EP4627324A1 - Vorrichtung zum testen elektronischer halbleiter-bauelemente - Google Patents

Vorrichtung zum testen elektronischer halbleiter-bauelemente

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Publication number
EP4627324A1
EP4627324A1 EP23821496.9A EP23821496A EP4627324A1 EP 4627324 A1 EP4627324 A1 EP 4627324A1 EP 23821496 A EP23821496 A EP 23821496A EP 4627324 A1 EP4627324 A1 EP 4627324A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
semiconductor component
gas
sensor layer
test gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23821496.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Beier
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Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP4627324A1 publication Critical patent/EP4627324A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
    • G01R31/2831—Testing of materials or semi-finished products, e.g. semiconductor wafers or substrates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2855—Environmental, reliability or burn-in testing
    • G01R31/2872—Environmental, reliability or burn-in testing related to electrical or environmental aspects, e.g. temperature, humidity, vibration, nuclear radiation
    • G01R31/2881—Environmental, reliability or burn-in testing related to electrical or environmental aspects, e.g. temperature, humidity, vibration, nuclear radiation related to environmental aspects other than temperature, e.g. humidity or vibrations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
    • G01R31/2829—Testing of circuits in sensor or actuator systems

Definitions

  • the invention relates to a device for testing electronic semiconductor components. It also relates to a method for testing electronic semiconductor components.
  • Electronic semiconductor components that have a sensor layer for detecting a gaseous substance can be used to detect gaseous substances. If the gaseous substance contains a certain ingredient, an electrical signal is generated by the electronic semiconductor component.
  • the electronic semiconductor components have a contact surface for electrically contacting the electronic semiconductor component. These contact surfaces are also referred to as contact pads.
  • Electronic semiconductor components of this type are used as sensors for a variety of different purposes, for example for locating leaks. They can be used in particular to analyze the chemical composition of gases. Sensors of this type are also referred to as gas sensors or chemical gas sensors.
  • EP 3 486 639 B1 describes a device referred to therein as a probe, which shows the basic structure of a test device that can be used for testing electronic semiconductor components, which are not, however, gas sensors.
  • a probe shows the basic structure of a test device that can be used for testing electronic semiconductor components, which are not, however, gas sensors.
  • these are brought into a test environment that is completely filled with a test gas. Since a movement of the substrate is usually necessary in order to be able to contact each electronic semiconductor component individually, such test environments require space for mechatronic movement and contact systems. The test devices in which such test environments are designed therefore require a lot of space.
  • test gases damage to the surrounding components is also possible. It is possible to counteract this deposit and penetration using special test gas pumping technology. However, the pumping technology must be large and requires additional, long pumping times, which, however, means time and energy expenditure and thus costs and reduces the effectiveness of testing and thus the production of electronic semiconductor components.
  • the object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art.
  • it is intended to provide a device for testing electronic semiconductor Components are specified which require a smaller amount of test gas compared to the state of the art.
  • a nozzle for the directed discharge of the test gas onto the sensor layer of the electronic semiconductor component which is formed on the substrate held by the holding device; are arranged.
  • test gas on elements, components and/or materials of the device according to the invention and thus the drifting are reduced.
  • the test gas reaches the sensor surface and from there into the interior of the chamber. It can then be withdrawn from the chamber via an outlet.
  • the contact time of the test gas with elements, components and/or materials other than the substrate that carries the electronic semiconductor components is thus short.
  • a pump can be provided, for example, to withdraw the test gas from the interior of the chamber.
  • negative pressure or positive pressure prevails in the interior.
  • a pressure that differs from the ambient pressure should prevail in the interior.
  • This pressure is also referred to as chamber pressure.
  • negative pressure prevails in the interior.
  • a negative pressure of 10' 5 mbar or less can prevail in the interior.
  • the test gas should be gaseous below the chamber pressure.
  • To guide the test gas to the nozzle one or more devices for supplying the test gas to the nozzle can be provided.
  • the test gas can be supplied to the sensor layer of the held semiconductor component at a pressure which is referred to as the test pressure.
  • the test pressure is preferably above the chamber pressure. It can be regulated independently of the chamber pressure.
  • the test gas can be produced in the nozzle itself.
  • components of the test gas to be produced are fed separately to the nozzle.
  • the test gas in the nozzle can be produced from a first gas and a second gas. Both gases can each be fed to the nozzle by means of one or more devices for feeding a gas.
  • the nozzle preferably has a first nozzle opening through which the test gas can exit the nozzle. It can be provided that the nozzle is designed to deliver a sealing gas or to receive the test gas.
  • the nozzle can have a second nozzle opening in addition to the first nozzle opening.
  • the sealing gas can exit the nozzle through the second nozzle opening or the test gas can re-enter the nozzle after contact with the sensor layer.
  • the second nozzle opening can be designed coaxially to the first nozzle opening.
  • the second nozzle opening can be designed to run all the way around the first nozzle opening.
  • the second nozzle opening can be separated from the first nozzle opening by a nozzle web.
  • the nozzle can have further nozzle openings, for example a third nozzle opening.
  • the nozzle can also be designed coaxially to the first nozzle opening and the second nozzle opening. They can each be used to deliver a further gas or to receive a gas or gas mixture.
  • the nozzle preferably has a nozzle body in which the first nozzle opening is formed.
  • the second nozzle opening can also be formed in the nozzle body.
  • the nozzle body has at least one connection, through which the test gas can be fed into the nozzle. A gas can be fed to this connection by means of the devices for feeding a gas to the nozzle.
  • the nozzle body can have just one connection through which the test gas is fed into the nozzle. Alternatively, the nozzle body can have exactly two connections. The first connection can be used to feed the test gas and the second connection can be unused.
  • the sealing gas can be supplied to the held semiconductor component at a pressure which is referred to as the sealing gas pressure.
  • the sealing gas pressure is preferably above the chamber pressure. It can be regulated independently of the chamber pressure.
  • the physical states of the sealing gas can differ from those of the test gas. This affects, for example, one or more of the following properties: the gas composition, the pressure, the temperature, the humidity, the flow rate, the volume flow.
  • the nozzle body can be a symmetrical nozzle body in terms of its external shape. However, it can be a symmetrical nozzle body overall, i.e. not only in terms of its external shape.
  • the axis of symmetry can be its longitudinal axis.
  • a symmetrical nozzle body can have two connections, one of which is used to supply the test gas or, if the test gas is to be produced from a first gas and a second gas in the nozzle, to supply the first gas.
  • the second connection can be unused if the test gas is supplied via the first connection. If the test gas is to be produced from a first gas and a second gas in the nozzle, it can be used to supply the second gas.
  • a holding device for holding the substrate.
  • the holding device is preferably designed such that the substrate rests with its underside on the holding device.
  • the holding device can have a holding surface.
  • the top side of the substrate with the electronic semiconductor component faces away from the holding surface and is therefore exposed. This also exposes the sensor layer of the electronic semiconductor component. If the substrate on which the electronic semiconductor component is arranged is held by the holding device, the electronic semiconductor component is also referred to as a held semiconductor component.
  • the nozzle provided according to the invention serves for the directed delivery of the first test gas onto the sensor layer of the electronic semiconductor component.
  • the nozzle is preferably arranged opposite the holding device and at a distance from it.
  • the distance between the nozzle and the holding device can preferably be designed such that a distance is formed between the nozzle and the holding device when the holding device holds the substrate. In other words, this means that the nozzle preferably does not touch the held semiconductor component or the substrate. However, in one embodiment it can be provided that the nozzle touches the held semiconductor component or the substrate, even if this is not preferred.
  • the holding device holds the substrate, it can be provided that the first nozzle opening is arranged opposite the held semiconductor component. If the holding device holds the substrate and the nozzle has a second nozzle opening, it can be provided that the first nozzle opening and the second nozzle opening are arranged opposite the held semiconductor component.
  • the nozzle body preferably has a first end face that faces the holding device.
  • the first nozzle opening is formed in the first end face. If the nozzle has a second nozzle opening, the second nozzle opening is preferably also formed in the first end face of the nozzle body.
