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Technischer Anwendungsbereich
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Die vorliegende Offenlegungsschrift bezieht sich auf eine Halbleiterstruktur und ein Verfahren zum Testen derselben unter Verwendung einer Sensorkarte. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenlegungsschrift, jedoch nicht ausschließlich, auf eine Halbleiterstruktur zur Prozesssteuerung und - Überwachung eines Halbleiter-Herstellungsprozesses.
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Hintergrund
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Es ist bekannt, dass Halbleiter-Produktionsstätten (auch Gießereien genannt) die Qualität und Stabilität eines Halbleiter-Herstellungsprozesses durch Messen elektrischer Parameter von Wafern bei ausgewählten Schritten im Zuge des Herstellungsprozesses beurteilen und/oder wenn die Wafer den Prozess durchlaufen haben. Die Gießereien verwenden gewöhnlich Prozesssteuerungs-Monitore (PCMs) zu diesem Zweck.
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1 veranschaulicht einen typischen Wafer 1. Der Wafer 1 umfasst ein Halbleitersubstrat 5, welches beispielsweise ein Siliziumsubstrat sein kann. Eine Vielzahl von Halbleiterchips 2 wird an dem Substrat 5 durch einen Halbleiterherstellungsprozess gefertigt. Die Chips 2 enthalten integrierte Schaltkreise, welche oft durch Kunden der Gießereien bestellt werden, und folglich ebenfalls als Kundenchips 2 bezeichnet werden können. Die Chips 2 sind durch Anreißlinien 3 voneinander getrennt, welche im Zuge von Verpackungsprozessen zum individuellen Verpacken der Chips 2 gesägt werden sollen. Das Substrat 5 besitzt hieran gefertigte PCMs 4. Gewöhnlich werden die PCMs 4 gleichzeitig auf dem Substrat 5 gemeinsam mit den Chips 2 gefertigt. Die PCMs 4 sind gewöhnlich innerhalb der Anreißlinien 3 des Wafers 1 bereitgestellt. Die in den Anreißlinien 3 bereitgestellten PCMs 4 können ebenfalls als Anreißlinien-Monitore bezeichnet werden. Manchmal ist es nicht möglich, die PCMs 4 innerhalb der Anreißlinien 3 bereitzustellen. So können beispielsweise bestimmte Herstellungs-/Verpackungsprozesse metallfreie Anreißlinien erfordern, oder die Anreißlinien 3 bieten nicht genügend Raum zum Aufnehmen besonderer PCMs. In diesen Fällen muss einer oder müssen mehrere Chips 2 geopfert werden, um die PCMs 4 innerhalb des wertvollen Bereiches der geopferten Chips 2 unterzubringen.
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Jeder PCM 4 umfasst eine Vielzahl von Teststrukturen (wie beispielsweise Metallwiderstände, Polysiliziumwiderstände, Kontaktdurchgänge, Transistoren, Transistoranordnungen, Kondensatoren, Photodioden usw.) und Testflächen (welche man ebenso als PCM-Flächen bezeichnen kann), welche elektrisch mit den Teststrukturen verbunden sind. Im Gebrauch wird ein Stück Testausrüstung elektrisch mit den Testflächen über eine Sensorkarte verbunden, und die Testausrüstung bewerkstelligt dann elektrische Tests an den Teststrukturen. Auf diese Weise ist die Gießerei, welche den Wafer 1 hergestellt hat, in der Lage, die Qualität der Vorrichtung zu bewerten und zu sichern.
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2 veranschaulicht einen Teil einer exemplarischen Sensorkarte 8, welche zum Verbinden der Testflächen innerhalb der PCMs 4 mit der Testausrüstung verwendet wird. Die Sensorkarte 8 umfasst eine Vielzahl von Sensoren 6. Jeder der Sensoren 6 besitzt einen Sensorstift 7 an seiner Spitze zum direkten Inkontaktbringen mit den Testflächen. Gegenüberliegende Enden der Sensoren 6 können mit der Testausrüstung (nicht gezeigt) über Kabel verbunden werden, um programmierte elektrische Signale von der Testausrüstung zu empfangen. Die Sensoren 6 sind einander gegenüber hinreichend elektrisch isoliert, um DC-Fehlerströme und Kreuzkopplung von hochfrequenten Signalen auf akzeptable Pegel zu reduzieren. Jede Sensorkarte besitzt eine gewisse Sensoranordnung, welche durch Sensoranzahl und Sensorabstand definiert wird. Der Sensorabstand definiert den Abstand zwischen benachbarten Sensorstiften 7. Der Begriff „Abstand“ bezieht sich allgemein auf den Abstand von Mittelpunkt zu Mittelpunkt. Der Sensorabstand definiert die auf benachbarte Sensoren maximal anlegbare Spannung. In einem nicht beschränkenden Beispiel umfasst die Sensorkarte 8 sechzehn Sensoren 6 mit einem Sensorabstand P1 von 115 µm. Dieser besondere Abstand ermöglicht es, bis zu 1.100 Volt an benachbarte Sensoren basierend auf dem Paschen'schen Gesetz anzulegen. Wie in 2 gezeigt, sind die Sensorstifte 7 der Sensoren 6 entlang einer geraden Linie ausgefluchtet. Es ist üblich (jedoch nicht notwendig), dass die Sensorstifte 7 in gleichem Abstand voneinander entfernt sind.
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Die 3 und 4 veranschaulichen Draufsichten einer exemplarischen Halbleiterstruktur 14, welche an dem Substrat 5 als ein Teil der PCMs 4 zum Gebrauch mit der Sensorkarte 8 hergestellt sein kann. Die Struktur 14 umfasst eine Anordnung von an dem Substrat 5 hergestellten Testflächen 9. Wie in 4 gezeigt, sind Teststrukturen 11, 12, 13 (unter anderen) zwischen den Testflächen 9 hergestellt und sind elektronisch mit mindestens einer der Testflächen 9 verbunden. So kann beispielsweise die Teststruktur 11 ein Metallwiderstand sein, welcher aus einer Schicht Metall gebildet ist, welche durch den Halbleiter-Herstellungsprozess bereitgestellt wird. Zwei Knoten des Metallwiderstands 11 können elektrisch mit zwei Testflächen 9 an dessen jeweiliger unmittelbarer linker und rechter Seite verbunden sein. Die Teststruktur 12 kann ein Polysiliziumwiderstand sein und elektrisch zwischen zwei Testflächen 9 an der unmittelbaren linken und rechten Seite der Struktur 12 verbunden sein. Wie in den 3 und 4 gezeigt sind die Testflächen 9 voneinander um einen Abstand P2 entfernt. Der Abstand P2 der Testflächen 9 ist konventionell gewählt, um mit dem Sensorabstand P1 einer zu verwendenden Sensorkarte übereinzustimmen. So sind beispielsweise die Testflächen zum Gebrauch der Sensorkarte 8 zum Testen der Teststrukturen innerhalb der Struktur 14 konstruiert, um einen Abstand von 115 µm aufzuweisen, welcher gleich dem Sensorabstand P1 ist. Als ein Ergebnis hieraus sind die Sensorstifte 7 der Sensorkarte 8 in der Lage, sich elektrisch mit einer Gruppe von sechzehn aufeinanderfolgenden Testflächen 9 gleichzeitig wie in 3 gezeigt zu verbinden. Durch Bereitstellen geeigneter elektrischer Signale an die Sensorstifte 7 durch die Testausrüstung können die Teststrukturen 11, 12, 13 (unter anderen), welche mit der Gruppe von sechzehn Testflächen 9 verbunden sind, in einem Durchgang, ohne irgendeine Anpassung der Position der Sensorkarte 8 oder der Position des Substrates 5, getestet werden. Die Abmessung einer jeden Testfläche beträgt allgemein ungefähr 60 µm*60 µm angesichts des Abstandes P2 von 115 µm. Ein PCM 4 kann eine Testreihe umfassen, welche mehr als sechzehn Testflächen besitzt. Eine Testreihe bezieht sich allgemein auf eine Anordnung von Testflächen, welche entlang einer Linie innerhalb einer Anreißlinie 3 oder eines Chips 2 mit hiermit verbundenen Teststrukturen befindlich sind. Um verbleibende Teile der Testreihe zu testen, wird das Substrat 5 in Bezug auf die Sensorkarte 8 über die getestete Gruppe von sechzehn aufeinanderfolgenden Testflächen 9 (zum Beispiel um einen Abstand von mindestens 16*P2) bewegt, um sich mit den verbleibenden Testflächen 9 zu verbinden.
