DE19817763A1

DE19817763A1 - Verfahren zum Eichen einer Meßvorrichtung

Info

Publication number: DE19817763A1
Application number: DE19817763A
Authority: DE
Inventors: Michael Janssen; Joerg Paulus; Dirk Leipold
Original assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Current assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Priority date: 1998-04-21
Filing date: 1998-04-21
Publication date: 1999-11-04
Anticipated expiration: 2018-04-22
Also published as: US6300757B1; DE19817763C2

Abstract

Ein Verfahren zum Eichen einer Meßvorrichtung zum Messen von HF-Parametern von integrierten Schaltungen auf Halbleiterscheiben, auf der sich eine große Anzahl solcher integrierter Schaltungen befindet, wird wie folgt durchgeführt: DOLLAR A a) es wird eine Eich-Halbleiterscheibe hergestellt, die in integrierter Form Vergleichs-Schaltungseinheiten enthält, die verschiedenen, charakteristischen Schaltungstypen entsprechen und die über Meßpunkte auf der Oberfläche der Eich-Halbleiterscheibe kontaktierbar sind; DOLLAR A b) die Streu-Parameter jeweils einer einem Schaltungstyp entsprechenden Schaltungseinheit auf der Eich-Halbleiterscheibe werden exakt gemessen; DOLLAR A c) die gemessenen Streu-Parameter werden gespeichert; DOLLAR A d) die Eich-Halbleiterscheibe wird in die Meßvorrichtung eingesetzt; DOLLAR A e) die Meßvorrichtung wird so geeicht, daß an Meßspitzen, mit denen die Meßpunkte auf der Eich-Halbleiterscheibe kontaktiert werden, eine optimale Impedanzanpassung erreicht wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Eichen einer Meßvorrichtung zum Messen von HF-Parametern von integrierten Schaltungen auf Halbleiterscheiben, auf denen sich eine große Anzahl solcher integrierter Schaltungen befindet.

Bei der Herstellung integrierter Schaltungen ist es üblich, die Funktionsfähigkeit der einzelnen Schaltungen zu testen, solange sich diese noch auf einer Halbleiterscheibe befin den, auf der Hunderte oder gar Tausende solcher Schaltungen gebildet sind. Beim Testen wird die Scheibe in eine Testvor richtung eingesetzt, und mit Hilfe von Meßspitzen werden Verbindungen zu Meßpunkten der integrierten Schaltungen hergestellt. Über diese Testspitzen können gewünschte Ströme und Spannungen angelegt und Ausgangsströme und Ausgangsspan nungen geinessen werden.

Solange beim Testen mit Gleichströmen und Gleichspannungen gearbeitet wird, ist es nicht schwierig, genaue Meßergeb nisse zu erhalten, da die Meßvorrichtung selbst die Meß ergebnisse kaum beeinflußt. Wenn es sich bei den integrier ten Schaltungen jedoch um Hochfrequenzschaltungen handelt, deren Hochfrequenzverhalten getestet werden soll, dann treten erhebliche Schwierigkeiten auf, die für das Hoch frequenzverhalten verantwortlichen Vierpolparameter der zu testenden Schaltung genau zu erfassen, da die Meßvorrichtung und insbesondere die Verbindungsleitungen zwischen den eigentlichen Meßgeräten und den Meßpunkten der integrierten Schaltung aufgrund der bekannten Transformationsvorgänge zu einer erheblichen Veränderung der gemessenen Werte führen. Die Schwierigkeit besteht also darin, die Vierpolparameter an der Ebene der Meßpunkte der integrierten Schaltung zu erfassen. Dies führt zu der Forderung, die Meßvorrichtung so zu eichen, daß am Meßgerät die tatsächlichen Vierpolpara meter der integrierten Schaltung auf der Ebene ihrer Meß punkte und nicht am Ausgang der zu den Meßgeräten führenden Leitungen gemessen werden. Dieser Eichvorgang muß für jede Testkonfiguration, also beispielsweise nach einer Änderung der jeweils zu kontaktierenden Meßpunkte der integrierten Schaltung, erneut durchgeführt werden.

Zum Eichen einer solchen Meßvorrichtung stehen zwar Eich substrate mit genau bekannten Vierpolparametern zur Ver fügung, jedoch handelt es sich bei diesen Substraten um Keramiksubstrate mit aufgedampften Schaltungen und Schal tungselementen, die in die Testvorrichtung eingesetzt werden und mit deren Hilfe dann ein Eichvorgang durchgeführt werden kann. Bei diesem Eichvorgang können jedoch nicht genau die tatsächlichen geometrischen Verhältnisse hergestellt werden, die beim Testen einer integrierten Schaltung auf einer Halb leiterscheibe vorliegen. Das exakte Eichen der Meßvorrich tung auf der Ebene der zu kontaktierenden Meßpunkte unter Verwendung solcher Keramiksubstrate mit Norm-Schaltungs elementen ist daher nicht möglich. Außerdem sind diese Keramiksubstrate extrem teuer, so daß es bisher kaum möglich war, für alle möglichen Anwendungsfälle solche Eichsubstrate einzusetzen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Eichverfahren der eingangs geschilderten Art zu schaffen, das mit geringem Kostenaufwand ein exaktes Eichen der Meßvorrichtung auf der Ebene der Meßpunkte der integrierten Schaltung auch bei unterschiedlichen Meßkonfigurationen ermöglicht.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Eichverfahren mit folgenden Schritten ausgeführt wird:

a) es wird eine Eich-Halbleiterscheibe hergestellt, die in integrierter Form Vergleichs-Schaltungseinheiten enthält, die verschiedenen, charakteristischen Schaltungstypen entsprechen und die über Meßpunkte auf der Oberfläche der Eich-Halbleiterscheibe kontaktierbar sind;
b) die Streu-Parameter jeweils einer einem Schaltungstyp entsprechenden Schaltungseinheit auf der Eich-Halblei terscheibe werden exakt gemessen;
c) die gemessenen Streu-Parameter werden gespeichert;
d) die Eich-Halbleiterscheibe wird in die Meßvorrichtung eingesetzt;
e) die Meßvorrichtung wird so geeicht, daß an Meßspitzen, mit denen die Meßpunkte auf der Eich-Halbleiterscheibe kontaktiert werden, eine optimale Impedanzanpassung erreicht wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß auf der Eich-Halbleiterscheibe von jedem Schaltungstyp mehrere Vergleichs-Schaltungseinheiten hergestellt werden, und daß die Streu-Parameter dieser Vergleichs-Schaltungs einheiten nach Eichung der Meßvorrichtung mit Hilfe der Schaltungseinheiten, deren Streu-Parameter exakt gemessen wurden, bestimmt und zusammen mit ihrer Position auf der Eich-Halbleiterscheibe gespeichert werden, und daß die Meßvorrichtung unter Verwendung einer der mehreren Ver gleichs-Schaltungseinheiten geeicht wird. Durch diese Ausgestaltung wird ermöglicht, die Eich-Halbleiterscheibe für zahlreiche Eichvorgänge einzusetzen, auch wenn die mit den Meßspitzen zu kontaktierenden Meßpunkte der Schaltungs einheiten infolge mechanischen Abriebs unbrauchbar werden. Trotzdem ist es nur nötig, eine einzige exakte Bestimmung der Vierpolparameter einer Schaltungseinheit jedes Schal tungstyps vorzunehmen, da die Vierpolparameter aller anderen, jeweils gleichartigen Schaltungseinheiten auf die ausgemessenen Schaltungseinheiten bezogen werden können.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine Eich- Halbleiterscheibe hergestellt, auf der in Form integrierter Schaltungen Vergleichs-Schaltungseinheiten gebildet werden. Diese Vergleichs-Schaltungseinheiten entsprechen charakte ristischen Schaltungstypen, an denen Vierpolparameter, nämlich die Streuparameter, gemessen werden können. Typische Schaltungstypen sind dabei Widerstände mit bestimmter Impe danz, beispielsweise ein 50 Ohm-Widerstand, ein Kurzschluß, ein offener Stromkreis, Widerstände mit einem vom Wider stand von 50 Ohm abweichenden Wert, beispielsweise ein 25 Ohm-Widerstand oder ein 75 Ohm-Widerstand und dergl. Dabei werden auf der Halbleiterscheibe von jedem dieser Schal tungstypen nicht nur eine Schaltungseinheit gebildet, son dern es werden von jedem Schaltungstyp eine große Anzahl, beispielsweise 200, gebildet. Der Zweck dieser Maßnahme wird anschließend noch näher erläutert.

In einem nächsten Schritt wird jeweils ein Schaltungstyp hinsichtlich seiner Vierpolparameter genau vermessen. Für diesen Meßvorgang kann ohne weiteres ein hoher Aufwand in Kauf genommen werden, da er nur ein einziges Mal und nur an jeweils einem Exemplar jedes Schaltungstyps durchgeführt werden muß. Die gemessenen Werte der Vierpolparameter werden abgespeichert. Die Eich-Halbleiterscheibe wird dann in die Meßvorrichtung eingesetzt, die für das Testen der integrier ten Schaltungen bestimmt ist. Die Meßspitzen der Meßvorrich tung werden mit den Meßpunkten der Schaltungseinheiten in Kontakt gebracht, deren Vierpolparameter zuvor exakt be stimmt worden sind. Die Meßvorrichtung wird nun so geeicht, daß an der Meßstelle, also an der Meßebene zwischen den Meßspitzen und den Meßpunkten auf der Eich-Halbleiterscheibe eine optimale Impedanzanpassung erreicht wird. Durch diese Eichung wird erreicht, daß die Meßvorrichtung die an der Meßebene erfaßten Meßwerte nicht durch Transformation verändert. Bei dem Eichvorgang läßt sich feststellen, wie stark der Einfluß der Meßvorrichtung auf die in der Meßebene erfaßten Werte ist. Dies bedeutet, daß dieser Einfluß beim anschließenden Testen der integrierten Schaltungen durch entsprechende Berechnungen eliminiert werden kann, so daß es möglich ist, den tatsächlichen Meßwert zu erfassen, der in der Meßebene, d. h. an der Berührungsstelle zwischen den Meßspitzen und den Kontaktflächen der integrierten Schaltung, vorliegt.

