DE10333101B4

DE10333101B4 - Kalibrierungseinrichtung für die Kalibrierung eines Testerkanals einer Testereinrichtung, Testersystem und Verfahren zum Kalibrieren eines Testerkanals

Info

Publication number: DE10333101B4
Application number: DE10333101A
Authority: DE
Inventors: Gerd Frankowsky; Gerd Brösamlen; Thorsten Bucksch
Original assignee: Qimonda AG
Current assignee: Polaris Innovations Ltd
Priority date: 2003-07-21
Filing date: 2003-07-21
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2023-07-22
Also published as: CN100533170C; CN1576876A; DE10333101A1; US20050046436A1; US7061260B2

Abstract

Kalibrierungseinrichtung (20, 30, 40) für die Kalibrierung eines Testerkanals (14) einer Testereinrichtung (12), mit der integrierte Bauelemente auf einer Substratscheibe (1) zum Testen mit elektrischen Signalen kontaktierbar sind,
wobei die Kalibrierungseinrichtung (20, 30, 40) eine Verbindungseinrichtung und einen flächigen Kontaktträger mit einer ersten Kontaktfläche (2, 47) und eine von der ersten Kontaktfläche (2, 47) isolierte zweite Kontaktfläche (3, 49) aufweist, die über die Verbindungseinrichtung (5) elektrisch anschließbar sind,
wobei die Verbindungseinrichtung (5) geeignet ist, um die erste und die zweite Kontaktfläche (2, 3, 47, 49) mit der Testereinrichtung (12) zu verbinden,
wobei die erste Kontaktfläche (2, 47) im wesentlichen von der zweiten Kontaktfläche umgeben ist, so dass beim Aufsetzen einer mit der Testereinrichtung (12) verbundenen Nadelkarte (15) auf den Kontaktträger der Kalibrierungseinrichtung (20, 30, 40) eine der Kontaktierungsnadeln (16) der Nadelkarte (15), die mit dem zu kalibrierenden Testerkanal verbunden ist, auf die erste Kontaktfläche (2, 47) aufgesetzt...

Description

Kalibrierungseinrichtung für die Kalibrierung eines Testerkanals einer Testereinrichtung, Testersystem und Verfahren zum Kalibrieren eines Testerkanals
Die Erfindung betrifft eine Kalibrierungseinrichtung für die Kalibrierung eines Testerkanals einer Testereinrichtung sowie ein Testersystem mit einer solchen Kalibrierungseinrichtung.
Halbleiterbauelemente müssen nach ihrer Herstellung mit Hilfe von Testsystemen getestet werden. Dazu werden die Halbleiterbauelemente im unzersägten Zustand mit Hilfe einer Nadelkarte, die Kontaktierungsnadeln aufweist, kontaktiert. Die Kontaktierungsnadeln sind über Testerkanäle mit einer Testereinrichtung verbunden, die Testsignale an die angeschlossenen integrierten Schaltungen sendet und über die Testerkanäle Antwortsignale von den integrierten Schaltungen empfängt. Üblicherweise werden Testersignale und Antwortsignale über einen Testerkanal, d.h. eine einzige Leitung zwischen der integrierten Schaltung und der Testereinrichtung übertragen.
Beim Testen werden neben der Funktionalität auch der zeitliche Bezug (Timing) und die Stärke von Signalen berücksichtigt. Da die Testerkanäle im wesentlichen nicht das gleiche elektrische Verhalten bezüglich der Signalverzögerung und der Signaldämpfung aufweisen, ist eine Kalibrierung der Testereinrichtung notwendig. Jeder der Testerkanäle ist in der Testereinrichtung mit einem Verzögerungselement und einem Verstärkungselement versehen, um die auf den Testerkanal getriebenen Testsignale entsprechend einer variablen Zeitdauer zu verzögern oder gegebenenfalls – bei bereits voreingestellter Verzögerung – zu beschleunigen oder gemäß einem vorgegebenen Wert zu verstärken. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Testsignale an der integrierten Schaltung mit gleicher Phasenlage, d.h. mit gleichem zeitlichem Bezug zu einer Refe renz und mit im wesentlichen gleicher Signalstärke anliegen. Um jede Verzögerungseinheit und jede Verstärkereinheit der Testerkanäle einzustellen, ist eine Kalibrierung jedes Testerkanals notwendig.
Üblicherweise wird die Kalibrierung eines Testerkanals durchgeführt, indem an einem nicht-kontaktierenden Testerkanal ein Kalibrierungssignal angelegt wird und der zeitliche Verlauf des Signals und die Amplitudenspannung des resultierenden reflektieren Kalibrierungssignals gemessen wird.
Zum Erzielen höherer Genauigkeiten wird insbesondere in der Prüftechnik auf Komponentenebene eine Punkt-zu-Punkt-Kalibrierung eingesetzt. Üblicherweise wird ein Kalibrierroboter verwendet, um die Eigenschaften der Testerkanäle abzugleichen. Der Kalibrierroboter fährt die Kontaktierungsnadeln der Nadelkarte einzeln ab und verbindet diese mit den Messleitungen des Testers. Die Testerkanäle werden nun einzeln in Bezug auf die Signalverstärkung und die Signallaufzeit justiert.