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Bei Teststrukturen, welche kleinere Abmessungen (beispielsweise die Teststrukturen 11, 12) in Bezug auf den Abstand zwischen aneinander grenzenden Testflächen aufweisen, wird der Siliziumraum zwischen aneinander grenzenden Testflächen möglicherweise nicht vollständig ausgenutzt. Beispielsweise wie in 4 gezeigt weist der Raum 15 zwischen den Teststrukturen 11, 12 und angrenzenden Testflächen 9 keine daran hergestellten Teststrukturen auf und ist folglich nicht effizient genutzt.
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In dem Maße, in dem Halbleitervorrichtungen kleiner und komplexer wurden, bestand die Notwendigkeit für Gießereien, über mehr Teststrukturen innerhalb von PCMs zu verfügen, um Produktionsprozesse detaillierter zu überwachen und zu kontrollieren. Dies erfordert entsprechend eine steigende Anzahl an Testflächen. Wie oben beschrieben, besitzen die Anreißlinien 3 eine begrenzte Fläche, was wiederum die Anzahl an Teststrukturen und Testflächen begrenzt, welche innerhalb der Anreißlinien 3 platziert werden können. Zudem läuft es allgemein den kommerziellen Interessen der Gießereien entgegen, die wertvolle Fläche der Kundenchips 2 zum Platzieren von PCMs zu opfern. Folglich ist es vorteilhaft, die Anzahl an pro Flächeneinheit platzierten Teststrukturen und Testflächen zu maximieren.
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Andererseits ist die Sensoranordnung (insbesondere der Sensorabstand) innerhalb einer Sensorkarte in Bezug auf Testanforderungen optimiert, beispielsweise um sogenannte Lichtbogenbildung beim Anlegen hoher Spannungen auf angrenzende Sensoren zu vermeiden, und die Standardanordnung von Testflächen (insbesondere der Abstand der Testflächen) innerhalb eines PCM ist konventionell konstruiert, um der Sensoranordnung zu folgen. Dies bewirkt, dass die durch die Testflächen verbrauchte Fläche durch die Standardanordnung der Testflächen und/oder die Sensoranordnung festgelegt wird, anstatt von der tatsächlichen Größe der Teststrukturen abzuhängen. Dies kann folglich zu einem leeren Bereich (wie beispielsweise Bereich 15, gezeigt in 4) rund um Teststrukturen zwischen aneinander grenzenden Testflächen führen. Der leere Bereich kann erheblich sein, wenn die Teststrukturen eine geringe Abmessung im Vergleich zum Abstand der Testflächen besitzen. Aufgrund der konventionellen Kenntnis jedoch, dass die Anordnung der Testflächen der Sensorordnung folgen muss, bleibt es schwierig, solch einen leeren Bereich zum Platzieren zusätzlicher Teststrukturen darin zu nutzen.
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Folglich besteht ein Bedarf für eine Halbleiterstruktur, welche als PCMs in Einklang mit relevanten Testanforderungen verwendet werden kann, während gleichzeitig eine verbesserte Flächeneffizienz von Teststrukturen erzielt wird.
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Unter anderem besteht ein Gegenstand der vorliegenden Offenlegungsschrift darin, eine solche Halbleiterstruktur bereitzustellen.
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Zusammenfassung
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenlegungsschrift wird eine Halbleiterstruktur bereitgestellt, welche Folgendes beinhaltet: ein Substrat; eine Vielzahl von Teststrukturen an dem Substrat, wobei die Vielzahl von Teststrukturen eine erste Gruppe von Teststrukturen und eine zweite Gruppe von Teststrukturen beinhaltet; eine Vielzahl von Testelektroden, welche an dem Substrat bereitgestellt ist, wobei die Testelektroden eine erste Gruppe von funktionsfähig mit der ersten Gruppe von Teststrukturen verbundenen Elektroden beinhalten, und eine zweite Gruppe von Elektroden, welche funktionsfähig mit der zweiten Gruppe von Teststrukturen verbunden ist, wobei die erste Gruppe von Elektroden voneinander um einen vorbestimmten Abstand entfernt und konfiguriert ist, um funktionsfähig an einer Sensorkarte anschließbar zu sein, welche eine Vielzahl von voneinander um einen vorbestimmten Abstand entfernten Sensorstiften zum Testen der ersten Gruppe von Teststrukturen besitzt, und wobei die zweite Gruppe von Elektroden voneinander um einen vorbestimmten Abstand entfernt und konfiguriert ist, um funktionsfähig an der Sensorkarte zum Testen der zweiten Gruppe von Teststrukturen anschließbar zu sein; und wobei mindestens eine Elektrode innerhalb der zweiten Gruppe von Elektroden zwischen aneinander grenzenden Elektroden innerhalb der ersten Gruppe von Elektroden entlang einer Länge der ersten Gruppe von Elektroden angeordnet ist.
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Vorteilhafterweise ermöglicht der erste Aspekt der vorliegenden Offenlegungsschrift eine Verbesserung der Flächeneffizienz und der Dichte der Vielzahl von Teststrukturen, ohne mit der Sensoranordnung innerhalb der Sensorkarte verbundene Testanforderungen zu gefährden.
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Insbesondere werden durch Anordnung mindestens einer Elektrode innerhalb der zweiten Gruppe von Elektroden zwischen angrenzenden Elektroden innerhalb der ersten Gruppe von Elektroden entlang einer Länge der ersten Gruppe von Elektroden die Testelektroden dichter gepackt als die oben beschriebene konventionelle Anordnung von Flächen (welche der Sensoranordnung innerhalb der Sensorkarte folgt). Dies ermöglicht entsprechend das Platzieren von mehr Teststrukturen pro Flächeneinheit des Substrates.
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Zudem kann durch die Entfernung der ersten Gruppe von Elektroden voneinander um einen Abstand, welcher dem Abstand der Sensorstifte entspricht, die erste Gruppe von Teststrukturen unter Verwendung der Sensorkarte unter den mit der Sensorkarte verbundenen Testanforderungen getestet werden. Die Testanforderungen definieren beispielsweise eine Höchstspannung, welche an benachbarte Sensoren angelegt werden kann, beschränken sich jedoch nicht darauf. Ähnlich kann durch die Entfernung der zweiten Gruppe von Elektroden voneinander um den Abstand der Sensorstifte die zweite Gruppe von Teststrukturen unter Verwendung der Sensorkarte unter denselben mit der Sensorkarte verbundenen Testanforderungen getestet werden. Es wäre nicht notwendig, die Testanforderungen zu ändern, um die erste und die zweite Gruppe von Teststrukturen zu testen. Folglich werden die relevanten, mit der Sensorkarte verbundenen Testanforderungen eingehalten.
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Folglich ermöglicht es der erste Aspekt der vorliegenden Offenlegungsschrift, die Anzahl an Testelektroden (und folglich, die Anzahl an Teststrukturen) pro Flächeneinheit zu erhöhen, ohne irgendwelche Änderungen der zum Testen verwendeten Sensorkarte zu erfordern. Entsprechend werden die Testanforderungen, welche mit der Sensorkarte verbunden sind, durch die erhöhten Dichten der Testelektroden nicht gefährdet.
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Der Begriff „Testelektroden“ kann austauschbar mit dem Begriff „Testflächen“ verwendet werden.
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Der Ausdruck „angeordnet zwischen“ soll bedeuten, dass mindestens eine Elektrode innerhalb der zweiten Gruppe von Elektroden teilweise oder vollständig zwischen aneinander grenzenden Elektroden innerhalb der ersten Gruppe von Elektroden entlang der Länge der ersten Gruppe von Elektroden angeordnet sein kann.
