren Grad der spezifischen Details umgesetzt werden können. In anderen Fällen werden bekannte Strukturen und Elemente in schematischer Form dargestellt, um die Beschreibung eines oder mehrerer Aspekte der Ausführungsformen zu erleichtern. Es versteht sich von selbst, dass andere Ausführungsformen verwendet und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich ferner von selbst, dass die Zeichnungen nicht maßstabsgetreu oder nicht unbedingt maßstabsgetreu sind.
-
Obwohl außerdem ein bestimmtes Merkmal oder ein bestimmter Aspekt einer Ausführungsform möglicherweise nur in Bezug auf eine von mehreren Implementierungen offenbart wird, kann solch ein Merkmal oder Aspekt mit einem oder mehreren anderen Merkmalen oder Aspekten der anderen Implementierungen kombiniert werden, wenn es für eine beliebige oder bestimmte Anwendung erwünscht und vorteilhaft ist. Ferner sollen, insofern als die Begriffe „aufweisen”, „haben”, „mit” oder andere Varianten davon in der ausführlichen Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, diese Begriffe in einer ähnlichen Weise einschließend sein wie der Begriff „umfassend”. Die Begriffe „gekoppelt” und „verbunden” können zusammen mit Ableitungen verwendet werden. Es versteht sich von selbst, dass diese Begriffe verwendet werden können, um anzuzeigen, dass zwei Elemente miteinander zusammenwirken oder interagieren, ungeachtet dessen, ob sie in direktem physischem oder elektrischem Kontakt oder nicht in direktem Kontakt miteinander stehen. Außerdem bezieht sich der Begriff „beispielhaft” eher nur auf ein Beispiel als auf das Beste oder Optimale. Die folgende ausführliche Beschreibung ist daher nicht in einem einschränkenden Sinne aufzufassen, und der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung wird durch die angehängten Ansprüche definiert.
-
Beispiele eines Verfahrens zum Prüfen von Halbleiterchips und eines Geräts zum Prüfen von Halbleiterchips können verschiedene Typen von Halbleiterchips verwenden, darunter MOS-Transistorstrukturen oder vertikale Transistorstrukturen, wie zum Beispiel IGBT(Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode)-Strukturen, oder im Allgemeinen Transistoren oder andere Strukturen oder Bauelemente, in welchen mindestens ein elektrisches Kontaktelement auf einer ersten Hauptfläche des Halbleiterchips angeordnet ist, und mindestens ein anderes elektrisches Kontaktelement auf einer zweiten Hauptfläche des Halbleiterchips gegenüber der ersten Hauptfläche des Halbleiterchips angeordnet ist.
-
In den Ansprüchen und in der folgenden Beschreibung werden verschiedene Beispiele eines Verfahrens zum Prüfen von Halbleiterchips als eine bestimmte Reihenfolge von Prozessen oder Maßnahmen, insbesondere im Flussdiagramm, beschrieben. Es ist zu erwähnen, dass die Beispiele nicht auf die bestimmte beschriebene Reihenfolge beschränkt werden sollten. Bestimmte oder alle der verschiedenen Prozesse oder Maßnahmen können auch gleichzeitig oder in jeder anderen sinnvollen und geeigneten Reihenfolge durchgeführt werden.
-
1 stellt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens 10 zum Prüfen von Halbleiterchips gemäß einem Beispiel dar. Das Verfahren 10 umfasst: Bereitstellen eines Prüfgeräts (Feld 11), Bereitstellen eines elektrisch leitenden Trägers (Feld 12), Bereitstellen eines Halbleitersubstrats, das eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche gegenüber der ersten Hauptfläche und eine Mehrzahl von Halbleiterchips umfasst, wobei die Halbleiterchips ein erstes Kontaktelement auf der ersten Hauptfläche und ein zweites Kontaktelement auf der zweiten Hauptfläche umfassen (Feld 13), Anordnen des Halbleitersubstrats auf dem Träger, wobei die zweite Hauptfläche dem Träger zugewandt ist (Feld 14), elektrisches Verbinden des Trägers mit einer Kontaktstelle, die auf der ersten Hauptfläche angeordnet ist (Feld 15), und Prüfen eines Halbleiterchips durch elektrisches Verbinden des Prüfgeräts mit dem ersten Kontaktelement des Halbleiterchips und der Kontaktstelle (Feld 16).