Zunehmend wird nun die Technik der Dual Transmission Line auch bei Wafer-Testverfahren verwendet, so dass der Kalibrierroboter nicht mehr verwendet werden kann. Die Substratscheibe, auf denen sich die integrierten Schaltungen befinden, wird mit einer Nadelkarte kontaktiert, die den Kontakt zwischen der integrierten Schaltung und der Testereinrichtung herstellen. Die Nadelkarten sind üblicherweise in der Testereinrichtung fest montiert und von außen schwer zugänglich, so dass der Kalibrierroboter keinen Zugang zu der Nadelkarte hat.
Daher wird bei Punkt-zu-Punkt-Kalibriersystemen, wie z.B. bei Dual-Transmission-Line-Systemen ein zusätzliches elektromechanisch positionierbares Kalibrierpad in der Testereinrichtung vorgesehen, das zu der zu kalibrierenden Kontaktierungsnadel gefahren werden kann. Das Kalibrierpad kontaktiert die Kontaktierungsnadel der Nadelkarte. Diese Kalibrierungseinrichtung ist aufwendig, da ein genaues elektromechanisches Positionierungssystem vorgesehen werden muss. Zudem belässt das positionierbare Kalibrierpad benachbarte Kontaktierungsnadeln auf undefinierten Potentialen, die den Kalibrierungsvorgang beeinflussen können.
Aus der DE 100 56 882 A1 ist ein Testsubstrat zum Kalibrieren eines Testsystems für Halbleiterbauelemente bekannt. Das Testsubstrat weist paarweise einander zugeordnete Anschlusskontaktflächen auf, die in unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet und mit Leiterbahnen von etwa gleicher Länge verbunden sind. Auf die Anschlusskontaktflächen eines Paares werden jeweils eine Nadel einer Nadelkarte des Testsystems und eine Referenznadel aufgesetzt, um das Testsystem zu kalibrieren.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kalibrierungseinrichtung zur Verwendung in einer Testereinrichtung vorzusehen, mit der eine Testereinrichtung, insbesondere eine Testereinrichtung für ein Wafer-Testverfahren mit einer Punkt-zu-Punkt-Kalibrierung einfacher und genauer kalibriert werden kann. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein Testersystem mit einer solchen Kalibrierungseinrichtung und ein Verfahren zum Kalibrieren eines Testerkanals eines Testersystems mit einer solchen Kalibrierungseinrichtung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Kalibrierungseinrichtung nach Anspruch 1, durch das Testersystem nach Anspruch 8 sowie durch das Verfahren nach Anspruch 9 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kalibrierungseinrichtung zur Kalibrierung eines Testerkanals einer Testereinrichtung vorgesehen. Die Testereinrichtung dient dazu, integrierte Bauelemente auf einer Substratscheibe zu kontaktieren, um diese mit elektrischen Signalen zu tes ten. Die Kalibrierungseinrichtung weist eine Verbindungseinrichtung und einen flächigen Kontaktträger auf, auf dem eine erste Kontaktfläche und eine von der ersten Kontaktfläche isolierte zweite Kontaktfläche angeordnet sind. Die erste und die zweite Kontaktfläche sind über die Verbindungseinrichtung elektrisch anschließbar. Die Verbindungseinrichtung ist geeignet, um die erste und die zweite Kontaktfläche mit der Testereinrichtung zu verbinden. Die erste Kontaktfläche ist im wesentlichen von der zweiten Kontaktfläche umgeben, so dass beim Aufsetzen einer mit der Testereinrichtung verbundenen Nadelkarte auf dem Kontaktträger der Kalibrierungseinrichtung eine der Kontaktierungsnadeln der Nadelkarte, die mit dem zu kalibrierenden Testerkanal verbunden ist, auf die erste Kontaktfläche aufgesetzt und im wesentlichen mehrere oder alle der weiteren Kontaktierungsnadeln der Nadelkarte an nicht zu kalibrierenden Testerkanälen auf die zweite Kontaktfläche aufgesetzt werden.
Die Kalibrierungseinrichtung ermöglicht es, in eine herkömmliche Testereinrichtung zum Testen von integrierten Schaltungen in einem Wafer-Testverfahren eingesetzt zu werden, um die Kalibrierung der Testerkanäle der Testereinrichtung durchführen zu können.
Werden auf diese Weise alle Testerkanäle kalibriert, liegen beim Testen der integrierten Schaltungen die Signale mit definierter Signalstärke und mit einem gemeinsamen Zeitbezug an den integrierten Schaltungen an. Um den Einfluss von benachbarten Leitungen anderer Testerkanäle zu reduzieren, werden die Leitungen der übrigen Testerkanäle mit der zweiten Kontaktfläche kontaktiert, die ebenfalls mit der Testereinrichtung über die Verbindungseinrichtung angeschlossen sind.