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Der Ausdruck „sich entlang einer Länge der ersten Gruppe von Elektroden erstrecken“ kann austauschbar mit „sich entlang einer Mittellinie der ersten Gruppe von Elektroden erstrecken“ verwendet werden.
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Es versteht sich, dass die Sensorkarte zum Testen der Halbleiterstruktur verwendet wird und keinen Bestandteil der Halbleiterstruktur bildet.
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Der Ausdruck „funktionsfähig verbunden“ oder „funktionsfähig anschließbar“ bedeutet allgemein jeweils „elektrisch verbunden“ oder „elektrisch anschließbar“.
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Der Begriff „Abstand“ kann austauschbar mit „Entfernung“, „Mittelpunktentfernung“ oder „Abstand von Mittelpunkt zu Mittelpunkt“ verwendet werden.
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Die erste und die zweite Gruppe von Elektroden können in einer abwechselnden Weise entlang der Länge der ersten Gruppe von Elektroden angeordnet sein.
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Die erste und die zweite Gruppe von Elektroden können entlang der Länge der ersten Gruppe von Elektroden verschachtelt sein.
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Die erste und die zweite Gruppe von Elektroden können so angeordnet sein, dass ein Element der Gruppe, bestehend aus der Sensorkarte und dem Halbleitersubstrat, in Bezug auf das andere Element der Gruppe, bestehend aus der Sensorkarte und dem Halbleitersubstrat, um eine Strecke beweglich ist, welche geringer als der vorbestimmte Abstand ist, um so die Sensorstifte zu veranlassen, sich von der ersten Gruppe von Elektroden zur zweiten Gruppe von Elektroden zu bewegen.
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Der Begriff „Strecke“ kann ebenso als „Schrittweite“ bezeichnet werden und stellt die kürzeste Strecke dar, um welche ein Element der Gruppe, bestehend aus der Sensorkarte und dem Halbleitersubstrat, sich in Bezug auf das andere Element der Gruppe, bestehend aus der Sensorkarte und dem Halbleitersubstrat, in einem Schritt bewegt, um so die Sensorstifte zu veranlassen, sich von der ersten Gruppe von Elektroden zur zweiten Gruppe von Elektroden zu bewegen.
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Die Vielzahl von Testelektroden kann aus Prozesssteuerungs- und -Überwachungsflächen, PCM, bestehen. Das Substrat kann ein Halbleitersubstrat sein.
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Das Substrat kann zumindest ein Teil eines Halbleiter-Wafers sein, welcher eine Vielzahl von Halbleiterchips beinhaltet, welche voneinander durch Anreißlinien getrennt sind.
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Die Vielzahl von Testelektroden kann in mindestens einer der Anreißlinien angeordnet sein.
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Alternativ kann die Vielzahl von Testelektroden innerhalb mindestens eines der Halbleiterchips angeordnet sein.
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Mindestens einige Elektroden innerhalb der ersten Gruppe von Elektroden können eine einheitliche erste Abmessung besitzen, und mindestens einige Elektroden innerhalb der zweiten Gruppe von Elektroden können eine einheitliche zweite Abmessung besitzen.
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Die erste Abmessung kann identisch mit der zweiten Abmessung sein.
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Die erste und die zweite Gruppe von Teststrukturen können mindestens ein Element der Gruppe, bestehend aus einem Widerstand, einem Anschlussdurchgang und einem Transistor, beinhalten.
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Die erste Gruppe von Elektroden kann entlang einer ersten Achse angeordnet sein, und die zweite Gruppe von Elektroden kann entlang der ersten Achse angeordnet sein. Das bedeutet, dass die erste und die zweite Gruppe von Elektroden eine Testreihe bilden können.
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Mindestens eine Elektrode innerhalb der ersten Gruppe von Elektroden kann zwischen aneinander grenzenden Elektroden innerhalb der ersten Gruppe von Elektroden entlang der Länge der ersten Gruppe von Elektroden zentriert sein.
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Die erste und die zweite Gruppe von Elektroden können so angeordnet sein, dass ein Element der Gruppe, bestehend aus der Sensorkarte und dem Halbleitersubstrat, in Bezug auf das andere Element der Gruppe, bestehend aus der Sensorkarte und dem Halbleitersubstrat, um eine Strecke beweglich ist, welcher gleich einer Hälfte des vorbestimmten Abstands ist, um so die Sensorstifte zu veranlassen, sich von der ersten Gruppe von Elektroden zur zweiten Gruppe von Elektroden zu bewegen.
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Die Vielzahl von Teststrukturen kann eine dritte Gruppe von Teststrukturen beinhalten. Die Testelektroden können eine dritte Gruppe von Elektroden beinhalten, welche funktionsfähig mit der dritten Gruppe von Teststrukturen verbunden ist. Die dritte Gruppe von Elektroden kann voneinander um den vorbestimmten Abstand entfernt und konfiguriert sein, um funktionsfähig an die Sensorkarte anschließbar zu sein, um die dritte Gruppe von Teststrukturen zu testen.
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Mindestens eine Elektrode innerhalb der dritten Gruppe von Elektroden kann unmittelbar zwischen einer der ersten Gruppe von Elektroden und einer der zweiten Gruppe von Elektroden entlang der Länge der ersten Gruppe von Elektroden angeordnet sein.
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Es versteht sich, dass der Ausdruck „unmittelbar zwischen“ bedeutet, dass es keine weitere Elektrode (zusätzlich zu der mindestens einen Elektrode innerhalb der dritten Gruppe von Elektroden) gibt, welche zwischen der einen der ersten Gruppe von Elektronen und der einen der zweiten Gruppe von Elektroden entlang der Länge der ersten Gruppe von Elektroden angeordnet ist.
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Die erste, die zweite und die dritte Gruppe von Elektroden können entlang der Länge der ersten Gruppe von Elektroden verschachtelt sein.
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Die erste, die zweite und die dritte Gruppe von Elektroden können so angeordnet sein, dass ein Element der Gruppe, bestehend aus der Sensorkarte und dem Halbleitersubstrat, in Bezug auf das andere Element der Gruppe, bestehend aus der Sensorkarte und dem Halbleitersubstrat, um eine Strecke beweglich ist, welche geringer als der vorbestimmte Abstand ist, um so die Sensorstifte zu veranlassen, sich von der ersten Gruppe von Elektroden oder der zweiten Gruppe von Elektroden zur dritten Gruppe von Elektroden zu bewegen.
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Die erste, die zweite und die dritte Gruppe von Elektroden können so angeordnet sein, dass ein Element der Gruppe, bestehend aus der Sensorkarte und dem Halbleitersubstrat, in Bezug auf das andere Element der Gruppe, bestehend aus der Sensorkarte und dem Halbleitersubstrat, um eine Strecke beweglich ist, welche gleich einem Drittel des vorbestimmten Abstands ist, um so die Sensorstifte zu veranlassen, sich von der ersten Gruppe von Elektroden oder der zweiten Gruppe von Elektroden zur dritten Gruppe von Elektroden zu bewegen.
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Der Begriff „Strecke“ kann ebenso als „Schrittweite“ bezeichnet werden und stellt die kürzeste Strecke dar, um welche ein Element der Gruppe, bestehend aus der Sensorkarte und dem Halbleitersubstrat, sich in Bezug auf das andere Element der Gruppe, bestehend aus der Sensorkarte und dem Halbleitersubstrat, in einem Schritt bewegt, um so die Sensorstifte zu veranlassen, sich von der ersten Gruppe von Elektroden oder der zweiten Gruppe von Elektroden zur dritten Gruppe von Elektroden zu bewegen.
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Die dritte Gruppe von Elektroden kann von der ersten und der zweiten Gruppe von Elektroden entfernt sein.