  • the distance in the vertical direction between the first end face of the nozzle body and the sensor layer of the held semiconductor component should be as small as possible.
  • the distance in the vertical direction between the first end face of the nozzle body and the sensor layer of the held semiconductor component is preferably greater than 0 and less than 0.1 mm.
  • the nozzle body can have a second end face that is opposite the first end face.
  • the channel through which the test gas is guided to the first nozzle opening can extend between the first and second end faces.
  • a window can be formed in the second end face.
  • the window enables the held semiconductor component to be observed.
  • An optical device for example a microscope, can be provided for observation.
  • the optical device can be arranged outside the chamber.
  • the window can be formed centrally in the second end face.
  • the positioning of the held semiconductor component can be observed through the window, the adjoining channel and the first nozzle opening. In particular, the positioning of the held semiconductor component under the contact device and/or the nozzle can be observed. Observation is possible from above.
  • the first nozzle opening is arranged in alignment with the sensor layer of the held semiconductor component.
  • the term "aligned" refers to an axis G that is orthogonal to the first nozzle opening and to the surface side of the sensor layer that faces the first nozzle opening.
  • the axis G is orthogonal to the holding surface of the holding device.
  • the first nozzle opening is then designed to be in alignment with the holding surface.
  • the geometric shape of the nozzle opening is adapted to the geometric shape of the electronic semiconductor component and/or to the geometric shape of the sensor layer of the electronic semiconductor component. It can be provided that the first nozzle opening has a rectangular shape. This is expedient because most electronic semiconductor components are designed to be rectangular for reasons of space utilization.
  • the dimensions of the first nozzle opening, in a plane parallel to the surface direction of the sensor layer can also be adapted to the dimensions of the electronic semiconductor component and/or the dimensions of the sensor layer of the electronic semiconductor component.
  • the term “adapted” in this context is intended to express that the test gas flow is directed only at the held semiconductor component or only at its sensor layer and an area surrounding the sensor layer.
  • the second nozzle opening is formed opposite the peripheral area of the held semiconductor component.
  • the sealing gas is preferably an inert gas, for example argon or nitrogen.
  • the sealing gas should not contain the gaseous substance that is to be detected by means of the sensor layer.
  • the sealing gas can have a blocking function against the penetration of ambient gas.
  • the test gas with a test pressure and the sealing gas with a sealing gas pressure both of which are above the chamber pressure, flow out of the gap between the first end face of the nozzle and the held semiconductor component.
  • the sensor layer, at which the test gas is directed, is thus shielded from the ambient gas.
  • the semiconductor component may have a contact surface which is spaced from the sensor layer to form a spacing surface, wherein the second nozzle opening is opposite the spacing surface.
  • the nozzle tapers in the direction of the holding device. It can also be provided that the nozzle has a nozzle wall whose material thickness decreases in the direction of the holding device.
  • the return of the test gas via the second nozzle opening has various advantages.
  • the return of the test gas can enable a detailed analysis of the test gas that has flowed past the held semiconductor component.
  • the device according to the invention can have a gas analyzer.
  • the gas analyzer can be arranged in a line that is connected to the nozzle in order to suck out the test gas.
  • the return of the test gas via the second nozzle opening also has a blocking function against the penetration of ambient gas from the interior of the chamber. In addition to the test gas, ambient gas is also sucked out through the second nozzle opening.
  • the device according to the invention can have a device for displaying the distance and/or for measuring the distance between the held semiconductor component, for example the sensor layer, and the nozzle.
  • the device can be a height indicator or a measuring device that is attached to the nozzle.
  • the measuring device can be a test needle, for example.
  • the structure of the test needle can correspond to the structure of a contact needle of the contact device.
  • the measuring device can also be a sensor, for example a capacitive sensor, an inductive sensor or another sensor that is suitable for the stated purpose according to the state of the art.
  • the device according to the invention can further comprise a positioning device for positioning the nozzle.
  • the nozzle can be held and moved by means of the positioning device.
  • the nozzle can be positioned relative to the sensor layer of the held semiconductor component by means of this positioning device.
  • the nozzle can be moved in the x, y and z directions and can be rotated about an axis lying on the z coordinate by means of this positioning device.
  • the height positioning of the nozzle i.e. the positioning in relation to the z coordinate, is of particular importance.
  • the device according to the invention can comprise a positioning device for positioning the holding device.
  • the holding device can be moved in the x, y and z directions by means of this positioning device and can be rotated about an axis lying on the z coordinate.
  • the positioning device can be a manipulator. If no positioning device is provided for the nozzle, then Alternatively, the nozzle can be held by the contact device described below.
  • the device according to the invention can have a contact device for electrically contacting the held semiconductor component at its contact surfaces.
  • the contact device can be a so-called probe card.
  • the contact device can have an opening through which the nozzle is guided. Alternatively, the nozzle can be firmly connected to the contact device.
  • the contact device has contact needles with which it contacts contact surfaces of the held semiconductor component. It is therefore advantageous if the nozzle body has as thin a wall as possible on its first end face, which faces the held semiconductor component. For this reason, it can be provided that the nozzle body tapers towards its first end face and its material thickness is reduced for this purpose. In this way, it can be ensured that the contact needles of the contact device are left with enough space without touching them and at the same time also to enable alignment movements of the contact needles.
  • the nozzle can be firmly connected to the contact device, for example via one or more connecting elements.
  • the nozzle is preferably in an adjusted position in relation to the contact device. In this way, a collision between the nozzle and a contact needle can be excluded. Alignment of the nozzle by means of a positioning device is not necessary. A separate device for holding the nozzle is also not necessary. However, the manufacture of the contact device is more complex.
  • the nozzle can have one or more connections through which the test gas, components of the test gas or the sealing gas are fed separately into the nozzle.
  • a line can be provided to guide the test gas, its components and the sealing gas to a connection.
  • the connection point between a connection and a line is preferably sealed, for example with a sealing system that is suitable for use under negative pressure and/or overpressure.
  • the device according to the invention can have one or more devices for guiding the test gas, the first gas and/or the second gas to the nozzle.
  • the test gas can be guided to the nozzle via one or more lines by means of a pump.
  • the device according to the invention can have one or more devices for guiding the sealing gas to the nozzle.
  • the sealing gas can be guided to the nozzle via one or more lines by means of a pump.
  • the device according to the invention can have one or more devices for removing the test gas from the nozzle.
  • the test gas can be removed from the nozzle via one or more lines by means of a pump.
  • a pump can be a suction pump.
  • the device according to the invention enables a targeted guidance of the test gas and, if provided, the sealing gas. Only very small amounts of gas are required. For this reason, the device according to the invention enables a very rapid change of process parameters, for example the test gas flow, the chamber pressure, the test pressure, the concentration of a component of the test gas and the sealing gas flow, whereby the list is not exhaustive.
  • the device according to the invention enables the rapid testing of a large number of electronic semiconductor components, even under different test conditions.
  • the device for adjusting the chamber pressure can be used to ensure that the concentration of test gas in the interior of the chamber does not rise or fall above a predetermined level.
  • the device for adjusting the chamber pressure can be used to suck out the test gas that exits the first nozzle opening of the nozzle and contacts the held semiconductor component.
  • the device for adjusting the chamber pressure is preferably a pump.
  • the test gas exiting the nozzle is immediately pumped out by the pump after it has contacted the sensor layer of the held semiconductor component.
  • the concentration of the test gas in the entire chamber therefore does not change, so that contamination and damage to devices located in the chamber, for example to mechatronic systems such as positioning devices, are prevented. This represents a great advantage.
  • the measuring device can be a vacuum measuring device.
  • a so-called residual gas analyzer RTA
  • Measurements can be carried out under different pressures.
  • a certain pressure is referred to as a pressure stage.
  • Different pressures can be set in a simple manner using the device according to the invention.
  • the device according to the invention can have an inlet which enables the supply of a gas via an opening in the chamber wall.
  • the gas can be, for example, an ambient gas, e.g. the ambient air, or a protective gas such as nitrogen or argon.
