DE19654504A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen integrierter Schaltkreise - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen elektrischer Parameter einer Vielzahl von auf einem scheibenförmigen Träger, insbesondere einer Halbleiterscheibe befindlichen Schaltkreisen ohne Berührung des einzelnen Schaltkreises.

Integrierte Schaltkreise bedürfen einer Überprüfung ihrer Funktion im Scheibenverbund, um aus Kostengründen die Ausschußelemente nach der Vereinzelung (Austrennen der elektrischen Funktionseinheit aus dem Scheibenverbund), vor der teuren Montage aus­ sortieren zu können.

Diese Überprüfung erfolgt nach dem üblichen Stand der Technik durch das Aufsetzen von mechanischen Meßspitzen einer speziellen Prüfapparatur auf außerhalb der elektrisch aktiven Zone jeder einzelnen integrierten Schaltungseinheit angebrachten Kontaktierinseln (sogen. Pads), auf welchen bei der späteren Montage die Anschlußlei­ tungen z. T., z. B. durch Bonden, befestigt werden. Nacheinander wird so die gesamte Scheibe messend abgerastert. Beim Aufsetzen und Abheben der Meßspitzen kommt es immer zu einer partiellen Verformung des Metallbelags der Kontaktierinseln (speziell "Zerkratzen"), welche zu einem bestimmten Prozentsatz die automatisch ablaufende ordnungsgemäße Kontaktierung verhindert, d. h. zu sofortigem Ausschuß durch fehlende Kontakte oder/und zu späteren Ausfallen durch mangelhafte Festigkeit der Kontakt­ verbindung - die Zuverlässigkeit negativ beeinflussend - führen kann.

Die Entwicklung zu ständig höheren Arbeitsfrequenzen von integrierten logischen Schaltkreisen setzt der Verwendung von metallischen Spitzen beim Kontrollmessen Grenzen (zu hohe Eigenkapazität und Induktivität). Der wachsende Integrationsgrad zwingt ferner zum Prüfen an Teilbereichen der Schaltung, d. h. an internen Knotenstellen die im aktiven Chip-Gebiet liegen.

Die beste Lösung dieser Probleme besteht in der kontaktlosen Testmessung. Die elektro-optische Meßtechnik erfüllt die Bedingungen einer kontaktlosen Messung weitgehend (J. A. Valdmanis, Electro-Optic Measurement Techniques for Picosecond Materials, Devices, and Integrated Circuits in Measurement of High-Speed Signals in Solid State Devices, Vol. Edit. Robert B. Marcus, SEMICONDUCTOR AND SEMIMETALS, Vol. 28, ACADEMIC PRESS, INC. Boston San Diego New York Berkeley London Sydney Tokyo Toronto 1990): Hochfrequente Laserstrahlimpulse werden an bestimmten vorgesehenen Stellen der Schaltung eingestrahlt und wandeln sich in elektrische Impulse. Die Prüfimpulse werden berührungsfrei durch Sonden aufgenommen, welche den betreffenden Kontaktierinseln oder bestimmten Leiterbahn­ abschnitten angenähert werden und gegenüber der Veränderung einer physikalischen Größe in Abhängigkeit von der Stärke des die Leiter umgebenden elektrischen oder magnetischen Feldes sensibel sind. So kann z. B. die Veränderung der Kapazität zwischen der Sonde und dem Stromleiter oder die Veränderung der Doppelbrechung einer aus einem elektrooptischen Kristall bestehenden von Licht durchsetzten Spitze einer Sonde oder auch die Ablenkung der Ladungsträger durch das magnetische Feld in einer Hall-Sonde (z. B. DE-OL 39 25 685) ausgenutzt werden.

Wenn auch das Problem der kontaktfreien Generierung von hochfrequenten Meßim­ pulsen zum Ausmessen von integrierten Schaltungen prinzipiell gelöst ist, so bleibt doch das Problem der Einspeisung der Versorgungsspannung für die aktiven Bauelemente, d. h. für den eigentlichen Betrieb der Schaltungen.