-
Das obige Verfahren 10 ermöglicht ein Prüfen von Halbleiterchips, die vertikale Strukturen aufweisen und auf ein und demselben Halbleitersubstrat integriert sind, durch eine laterale Prüfstiftanordnung, wobei die Prüfstifte mit ein und derselben Hauptfläche des Halbleitersubstrats verbunden werden. In einer Prüfkonfiguration, wobei ein Prüfgerät mit einer oberen, ersten Hauptfläche des Halbleitersubstrats verbunden wird, vermeidet das obige Verfahren 10 ein Verbinden des Prüfgeräts durch einen elektrischen Draht mit der unteren, zweiten Hauptfläche des Halbleitersubstrats. Die Länge solch eines elektrisch leitenden Drahtes würde eine hohe parasitäre Induktivität mit sich bringen. Das obige Verfahren 10 ermöglicht demnach die Vornahme von Prüfmessungen an vertikal strukturierten Halbleiterchips in der gleichen Weise wie bei lateral strukturierten Halbleiterchips.
-
Gemäß einem Beispiel des Verfahrens 10 von 1 umfassen ein Teil oder alle der Halbleiterchips einen oder mehrere von einem Transistor, einem Leistungstransistor, einem vertikalen Transistor, einem MOS-Transistor und einem Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT).
-
Gemäß einem Beispiel des Verfahrens 10 von 1 umfasst das elektrische Verbinden des Trägers mit der Kontaktstelle ein vorübergehendes Verbinden des Trägers mit der Kontaktstelle und insbesondere Verbinden des Trägers mit der Kontaktstelle nur in einem Zeitintervall, in welchem Prüfen eines Halbleiterchips erfolgt, d. h. elektrische Prüfsignale an den Halbleiterchip angelegt werden. Gemäß einem Beispiel davon kann das Halbleitersubstrat einen Hilfs-Halbleiterchip umfassen, der zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem Träger und der Kontaktstelle imstande ist. Gemäß einem Beispiel davon kann der Hilfs-Halbleiterchip ein elektrisches Bauelement mit einer vertikalen Struktur umfassen, was bedeutet, dass der Hilfs-Halbleiterchip zum elektrischen Verbinden des Bauelements ein erstes Kontaktelement auf der Hauptfläche des Halbleitersubstrats und ein zweites Kontaktelement auf der zweiten Hauptfläche des Halbleitersubstrats umfassen kann. Insbesondere kann das erste Kontaktelement des Hilfs-Halbleiterchips mit der Kontaktstelle identisch sein.
-
Gemäß einem Beispiel des Verfahrens 10 von 1 kann der Halbleiterchip einen oder mehrere von einem Schalter, einem Transistor, einem vertikalen Transistor, einem MOS-Transistor und einem Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) umfassen.
-
Gemäß einem Beispiel des obigen Verfahrens 10 von 1 ist der Hilfs-Halbleiterchip vom gleichen Typ wie die Halbleiterchips der Mehrzahl von Halbleiterchips. Insbesondere kann der Hilfs-Halbleiterchip einer aus der Mehrzahl von Halbleiterchips sein. Gemäß einem Beispiel davon kann der Hilfs-Halbleiterchip ein bestimmter Halbleiterchip sein, der ungeachtet dessen, welcher Halbleiterchip gerade geprüft wird, immer der gleiche ist. Gemäß einem anderen Beispiel kann der Hilfs-Halbleiterchips ein „fliegender” sein, was bedeutet, dass der Hilfs-Halbleiterchip einer ist, der immer in der Nachbarschaft von oder benachbart zu dem Halbleiterchip ist, der gerade geprüft wird. Insbesondere kann der Hilfs-Halbleiterchip derjenige sein, der dem zu prüfenden Halbleiterchip am nächsten ist, oder derjenige, der unmittelbar benachbart neben dem Halbleiterchip ist, der geprüft wird.
-
Gemäß einem Beispiel des Verfahrens 10 von 1 umfasst das Prüfen des Halbleiterchips ein Erzeugen von ersten Steuersignalen und Zuführen der ersten Steuersignale zu dem zu prüfenden Halbleiterchip und Erzeugen von zweiten Steuersignalen und Zuführen der zweiten Steuersignale zum Hilfs-Halbleiterchip. Gemäß einem Beispiel davon werden die ersten und zweiten Steuersignale miteinander synchronisiert. Gemäß einem Beispiel davon wird der Hilfs-Halbleiterchip nur während der Prüfmessintervalle, in welchen die ersten Steuersignale dem zu prüfenden Halbleiterchip zugeführt werden, durch die zweiten Steuersignale angesteuert. Das Ansteuern des Hilfs-Halbleiterchips mit den zweiten Steuersignalen kann ein Erzeugen eines leitenden Pfades zwischen dem ersten Kontaktelement und dem zweiten Kontaktelement des Hilfs-Halbleiterchips und demnach zwischen dem elektrisch leitenden Träger und der Kontaktstelle umfassen. Genauer gesagt, kann das Ansteuern des Hilfs-Halbleiterchips, falls der Hilfs-Halbleiterchip einen Transistor umfasst, ein Schalten des Transistors auf EIN umfassen.