Darüber hinaus besteht ein Vorteil darin, dass bei der Kalibrierung jedes Testerkanals zur Kontaktierung der entsprechenden Kontaktierungsnadel die Kalibriereinrichtung passend positioniert werden kann. Dazu wird ein herkömmlicher, in der Produktion verwendeter sogenannter Waferprober eingesetzt, welcher auch zur Kontaktierung der integrierten Bausteine auf dem Siliziumwafer eingesetzt wird. Es kann somit auf ein bereits bestehendes System zur Positionierung und Justierung in allen drei Dimensionen zurückgegriffen werden. Anstelle des „Produktwafers" wird lediglich die „Kalibrierungseinrichtung" auf den Träger, den sogenannten „Chuck", geladen und dementsprechend mit der Nadelkarte kontaktiert.
Vorzugsweise wird die zweite Kontaktfläche an ein festes Potential, vorzugsweise ein Massepotential angelegt, um den Einfluss der benachbarten Testerkanäle zu minimieren. Die Kalibrierungseinrichtung weist ebenso wie die Verbindung zwi schen der Verbindungseinrichtung und der Testereinrichtung ein definiertes elektrisches Verhalten in Bezug auf die Signaldämpfung und die Signallaufzeit auf. Entsprechend der gemessenen gesamten Signaldämpfung und der gemessenen gesamten Signallaufzeit zwischen einer Sendeeinrichtung in der Testereinrichtung über die Leitung des Testerkanals, die Kalibrierungseinrichtung, die Verbindungseinrichtung und zurück an eine Empfangseinrichtung der Testereinrichtung kann eine Verzögerungseinheit für den zu kalibrierenden Testerkanal und eine Verstärkungseinheit entsprechend angepasst werden, so dass beim Testen das Testsignal an der ersten Kontaktfläche mit einem definierten zeitlichen Bezug, z.B. zu einem Referenzsignal, mit einer definierten Signalstärke anliegt.
Vorzugsweise ist die Verbindungseinrichtung als Koaxialanschluss mit einem Innenanschluss und einem den Innenanschluss umgebenden Außenanschluss ausgebildet. Der Innenanschluss ist mit der ersten Kontaktfläche und der Außenanschluss mit der zweiten Kontaktfläche verbunden.
Der Kontaktträger kann eine Isolationsschicht aufweisen, auf der die erste und die zweite Kontaktfläche einseitig angeordnet sind. Auf der den Kontaktflächen gegenüberliegenden Seite der Isolationsschicht ist eine leitende Abschirmungsschicht vorgesehen. Dies stellt einen einfachen und möglichst flächigen Aufbau des Kontaktträgers dar, so dass die Kalibrierungseinrichtung im wesentlichen auf gleiche Weise wie eine Substratscheibe mit zu testenden integrierten Schaltungen in die Testereinrichtung eingebracht werden kann. Das Vorsehen der leitenden Abschirmungsschicht ermöglicht es, dass die Testereinrichtung insbesondere mit hochfrequenten Testsignalen kalibriert werden kann, da auch in der Kalibrierungseinrichtung das Kalibriersignal geschirmt geführt ist.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Kontaktträger eine erste und eine zweite Isolationsschicht aufweist, zwischen denen eine leitende Schicht zur Verbindung der ersten Kon taktfläche mit der Verbindungseinrichtung geführt ist. Auf der der leitenden Schicht gegenüberliegenden Oberfläche der ersten Isolationsschicht sind die erste und die zweite Kontaktfläche einseitig angeordnet. Auf der der leitenden Schicht gegenüberliegenden Oberfläche der zweiten Isolationsschicht ist eine leitende Abschirmungsschicht vorgesehen, die mit der Verbindungseinrichtung verbunden ist und vorzugsweise mit der zweiten Kontaktfläche in Kontakt steht. Auf diese Weise kann die Verbindungseinrichtung zwischen der ersten Kontaktfläche und der Verbindungseinrichtung bereits von dem Kontaktpunkt mit der Kontaktierungsnadel der Testereinrichtung bis zur Verbindungseinrichtung geschirmt geführt werden. Dazu ist vorzugsweise die leitende Abschirmungsschicht mit der zweiten Kontaktfläche verbunden.
Vorzugsweise ist eine dritte Kontaktfläche vorgesehen, die von der ersten und der zweiten Kontaktfläche isoliert auf der Oberfläche des Kontaktträgers angeordnet ist. Die dritte Kontaktfläche ist im wesentlichen so benachbart zu der ersten Kontaktfläche angeordnet, dass eine zu dem zu kalibrierenden Testerkanal benachbarter Testerkanal beim Aufsetzen der Nadelkarte auf den Kontaktträger mit der dritten Kontaktfläche verbunden ist, d.h. in der Nähe des zu kalibrierenden Testerkanals ist eine weitere mit einem Signal beaufschlagte Leitung geführt. Auf diese Weise kann das Kalibrieren eines Testerkanals durchgeführt werden, während ein bestimmtes Signalmuster oder ein sonstiges, eventuell sich änderndes Signal an der dritten Kontaktfläche angelegt ist. Da sich benachbarte Testerkanäle im wesentlichen durch Übersprechen oder sonstige Effekte beeinflussen können, können somit beim Einstellen der Verstärkung und der Verzögerung Koppelungseffekte zwischen benachbarten Testerkanälen berücksichtigt werden. Unterschiedliche, vom benachbarten Testerkanal beeinflusste Signaldämpfungen und Laufzeiten können damit auch im laufenden Testverfahren abhängig von den Signalen der benachbarten Testerkanäle durch entsprechend veränderliche Signalverstärkungen und Signalverzögerungen kompensiert werden.