  • the inlet can have one or more control devices, e.g. a valve.
  • the method according to the invention can be carried out by means of the device according to the invention.
  • the method according to the invention can further comprise the reception of a signal from the semiconductor component. This signal can be transmitted via Contact surfaces of the semiconductor component are received by means of the contact device. The received signal can then be compared with reference values to determine whether the semiconductor component is defective or not.
  • Fig. 2 is a schematic plan view of one of the electronic semiconductor components shown in Fig. 1;
  • Fig. 3 is a schematic representation of a first embodiment of a device according to the invention.
  • Fig. 5 is a schematic plan view of a held semiconductor device
  • Fig. 6 is a schematic representation of a first nozzle of the first embodiment of the device according to the invention together with the substrate held by the holding device, the holding device not being shown;
  • Fig. 6A is a schematic plan view of the nozzle from the first end face of the nozzle body;
  • Fig. 6C is a schematic representation of the first nozzle of the first embodiment of the device according to the invention together with the substrate held by the holding device, the holding device not being shown, wherein two gases are supplied to the nozzle;
  • Fig. 7 is a detailed view of the first embodiment of a device according to the invention.
  • Fig. 8 is a schematic diagram illustrating the size of the first nozzle opening
  • Fig. 9 is a schematic representation of a second nozzle together with the substrate held by the holding device, the holding device not being shown;
  • Fig. 9A is a schematic plan view of the second nozzle from the first end face of the nozzle body
  • Fig. 10 is an illustration of a second nozzle having a second nozzle opening for discharging a barrier gas
  • Fig. 11 is a representation of the second nozzle, wherein the second nozzle opening serves to receive the test gas
  • Fig. 12 is a schematic representation of a second embodiment of a device according to the invention.
  • Fig. 13 A is a schematic representation of a device for determining the distance between the nozzle and the held semiconductor device, the device being shown before contact with the held semiconductor device;
  • Fig. 13B is a schematic representation of the device shown in Fig. 13A for determining the distance between the nozzle and the held semiconductor device, the device being shown in contact with the held semiconductor device.
  • Fig. 1 shows an exemplary substrate 101, on the top side 101a of which a plurality of electronic semiconductor components 102, 102a are formed, which are separated from one another at the boundaries 103.
  • the semiconductor components 102, 102a generally have the same structure, even if this is not absolutely necessary.
  • the electronic semiconductor components 102, 102a have a rectangular shape, which is determined by the boundaries 103.
  • the sensor layer 104 is thus bordered by a peripheral region 107 which is delimited by the boundaries of the semiconductor component 102a and the contact surfaces 105 and the part of the base surfaces 106.
  • the surrounding area 107 is shown hatched in Fig. 2.
  • the sensor layer 104 has a rectangular shape.
  • the first embodiment of a device 1 according to the invention shown in Fig. 3 has a chamber 2 which surrounds an interior space 3.
  • the chamber 2 has chamber walls, namely a base 2u, side walls 2s and a ceiling 2o.
  • the side walls 2s are firmly connected to the base 2u.
  • the ceiling 2o is designed as a removable cover which can be detachably attached to the side walls 2s.
  • the contact surfaces between the side walls 2s and the cover are sealed by means of one or more sealing elements.
  • the holding device 4 is arranged on a positioning device 5, referred to as a stage, with which the holding device 4 can be moved in the x, y and z directions and can be rotated about an axis lying on the z axis.
  • the holding surface 40 of the holding device 4 can be positioned so that the longitudinal axis of the first holding region lies on the axis G.
  • the held semiconductor component is also positioned with the holding surface so that the Longitudinal axis of the held semiconductor component lies on the axis G.
  • the term longitudinal axis refers to the z-coordinate.
  • a contact device 6 for electrically contacting the semiconductor component at the contact surfaces 105 is also arranged.
  • the contact device can be a probe card.
  • the contact device 6 is held by a holder 7.
  • the contact device has contact needles 61 (see Fig. 7).
  • the contact device 6 is located opposite the holding surface 40 of the holding device 4. If the substrate 101 is held by the holding device 4, the contact needles 61 can be aligned relative to the contact surfaces 105 of the semiconductor component 102 such that the contact needles 61 come into electrical contact with the contact surfaces 105.
  • An opening 62 (see Fig. 7) is formed in the contact device 6, which - according to the prior art, as described for example in EP 3 486 639 B1 in connection with Fig.
  • the contact device 6 is supplied with electrical current via an electrical cable 64.
  • signals can be sent to the contact device 6 via the cable 64 or received from there.
  • the electrical cable 64 can be guided into the interior 3 of the chamber via a sealed feedthrough 63 in a side wall 2s.
  • a nozzle 8 is also arranged in the interior 3.
  • This nozzle 8 has a nozzle body 81 and a circumferential nozzle wall 82 (see Figures 6 and 6A).
  • the nozzle wall 82 encloses a channel 83 through which the test gas is guided to the first end face 81a of the nozzle body 81.
  • a first nozzle opening 84 is formed on the first end face 81a through which the test gas can exit the channel 83 and thus the nozzle body 81 (arrow B). It can be seen in Figure 6 that the nozzle body 81 tapers in the direction of its first end face 81a. It can also be seen that the material thickness of the nozzle wall 82 decreases in the direction of the first end face 81a.
  • the nozzle 8 has a first supply channel 86 for guiding a gas into the channel 83 of the nozzle body 81 (see Figures 6 and 6C).
  • the test gas is guided through the first supply channel
  • the second variant shown in Figure 6C the first gas is guided through the first supply channel 86.
  • the nozzle 8 also has a second supply channel 87, which in the second variant can be used to guide a second gas into the channel 83 of the nozzle body 81 or, if, as in the first variant, the supply of a second gas is not provided, is unused.
  • the first supply channel 86 ends in a region of the nozzle wall 82 that borders the second end face 81b of the nozzle body 81.
  • the second supply channel 87 also ends in a region of the nozzle wall 82 that borders the second end face 81b of the nozzle body 81.
  • the first gas and the second gas mix in the channel 83 to form the test gas.
  • the first gas is referred to as “gas 1,” and the second gas as “gas 2.”
  • the test gas or the first gas is fed to the nozzle 8 via a connection 11 sealed by a seal 12 and a line 205 connected via it to the first supply channel 86.
  • the second gas is fed to the nozzle 8 via a connection 14 sealed by a seal 15 and a line 16 connected via it to the first supply channel 86.
  • the second supply channel 87 is closed at the connection 14, as shown in connection with the first variant.
  • the two supply channels are formed in a circumferential flange 88.
  • the flange 88 has an outer surface 88a which faces the holding surface 40 of the holding device 4.
  • the nozzle 8 is supported with the outer surface 88a on the contact device via connecting elements 10 (Fig. 7).
  • the nozzle body 81 extends through the opening 62 of the contact device.
  • the first end face 81a of the nozzle body 81 and with it the first nozzle opening 84 are arranged opposite the holding surface 40 of the holding device 4.
  • a distance D is formed between the first end face 81a of the nozzle body 81 and the holding device 4. The distance is selected such that the nozzle does not touch the holding device 4 or a semiconductor component 102 when the substrate 101 is held by the holding device 4.
  • the distance C between the end face 81a of the nozzle body 81 and the sensor layer 104 of the held semiconductor component 102a is less than distance D.
  • Distance C should be in a range that is greater than 0 and less than 0.1 mm.
  • the distance D corresponds to the sum of distance C and the thickness of the held semiconductor component 102a.
  • the distances C and D and the thickness of the held semiconductor component 102a each refer to the z-coordinate. This corresponds to the height direction.
  • the first nozzle opening 84 is located opposite the sensor layer 104 of the held semiconductor component 102a and is spaced apart from it.
  • the extension F i, F2 of the first nozzle opening in a plane parallel to the sensor layer 104 can correspond to the extension Ei, E2 of the sensor layer 104 or be larger than the The dimension Ei, E2 of the sensor layer 104 can be (see Fig. 8).