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Das bedeutet, dass die dritte Gruppe von Elektroden nicht mit der ersten und der zweiten Gruppe von Elektroden durchsetzt oder verschachtelt ist. Es kann/können sich möglicherweise keine zusätzliche(n) Elektrode(n) zwischen aneinander grenzenden Elektroden innerhalb der dritten Gruppe von Elektroden befinden. Entsprechend können an dem Substrat nicht verschachtelte Elektroden (d. h., die dritte Gruppe von Elektroden) und Verschachtelungselektroden (d. h., die erste und die zweite Gruppe von Elektroden) koexistieren. Dies ermöglicht das Platzieren von großen und kleinen Teststrukturen an dem Substrat bei gleichzeitiger Verbesserung der Flächeneffizienz des Substrates.
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Die dritte Gruppe von Teststrukturen kann mindestens ein Element der Gruppe, bestehend aus einer Photodiode, einem Kondensator und einer Transistoranordnung, beinhalten.
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Mindestens eine aus der dritten Gruppe von Teststrukturen kann eine größere Abmessung als mindestens eine aus der ersten und der zweiten Gruppe von Teststrukturen besitzen.
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Die Vielzahl von Teststrukturen kann eine vierte Gruppe von Teststrukturen beinhalten. Die Testelektroden können eine vierte Gruppe von Elektroden beinhalten, welche funktionsfähig mit der vierten Gruppe von Teststrukturen verbunden ist. Die vierte Gruppe von Elektroden kann voneinander um den vorbestimmten Abstand entfernt und konfiguriert sein, um funktionsfähig an der Sensorkarte anschließbar zu sein, um die vierte Gruppe von Teststrukturen zu testen.
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Die erste, die zweite, die dritte und die vierte Gruppe von Elektroden können entlang der Länge der ersten Gruppe von Elektroden verschachtelt sein.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenlegungsschrift wird ein Halbleiter-Testsystem bereitgestellt, welches eine Halbleiterstruktur gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Offenlegungsschrift beinhaltet; und eine Sensorkarte, welche eine Vielzahl von voneinander um einen vorbestimmten Abstand entfernten Sensorstiften beinhaltet.
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Gemäß seinem dritten Aspekt der vorliegenden Offenlegungsschrift wird ein Verfahren zum Testen einer Halbleiterstruktur bereitgestellt, welches eine Sensorkarte verwendet, wobei die Sensorkarte eine Vielzahl von voneinander um einen vorbestimmten Abstand entfernten Sensorstiften beinhaltet, wobei das Verfahren Folgendes beinhaltet: Bereitstellen einer Halbleiterstruktur, wobei die Halbleiterstruktur Folgendes beinhaltet: ein Substrat; eine Vielzahl von Teststrukturen an dem Substrat, wobei die Vielzahl von Teststrukturen eine erste Gruppe von Teststrukturen und eine zweite Gruppe von Teststrukturen beinhaltet; und eine Vielzahl von Testelektroden an dem Substrat, wobei die Testelektroden eine erste Gruppe von Elektroden beinhalten, welche funktionsfähig mit der ersten Gruppe von Teststrukturen verbunden ist, und eine zweite Gruppe von Elektroden, welche funktionsfähig mit der zweiten Gruppe von Teststrukturen verbunden ist, wobei die erste Gruppe von Elektroden voneinander um den vorbestimmten Abstand entfernt ist, und die zweite Gruppe von Elektroden voneinander um den vorbestimmten Abstand entfernt ist, und wobei mindestens eine Elektrode innerhalb der zweiten Gruppe von Elektroden zwischen aneinander grenzenden Elektroden innerhalb der ersten Gruppe von Elektroden entlang einer Länge der ersten Gruppe von Elektroden angeordnet ist; funktionsfähiges Verbinden der Sensorstifte mit der ersten Gruppe von Elektroden zum Testen der ersten Gruppe von Teststrukturen; und funktionsfähiges Verbinden der Sensorstifte mit der zweiten Gruppe von Elektroden zum Testen der zweiten Gruppe von T eststrukturen.
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Der Ausdruck „angeordnet zwischen“ soll bedeuten, dass mindestens eine Elektrode innerhalb der zweiten Gruppe von Elektroden teilweise oder komplett zwischen aneinander grenzenden Elektroden innerhalb der ersten Gruppe von Elektroden entlang der Länge der ersten Gruppe von Elektroden angeordnet sein kann.
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Die erste und die zweite Gruppe von Elektroden können in einer abwechselnden Weise entlang der Länge der ersten Gruppe von Elektroden angeordnet sein.
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Die erste und die zweite Gruppe von Elektroden können entlang der Länge der ersten Gruppe von Elektroden verschachtelt (oder durchsetzt) sein.
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Das Verfahren kann zudem Bewegen eines Elementes der Gruppe, bestehend aus der Sensorkarte und dem Halbleitersubstrat, in Bezug auf das andere Element der Gruppe, bestehend aus der Sensorkarte und dem Halbleitersubstrat, um eine Strecke beinhalten, welche geringer als der vorbestimmte Abstand ist, so dass die Sensorstifte von der ersten Gruppe von Elektroden zur zweiten Gruppe von Elektroden bewegt werden.
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Die Vielzahl von Testelektroden kann aus Prozesssteuerungs- und -Überwachungsflächen, PCM, bestehen. Das Substrat kann ein Halbleitersubstrat sein.
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Das Verfahren kann zudem Herstellen einer Vielzahl von Halbleiterchips an dem Substrat beinhalten, und wobei die Vielzahl von Halbleiterchips voneinander durch Anreißlinien getrennt sind.
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Die Vielzahl von Testelektroden kann in mindestens einer der Anreißlinien angeordnet sein.
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Alternativ kann die Vielzahl von Testelektroden innerhalb mindestens eines der Halbleiterchips angeordnet sein.
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Mindestens einige Elektroden innerhalb der ersten Gruppe von Elektroden können eine einheitliche erste Abmessung besitzen, und mindestens einige Elektroden innerhalb der zweiten Gruppe von Elektroden können eine einheitliche zweite Abmessung besitzen.
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Die erste Abmessung kann identisch mit der zweiten Abmessung sein.
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Die erste und die zweite Gruppe von Teststrukturen können mindestens ein Element der Gruppe, bestehend aus einem Widerstand, einem Anschlussdurchgang und einem Transistor, beinhalten.
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Die erste Gruppe von Elektroden kann entlang einer ersten Achse angeordnet sein, und die zweite Gruppe von Elektroden kann entlang der ersten Achse angeordnet sein. Das bedeutet, dass die erste und die zweite Gruppe von Elektroden eine Testreihe bilden können.
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Mindestens eine Elektrode innerhalb der ersten Gruppe von Elektroden kann zwischen aneinander grenzenden Elektroden innerhalb der ersten Gruppe von Elektroden entlang der Länge der ersten Gruppe von Elektroden zentriert sein.
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Das Verfahren kann zudem Bewegen eines Elementes der Gruppe, bestehend aus der Sensorkarte und dem Halbleitersubstrat in Bezug auf das andere Element der Gruppe, bestehend aus der Sensorkarte und dem Halbleitersubstrat um eine Strecke beinhalten, welche gleich der Hälfte des vorbestimmten Abstands ist, so dass die Sensorstifte von der ersten Gruppe von Elektroden zur zweiten Gruppe von Elektroden bewegt werden.
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Die Vielzahl von Teststrukturen kann eine dritte Gruppe von Teststrukturen beinhalten. Die Testelektroden können eine dritte Gruppe von Elektroden beinhalten, welche funktionsfähig mit der dritten Gruppe von Teststrukturen verbunden ist. Die dritte Gruppe von Elektroden kann voneinander um den vorbestimmten Abstand entfernt sein. Das Verfahren kann zudem funktionsfähiges Verbinden der Sensorstifte mit der dritten Gruppe von Elektroden zum Testen der dritten Gruppe von Teststrukturen beinhalten.
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Mindestens eine Elektrode innerhalb der dritten Gruppe von Elektroden kann unmittelbar zwischen einer der ersten Gruppe von Elektroden und einer der zweiten Gruppe von Elektroden entlang der Länge der ersten Gruppe von Elektroden angeordnet sein.