Vorzugsweise ist die Verbindungseinrichtung seitlich des Kontaktträgers angeordnet, wobei die Verbindungseinrichtung mit der ersten Kontaktfläche über eine auf dem Kontaktträger aufgebrachte Leiterbahn verbunden ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Testersystem mit einer Testereinrichtung und mit einer Kalibrierungseinrichtung vorgesehen. Die Testereinrichtung weist mehrere Testerkanäle auf, wobei pro Testerkanal eine erste und eine zweite Übertragungsleitung für Signalübertragungen in entgegen gesetzte Signalrichtungen vorgesehen sind. Die erste und die zweite Übertragungsleitung des zu kalibrierenden Testerkanals sind über die Kontaktierungsnadel der Nadelkarte mit der ersten Kontaktfläche verbindbar. Eine Kalibrierungsleitung verbindet die Testereinrichtung mit der Verbindungseinrichtung.
Dieses Testersystem mit der eingesetzten Kalibrierungseinrichtung ermöglicht es, die Testerkanäle des Testersystems einzeln zu kalibrieren. Dabei wird zum Kalibrieren der hinlaufenden Leitungen des Testerkanals ein Kalibrierungssignal an die hinlaufende Leitung des Testerkanals angelegt und somit über die Nadelkarte und die daran angeordnete Kontaktierungsnadel das Signal an die erste Kontaktfläche der Kalibrierungseinrichtung angelegt. Über die Verbindungseinrichtung der Kalibrierungseinrichtung und über die Kalibrierungsleitung wird das über die hinlaufende Leitung des Testerkanals gesendete Kalibrierungssignal an die Testereinrichtung zurückgeführt. Dort wird die Laufzeit und die Signaldämpfung gemessen und daraus eine Signalverzögerung und Signalverstärkung für das Senden von Signalen auf diesen Testerkanal bestimmt. Auf gleiche Weise kann über Kalibrierungsleitung von der Testereinrichtung an die Verbindungseinrichtung der Kalibrierungseinrichtung ein weiteres Kalibriersignal angelegt werden, das über die erste Kontaktfläche, die Kontaktierungs nadel der Nadelkarte und der zurücklaufenden Leitung des Testerkanals von der Testereinrichtung empfangen werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Kalibrieren eines Testerkanals eines Testersystems mit einer Kalibrierungseinrichtung vorgesehen. Der Testerkanal wird kalibriert, indem eine ermittelte Signalverzögerung und eine ermittelte Signalverstärkung für ein über den Testerkanal übertragenes Testsignal eingestellt wird. Die erste Kontaktfläche wird mit dem Testerkanal elektrisch verbunden, wobei die Kalibrierungseinrichtung über die Verbindungseinrichtung mit der Testereinrichtung verbunden wird. Die Signaldämpfung und Signallaufzeit eines Kalibriersignals von der Testereinrichtung über den Testerkanal, durch die Kalibrierungseinrichtung und über die Verbindungseinrichtung zurück an die angeschlossene Testereinrichtung wird gemessen, wobei die Signalverzögerung gemäß der Signallaufzeit und die Signalverstärkung gemäß der Signaldämpfung eingestellt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die Signaldämpfung und Signallaufzeit des Testerkanals zwischen der Testereinrichtung und der ersten Kontaktfläche exakt zu bestimmen, vorausgesetzt, die Signallaufzeiten und Signaldämpfungen der Kalibrierungseinrichtung, der Verbindungseinrichtung und der Verbindung zwischen Verbindungseinrichtung und der Testereinrichtung sind bekannt. Die Möglichkeit, die Signalverstärkung und die Signalverzögerung für jeden Testerkanal individuell einzustellen, ermöglicht es, eine Kalibrierung vorzunehmen, so dass die Kontaktierungsnadel an jedem Testerkanal eine Kontaktierung an einer Kontaktfläche so ermöglicht, dass das Testsignal mit einer definierten Signalstärke und einem definierten zeitlichen Bezug an eine zu testende integrierte Schaltung angelegt werden kann.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Kalibriereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 einen Querschnitt der Kalibriereinrichtung der Ausführungsform nach 1 sowie die Darstellung einzelner Lagen der Kalibriereinrichtung;
3 einen Querschnitt einer Kalibrierungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
4 die Kalibrierungseinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform; sowie
5 einen Querschnitt durch eine Kalibrierungseinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform, wobei die Kalibrierungseinrichtung mehrere Lagen aufweist, die jeweils in einer Draufsicht dargestellt sind.
In 1 ist eine erste Kalibrierungseinrichtung 20 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die erste Kalibrierungseinrichtung 20 weist ein leitendes oder nicht-leitendes Substrat 1 auf, auf dem eine erste Kontaktfläche 2 isoliert in einer, die erste Kontaktfläche 2 umgebenden zweiten Kontaktfläche 3 aufgebracht ist. Die Kontaktflächen 2, 3 sind vorzugsweise aus einem metallischen Material mit einem möglichst niedrigem Widerstandskoeffizienten ausgebildet. Eine ebenfalls auf dem Substrat 1 aufgebrachte Isolationsschicht 10 ist zwischen den Kontaktflächen und dem Substrat 1 angeordnet, so dass der nicht als Kontaktfläche ausgebildete Bereich zwischen der ersten Kontaktfläche und der zweiten Kontaktfläche eine Isolierung zwischen der ersten Kontaktfläche 2 und der zweiten Kontaktfläche 3 bildet.