  • the dimension of the first nozzle opening 84 is dimensioned such that, on the one hand, the test gas exiting through the nozzle opening 84 either only reaches the sensor layer 104 or only the sensor layer 104 and the surrounding area 107 and, on the other hand, that the exiting test gas completely covers the sensor layer 104. It can be seen in Fig. 8 that the geometric shape of the first nozzle opening 84 corresponds to the geometric shape of the sensor layer 104.
  • Fig. 8 shows the held semiconductor component 102a and the first end face 81a of the nozzle.
  • the nozzle wall 82 which begins at the first end face 81a, is shown hatched. It can be seen that the extent Fi, F2 of the first nozzle opening 84 is larger than the extent Ei, E2 of the sensor layer 104. However, the extent Fi, F2 of the first nozzle opening is smaller than the extent of the held semiconductor component 102a.
  • the extent Fi, F2 of the first nozzle opening corresponds to the extent Ei, E2 of the sensor layer 104 plus a peripheral region 107. The nozzle opening therefore does not extend over the contact surfaces 105.
  • the extent Ei and the extent F 1 refer to the x coordinate.
  • the extension E2 and the extension F2 refer to the y-coordinate.
  • the first nozzle opening 84 is opposite the first holding region 41 of the holding surface 40.
  • the device 1 has an inlet 18 through which ambient gas, which can be an inert gas, can be fed into the interior 3 of the chamber 2.
  • the inlet 18 has a throttle valve 181 and a shut-off valve 182, both of which are arranged outside the chamber 2.
  • a sealed opening 183 is formed in the chamber wall, through which the ambient gas from the inlet 18 can pass into the interior 3 (arrow ZL).
  • the inlet 18 has a tube or a series of tubes.
  • the opening 183 is formed in the bottom 2u of the chamber 2.
  • the device 1 also has a feed 20 for the test gas.
  • the feed 20 has a line or a series of lines.
  • the feed 20 has a throttle valve 201 and a shut-off valve 202, both of which are arranged outside the chamber 2.
  • a sealed passage 203 for a line of the feed 20 is formed in the chamber wall.
  • the first gas (“gas 1") is fed to the first supply channel 86 via a line of the feed 20.
  • the passage 203 is formed in a side wall 2s of the chamber 2.
  • a central opening 24 is formed in the lid of the chamber 2 and is closed by means of an insert 25, the contact surfaces between the insert 25 and the lid being sealed by means of one or more sealing elements.
  • the insert has a sealed window 26 through which the semiconductor component 102 can be observed by means of the optical device 9.
  • Figures 9 to 11 show a second nozzle 800, the arrangement and orientation of which in the interior 3 corresponds to the arrangement of the nozzle 8.
  • the structure of the second nozzle 800 corresponds to the structure of the nozzle 8, apart from a second nozzle opening 889 and the changes to the nozzle 800 compared to the nozzle 8 associated with this nozzle opening 889.
  • the second nozzle opening 889 and the changes associated with it are described below.
  • the nozzle 800 has a nozzle body 881 and a circumferential nozzle wall 882 (see Fig. 9).
  • the nozzle wall 882 encloses a first channel 883, through which the test gas is guided to the first end face 881a of the nozzle body 881, and a second channel 8831.
  • a sealing gas is guided to the first end face 881a of the nozzle body 881 through the second channel 8831 (see Fig. 10) or the test gas is guided away from the first end face 881a (see Fig. 11).
  • a first nozzle opening 884 is formed on the first end face 881a, through which the test gas can exit from the first channel 883 and thus from the nozzle body 881 (arrow B).
  • a second nozzle opening 889 is also formed on the first end face 881a, through which the sealing gas can exit from the second channel 8831 and thus from the nozzle body 881 (Fig. 10) or the test gas can re-enter the nozzle body, specifically into the channel 8831 (Fig. 11).
  • the first nozzle opening 884 and the second nozzle opening 889 are separated from one another by a nozzle web 890, which also separates the first channel 883 from the second channel 8831.
  • the nozzle body 881 of the second nozzle 800 tapers towards its first end face 881a.
  • the material thickness of the nozzle wall 882 also decreases towards the first end face 881a.
  • the nozzle body 881 thus also has the shape of a tip.
  • a window 885 is formed which enables the held semiconductor component 102a to be observed by means of the optical device 9.
  • the first channel 883 extends from the second end face 881b to the first end face 881a of the nozzle body 881.
  • the second nozzle opening 889 runs around the first nozzle opening, spaced apart by the nozzle web 890 (see Fig. 9A). It is formed coaxially to the first nozzle opening.
  • the edge of the second nozzle opening 889, which is the first nozzle opening 884 is the inner edge 889i of the second nozzle opening.
  • the edge of the second nozzle opening 889 that faces the first nozzle opening 884 is the outer edge 889a of the second nozzle opening.
  • the geometric shape of the inner edge 889i corresponds to the geometric shape of the edge of the first nozzle opening, but the extent of the inner edge 889i along the x and y coordinates is larger, thereby forming the nozzle web 890.
  • the geometric shape of the outer edge 889a corresponds to the geometric shape of the inner edge 889i of the second nozzle opening, but the extent of the outer edge 889a along the x and y coordinates is larger than that of the inner edge 889i.
  • the second nozzle 800 has a first supply channel 886 for guiding the process gas into the first channel 883 of the nozzle body 881.
  • the nozzle 800 also has a second supply or discharge channel 887, which in a first variant can be used to guide a second gas from the second channel 8831 of the nozzle body 881 - in which case the second supply or discharge channel 887 is a discharge channel - or which in a second variant can be used to guide the test gas into the second channel 8831 of the nozzle body 881 - in which case the second supply or discharge channel 887 is a supply channel.
  • the first supply channel 886 ends in a region of the nozzle wall 882 that borders the second end face 881b of the nozzle body 881.
  • the second supply or discharge channel 887 also ends in an area of the nozzle wall 882 that borders the second end face 881b of the nozzle body 881.
  • the test gas is guided to the nozzle 800 via a connection 11 sealed by means of a seal 12 and a line 205 connected via it to the first supply channel 886.
  • the sealing gas is guided to the nozzle 800 via a connection 14 sealed by means of a seal 15 and a line 16 connected via it to the second supply or discharge channel 887.
  • the test gas is guided out of the nozzle 800 via a connection 14 sealed by means of a seal 15 and a line 16 connected via it to the second supply or discharge channel 887.
  • the nozzle body 881 extends through the opening 62 of the contact device.
  • the first end face 881a of the nozzle body 881 and with it the first nozzle opening 884 and the second nozzle opening 889 are arranged opposite the holding surface 40 of the holding device 4.
  • a distance D is formed between the first end face 881a of the nozzle body 881 and the holding device 4, as shown in connection with the nozzle 8 in Fig. 6B. The distance is selected such that the nozzle 800 does not touch the holding device 4 or a semiconductor component 102 when the substrate 101 is held by the holding device 4.
  • the distance C between the front side 881a of the nozzle body 881 and the sensor layer 104 of the held semiconductor component 102a is less than the distance D.
  • Distance C should also be in a range that is greater than 0 and less than 0.1 mm.
  • the distance D corresponds to the sum of distance C and the thickness of the held semiconductor component 102a.
  • the distances C and D as well as the thickness of the held semiconductor component 102a each relate to the z coordinate. This corresponds to the height direction.
  • the nozzle 800 is arranged at a distance from the holding surface 40 and, when the holding surface 40 holds a substrate 101, from the held semiconductor component 102a. For this reason, a gap 17 is formed between the first end face 881a of the nozzle body 881 and the semiconductor component 102a.
  • the size of the gap 17 is determined by the distance C and should be as small as possible.
  • the test gas - which has entered the gap 17 through the first nozzle opening (arrow B) - and the sealing gas - which has entered the gap 17 through the second nozzle opening (arrow S) - can flow out through the gap 17 (arrow H in Fig. 10).