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Die erste, die zweite und die dritte Gruppe von Elektroden können entlang der Länge der ersten Gruppe von Elektroden verschachtelt sein.
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Das Verfahren kann zudem Bewegen eines Elementes der Gruppe, bestehend aus der Sensorkarte und dem Halbleitersubstrat, in Bezug auf das andere Element der Gruppe, bestehend aus der Sensorkarte und dem Halbleitersubstrat, um eine Strecke beinhalten, welche geringer als der vorbestimmte Abstand ist, so dass die Sensorstifte von der ersten oder der zweiten Gruppe von Elektroden zur dritten Gruppe von Elektroden bewegt werden.
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Das Verfahren kann zudem Bewegen eines Elementes der Gruppe, bestehend aus der Sensorkarte und dem Halbleitersubstrat, in Bezug auf das andere Element der Gruppe, bestehend aus der Sensorkarte und dem Halbleitersubstrat, um eine Strecke beinhalten, welche gleich einem Drittel des vorbestimmten Abstands ist, so dass die Sensorstifte von der ersten oder der zweiten Gruppe von Elektroden zur dritten Gruppe von Elektroden bewegt werden.
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Alternativ kann die dritte Gruppe von Elektroden von der ersten und der zweiten Gruppe von Elektroden entfernt sein.
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Das bedeutet, dass die dritte Gruppe von Elektroden nicht mit der ersten und der zweiten Gruppe von Elektroden durchsetzt ist. Es kann/können sich möglicherweise keine zusätzliche(n) Elektrode(n) zwischen aneinander grenzenden Elektroden innerhalb der dritten Gruppe von Elektroden befinden. Entsprechend können an dem Substrat nicht verschachtelte Elektroden (d. h., die dritte Gruppe von Elektroden) und Verschachtelungselektroden (d. h., die erste und die zweite Gruppe von Elektroden) koexistieren. Dies ermöglicht das Platzieren von großen und kleinen Teststrukturen an dem Substrat bei gleichzeitiger Verbesserung der Flächeneffizienz des Substrates.
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Die dritte Gruppe von Teststrukturen kann mindestens ein Element der Gruppe, bestehend aus einer Photodiode, einem Kondensator und einer Transistoranordnung, beinhalten.
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Mindestens eine aus der dritten Gruppe von Teststrukturen kann eine größere Abmessung als mindestens eine aus der ersten und der zweiten Gruppe von Teststrukturen besitzen.
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Gemäß seinem vierten Aspekt der vorliegenden Offenlegungsschrift wird eine Halbleiterstruktur zum Gebrauch in einem Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Offenlegungsschrift bereitgestellt.
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Gegebenenfalls kann jedes der oben in Bezug auf einen der Aspekte der vorliegenden Offenlegungsschrift beschriebenen optionalen Merkmale auf einen anderen der Aspekte der Offenlegungsschrift angewandt werden.
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Figurenliste
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Damit die Offenlegungsschrift einwandfrei verständlich wird, wird nun eine Anzahl von Ausführungsformen der Offenlegungsschrift anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
- 1 eine schematische Darstellung eines Wafers ist, an welchem eine Halbleiterstruktur gemäß der vorliegenden Offenlegungsschrift bereitgestellt sein kann;
- 2 eine schematische Darstellung einer Sensorkarte ist, welche mit einer Halbleiterstruktur gemäß der vorliegenden Offenlegungsschrift verwendet werden kann;
- 3 schematisch eine Draufsicht einer konventionellen Testflächenanordnung veranschaulicht, welche mit der Sensorkarte von 2 verwendet wird;
- 4 schematisch eine Draufsicht von Teststrukturen veranschaulicht, welche mit der konventionellen Testflächenanordnung von 3 verbunden ist;
- die 5 und 6 schematisch Draufsichten einer Halbleiterstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenlegungsschrift veranschaulichen;
- 7 eine schematische Darstellung von Teststrukturen ist, welche innerhalb der Halbleiterstruktur der 5 und 6 bereitgestellt sind;
- 8 schematisch eine Draufsicht einer Halbleiterstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenlegungsschrift veranschaulicht.
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In den Figuren sind gleiche Teile durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet.
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Es wird erkannt, dass die Zeichnungen nur der Veranschaulichung dienen und nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Die 5 und 6 veranschaulichen schematisch die Draufsichten einer Halbleiterstruktur 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenlegungsschrift. Die Halbleiterstruktur 100 ist an einem Substrat 5 eines Wafers 1 als ein Teil von PCMs (nicht gezeigt, jedoch ähnlich dem in 1 gezeigten PCM 4) hergestellt. Ferner kann die Halbleiterstruktur 100 mit einer Sensorkarte 8 (nicht gezeigt, jedoch ähnlich der in 2 gezeigten) zur Prozesssteuerung und -überwachung eines Halbleiter-Herstellungsprozesses verwendet werden, welcher auf den Wafer 1 angewandt wird.
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Die Halbleiterstruktur 100 umfasst Testelektroden 10, 20, welche sich entlang einer Achse V erstrecken. Die Achse V wird als parallel zu einer Mittellinie der Halbleiterstruktur 100 liegend gezeigt. In der folgenden Beschreibung gilt der Ausdruck „sich entlang einer Länge der Testelektroden erstrecken“ als gleichwertig mit „sich entlang der Achse V erstrecken“.
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Der Halbleiter-Herstellungsprozess, welcher an dem Wafer 1 durchgeführt wird, stellt gewöhnlich an dem Substrat 5 aktive Bereiche, dielektrische Schichten, eine Vielzahl von Metallschichten, welche durch eine oder mehrere der dielektrischen Schichten isoliert sind usw. bereit. Die Metallschichten sind selektiv miteinander verbunden, beispielsweise unter Verwendung von Metalldurchgängen. Allgemein beinhaltet jede der Testelektroden 10, 20 Metallabschnitte von mindestens einer der Vielzahl von Metallschichten und Metallanschlüsse zum Verbinden der Metallabschnitte miteinander.
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Die Testelektroden 10 von 5 bilden eine erste Gruppe von Testelektroden. Die Testelektroden 20 von 6 bilden eine zweite Gruppe von Testelektroden. Wie in 5 gezeigt, sind die Testelektroden 10 in gleichem Abstand voneinander entlang der Achse V um einen Abstand P4 entfernt. Der Abstand P4 ist gleich dem Sensorabstand P1 der in 2 gezeigten Sensorkarte 8. Entsprechend sind, wie in 6 gezeigt, die Testelektroden 20 in gleichem Abstand voneinander entlang der Achse V um einen Abstand P5 entfernt. Der Abstand P5 ist ebenfalls gleich dem Sensorabstand P1.
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Ferner sind wie in den Figuren in 5 und 6 gezeigt, die Testelektroden 10, 20 entlang der Achse V durchsetzt (oder verschachtelt). Insbesondere sind die Testelektroden 10, 20 in abwechselnder Weise entlang der Achse V angeordnet, und eine Elektrode von einer der ersten oder der zweiten Gruppe von Elektroden ist zwischen zwei benachbarten Elektroden der anderen Gruppe von Elektroden platziert. Ferner sind die Testelektroden 10, 20 insgesamt in gleichem Abstand um einen Abstand P3 entlang der Achse V voneinander entfernt. Der Wert des Abstandes P3 ist gleich einer Hälfte des Abstandes P1, P4 oder P5. Jede der Testelektroden 20 ist zwischen benachbarten Testelektroden 10 zentriert. Entsprechend ist jede der Testelektroden 10 zwischen benachbarten Testelektroden 20 zentriert.
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Die Abmessung einer jeden der Testelektroden 10, 20 kann beispielsweise zwischen 30µm*30 µm und 40µm*40µm liegen, wobei der Sensorabstand P1 gleich 115 µm ist. Die Abmessung einer jeden der Testelektroden 10, 20 ist kleiner als die Abmessung einer jeden Testelektrode 9 in der in 3 gezeigten Struktur 14. Dies ist notwendig, damit die Testelektroden 10, 20 dichter als die Testelektroden 9 entlang der Achse V gepackt sind.