-
Wie bereits erwähnt, ist der Hilfs-Halbleiterchip gemäß einem Beispiel seitlich des zu prüfenden Halbleiterchips 31 angeordnet, und er ist nur einer der Mehrzahl von Halbleiterchips, welche die vertikalen Transistorbauelemente umfassen können. Ein Vorteil dieser Konfiguration ist, dass der Halbleiterchip, der geprüft werden soll, und der Hilfs-Halbleiterchip gleiche Stromlasten aufweisen, wenn beide vertikalen Transistoren davon eingeschaltet werden. Als Folge sollten während des Prüfens des Halbleiterchips keine Strombeschränkungen oder -begrenzungen auftreten.
-
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Prüfgeräts 20 zum Prüfen von Halbleiterchips gemäß einem Beispiel. Das Prüfgerät 20 von 2 umfasst eine Prüfeinheit 21 und eine Sondeneinheit 22. Die Prüfeinheit 21 ist mit der Sondeneinheit 22 durch Verbindungsleitungen 23 verbunden. Die Sondeneinheit 22 kann eine Prüfstiftanordnung 22.1 umfassen, die erste Prüfstifte 22.11 und zweite Prüfstifte 22.12 umfasst, wobei die ersten Prüfstifte 22.11 so angeordnet sind, dass sie mit Kontaktelementen eines zu prüfenden Halbleiterchips 31 verbunden werden, und die zweiten Prüfstifte 22.12 so angeordnet sind, dass sie mit Kontaktelementen eines Hilfs-Halbleiterchips 32 verbunden werden. Die Steuereinheit 21 ist so ausgelegt, dass sie erste Steuersignale erzeugt und die ersten Steuersignale den ersten Prüfstiften 22.11 zuführt, und zweite Steuersignale erzeugt und die zweiten Steuersignale den zweiten Prüfstiften 22.12 zuführt. Die Halbleiterchips 31 und 32 sind auf einem Halbleitersubstrat integriert, das eine Halbleiterscheibe nach der Frontend-Verarbeitung sein kann.
-
Die Steuereinheit 21 kann eine Spannungs- oder Stromquelle 21.1 und eine Schaltungsanordnung umfassen, die so programmiert ist, dass sie erste und zweite Steuersignale gemäß verschiedenen Prüfvorgängen erzeugt.
-
Gemäß einem Beispiel des Prüfgeräts 20 von 2 ist die Steuereinheit 21 so ausgelegt, dass sie erste und zweite Steuersignale erzeugt, die miteinander synchronisiert werden.
-
Gemäß einem Beispiel des Prüfgeräts 20 von 2 ist die Prüfstiftanordnung 22.1 so ausgelegt, dass sie in der Form einer Sondenkarte ist.
-
Gemäß einem Beispiel des Prüfgeräts 20 von 2 sind die ersten und zweiten Prüfstifte 22.11 und 22.12 in Bezug auf einander so angeordnet, dass sie mit einem Halbleiterchip 31 und einem Hilfs-Halbleiterchip 32 verbunden werden sollen, welche in einer seitlichen Weise angeordnet und auf ein und demselben Halbleitersubstrat 30 gefertigt sind, das zum Beispiel eine Halbleiterscheibe, insbesondere eine Silizium-Halbleiterscheibe, umfassen kann. Insbesondere können die Halbleiterbauelemente, die geprüft werden sollen, Transistoren, insbesondere vertikale Transistoren, insbesondere Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) umfassen. In diesem Fall umfassen die Halbleiterchips mit den darauf gefertigten Halbleiterbauelementen erste Kontaktelemente, nämlich ein Source-Kontaktelement, und ein Gate-Kontaktelement auf der ersten, oberen Hauptfläche des Halbleitersubstrats 30, und ein zweites Kontaktelement in Form eines Drain-Kontaktelements auf der zweiten, unteren Hauptfläche des Halbleitersubstrats 30. In diesem Fall und in einer beispielhaften einfachen Konfiguration können die ersten Prüfstifte 22.11 zwei Prüfstifte zum Herstellen von Kontakt mit dem Source-Kontaktelement und dem Gate-Kontaktelement des zu prüfenden Halbleiterchips 31 umfassen, und in gleicher Weise können die zweiten Prüfstifte 22.12 zwei Prüfstifte zum Herstellen von Kontakt mit dem Source-Kontaktelement und dem Gate-Kontaktelement des Hilfs-Halbleiterchips 32 umfassen.