  • the gap 17 then forms an overflow area.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Testen eines elektronischen Halbleiter-Bauelementes (102a), das eine Sensorschicht (104) zur Detektion einer gasförmigen Substanz aufweist und auf einem Substrat (101) ausgebildet ist, mit einem Prüfgas. Dabei ist vorgesehen, dass die Vorrichtung (1) eine Kammer (2) aufweist, die einen Innenraum (3) umschließt, in dem Unter- oder Überdruck herrscht und in dem eine Halteeinrichtung (4) zum Halten des Substrates (101); und eine Düse (8) zur gerichteten Abgabe des Prüfgases auf die Sensorschicht (104) des elektronischen Halbleiter-Bauelementes (102a), das auf dem von der Halteeinrichtung (4) gehaltenen Substrat (101) ausgebildet ist; angeordnet sind.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Testen elektronischer Halbleiter-Bauelemente
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Testen elektronischer Halbleiter- Bauelemente. Sie betrifft ferner ein Verfahren zum Testen elektronischer Halbleiter- Bauelementes.
[0002] Elektronische Halbleiter-Bauelemente, die eine Sensorschicht zur Detektion einer gasförmigen Substanz aufweisen, können zur Detektion gasförmiger Substanzen benutzt werden. Enthält die gasförmige Substanz einen bestimmten Inhaltstoff, wird mittels des elektronischen Halbleiter-Bauelementes ein elektrisches Signal erzeugt. Zur Kontaktierung der elektronischen Halbleiter-Bauelemente weisen diese zusätzlich zu der Sensorschicht eine Kontaktfläche zur elektrischen Kontaktierung des elektronischen Halbleiter-Bauelementes auf. Diese Kontaktflächen werden auch als Kontaktpads bezeichnet. Derartige elektronische Halbleiter-Bauelemente werden als Sensoren zu einer Vielzahl unterschiedlicher Zwecke, beispielsweise zur Leckage-Ortung, genutzt. Sie können insbesondere zur Analyse der chemischen Zusammensetzung von Gasen eingesetzt werden. Derartige Sensoren werden auch als Gassensoren oder als chemische Gassensoren bezeichnet.
[0003] Derartige elektronische Halbleiter-Bauelemente können auf Basis der Halbleitertechnologie hergestellt werden. Dazu werden als Basissubstrate dünne Scheiben, sogenannte Wafer, verwendet und in einer Vielzahl an Prozessschritten mit sensitiven Schichten versehen, so dass elektronische Halbleiter-Bauelemente stufenweise aufgebaut werden. Die Vorstufen, die bis zum Erhalt der fertigen elektronischen Halbleiter- Bauelemente hergestellt werden, stellen für sich ebenfalls elektronische Halbleiter- Bauelemente dar.
[0004] Bei den Scheiben kann es sich beispielsweise um Scheiben aus Silizium, Keramik oder Glas handeln. Die sensitiven Schichten werden dabei so aufgetragen, dass auf einem Wafer eine Vielzahl von elektronischen Halbleiter-Bauelementen ausgebildet werden kann. Die elektronischen Halbleiter-Bauelemente sind im Vergleich zur Ausdehnung des Wafers in Flächenrichtung zumeist klein. Auf diese Weise kann für eine hinreichende Produktivität gesorgt werden, weil in jedem der oft komplizierten Prozessschritte zur Herstellung der elektronischen Halbleiter-Bauelemente j eweils mehrere davon gleichzeitig prozessiert werden. Dennoch sind die einzelnen Prozessschritte aufwendig und damit kostenintensiv.
[0005] Es ist deshalb vorteilhaft, dass zwischen den einzelnen Prozessschritten und nach der Fertigstellung des elektronischen Halbleiter-Bauelementes, und zwar vor dem kostenintensiven Dicing, d. h. Vereinzelung, und Packaging, d. h. Verkapselung, möglichst jede Vorstufe und das fertige elektronische Halbleiter-Bauelement auf seine Funktion hin überprüft werden, um das fehlerhafte elektronische Halbleiter-Bauelement direkt ausschließen zu können. Fehlerhafte elektronische Halbleiter-Bauelemente können dann ausgeschleust werden.
[0006] Zum Testen der Vorstufen und der fertigen elektronischen Halbleiter-Bauelemente werden diese an ihren Kontaktflächen mit speziellen Nadeln kontaktiert und über eine nachgeschaltete Elektronik vollständig betrieben. Je nach Art des herzustellenden elektronischen Halbleiter-Bauelementes kann es sinnvoll oder erforderlich sein, dass diese Tests innerhalb einer Vakuumumgebung durchgeführt werden. Dafür gibt es im Stand der Technik hinreichend Beispiele.
[0007] Die rasch einhergehende Digitalisierung und Vernetzung digitaler Komponenten, die unter Stichworten wie „Internet der Dinge“ („loT“) und Industrie 4.0 beschrieben werden, erfordert eine zunehmende Anzahl von Sensoren, um die aktuellen Gegebenheiten an verschiedensten Stellen erfassen und dementsprechend reagieren zu können.
[0008] In EP 3 486 639 Bl ist eine, dort als Prober bezeichnete Vorrichtung beschrieben, die den grundlegenden Aufbau einer Testvorrichtung zeigt, die zum Testen von elektronischen Halbleiter-Bauelementen, bei denen es sich allerdings nicht um Gassensoren handelt, eingesetzt werden kann. [0009] Um fertige elektronische Halbleiter-Bauelemente, die als Gassensoren eingesetzt werden sollen, und deren Vorstufen auf dem Substrat, d. h. noch vor der Vereinzelung, testen zu können, werden diese nach dem Stand der Technik in eine Testumgebung gebracht, welche vollständig mit einem Prüfgas gefüllt wird. Da zumeist eine Bewegung des Substrates erforderlich ist, um jedes elektronische Halbleiter-Bauelement einzeln kontaktieren zu können, erfordern solche Testumgebungen Platz für mechatro- nische Bewegungs- und Kontaktier Systeme. Die Testvorrichtungen, in denen derartige Testumgebungen ausgebildet sind, haben somit einen hohen Raumbedarf.
[0010] Wird nun die gesamte Testumgebung mit dem Prüfgas, also dem zu delektierenden Fluid, in der erforderlichen Zusammensetzung geflutet, so sind dazu einerseits - im Vergleich zur Größe der Sensorschicht eines elektronischen Halbleiter-Bauelementes - große Mengen an Prüfgas erforderlich. Andererseits - und das ist das deutlich größere Problem - erreicht dieses Prüfgas natürlich auch alle innerhalb der Testumgebung vorhandenen Oberflächen, beispielsweise Oberflächen anderer Elemente, Komponenten und Materialien, und lagert sich dort ab. Dabei kann das Prüfgas oder eine Komponente des Prüfgases in das Element, die Komponente oder das Material eindringen. Die Ablagerung kann ebenso wie das Eindringen zu Veränderungen der Eigenschaften der Elemente, Komponenten und Materialien führen, zumindest aber verlangsamt dies die Testvorrichtung erheblich und führt oft zu Driften, d. h. zu einer schleichenden Veränderung der Ausgangslage. Werden aggressive Gase als Prüfgase verwendet, sind auch Beschädigungen der umgebenden Komponenten möglich. Es ist möglich, dieser Ablagerung und dem Eindringen mittels spezieller Prüfgas-Pumptechnik entgegenzuwirken. Allerdings muss die Pumptechnik groß dimensioniert werden und erfordert zusätzliche, lange Pumpzeiten, was jedoch Zeit- und Energieaufwand und damit Kosten bedeutet und die Effektivität des Testens und damit der Fertigung der elektronischen Halbleiter-Bauelemente vermindert.
[0011] Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine Vorrichtung zum Testen elektronischer Halbleiter- Bauelemente angegeben werden, die eine - im Vergleich zum Stand der Technik - geringere Menge an Prüfgas erfordert.
[0012] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 15 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
[0013] Nach Maßgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Testen eines elektronischen Halbleiter-Bauelementes, das eine Sensorschicht zur Detektion einer gasförmigen Substanz aufweist und auf einem Substrat ausgebildet ist, mit einem Prüfgas vorgesehen. Dabei weist die Vorrichtung eine Kammer auf, die einen Innenraum umschließt, in dem Unter- oder Überdruck herrscht und in dem
- eine Halteeinrichtung zum Halten des Substrates; und
- eine Düse zur gerichteten Abgabe des Prüfgases auf die Sensorschicht des elektronischen Halbleiter-Bauelementes, das auf dem von der Halteeinrichtung gehaltenen Substrat ausgebildet ist; angeordnet sind.