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7 veranschaulicht schematisch einen Teil der innerhalb der Halbleiterstruktur 100 bereitgestellten Teststrukturen. Der Einfachheit halber zeigt 7 nur drei der Testelektroden 10 (d. h., die Elektroden 10-1, 10-2, 10-3) und zwei der Testelektroden 20 (d. h., die Elektroden 20-1 und 20-2). Die Strukturen 101, 201, 102 und 202 sind zwischen angrenzenden Elektroden 10, 20 befindlich. Der Einfachheit halber sind die Teststrukturen als Widerstände (wie beispielsweise Metallwiderstände, Polysiliziumwiderstände oder Kontaktdurchgänge usw.) gezeigt. Es wird erkannt, dass sie Teststrukturen in der Halbleiterstruktur 100 unterschiedlich geartet sein können (wie beispielsweise Transistoren, Photodioden, Kondensatoren usw.), abhängig von den besonderen Anforderungen einer jeden Gießerei.
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In einem Beispiel sind die Teststrukturen 101, 201, 102 und 202 elektrisch mit einer oder mehreren der Testelektroden verbunden. Obwohl die Struktur 101 physisch zwischen den Testelektroden 10-1 und 20-1 positioniert ist, ist die Teststruktur 101 elektrisch zwischen den Testelektroden 10-1 und 10-2 verbunden. Entsprechend ist die Struktur 102, welche physisch zwischen den Testelektroden 10-2 und 20-2 positioniert ist, elektrisch zwischen den Testelektroden 10-2 und 10-3 verbunden. Folglich sind die Teststrukturen 101 und 102 elektrisch zwischen der ersten Gruppe von Testelektroden 10 verbunden und können folglich als ein Teil der ersten Gruppe von Teststrukturen bezeichnet werden. Ebenso sind die Teststrukturen 201 und 202 elektrisch zwischen der zweiten Gruppe von Testelektroden 20 verbunden und können folglich als ein Teil der zweiten Gruppe von Teststrukturen bezeichnet werden.
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Bei einer Teststruktur, welche drei Klemmen besitzt (wie beispielsweise ein MOSFET oder ein BJT) wird erkannt, dass die Teststruktur entweder mit drei Elektroden innerhalb der ersten Gruppe von Testelektroden 10 oder mit drei Elektronen innerhalb der zweiten Gruppe von Testelektroden 20 verbunden sein kann.
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Allgemein ist die erste Gruppe von Teststrukturen (darunter beispielsweise die Teststrukturen 101 und 102) elektrisch nur mit der ersten Gruppe von Elektroden 10 verbunden, und ist nicht elektrisch mit der zweiten Gruppe von Elektroden 20 verbunden. Ebenso ist die zweite Gruppe von Teststrukturen (darunter beispielsweise die Teststrukturen 201 und 202) elektrisch nur mit der zweiten Gruppe von Elektroden 20 verbunden, und ist nicht elektrisch mit der ersten Gruppe von Elektroden 10 verbunden. Es wird erkannt, dass die besonderen Verbindungen zwischen Teststrukturen und den Testflächen wie in 7 gezeigt lediglich der Veranschaulichung dienen. Die Gießereien können die Verdrahtung zwischen den Teststrukturen und den Testflächen in jeder geeigneten Weise konstruieren, solange die erste und die zweite Gruppe von Teststrukturen unter Verwendung der Sensorkarte 8 getestet werden können.
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Wie oben beschrieben ist der kleinste Abstand P3 zwischen angrenzenden Testelektroden 10, 20 innerhalb der Halbleiterstruktur 100 gleich einer Hälfte des Sensorabstands P1. Im Gegensatz dazu ist der kleinste Abstand P3 zwischen angrenzenden Testelektroden 9 innerhalb der Halbleiterstruktur 14 von 3 gleich dem Sensorabstand P1. Folglich beträgt die Anzahl an Testelektroden 10, 20 innerhalb der Halbleiterstruktur 100 das Zweifache der Anzahl an Testelektroden 9 innerhalb der Struktur 14 pro Längeneinheit entlang der Achse V. Da Teststrukturen innerhalb des Raums zwischen jedem Paar von benachbarten Elektroden bereitgestellt werden können, ist die Halbleiterstruktur 100 in der Lage, eine Anzahl von Teststrukturen bis hin zur zweifachen Anzahl der Teststrukturen aufzunehmen, welche innerhalb der Struktur 14 pro Längeneinheit enthalten sein können. Auf diese Weise wird die Flächeneffizienz von Teststrukturen innerhalb der Struktur 100 im Vergleich zur konventionellen Struktur 14 erheblich verbessert (und spezifischer ausgedrückt, verdoppelt).
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Um die Leistungsfähigkeit der Teststrukturen, welche innerhalb der Struktur 100 enthalten sind, zu testen, wird die Sensorkarte 8 als eine einzige Einheit gehandhabt und die Sensorstifte 7 werden mit der ersten Gruppe von Testelektroden 10 beispielsweise unter Verwendung von Mustererkennung in Kontakt gebracht. Durch Bereitstellen programmierter elektrischer Signale (darunter Spannungs- oder Stromsignale) an mindestens einige der Sensorstifte 7 und durch Messen elektrischer Signale unter Verwendung des Rests der Sensorstifte 7 kann die elektrische Leistungsfähigkeit der ersten Gruppe von Teststrukturen (darunter beispielsweise der Teststrukturen 101 und 102) erzielt werden.
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Anschließend wird das Substrat 5 in Bezug auf die Sensorkarte 8 um eine Schrittweite bewegt, welche gleich dem Abstand P3 in einer Weise ist, dass die Sensorstifte 7 von der ersten Gruppe von Testelektroden 10 zur zweiten Gruppe von Testelektroden 20 bewegt werden, und die Sensorstifte 7 danach im Kontakt mit der zweiten Gruppe von Elektroden 20 zum Testen der elektrischen Leistungsfähigkeit der zweiten Gruppe von Teststrukturen (darunter beispielsweise der Teststrukturen 201 und 202) gebracht werden. In einer alternativen Ausführungsform kann das Substrat 5 stillstehen und die Sensorkarte 8 kann in Bezug auf das Substrat 5 um eine Schrittweite bewegt werden, welche gleich dem Abstand P3 in einer Weise ist, dass die Sensorstifte 7 von der ersten Gruppe von Testelektroden 10 zur zweiten Gruppe von Testelektroden 20 zum Testen der zweiten Gruppe von Teststrukturen bewegt werden.
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Folglich, obwohl der kleinste Abstand P3 zwischen aneinander grenzenden Testelektroden 10, 20 nur eine Hälfte des Sensorabstands P1 beträgt, können dennoch alle Teststrukturen, welche mit den Testelektroden 10, 20 verbunden sind, unter Verwendung der Sensorkarte 8 getestet werden. Entsprechend können die in der Struktur 100 bereitgestellten Teststrukturen und in der Struktur 14 bereitgestellten Teststrukturen (in den bekannten Anordnungen der 3 und 4) unter Verwendung derselben Sensorkarte 8 unter denselben Testanforderungen (wie beispielsweise gleiche an benachbarte Sensoren anlegbare maximale Spannung) getestet werden. Es wäre nicht erforderlich, die Testanforderungen zu ändern (beispielsweise, die an benachbarte Sensoren anlegbare maximale Spannung zu verringern), um die Struktur 100 zu testen.
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Es wird erkannt, dass mehr Zeit zum Testen der Halbleiterstruktur 100 als zum Testen der Struktur 14 (in den bekannten Anordnungen der 3 und 4) erforderlich sein könnte, da die Dichte an Teststrukturen innerhalb der Struktur 100 höher als diejenige innerhalb der Struktur 14 ist.