-
Gemäß einem Beispiel des Prüfgeräts 20 von 2 umfasst das Prüfgerät 20 ferner einen Träger 40 zum Aufnehmen eines Halbleitersubstrats mit einer Mehrzahl von darauf gefertigten Halbleiterchips 32. Gemäß einem Beispiel davon ist der Träger 40 zum Aufnehmen eines Halbleitersubstrats in Form einer Halbleiterscheibe, insbesondere einer mit einer Standardgröße, ausgelegt. Gemäß einem Beispiel umfasst der Träger 40 ein elektrisch leitendes Material, und genauer gesagt, umfasst der Träger 40 eine Vakuumansaugvorrichtung. Die Vakuumansaugvorrichtung kann von jeder Form und Struktur sei, und sie kann Mittel zum Ansaugen des Halbleitersubstrats umfassen.
-
2 stellt außerdem eine gestrichelte Linie 50 dar, die mit dem Träger 40 verbunden ist. Die gestrichelte Linie 50 bezeichnet eine Verbindungsleitung 50, welche notwendig wäre, um den Träger 40 und die zweiten Kontaktelemente der Halbleiterchips 31 mit der Prüfeinheit 21 zu verbinden, wenn kein Hilfs-Halbleiterchip 32 verwendet würde. Solch eine Verbindungsleitung 50 wäre aufgrund hoher parasitärer Induktivität nachteilig.
-
3 zeigt ein schematisches Schaltbild, das eine Ersatzschaltung einer Schaltzeit-Prüfschaltung 30 für induktive Last zum Prüfen von MOS-Transistorbauelementen darstellt. Die in die 3 dargestellte Prüfschaltung 30 zeigt einen MOS-Transistor 41, dessen Gate mit einer Spannungsquelle VGS verbunden ist. Der Drain-Kontakt des MOS-Transistors 41 ist mit dem Drain-Kontakt eines Hilfs-Halbleiterbauelements 42 verbunden, das ebenfalls einen MOS-Transistor umfasst. Beide Drain-Kontakte sind durch den elektrisch leitenden Träger miteinander verbunden, wie in 2 dargestellt. Der Source-Kontakt des Hilfs-Halbleiterbauelements 42 ist durch einen Induktor 51 und eine Diode 52, die parallel zum Induktor 51 geschaltet ist, mit der Prüfeinheit verbunden. Der Gate-Kontakt des Hilfs-Halbleiterbauelements 42 ist ebenfalls mit der Prüfeinheit verbunden. Die Prüfeinheit erzeugt und liefert Ansteuerungssignale an die Gate-Kontakte des zu prüfenden Halbleiterchips 41 und des Hilfs-Halbleiterbauelements 42. Während Prüfintervallen des zu prüfenden Halbleiterchips 41 sollte das Hilfs-Halbleiterbauelement 42 durch Zuführen von elektrischen Signalen zum Gate-Kontaktelement eingeschaltet sein. Als Folge fließt ein Strom, der durch den zu prüfenden Halbleiterchip 41 fließt, über den Träger zum Drain-Kontaktelement des Hilfs-Halbleiterbauelements 42 und über den leitenden Pfad des Transistorbauelements zum Source-Element des Hilfs-Halbleiterbauelements 42. Das Source-Element des Hilfs-Halbleiterbauelements ist auf der oberen Hauptfläche des Halbleitersubstrats angeordnet und bildet eine Kontaktstelle, welche durch Prüfstifte der Prüfstiftanordnung, insbesondere der Sondenkarte, angeschlossen werden kann. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von verschiedenen Prüfschemata und -vorgängen durchgeführt werden.
-
Obwohl die Erfindung in Bezug auf eine oder mehrere Implementierungen veranschaulicht und beschrieben wurde, können Abänderungen und/oder Modifikationen an den veranschaulichten Beispielen vorgenommen werden, ohne vom Gedanken und Schutzumfang der angehängten Ansprüche abzuweichen. Es ist insbesondere hinsichtlich der verschiedenen Funktionen, die durch die zuvor beschriebenen Komponenten oder Strukturen (z. B. Anordnungen, Bauelemente, Schaltungen, Systeme usw.) ausgeführt werden, beabsichtigt, dass die Begriffe (einschließlich einer Bezugnahme auf „Mittel”), die zur Beschreibung solcher Komponenten verwendet werden, sofern nichts anderes angegeben, jeglicher Komponente oder Struktur entsprechen, welche die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente ausführt (d. h. welche funktionell gleichwertig ist), auch wenn sie mit der offenbarten Struktur, welche die Funktion in den hierin veranschaulichten beispielhaften Implementierungen der Offenbarung ausführt, strukturell nicht gleichwertig ist.