Die erste Kalibrierungseinrichtung 20 weist eine Verbindungseinrichtung 5 auf, die vorzugsweise in Form eines Koaxialsteckverbinders seitlich des Substrats 1 ausgebildet ist. Die erste Kontaktfläche 2 ist über eine auf der Oberfläche der ersten Kalibriereinrichtung geführten Leiterbahn 6 mit dem Innenleiter 7 des Koaxialsteckverbinders verbunden. Der Außenleiter des Koaxialsteckverbinders 7 ist mit der zweiten Kontaktfläche 3 verbunden.
Alternativ kann die Verbindungseinrichtung 5 auch Kontaktstifte aufweisen, um mit dem Träger, auf dem die erste Kalibrierungseinrichtung aufliegt, verbunden zu werden. Es können auch in anderer Weise gestaltete Verbindungseinrichtungen 5 vorgesehen sein.
In 2 ist ein Querschnitt der ersten Kalibrierungseinrichtung 20 der Ausführungsform der 1 dargestellt. Die Kalibrierungseinrichtung weist mehrere Schichten auf, die auf dem Substrat 1 angeordnet sind. Auf dem Substrat 1 ist eine leitende Abschirmschicht 8 aufgebracht, die mit dem Außenanschluss 9 des Koaxialsteckverbinders 5 in Verbindung steht. Auf der Abschirmschicht 8 befindet sich eine Isolationsschicht 10, die Durchgangsöffnungen 11 aufweist, um einen elektrischen Kontakt zwischen der Abschirmschicht und der auf der Isolationsschicht aufgebrachten zweiten Kontaktfläche 3 herzustellen. Vorzugsweise sind mehrere Durchgangsöffnungen 11 vorgesehen, um eine gleichmäßige Potentialverteilung auf der zweiten Kontaktfläche 3 zu gewährleisten und einen möglichst niederohmigen Kontakt jeder Position der zweiten Kontaktfläche 3 mit dem Außenanschluss 9 der Koaxialsteckverbindungseinrichtung 5 zur Verfügung zu stellen. Ebenso ist auf der Isolationsschicht 10 die erste Kontaktfläche 2 und die Verbindungsleitung zwischen der Kontaktfläche 2 und dem Innenanschluss 7 des Koaxialsteckverbinders aufgebracht.
Die erste Kalibrierungseinrichtung 20 gemäß der vorliegenden Erfindung dient dazu, Testerkanäle einer Testereinrichtung zu kalibrieren. Eine herkömmliche Testereinrichtung ist in 3 dargestellt. Die Testereinrichtung 12 umfasst einen Testmustergenerator 13, der Testsignale zum Testen von integrierten Schaltkreisen zur Verfügung stellt. Die Testsignale werden über Testerkanäle 14 an eine Nadelkarte 15 übertragen. Die Nadelkarte 15 weist Kontaktierungsnadeln 16 auf, die auf Kontaktflächen der zu testenden integrierten Schaltungen aufgesetzt werden kann, um diese zu kontaktieren.
Die Testerkanäle 14 sind als Punkt-zu-Punkt-Verbindungen ausgeführt und weisen jeweils eine hinführende Leitung 14A und eine rückführende Leitung 14B auf. Auf der hinführenden Leitung 14A wird das Signal von der Testereinrichtung 12 zur Nadelkarte 15 und über die rückführende Leitung 14B ein von der Nadelkarte 15 empfangenes Signal zur Testereinrichtung 12 übertragen. Da jede der hinführenden und rückführenden Leitungen 14A, 14B der Testerkanäle 14 aufgrund ihrer Länge und/oder Beschaffenheit eine unterschiedliche Signaldämpfung und eine unterschiedliche Signallaufzeit aufweist, sind Ausgleichselemente in der Testereinrichtung 12 vorgesehen.
Die Ausgleichselemente für die hinführenden Leitungen 14A verändern die von dem Testmustergenerator bereitgestellten Testsignale so, dass an den Kontaktierungsnadeln 16 die Testsignale mit im wesentlichen gleicher Signalstärke und im wesentlichen gleichem zeitlichen Bezug zueinander bzw. zu einem Referenztaktsignal anliegen. Dazu sind in der Testereinrichtung 12 Signalverstärker 17 und Verzögerungselemente 18 für jede der hinführende Leitung 14A vorgesehen. Jede der rückführenden Leitungen 14B der Testerkanäle 14 ist mit einer Testauswerteeinheit 19 über einen weiteren Signalverstärker 22 verbunden, um die empfangenen von der zu testenden integrierten Schaltung ausgegebenen Signale zu analysieren.