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8 veranschaulicht schematisch eine Teildraufsicht einer Halbleiterstruktur 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenlegungsschrift. Die Halbleiterstruktur 200 ist an einem Substrat 5 eines Wafers 1 als ein Teil von PCMs 4 (nicht gezeigt, jedoch ähnlich dem in 1 gezeigten PCM 4) gefertigt. Ferner kann die Halbleiterstruktur 200 mit einer Sensorkarte 8 (nicht gezeigt, jedoch ähnlich der in 2 gezeigten) zur Prozesssteuerung und überwachung eines Halbleiter-Herstellungsprozesses verwendet werden, welcher auf den Wafer 1 angewandt wird.
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Die Halbleiterstruktur 200 umfasst Testelektroden 10, 20, 30, welche entlang einer Achse V angeordnet sind. Die Achse V wird als parallel zu einer Mittellinie der Halbleiterstruktur 200 liegend gezeigt.
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Die Testelektroden 10 bilden eine erste Gruppe von Testelektroden und sind in gleichem Abstand entlang der Achse V um den Abstand P1 voneinander entfernt. Die Testelektroden 20 bilden eine zweite Gruppe von Testelektroden und sind in gleichem Abstand entlang der Achse V um den Abstand P1 voneinander entfernt. Die Testelektroden 30 bilden eine dritte Gruppe von Testelektroden und sind in gleichem Abstand entlang der Achse V um den Abstand P1 voneinander entfernt. Die drei Gruppen der Elektroden 10, 20, 30 werden dann so zusammengeführt, dass eine Elektrode einer beliebigen Gruppe jeweils unmittelbar zwischen zwei Elektroden der beiden anderen Gruppen platziert ist. Anders ausgedrückt sind die drei Gruppen der Elektroden 10, 20, 30 entlang der Achse V verschachtelt.
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Der Abstand zwischen zwei angrenzenden Elektroden der ersten und der zweiten Gruppe ist P6. Der Abstand zwischen angrenzenden Elektroden der zweiten und der dritten Gruppe ist P7. Der Abstand zwischen angrenzenden Elektroden der dritten und der ersten Gruppe ist P8. In der in 8 gezeigten Ausführungsform sind die Abstände P6, P7, P8 gleich, so dass alle Elektroden 10, 20, 30 in gleichem Abstand entlang der Achse V voneinander entfernt sind.
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Die Abmessung einer jeden der Testelektroden 10, 20, 30 kann beispielsweise zwischen 30µm*30 µm oder sogar kleiner sein, wobei der der Sensorabstand P1 gleich 115 µm ist.
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Ähnlich der ersten Ausführungsform gibt es eine erste Gruppe von Teststrukturen, welche nur mit der ersten Gruppe von Elektroden 10 elektrisch verbunden ist (das bedeutet, dass die Teststrukturen nicht mit der zweiten und der dritten Gruppe von Elektroden elektrisch verbunden sind). Es ist eine zweite Gruppe von Teststrukturen vorhanden, welche nur mit der zweiten Gruppe von Elektroden 20 elektrisch verbunden ist, und eine weitere dritte Gruppe von Teststrukturen, welche nur mit der dritten Gruppe von Elektroden 30 elektrisch verbunden ist.
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Um die Leistungsfähigkeit der Teststrukturen, welche innerhalb der Struktur 200 enthalten sind, zu testen, kann die Sensorkarte 8 so gehandhabt werden, dass die Sensorstifte 7 mit der ersten Gruppe von Testelektroden 10 zum Testen der ersten Gruppe von Teststrukturen in Kontakt gebracht werden. Anschließend wird das Substrat 5 in Bezug auf die Sensorkarte 8 um eine Schrittweite bewegt, welche gleich dem Abstand P6 in einer Weise ist, dass die Sensorstifte 7 von der ersten Gruppe von Testelektroden 10 zur zweiten Gruppe von Testelektroden 20 zum Testen der zweiten Gruppe von Teststrukturen bewegt werden. Als nächstes wird das Substrat 5 erneut in Bezug auf die Sensorkarte 8 um eine Schrittweite bewegt, welche gleich dem Abstand P7 in einer Weise ist, dass die Sensorstifte 7 von der zweiten Gruppe von Testelektroden 20 zur dritten Gruppe von Testelektroden 30 zum Testen der dritten Gruppe von Teststrukturen bewegt werden. In einer alternativen Ausführungsform kann das Substrat 5 stillstehen und die Sensorkarte 8 kann in Bezug auf das Substrat 5 um jeweilige Schrittweiten in einer Weise bewegt werden, dass die Sensorstifte 7 von der ersten Gruppe von Testelektroden 10 zur zweiten Gruppe von Testelektroden 20 und zur dritten Gruppe von Testelektroden 30 bewegt werden.
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Indem man die Halbleiterstrukturen 100, 200 zum Ersetzen von mindestens einigen der Strukturen 14 innerhalb der PCMs 4 von Wafer 1 verwendet, kann eine größere Anzahl von Teststrukturen innerhalb der begrenzten Fläche der Anreißlinien 3 angeordnet werden, wodurch die Gießereien in die Lage versetzt werden, eine detailliertere Überwachung des Halbleiter-Herstellungsprozesses durchzuführen. Bei Herstellungs-/Verpackungsprozessen, welche metallfreie Anreißlinien 3 erfordern, lässt sich die Anzahl der zum Aufnehmen der Teststrukturen geopferten Chips 2 erheblich reduzieren. Zudem ist die verschachtelte Anordnung diverser Gruppen von Testelektroden innerhalb der Halbleiterstrukturen 100, 200 vorteilhaft zum Einsparen von Substrat- oder Sensorbewegungszeit aufgrund des kurzen Verfahrwegs (welcher kürzer als der Sensorabstand P1 ist) zwischen den Gruppen von Testelektroden. Ferner kann dieselbe Sensorkarte 8 mit ihren dazugehörigen Testanforderungen, welche zum Testen der Struktur 14 verwendet wird, direkt zum Testen der Strukturen 100, 200 verwendet werden. Insbesondere können die Strukturen 100, 200 mit denselben Spannungspegeln wie die Struktur 14 getestet werden. Es wäre nicht notwendig, zusätzliche Kosten zum Kauf neuer Sensorkarten mit Sensoranordnungen aufzuwenden, welche den Testelektrodenanordnungen innerhalb der Halbleiterstrukturen 100, 200 entsprechend.
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Es wird erkannt, dass, da der Raum zwischen benachbarten Elektroden innerhalb der Strukturen 100, 200 begrenzter ist als innerhalb der Struktur 14, sich nicht alle innerhalb der Struktur 14 enthaltenen Teststrukturen innerhalb der Strukturen 100, 200 platzieren lassen. Im Vergleich zur Struktur 14 eignen sich die Strukturen 100, 200 allgemein zur Aufnahme von Teststrukturen mit kleinen Abmessungen, wie beispielsweise von Widerständen (darunter Metallwiderstände, Polysiliziumwiderstände usw.) Anschlussdurchgängen und kleinen Transistoren, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Teststrukturen wie beispielsweise Transistoranordnungen, Photodioden und Kondensatoren haben allgemein große Abmessungen und eignen sich möglicherweise nicht für den Gebrauch innerhalb der Halbleiterstrukturen 100, 200.
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Zudem wird erkannt, dass die Halbleiterstruktur 100 und/oder die Halbleiterstruktur 200 gemeinsam mit der Struktur 14 (in den bekannten Anordnungen der 3 und 4) innerhalb der PCMs 4 des Wafers 1 bereitgestellt werden kann/können, um das Platzieren von Teststrukturen diverser Abmessungen zu ermöglichen, während gleichzeitig die Flächensuffizienz der PCMs 4 maximiert wird. So kann/können beispielsweise eine oder mehrere der Strukturen 14, 100 und 200 entlang einer Achse angeordnet sein, um eine Testreihe in einer einzigen Anreißlinie zu bilden. Alternativ kann die Struktur 14 in einer separaten Anreißlinie platziert werden, welche parallel oder rechtwinklig zu derjenigen Anreißlinie ist, in welcher die Struktur 100 und/oder die Struktur 200 platziert ist/sind. In jedem Fall ist die Struktur 14 von den Strukturen 100, 200 innerhalb der PCMs 4 entfernt.