[0014] Die gerichtete Abgabe des Prüfgases auf die Sensorschicht des Halbleiter-Bauelementes ermöglicht den Einsatz einer geringeren Menge an Prüfgas. Bei Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nicht erforderlich, die gesamte Testumgebung, d. h. den gesamten Innenraum der Vorrichtung, mit dem Prüfgas zu fluten. Es ist vielmehr ausreichend, dass nur die Sensorschicht in Kontakt mit dem Prüfgas gelangt. Das wird erfindungsgemäß sichergestellt, indem ein Strom des Prüfgases mittels der Düse auf die Sensorschicht des elektronischen Halbleiter-Bauelementes gerichtet ist. Dabei ist das elektronische Halbleiter-Bauelement auf der Halteeinrichtung gehalten. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine deutliche Steigerung der Effizienz und Messgenauigkeit bei der Testung von Halbleiter-Bauelementen, die als Gassensoren eingesetzt werden sollen, erreicht. Zusätzlich wird eine Erhöhung der Flexibilität erreicht, wenn die chemische Zusammensetzung des Prüfgases verändert werden soll. Die Ablagerung von Prüfgas auf Elementen, Komponenten und/oder Materialien der erfindungsgemäßen Vorrichtung und damit das Driften werden verringert. Das Prüfgas gelangt auf die Sensoroberfläche und von dort weiter in den Innenraum der Kammer. Aus der Kammer kann es dann über einen Auslass abgezogen werden. Die Kontaktzeit des Prüfgases mit anderen Elementen, Komponenten und/oder Materialien als dem Substrat, das die elektronischen Halbleiter-Bauelemente trägt, ist somit gering. Zum Abziehen des Prüfgases aus dem Innenraum der Kammer kann beispielsweise eine Pumpe vorgesehen sein.
[0015] Bei dem Substrat kann es sich um einen Wafer, beispielsweise um einen Wafer aus Silizium, Keramik oder Glas handeln. Auf dem Substrat ist das elektronische Halbleiter-Bauelement, das eine Sensorschicht zur Detektion einer gasförmigen Substanz aufweist, ausgebildet. Dabei kann eine Vielzahl derartiger elektronischer Halbleiter- Bauelemente auf dem Substrat ausgebildet sein. Das Substrat weist eine Oberseite, auf der das elektronische Halbleiter-Bauelement ausgebildet ist, und eine Unterseite auf. Das elektronische Halbleiter-Bauelement weist eine Sensorschicht auf, die von den Grenzen des elektronischen Halbleiter-Bauelementes unter Ausbildung eines um die Sensorschicht umlaufenden Bereiches beabstandet ist. Das elektronische Halbleiter- Bauelement weist ferner Kontaktflächen zur Kontaktierung durch ein Kontaktelement auf. Die Kontaktflächen sind vorzugsweise beabstandet von den Grenzen des elektronischen Halbleiter-Bauelementes und der Sensorschicht ausgebildet. Die Kontaktflächen liegen vorzugsweise außerhalb des umlaufenden Bereiches. Sie können umlaufend um die Sensorschicht angeordnet sein.
[0016] In dem Innenraum herrscht während der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Testen eines elektronischen Halbleiter-Bauelementes Unterdrück oder Überdruck. In dem Innenraum soll während des Testens ein Druck herrschen, der von dem Umgebungsdruck abweicht. Dieser Druck wird auch als Kammerdruck bezeichnet. Vorzugsweise herrscht Unterdrück in dem Innenraum. Beispielsweise kann in dem Innenraum ein Unterdrück von 10'5 mbar oder weniger herrschen. Das Prüfgas sollte unter dem Kammerdruck gasförmig sein. Zur Führung des Prüfgases zu der Düse können eine oder mehrere Einrichtungen zur Zuführung des Prüfgases zu der Düse vorgesehen sein. Das Prüfgas kann bei einem Druck, der als Testdruck bezeichnet wird, zu der Sensorschicht des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes geführt werden. Der Testdruck liegt vorzugsweise oberhalb des Kammerdruckes. Er kann unabhängig vom Kammerdruck geregelt werden.
[0017] Das Prüfgas kann in der Düse selbst hergestellt werden. Dazu kann vorgesehen sein, dass Komponenten des herzustellenden Prüfgases gesondert zu der Düse geführt werden. Beispielsweise kann das Prüfgas in der Düse aus einem ersten Gas und einem zweiten Gas hergestellt werden. Beide Gase können jeweils mittels einer oder mehreren Einrichtungen zur Zuführung eines Gases zu der Düse geführt werden.
[0018] Das Prüfgas kann ein Gemisch mehrerer Gase sein. Das Prüfgas kann die gasförmige Substanz enthalten, das ist aber nicht zwingend erforderlich. Die gasförmige Substanz ist die Substanz, die mittels der Sensorschicht detektiert werden soll.
[0019] Die Düse weist vorzugsweise eine erste Düsenöffnung auf, durch die das Prüfgas aus der Düse austreten kann. Es kann vorgesehen sein, dass die Düse zur Abgabe eines Sperrgases oder zur Aufnahme des Prüfgases ausgebildet ist. Dazu kann die Düse zusätzlich zu der ersten Düsenöffnung eine zweite Düsenöffnung aufweisen. Durch die zweite Düsenöffnung kann das Sperrgas aus der Düse austreten oder das Prüfgas, nach Kontakt mit der Sensorschicht, wieder in die Düse eintreten. Die zweite Düsenöffnung kann dabei koaxial zu der ersten Düsenöffnung ausgebildet sein. Die zweite Düsenöffnung kann dabei umlaufend um die erste Düsenöffnung ausgebildet sein. Dabei kann die zweite Düsenöffnung durch einen Düsensteg von der ersten Düsenöffnung getrennt sein. Die Düse kann weitere Düsenöffnungen, beispielsweise eine dritte Düsenöffnung, aufweisen. Diese weiteren Düsenöffnungen können ebenfalls koaxial zur ersten Düsenöffnung und zur zweiten Düsenöffnung ausgebildet sein. Sie können jeweils zur Abgabe eines weiteren Gases oder zur Aufnahme eines Gases oder Gasgemisches dienen. Vorzugsweise weist die Düse einen Düsenkörper auf, in dem die erste Düsenöffnung ausgebildet ist. In dem Düsenkörper kann auch die zweite Düsenöffnung ausgebildet sein. In einer Ausführungsform weist der Düsenkörper zumindest einen Anschluss auf, über den das Prüfgas in die Düse geführt werden kann. Zu diesem Anschluss kann ein Gas mittels der Einrichtungen zur Zuführung eines Gases zu der Düse geführt werden. Der Düsenkörper kann nur einen Anschluss aufweisen, über den das Prüfgas in die Düse geführt wird. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Düsenkörper genau zwei Anschlüsse aufweist. Dabei kann der erste Anschluss zur Zuführung des Prüfgases dienen und der zweite Anschluss ungenutzt sein. Soll das Prüfgas in der Düse aus einem ersten Gas und einem zweiten Gas hergestellt werden, so kann der erste Anschluss zur Zuführung des ersten Gases und der zweite Anschluss zur Zuführung des zweiten Gases genutzt werden. Der Düsenkörper kann einen weiteren Anschluss aufweisen, über den ein Sperrgas in die Düse geführt werden kann.
[0020] Das Sperrgas kann bei einem Druck, der als Sperrgasdruck bezeichnet wird, zu dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement geführt werden. Der Sperrgasdruck liegt vorzugsweise oberhalb des Kammerdruckes. Er kann unabhängig vom Kammerdruck geregelt werden. Die physikalischen Zustände des Sperrgases können von denen des Prüfgases abweichen. Das betrifft beispielsweise eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften: die Gaszusammensetzung, den Druck, die Temperatur, die Feuchte, die Strömungsgeschwindigkeit, V olumenstrom .