Stand der Technik ist es, die Versorgungsspannung über die an jedem integrierten Schaltkreis vorhandenen Kontaktierinseln anzulegen, was über Spitzenkontakte mit den oben beschriebenen Nachteilen für die negative Veränderung der Bondkontakte verbunden ist. Die mechanische Kontaktierung ist dabei erheblich langsamer als das Ge­ nerieren der Stromimpulse durch Lichtimpulse.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welche es gestatten, die elektrische Prüfung des einzelnen auf einen späteren Chip bezogenen Schaltkreises im Scheibenverbund so vorzunehmen, daß keine der Kontaktierinseln des einzelnen Schaltkreises berührt und die Meßzeit verringert wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Trägerscheibe der integrierten Schaltkreise in üblicher Weise mit zwei voneinander elektrisch isolierten, den beiden Polungen entsprechenden Leiterbahnnetzen versehen wird, die einerseits mit makroskopischen Kontaktierinseln im Randbereich der Trägerscheibe galvanisch ver­ bunden werden und andererseits an einen im peripheren Bereich eines jeden Schaltkreises lokalisierten integrierten Schalter angeschlossen sind, der, verbunden mit einer ebenfalls integrierten Fotodiode oder eines Fototransistors, (im weiteren ist diese Einheit als Fotoschalter bezeichnet) das zeitweilige Einschalten, d. h. Herstellen der galvanischen Verbindung des Leiterbahnnetzes mit der integrierten Schaltung während des Tests gewährleistet.

Der Fotoschalter ist dabei in an sich bekannter Weise so ausgelegt, daß er beide Zuleitungen zur einzelnen integrierten Schaltung synchron schaltet. Im Normalzustand haben alle einzelnen integrierten Schaltungen keine ständige galvanische Verbindung zu den Leitungsnetzen. Nur der jeweils zu messende Schaltkreis - bei auf den makroskopi­ schen Kontaktierinseln der Trägerscheibe einmal für das Prüfen aller Schaltkreise aufge­ setzten Meßspitzen - ist während der kurzzeitigen Beleuchtung der Fotodiode oder des Fototransistors für die Dauer der Messung elektrisch angeschlossen.

Der unterschiedliche Spannungsabfall, der sich auf den verschieden langen Wegen der Leiterbahnen zu den einzelnen Schaltungen bzw. Gruppen gleichen Spannungsabfalls ergibt, wird vorausbestimmt. Er ist bei der stets gleichbleibenden Lageanordnung der Schaltkreise auf der Trägerscheibe für jede Trägerscheibe in gleicher Weise reproduzier­ bar und kann so bei der Spannungsbeaufschlagung im Prüfregime berücksichtigt werden.

Die Anschaltzeit der einzelnen Schaltung entspricht der Bestrahlungszeit der Fotodiode. Auf diese Weise ist eine minimale elektrische Leistung zum Prüfen nötig und ein Schutz der Meßapparatur gegen auf einzelnen Chips möglichen Kurzschlüssen gegeben.

Die Beleuchtung der integrierten Fotodioden erfolgt vorteilhafterweise über Licht­ leitfasern mit dem Licht einer Laserdiode.

Die Einschaltzeiten sind kürzer als die Aufsetz- und Abhebezeiten von mechanischen Meßspitzen, so daß sich die Meßzeit je integrierter Schaltungseinheit verringert.

Damit für die Leiterbahnen keine zusätzliche Fläche benötigt wird, werden diese in den für die mechanische Vereinzelung vorgesehenen Gebieten (Trennbereiche) parallel zu den Trennlinien geführt, wodurch ein rechtwinkliges Leiterbann-Netzraster entsteht, wobei der eigentliche Trennbereich metallfrei gehalten wird und nur kurze senkrecht zu den Trennlinien laufende metallisierte Stege die Verbindung von einem Chip zum anderen herstellen.