Um die Signalverstärker 17 und die Verzögerungseinheiten 18 jedes Testerkanals zu kalibrieren, ist eine Kalibrierungseinheit 20 auf einem Träger 23 so vorgesehen, dass sie von der Nadelkarte 15 kontaktiert werden kann. Zum Bestimmen der einzelnen Signalverstärkungen und Signalverzögerungen, die in den Signalverstärkern 17 und den Verzögerungselementen 18 eingestellt werden sollen, wird nacheinander jede der Kontaktierungsnadeln 16 der Nadelkarte 15 so auf die Kalibrierungseinrichtung aufgesetzt, dass die mit einem Testkanal 14 verbundene Kontaktierungsnadel 16 die erste Kontaktfläche 2 kontaktiert, während die übrigen oder mehrere der übrigen Kon taktierungsnadeln der Nadelkarte 15 die zweite Kotaktfläche 3 kontaktiert. Somit ist gewährleistet, dass die Testerkanäle 14, d.h. die hinführenden Leitungen 14A und rückführenden Leitungen 14B der Testerkanäle 14, die mit der zweiten Kontaktfläche 3 verbunden sind, auf einem festen Potential liegen.
Das feste Potential wird der zweiten Kontaktfläche 3 über die Verbindungseinrichtung 5 von der Testereinrichtung vorgegeben. Über die Verbindungseinrichtung 5 ist die Kalibrierungseinrichtung 20 über eine Rückführungsleitung 21 mit der Testereinrichtung 12 verbunden. Signaldämpfung und Signalverzögerung der Kalibrierungseinrichtung und der Rückführungseinrichtung 21 sind im wesentlichen genau bekannt.
Zum Kalibrieren wird ein Kalibriersignal von der Testereinrichtung 12 zur Verfügung gestellt. Das Kalibriersignal wird über die hinführende Leitung 14A einer der Testerkanäle 14, über die Nadelkarte 15, die dem Testerkanal 14 zugeordnete Kontaktierungsnadel 16, über die erste Kontaktfläche 2 der Kalibrierungseinrichtung 20 und über die Rückführungsleitung 21 übertragen und die Signalverzögerung des Kalibriersignals sowie dessen Dämpfung gemessen. Da die Signaldämpfungen und Signalverzögerungen in der Kalibriereinrichtung 20 und der Rückführungsleitung 21 vorab bekannt sind, lässt sich aus der gemessenen Signalverzögerung und der gemessenen Signaldämpfung die Signaldämpfung zwischen der Testereinrichtung 12 und der Kontaktierungsnadel des betreffenden Testerkanals 14 sowie dessen zeitliche Verzögerung bestimmen. Diese dienen dann als Grundlage zum Einstellen des betreffenden Signalverstärkers 17 und des Verzögerungselements 18.
Alternativ können die jeweiligen Signaldämpfungen und Signalverzögerungen auch mit entsprechenden Referenzwerten verglichen werden, wobei der Signalverstärker 17 und das Verzögerungselement 18 während des Anliegens des Kalibriersignal so lange angepasst wird, bis das an der Kontaktierungsnadel an liegende Signal die gewünschte Signalstärke und den gewünschten zeitlichen Bezug aufweist.
In 4 ist eine zweite Kalibrierungseinrichtung 30 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Sie unterscheidet sich im wesentlichen von der ersten Kalibrierungseinrichtung 20 gemäß der ersten Ausführungsform dadurch, dass benachbart zu der ersten Kontaktfläche 2 zwei weitere dritte Kontaktflächen 31 vorgesehen sind, die im wesentlichen isoliert auf der Oberfläche des Substrats angeordnet sind. Die Anzahl der dritten Kontaktfläche 31 ist im wesentlichen beliebig. Es ist keine Verbindung zwischen den dritten Kontaktflächen und einer entsprechenden Verbindungseinrichtung 32 der zweiten Kontaktierungseinrichtung 30 vorgesehen. Beim Aufsetzen der Nadelkarte 15 der Testereinrichtung 12 wird eine hinführende Leitung 14A eines der Testerkanäle 14 mit der ersten Kontaktfläche 2 verbunden. Dazu benachbarte hinführende und rückführende Leitungen 14A, 14B der Testerkanäle 14 werden mit den dritten Kontaktflächen 31 verbunden, so dass die mit den dritten Kontaktflächen 31 verbundenen Testerkanäle im wesentlichen elektrisch isoliert von den übrigen Testerkanälen 14 sind. Alle übrigen oder mehrere der übrigen Testerkanäle 14 sind dann über die Nadelkarte 15 mit der zweiten Kontaktfläche 3 der weiteren Kalibrierungseinrichtung 30 verbunden.
Die weitere Kalibrierungseinrichtung 30 ermöglicht es, die Kalibrierung eines Testerkanals 14 gemäß oben beschriebenen Verfahrens vorzunehmen, wobei die Kalibrierung in Abhängigkeit von vorgegebenen Signalverläufen auf zu dem zu kalibrierenden Testerkanal benachbarten Testerkanälen durchgeführt werden kann. So kann beispielsweise das Potential eines oder mehrerer der benachbarten Testerkanäle 14 gemäß eines vorgegebenen Musters verändert werden und deren Einfluss auf den zu kalibrierenden Testerkanal 14 bestimmt werden. Der dem zu kalibrierenden Testerkanal 14 zugeordnete Signalverstärker 17 und Verzögerungselement 18 können dann eine Signalverstärkung und eine Signalverzögerung zugeordnet werden, die sich aus einem Mittelwert der gemessenen Signallaufzeiten und Signaldämpfungen auf dem zu kalibrierenden Testerkanal 14 ergeben. Es kann auch vorgesehen sein, dass beim Testen von integrierten Schaltungen mit Hilfe der Testereinrichtung 12 die jeweilige Signalverstärkung und die jeweilige Signalverzögerung an den Zustand oder die Zustände bzw. den Signalverlauf der benachbarten Testerkanäle 14 angepasst werden.