[0021] Der Düsenkörper kann, bezogen auf seine äußere Gestalt, ein symmetrischer Düsenkörper sein. Er kann jedoch insgesamt, also nicht nur bezogen auf seine äußere Gestalt, ein symmetrischer Düsenkörper sein. Die Symmetrieachse kann dabei seine Längsachse sein. Ein symmetrischer Düsenkörper kann zwei Anschlüsse aufweisen, von denen einer zur Zuführung des Prüfgases oder, falls das Prüfgas aus einem ersten Gas und einem zweiten Gas in der Düse hergestellt werden soll, zur Zuführung des ersten Gases dient. Der zweite Anschluss kann ungenutzt sein, wenn das Prüfgas über den ersten Anschluss zugeführt wird. Er kann, wenn das Prüfgas aus einem ersten Gas und einem zweiten Gas in der Düse hergestellt werden soll, zur Zuführung des zweiten Gases dienen. Um die Mischung des ersten Gases und des zweiten Gases zu dem Prüfgas zu ermöglichen, kann im Düsenkörper ein Düseneinsatz ausgebildet sein. Der Düseneinsatz kann ein oder mehrere Elemente zur Führung des ersten Gases und/oder des zweiten Gases aufweisen. [0022] Das Material, aus dem der Düsenkörper besteht, kann aus unterschiedlichen Materialien ausgewählt sein. Je nach Material kann die Düse an unterschiedliche Testbedingungen, beispielsweise unterschiedliche Prüfgase, Testdrücke und/oder Kammerdrücke, angepasst sein.
[0023] Erfindungsgemäß ist eine Halteeinrichtung zum Halten des Substrates vorgesehen. Die Halteeinrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass das Substrat mit seiner Unterseite auf der Halteeinrichtung aufliegt. Dazu kann die Halteeinrichtung eine Haltefläche aufweisen. Die Oberseite des Substrates mit dem elektronischen Halbleiter- Bauelement ist der Haltefläche abgewandt und liegt deshalb frei. Damit liegt auch die Sensorschicht des elektronischen Halbleiter-Bauelementes frei. Wird das Substrat, auf dem das elektronische Halbleiter-Bauelement angeordnet ist, von der Halteeinrichtung gehalten, so wird das das elektronische Halbleiter-Bauelement auch als gehaltenes Halbl eiter-B auel em ent b ezei chnet .
[0024] Die erfindungsgemäß vorgesehene Düse dient zur gerichteten Abgabe des ersten Prüfgases auf die Sensorschicht des elektronischen Halbleiter-Bauelementes. Um die gerichtete Abgabe des ersten Prüfgases zu ermöglichen, ist die Düse vorzugsweise gegenüber der Halteeinrichtung und von dieser beabstandet angeordnet. Der Abstand zwischen der Düse und der Halteeinrichtung kann dabei vorzugsweise so ausgebildet sein, dass ein Abstand zwischen Düse und der Halteeinrichtung ausgebildet ist, wenn die Halteeinrichtung das Substrat hält. Das heißt mit anderen Worten, dass die Düse vorzugsweise weder das gehaltene Halbleiter-Bauelement noch das Substrat berührt. Es kann jedoch in einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Düse das gehaltene Halbleiter-Bauelement oder das Substrat berührt, auch wenn das nicht bevorzugt ist. Bei einer unerwünschten Berührung zwischen Düse einerseits und dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement oder dem gehaltenen Substrat andererseits kann es zu einer Beschädigung des gehaltenen Substrates und/oder des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes, zu einer Kontamination des gehaltenen Substrates und/oder des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes mit Materialelementen der Düse kommen. Deshalb muss in den meisten Fällen ein Kontakt zwischen der Düse und dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement oder dem gehaltenen Substrat andererseits zwingend vermieden werden.
[0025] Hält die Halteeinrichtung das Substrat, so kann vorgesehen sein, dass die erste Düsenöffnung gegenüber dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement angeordnet ist. Hält die Halteeinrichtung das Substrat und weist die Düse eine zweite Düsenöffnung auf, so kann vorgesehen sein, dass die erste Düsenöffnung und die zweite Düsenöffnung gegenüber dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement angeordnet sind.
[0026] Der Düsenkörper weist vorzugsweise eine erste Stirnseite auf, die der Halteeinrichtung zugewandt ist. In der ersten Stirnseite ist die erste Düsenöffnung ausgebildet. Weist die Düse eine zweite Düsenöffnung auf, so ist vorzugsweise auch die zweite Düsenöffnung in der ersten Stirnseite des Düsenkörpers ausgebildet. Der Abstand in Höhenrichtung zwischen der ersten Stirnseite des Düsenkörpers und der Sensorschicht des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes sollte möglichst gering sein. Vorzugsweise ist der Abstand in Höhenrichtung zwischen der ersten Stirnseite des Düsenkörpers und der Sensorschicht des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes größer als 0 und kleiner als 0,1 mm.
[0027] Der Düsenkörper kann eine zweite Stirnseite aufweisen, die der ersten Stirnseite gegenüberliegt. Zwischen der ersten und zweiten Stirnseite kann sich der Kanal erstrecken, durch den das Prüfgas zu der ersten Düsenöffnung geführt wird. In der zweiten Stirnseite kann ein Fenster ausgebildet sein. Das Fenster ermöglicht die Beobachtung des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes. Zur Beobachtung kann eine optische Einrichtung, beispielsweise ein Mikroskop, vorgesehen sein. Die optische Einrichtung kann außerhalb der Kammer angeordnet sein. Das Fenster kann mittig in der zweiten Stirnseite ausgebildet sein. Durch das Fenster, den anschließenden Kanal und die erste Düsenöffnung kann die Positionierung des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes beobachtet werden. Insbesondere kann die Positionierung des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes unter der Kontakteinrichtung und/oder der Düse beobachtet werden. Die Beobachtung ist von oben möglich. [0028] Es kann vorgesehen sein, dass die erste Düsenöffnung fluchtend zu der Sensorschicht des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes angeordnet ist. Der Ausdruck fluchtend bezieht sich dabei auf eine Achse G, die orthogonal zur ersten Düsenöffnung und zur Flächenseite der Sensorschicht, die der ersten Düsenöffnung zugewandt, liegt. Vorzugsweise liegt die Achse G orthogonal zur Haltefläche der Halteeinrichtung. Die erste Düsenöffnung ist dann fluchend zu der Haltefläche ausgebildet. Vorzugsweise ist die geometrische Form der Düsenöffnung an die geometrische des elektronischen Halbleiter-Bauelementes und/oder an die geometrische Form der Sensorschicht des elektronischen Halbleiter-Bauelementes angepasst. Es kann vorgesehen sein, dass die erste Düsenöffnung eine rechteckige Form aufweist. Das ist zweckmäßig, weil die meisten elektronischen Halbleiter-Bauelemente aus Gründen der Platzausnutzung rechteckig ausgeführt sind. Außerdem können auch die Abmessungen der ersten Düsenöffnung, und zwar in einer Ebene parallel zur Flächenrichtung der Sensorschicht, an die Abmessungen des elektronischen Halbleiter-Bauelementes und/oder die Abmessungen der Sensorschicht des elektronischen Halbleiter-Bauelementes angepasst sein. Der Ausdruck „angepasst“ soll in diesem Zusammenhang ausdrücken, dass der Prüfgasstrom nur auf das gehaltene Halbleiter-Bauelement gerichtet ist oder nur auf dessen Sensorschicht und einen die Sensorschicht umgebenden Bereich gerichtet ist.