Der Eichvorgang, der unter Verwendung der Meßvorrichtung durchgeführt wird und bei dem die Meßspitze auf die die Meßpunkte bildenden Kontaktflächen der Eich-Halbleiter scheibe aufgesetzt werden, kann nicht beliebig oft durch geführt werden, da sich die elektrischen Eigenschaften der Kontaktflächen aufgrund des durch die Meßspitzen hervorge rufenen Abriebs verändern. In der Praxis hat sich gezeigt, daß die gleichen Kontaktflächen nur maximal viermal verwen det werden können, ohne daß es zu einer merklichen Änderung der elektrischen Eigenschaften kommt. Damit nicht jedesmal dann, wenn die Kontaktflächen an einer zur Eichung verwen deten Schaltungseinheit abgenutzt sind, eine neue Eich- Halbleiterscheibe hergestellt und zum Einsatz kommen muß, werden, wie oben bereits erwähnt wurde, von jedem Schal tungstyp mehrere, beispielsweise 200, Schaltungseinheiten hergestellt. Damit diese Schaltungseinheiten für einen Eichvorgang eingesetzt werden können, müssen ihre Vierpol parameter aber bekannt sein. Die Erfassung der Vierpolpara meter kann jedoch auf einfache Weise durchgeführt werden. Wie erwähnt, wurde ja bei der Anwendung des hier beschrie benen Verfahrens eine Schaltungseinheit jedes Schaltungstyps exakt ausgemessen, so daß deren Vierpolparameter genau bekannt sind. Nach diesem Meßvorgang kann die Eich-Halblei terscheibe in die Meßvorrichtung eingesetzt werden, und es kann der oben beschriebene Eichvorgang unter Verwendung dieser genau ausgemessenen Schaltungseinheiten erfolgen. Nach der Eichung können die Vierpolparameter aller anderen Schaltungseinheiten der verschiedenen Schaltungstypen auf der Eich-Halbleiterscheibe oder auch weiterer, später hergestellter Eich-Halbleiterscheiben in der Meßvorrichtung gemessen werden, und in einer Tabelle kann abgespeichert werden, welche Vierpolparameter die jeweiligen Schaltungs einheiten an den verschiedenen Stellen auf der Eich-Halb leiterschaltung haben. Somit sind die Vierpolparameter aller Schaltungseinheiten auf der Eich-Halbleiterscheibe bekannt, so daß sie ebenso wie die Schaltungseinheiten, deren Vier polparameter exakt bestimmt worden sind, in späteren Eich vorgängen als Eichstandard benutzt werden können. Die Eich- Halbleiterscheibe kann daher wesentlich öfter für Eichzwecke verwendet werden, als dies der Fall wäre, wenn nur eine genau ausgemessene Schaltungseinheit jedes Schaltungstyps vorhanden wäre.

Somit wurde gezeigt, daß für die Durchführung des Eichvor gangs nur eine einzige exakte Messung der Vierpolparameter an einer Schaltungseinheit jedes Schaltungstyps durchgeführt werden muß. Jeder Eichvorgang kann dann unter Verwendung der Meßwerte durchgeführt werden, die beim erstmaligen Eichen der Meßvorrichtung bei eingesetzter Eich-Halbleiterscheibe erhalten worden sind.

Claims

1. Verfahren zum Eichen einer Meßvorrichtung zum Messen von HF-Parametern von integrierten Schaltungen auf Halbleiter scheiben, auf denen sich eine große Anzahl solcher inte grierter Schaltungen befindet, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Eich-Halbleiterscheibe von jedem Schaltungstyp mehrere Vergleichs-Schaltungseinheiten hergestellt werden, und daß die Streu-Parameter dieser Vergleichs-Schaltungs einheiten nach Eichung der Meßvorrichtung mit Hilfe der Schaltungseinheiten, deren Streu-Parameter exakt gemessen wurden, bestimmt und zusammen mit ihrer Position auf der Eich-Halbleiterscheibe gespeichert werden, und daß die Meßvorrichtung unter Verwendung einer der mehreren Ver gleichs-Schaltungseinheiten geeicht wird.