In 5 ist eine dritte Ausführungsform für eine erfindungsgemäße dritte Kalibriereinrichtung 40 im Querschnitt dargestellt. Ebenso wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen ist auf dem Substrat 1 eine leitende Abschirmschicht 8 aufgebracht, auf der eine Isolationsschicht 10 angeordnet ist. Diese Isolationsschicht 10 weist die Durchgangsöffnungen 11 auf, um eine elektrische Verbindung zwischen der Abschirmschicht 8 und einer auf der Isolationsschicht 10 aufgebrachten Kontaktierungsschicht 48 vorzusehen. Die Kontaktierungsschicht weist eine Leiterbahn 41 auf, um einen Kontaktbereich 42 mit dem Innenleiter 7 der Koaxialverbindungseinrichtung 5 zu verbinden.
Der Verbindungsleiter 41 ist isoliert geführt und von einer Masselage 43 umgeben. Die Masselage 43 steht über die Durchgangsöffnungen 11 in Kontakt mit der Abschirmschicht 8. Auf der Kontaktierungsschicht 48 ist eine weitere Isolationsschicht 41 aufgebracht. Die weitere Isolationsschicht 41 weist weitere Durchgangsöffnungen 44 und eine Kontaktöffnung 45 auf, um eine Durchgangskontaktierung zu ermöglichen. Auf der weiteren Isolationsschicht 46 sind dann eine weitere erste und zweite Kontaktfläche 47, 49 aufgebracht.
Die erste weitere Kontaktfläche 47 steht über die Kontaktöffnung 45 mit dem Kontaktbereich 42 der Kontaktierungsschicht 48 in elektrisch leitender Verbindung. Über die weiteren Durchgangsöffnungen 44 steht die zweite weitere Kontaktfläche 49 mit dem Massebereich 43 und der Abschirmschicht 8 in e lektrisch leitender Verbindung. Die Abschirmschicht 8 ist mit dem Außenanschluss des Koaxialsteckverbinders 5 verbunden.
Auf diese Weise muss die Verbindung zwischen der ersten Kontaktfläche 47 und dem Koaxialsteckverbinder 5 nicht über die Oberfläche der dritten Kalibriereinrichtung 40 geführt werden, sondern kann im Inneren der dritten Kalibriereinrichtung 40 geführt werden. Dies ermöglicht es, im wesentlichen alle den zu kalibrierenden Testkanal umgebenden Testerkanäle mit der zweiten Kontaktfläche zu verbinden und diese somit auf ein festgelegtes Potential zu bringen, um so eine Kalibrierung bei definierten Umgebungsbedingungen zu ermöglichen.

1: Substrat
2: Erste Kontaktfläche
3: Zweite Kontaktfläche
4: Isolationsbereich
5: Verbindungsseinrichtung
6: Zuführungsleitung
7: Innenleiter
8: Abschirmschicht
9: Aussenleiter
10: Isolationsschicht
11: Durchgangsöffnung
12: Testereinrichtung
13: Testmustergenerator
14: Testkanal
14A: hinführende Leitung
14B: rückführende Leitung
15: Nadelkarte
16: Kontaktierungsnadel
17: Signalverstärker
18: Verzögerungselement
19: Analyseeinheit
20: erste Kalibrierungseinrichtung
21: Rückführungsleitung
22: Weiterer Signalverstärker
23: Träger
30: zweite Kalibrierungseinrichtung
31: dritte Kontaktfläche
40: dritte Kalibrierungseinrichtung
41: Verbindungsleitung
42: Kontaktbereich
43: Masselage
44: Weitere Durchgangsöffnung
45: Kontaktöffnung
46: Weitere Isolationsschicht
47: erste weitere Kontaktfläche
48: Kontaktierungsschicht
49: zweite weitere Kontaktfläche

Claims

Kalibrierungseinrichtung (20, 30, 40) für die Kalibrierung eines Testerkanals (14) einer Testereinrichtung (12), mit der integrierte Bauelemente auf einer Substratscheibe (1) zum Testen mit elektrischen Signalen kontaktierbar sind, wobei die Kalibrierungseinrichtung (20, 30, 40) eine Verbindungseinrichtung und einen flächigen Kontaktträger mit einer ersten Kontaktfläche (2, 47) und eine von der ersten Kontaktfläche (2, 47) isolierte zweite Kontaktfläche (3, 49) aufweist, die über die Verbindungseinrichtung (5) elektrisch anschließbar sind, wobei die Verbindungseinrichtung (5) geeignet ist, um die erste und die zweite Kontaktfläche (2, 3, 47, 49) mit der Testereinrichtung (12) zu verbinden, wobei die erste Kontaktfläche (2, 47) im wesentlichen von der zweiten Kontaktfläche umgeben ist, so dass beim Aufsetzen einer mit der Testereinrichtung (12) verbundenen Nadelkarte (15) auf den Kontaktträger der Kalibrierungseinrichtung (20, 30, 40) eine der Kontaktierungsnadeln (16) der Nadelkarte (15), die mit dem zu kalibrierenden Testerkanal verbunden ist, auf die erste Kontaktfläche (2, 47) aufgesetzt und im wesentlichen mehrere oder alle der weiteren Kontaktierungsnadeln (16) der Nadelkarte (15) an weiteren Testerkanälen (14) auf die zweite Kontaktfläche (3, 49) aufgesetzt werden.