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In der Halbleiterstruktur 100 ist jede der Testelektroden 20 zwischen benachbarten Testelektroden 10 zentriert. Dies kann vorteilhaft sein, insofern es einem Element der Gruppe, bestehend aus dem Substrat 5 und der Sensorkarte 8, ermöglicht, in Bezug auf das andere um eine einheitliche Schrittweite bewegt zu werden, um so die Sensorstifte 7 zu veranlassen, sich zwischen der ersten Gruppe von Testelektroden 10 und der zweiten Gruppe von Testelektroden 20 in einer der beiden Richtungen entlang der Achse V zu bewegen. Entsprechend kann es die Handhabung des Substrates 5 oder der Sensorkarte 8 erleichtern und sich als vorteilhaft zum Beschleunigen des Testprozesses erweisen. Es wird jedoch erkannt, dass diese besondere Anordnung nicht wesentlich ist. Alternativ kann jede Gruppe von Testelektroden 20 an einer vom Mittelpunkt von benachbarten Testelektroden 10 entfernten Position platziert sein. Die versetzte Anordnung kann vorteilhaft sein, insofern sie Teststrukturen unterschiedlicher Abmessungen in die Lage versetzt werden, zwischen den Testelektroden 10, 20 angeordnet zu werden.
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Ebenso können sich in der Halbleiterstruktur 200 die Abstände P6, P7 und P8 voneinander unterscheiden. Es verstünde sich jedoch, dass die Gestaltung der Abstände P6, P7 und P8 als einander gleiche Abstände ein Element der Gruppe, bestehend aus dem Substrat 5 und der Sensorkarte 8, vorteilhaft in die Lage versetzt, in Bezug auf das andere um eine einheitliche Schrittweite bewegt zu werden, umso die Sensorstifte 7 zu veranlassen, sich zwischen den drei Gruppen von Testelektroden 10, 20, 30 entlang der Achse V zu bewegen.
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8 zeigt, dass die drei Gruppen von Testelektroden entlang der Achse V verschachtelt sind. Es wird erkannt, dass mehr als drei Gruppen von Elektroden verschachtelt werden können. In einem Beispiel können vier Gruppen von Elektroden entlang einer Achse V verschachtelt sein. Jede Gruppe von Elektroden ist in gleichem Abstand entlang der Achse V um den Abstand P1 voneinander entfernt und besitzt eine jeweilige Gruppe von hiermit verbundenen Teststrukturen. Das Vorhandensein von mehr als drei Gruppen von verschachtelten Elektroden würde eine zusätzliche Verkleinerung der Abmessung einer jeden Testelektrode erfordern. Es gibt jedoch eine Mindestabmessung für jede Testelektrode, damit jede Testelektrode mit hinreichender Qualität durch die Sensorstifte 7 getestet wird. Die Mindestabmessung bewirkt eine Beschränkung der Höchstanzahl an zu verschachtelnden Elektrodengruppen. Zudem wird erkannt, dass die elektrische Verdrahtung zwischen den Teststrukturen und den Testelektroden komplexer wird, wenn mehr Elektrodengruppen verschachtelt werden. Die Verdrahtung hat sorgfältig zu erfolgen, um jeglichen elektrischen Kurzschluss zu vermeiden, welcher sich nachteilig auf die Prozesssteuerung und - Überwachung auswirken würde. Dies bewirkt eine zusätzliche Beschränkung der Höchstanzahl an zu verschachtelnden Elektrodengruppen.
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In den 3 bis 8 wird die Achse V, entlang welcher sich die Testelektroden erstrecken, als eine gerade Linie gezeigt. Dies dient vornehmlich der Übereinstimmung mit der Sensoranordnung der Sensorkarte 8, in welcher die Sensorstifte 7 auf einer geraden Linie ausgefluchtet sind. Die Sensoranordnung einer Sensorkarte kann variieren oder sogar kundenspezifisch in einer Weise gestaltet werden, dass die Sensorstifte in einer nicht geraden Linie ausgefluchtet werden. In diesem Fall wird erkannt, dass die Testelektroden sich entlang einer entsprechenden, nicht geraden Linie zwecks Gebrauch dieser besonderen Sensorkarte erstrecken müssen.
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In den Halbleiterstrukturen 100, 200 ist jede Gruppe von Testelektroden in gleichem Abstand entlang der Achse V voneinander entfernt. Dies dient wiederum der Übereinstimmung mit der Sensoranordnung der Sensorkarte 8, in welcher die Sensorstifte 7 in gleichem Abstand voneinander entfernt sind. Es wird natürlich erkannt, dass jede Gruppe von Testelektroden einen unterschiedlichen Abstand besitzen kann, abhängig von der Sensoranordnung einer besonderen verwendeten Sensorkarte.
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In den Halbleiterstrukturen 100, 200 ist/sind die zweite Gruppe von Elektroden 20 (und optional die dritte Gruppe von Elektroden 30 für die Struktur 200) vollständig zwischen benachbarten Elektroden der ersten Gruppe von Elektroden 10 angeordnet. Der Ausdruck „vollständig zwischen... angeordnet“ bedeutet, dass der Mittelpunkt einer jeden der zweiten Gruppe von Elektroden 20 auf der Mittellinie (Achse V) der ersten Gruppe von Elektroden 10 positioniert ist, und dass entsprechend die Elektroden 10, 20 einander vollständig entlang der Achse V überlappen. Dies kann vorteilhaft sein, insofern es dem Substrat 5 oder der Sensorkarte 8 erlaubt, sich entlang der Achse V bewegen, um die Sensorstifte 7 zu veranlassen, sich zwischen unterschiedlichen Gruppen von Elektroden zu bewegen. Es wird jedoch erkannt, dass diese Anordnung nicht erforderlich ist. Es besteht die Möglichkeit für die zweite Gruppe von Elektroden 20 (und optional die dritte Gruppe von Elektroden 30), teilweise zwischen benachbarten Elektroden der ersten Gruppe von Elektroden 10 angeordnet zu sein. Der Ausdruck „teilweise zwischen angeordnet“ bedeutet, dass der Mittelpunkt einer jeden der zweiten und/oder dritten Gruppe von Elektroden 20, 30 auf der Mittellinie (Achse V) der ersten Gruppe von Elektroden 10 positioniert ist, und dass entsprechend die Elektroden 10, 20 und/oder 10,30 einander teilweise entlang der Achse V überlappen.
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Ein Fachmann wird verstehen, dass in der vorhergehenden Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen Positionsangaben wie beispielsweise ‚Oberseite‘, ‚Unterseite‘, ‚oberhalb‘, ‚überlappen‘, ‚unterhalb‘, ‚seitlich‘, ‚vertikal‘ usw. in Bezug auf konzeptuelle Veranschaulichungen einer Halbleiterstruktur gemacht werden, wie beispielsweise solche, welche Standard-Layout-Draufsichten zeigen und solche, welche in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind. Diese Begriffe werden der einfacheren Bezeichnung halbe verwendet, sind jedoch nicht bestimmt, eine Einschränkung darzustellen. Folglich sind diese Begriffe als sich auf eine Halbleiterstruktur in einer in den beigefügten Zeichnungen gezeigten Ausrichtung beziehend zu verstehen.
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Zwar wurde die Offenlegungsschrift anhand bevorzugter Ausführungsformen wie oben dargestellt beschrieben, dennoch versteht sich, dass diese Ausführungsformen lediglich der Veranschaulichung dienen und dass sich die Patentansprüche nicht auf diese Ausführungsformen beschränken. Der Fachmann wird in der Lage sein, Änderungen und Alternativen mit Blick auf die Offenlegungsschrift vorzunehmen, welche als in den Anwendungsbereich der beigefügten Patentansprüche fallend betrachtet werden. Jedes in der vorliegenden Spezifikation offenbarte oder veranschaulichte Merkmal, sei es allein oder in jeder geeigneten Kombination mit anderen hierin offenbarten oder veranschaulichten Merkmalen, kann in die Offenlegungsschrift einbezogen werden.