Die Fotoschalter können auch in den Trennbereichen der Chips untergebracht werden. Sie liegen dann so weit von dem Bereich, der bei der Vereinzelung zerstört wird, entfernt, daß sie nicht beschädigt werden. Dadurch wird aktive Fläche gespart. Ein Verschmieren des Metalls und ein Kurzschließen der dicht beieinander geführten Leiterbahnen durch das Trennschleifen hat keinen Einfluß auf die elektrische Funktion der integrierten Schaltung, da die beiden zum Trennbereich hin liegenden Leiterenden durch den optischen Schalter galvanisch vom jeweiligen Schaltkreis abge­ trennt sind.

Claims (11)

1. Verfahren und Vorrichtung zum elektrischen Prüfen einer Vielzahl von auf einer Trägerscheibe, insbesondere auf einer Halbleiterscheibe befindlichen integrierten Schaltkreisen ohne Berührung der einzelnen elektrischen Schalteinheit mit Meßspitzen, dadurch gekennzeichnet, daß in jeden einzelnen integrierten Schaltkreis parallel zu den Anschlüssen der Kontaktierinseln für die Versorgungsspannung ein für optische Bestrahlung empfindlicher, mit einer Fotodiode oder einem Fototransistor versehener Schalter integriert wird, daß im Randbereich der Trägerscheibe der integrierten Schaltkreise makroskopische Kontaktierinseln angelegt werden und auf der aktiven Scheibenfläche zwei von­ einander isolierte, den beiden Polungen entsprechende gleiche Leiterbahnnetze erzeugt werden, welche die Verbindung zwischen den makroskopischen Kontak­ tierinseln im Randbereich der Trägerscheibe und den fotoempfindlichen Schal­ tern herstellen, wobei letztere nur im beleuchteten Zustand eine galvanische Verbindung zu den einzelnen integrierten Schaltkreisen aufbauen, und daß für den Test der Schaltkreise die unterschiedlichen Beträge des Spannungsabfalls, die sich auf den verschieden langen Wegen der Leiterbahnen zu den einzelnen Schaltungen bzw. Gruppen gleichen Spannungsabfalls ergeben, vorausbestimmt und bei der Prüfung als Beaufschlagung der Versorgungsspannung berücksich­ tigt werden.

2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen der beiden Leiterbahnnetze parallel zueinander geführt werden.

3. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnebenen als rechtwinkliges Netz ausgeführt werden und die Leiterbah­ nen in den Trennbereichen der Chips parallel zur Trennspur und diese auf dem parallelen Weg frei lassend verlaufen, wobei die Verbindungen von Chip zu Chip durch senkrecht zu den Trennlinien geführte, diese überquerende Leiterbahnver­ bindungen hergestellt werden.

4. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotoschalter so ausgelegt wird, daß er die beiden Zuleitungen der Leiterbahn­ netze zu einer integrierten Schaltung synchron schaltet.

5. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für bestimmte Anwendungsfalle der Fotoschalter so ausgelegt wird, daß es nur eine der beiden Zuleitungen zu einer integrierten Schaltung schaltet.

6. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierung der Fotoschalter zum Zwecke der Erzielung des Einschaltzustandes der jeweiligen einzelnen Spannungsversorgung synchron gesteuert mit der Trä­ gerscheibenbewegung und der Generierung der Testsignale erfolgt.

7. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotoschalter in die Zuleitungen an der Peripherie der Chips integriert werden.

8. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotoschalter im Bereich der Trenngebiete der Vereinzelung untergebracht sind und so gelegen sind, daß sie durch die Vereinzelung nicht zerstört werden.

9. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die elektrischen Zuführungen je integrierter Schalteinheit auf dem Chip mehrfach verzweigen und jeder Zweig mit einem Fotoschalter versehen ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der Leiterbahn­ netze oder die gesamten Leiterbahnnetze nach dem Prüfen und vor der Verein­ zelung entfernt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der Leiterbahnnetze entfernt werden, welche in den Trennbereichen verlaufen, zumindest die, welche die Trennlinien der Vereinzelung kreuzen.