Kalibrierungseinrichtung (20, 30, 40) nach Anspruch 1, wobei die Verbindungseinrichtung als Koaxialanschluss mit einem Innenanschluss (7) und einem den Innenanschluss (7) umgebenden Außenanschluss (9) ausgebildet ist, wobei der Innenanschluss (7) mit der ersten Kontaktfläche (2, 47) und der Außenanschluss (9) mit der zweiten Kontaktfläche (3, 49) verbunden ist.
Kalibrierungseinrichtung (20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der Kontaktträger eine Isolationsschicht (10) aufweist, auf der die erste und die zweite Kontaktfläche (2, 3, 47, 49) einseitig angeordnet sind, wobei auf der den Kontaktflächen (2, 3, 47, 49) gegenüberliegende Seite der Isolationsschicht (10) eine leitende Abschirmschicht (8) vorgesehen ist.
Kalibrierungseinrichtung (20, 30, 40) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kontaktträger eine erste und eine zweite Isolationsschicht (10, 46) aufweist, zwischen denen eine Kontaktierungsschicht (48) zur Verbindung der ersten Kontaktfläche (47) mit der Verbindungseinrichtung (5) geführt ist, wobei auf der der Kontaktierungsschicht (48) gegenüberliegenden Oberfläche der ersten Isolationsschicht (10) die erste und die zweite Kontaktfläche (47, 49) einseitig angeordnet sind, wobei auf der der Kontaktierungsschicht (48) gegenüberliegenden Oberfläche der zweiten Isolationsschicht (46) eine leitende Abschirmschicht (8) vorgesehen ist, die mit der Verbindungseinrichtung (5) verbunden ist.
Kalibrierungseinrichtung (20, 30, 40) nach Anspruch 4, wobei die leitende Abschirmschicht (8) mit der zweiten Kontaktfläche (3, 49) verbunden ist.
Kalibrierungseinrichtung (20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine von der ersten und der zweiten Kontaktfläche (2, 3, 47, 49) isolierte dritte Kontaktfläche (31) auf dem Kontaktträger im wesentlichen so benachbart zu der ersten Kontaktfläche (2, 47) angeordnet ist, dass eine zu dem zu kalibrierenden Testerkanal benachbarter Testerkanal (14) beim Aufsetzen der Nadelkarte (15) auf den Kontaktträger mit der dritten Kontaktfläche (31) verbunden ist.
Kalibrierungseinrichtung (20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Verbindungseinrichtung (5) seitlich des Kontaktträgers angeordnet ist, wobei die Verbindungseinrichtung (5) mit der ersten Kontaktfläche (2, 47) über eine auf den Kontaktträger aufgebrachten Leiterbahn verbunden ist.
Testersystem mit einer Testereinrichtung (12) und mit einer einsetzbaren Kalibrierungseinrichtung (20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Testereinrichtung (12) mehrere Testerkanäle (14) aufweist, wobei pro Testerkanal (14) eine erste und eine zweite Übertragungsleitung (14A, 14B) für Signalübertragungen in entgegengesetzten Richtungen vorgesehen sind, wobei die erste und die zweite Übertragungsleitung (14A, 14B) des zu kalibrierenden Testerkanals (14) über die Kontaktierungsnadel (16) der Nadelkarte (15) mit der ersten Kontaktfläche (2, 47) verbindbar sind, wobei eine Kalibrierungsleitung (21) die Testereinrichtung (12) mit der Verbindungseinrichtung (5) verbindet.
Verfahren zum Kalibrieren eines Testerkanals (14) eines Testersystems mit einer Kalibrierungseinrichtung (20, 30, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Testerkanal kalibriert wird, indem eine Signalverzögerung und eine Signalverstärkung für ein über den Testerkanal (14) übertragenes Testsignal eingestellt wird, wobei die erste Kontaktfläche (2, 47) mit dem Testerkanal (14) elektrisch verbunden wird, wobei die Kalibrierungseinrichtung (20, 30, 40) über die Verbindungseinrichtung (5) mit der Testereinrichtung (12) verbunden wird, wobei Signaldämpfung und Signallaufzeit eines Signals von der Testereinrichtung (12), über den Testerkanal (14), durch die Kalibrierungseinrichtung (20, 30, 40) und über die Verbindungseinrichtung (5) zurück an die Testereinrichtung (12) gemessen werden, wobei die Signalverzögerung gemäß der Signallaufzeit und die Signalverstärkung und die Signalverstärkung gemäß der Signaldämpfung eingestellt wird.