[0029] Es kann vorgesehen sein, dass die zweite Düsenöffnung gegenüber dem umlaufenden Bereich des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes ausgebildet ist. Auf diese Weise kann das Sperrgas zu dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement geführt werden. Das Sperrgas ist vorzugsweise ein inertes Gas, beispielsweise Argon oder Stickstoff. Das Sperrgas sollte die gasförmige Substanz, die mittels der Sensorschicht detektiert werden soll, nicht enthalten. Das Sperrgas kann eine Sperrfunktion gegen das Eindringen von Umgebungsgas bewirken. Dazu ist vorteilhaft, dass das Prüfgas mit einem Testdruck und das Sperrgas mit einem Sperrgasdruck, die beide über dem Kammerdruck liegen, aus dem Spalt zwischen der ersten Stirnseite der Düse und dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement ausströmen. Damit wird die Sensorschicht, auf die das Prüfgas gerichtet ist, also gegen das Umgebungsgas abgeschirmt. [0030] Das Halbleiter-Bauelement kann eine Kontaktfläche aufweisen, die von der Sensorschicht unter Ausbildung einer Abstandsfläche beabstandet ist, wobei die zweite Düsenöffnung der Abstandsfläche gegenüberliegt.
[0031] Vorzugsweise verjüngt sich die Düse in Richtung der Halteeinrichtung. Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Düse eine Düsenwandung aufweist, deren Materialstärke sich in Richtung der Halteeinrichtung verringert.
[0032] Die Düse kann einen Düsenkörper aufweisen, in dem ein erster Kanal ausgebildet ist, durch den das Prüfgas zu der ersten Düsenöffnung strömt. Der Düsenkörper ist vorzugsweise gasdicht, um das Prüfgas leckagefrei führen zu können. In dem Düsenkörper kann ein zweiter Kanal ausgebildet sein, durch den das Sperrgas zu der zweiten Düsenöffnung strömt oder durch die das über die zweite Düsenöffnung aufgenommene Prüfgas weggeführt wird. In dem Düsenkörper kann ein Düsensteg ausgebildet sein, der den ersten Kanal von dem zweiten Kanal trennt.
[0033] Die Rückführung des Prüfgases über die zweite Düsenöffnung hat verschiedenen Vorteile. Die Rückführung des Prüfgases kann eine detaillierte Analyse des Prüfgases, das am gehaltenen Halbleiter-Bauelement verbeigeströmt ist, ermöglichen. Dazu kann die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Gasanalysator aufweisen. Der Gasanalysator kann in einer Leitung, die mit der Düse verbunden ist, um das Prüfgas abzusaugen, angeordnet sein. Außerdem bewirkt die Rückführung des Prüfgases über die zweite Düsenöffnung auch eine Sperrfunktion gegen das Eindringen von Umgebungsgas aus dem Innenraum der Kammer. Durch die zweite Düsenöffnung wird zusätzlich zu dem Prüfgas auch Umgebungsgas abgesaugt. Durch das gemeinsame Ab saugen von Prüfgas und Umgebungsgas wird eine Drucksenke gegenüber dem mit - im Vergleich zum Kammerdruck - etwas Überdruck durch den Spalt zwischen Düse und gehaltenem Halbleiter-Bauelement strömendem Prüfgas gebildet. Mittels der Rückführung des Prüfgases über die zweite Düsenöffnung wird die Sensorschicht also gegen das Umgebungsgas abgeschirmt. Das Umgebungsgas ist dabei das Gas, das sich im Innenraum der Kammer befindet, abgesehen von dem Prüfgas und, falls vorgesehen, dem Sperrgas, solange diese nicht aus dem Spalt zwischen der ersten Stirnseite der Düse und dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement ausgetreten sind.
[0034] Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine Einrichtung zur Anzeige des Abstandes und/oder zur Messung des Abstandes zwischen dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement, beispielweise der Sensorschicht, und der Düse aufweisen. Insbesondere kann sie eine Einrichtung zur Anzeige des Abstandes und/oder zur Messung des Abstandes zwischen der dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement, beispielweise der Sensorschicht, und der ersten Stirnseite der Düse aufweisen. Bei der Einrichtung kann es sich um einen Höhenindikator oder eine Messeinrichtung handeln, die an der Düse angebracht sind. Bei der Messeinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Testnadel handeln. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Bewegung der Düse hin zum gehaltenen Halbleiter-Bauelement endet, wenn die Testnadel eine Kontaktfläche des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes berührt. Der Aufbau der Testnadel kann dem Aufbau einer Kontaktnadel der Kontakteinrichtung entsprechen. Bei der Messeinrichtung kann es sich aber auch um einen Sensor, beispielsweise einen kapazitiven Sensor, einen induktiven Sensor oder einen anderen Sensor handeln, die nach dem Stand der Technik für den genannten Zweck geeignet sind.
[0035] Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner eine Positionierungseinrichtung zur Positionierung der Düse aufweisen. Mittels der Positionierungseinrichtung kann die Düse gehalten und bewegt werden. Mittels der Positionierungseinrichtung kann die Düse gegenüber der Sensorschicht des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes positioniert werden. Mittels dieser Positionierungseinrichtung kann die Düse in x-, y- und z-Rich- tung bewegbar und um eine auf der z-Koordinate liegende Achse verdrehbar sein. Dabei ist die Höhenpositionierung der Düse, das heißt die Positionierung in Bezug auf die z-Koordinate, von besonderer Bedeutung. Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Positionierungseinrichtung zur Positionierung der Halteeinrichtung aufweisen. Mittels dieser Positionierungseinrichtung kann die Halteeinrichtung in x-, y- und z-Richtung bewegbar und um eine auf der z-Koordinate liegende Achse verdrehbar sein. Bei der Positionierungseinrichtung kann es sich um einen Manipulator handeln. Ist keine Positionierungseinrichtung für die Düse vorgesehen, so kann die Düse alternativ von der nachstehend beschriebenen Kontakteinrichtung gehalten werden.
[0036] Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine Kontakteinrichtung zur elektrischen Kontaktierung des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes an dessen Kontaktflächen aufweisen. Die Kontakteinrichtung kann eine sogenannte Probecard sein. Die Kontakteinrichtung kann eine Öffnung aufweisen, durch die die Düse geführt ist. Alternativ kann die Düse mit der Kontakteinrichtung fest verbunden sein.
[0037] Die Kontakteinrichtung weist Kontaktnadeln auf, mit denen sie Kontaktflächen des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes kontaktiert. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn der Düsenkörper an seiner ersten Stirnseite, die dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement zugewandt ist, möglichst dünnwandig ist. Aus diesem Grund kann vorgesehen sein, dass sich der Düsenkörper zu seiner ersten Stirnseite hin verjüngt und sich seine Materialstärke zu diesem Zweck verringert. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass den Kontaktnadeln der Kontakteinrichtung genügend Raum belassen wird, ohne diese zu berühren und gleichzeitig auch Ausrichtbewegungen der Kontaktnadeln zu ermöglichen. Eine Zunahme der Materi al stärke des Düsenkörpers, ausgehend von seiner ersten Stirnseite in Richtung seiner gegenüberliegenden, zweiten Stirnseite, ist vorteilhaft, um eine Stabilisierung der Düse zu erreichen und - in ausreichender Entfernung von der ersten Stirnseite -geeignete, bevorzugt standardisierte Befestigungselemente zur Tragstruktur der Düse anbringen zu können.
[0038] Die Düse kann mit der Kontakteinrichtung fest verbunden sein, beispielsweise über ein oder mehrere Verbindungselemente. Dabei befindet sich die Düse vorzugsweise in einer justierten Position in Bezug auf die Kontakteinrichtung. Auf diese Weise kann eine Kollision zwischen der Düse und einer Kontaktnadel ausgeschlossen werden. Eine Ausrichtung der Düse mittels einer Positionierungseinrichtung ist nicht notwendig. Auch eine separate Einrichtung zum Halten der Düse ist nicht notwendig. Allerdings ist die Herstellung der Kontakteinrichtung aufwendiger. [0039] Die Düse kann einen oder mehrere Anschlüsse aufweisen, über die das Prüfgas, Komponenten des Prüfgases oder das Sperrgas getrennt voneinander in die Düse geführt werden. Zur Führung des Prüfgases, seiner Komponenten und des Sperrgases zu einem Anschluss kann jeweils eine Leitung vorgesehen sein. Die Verbindungsstelle zwischen einem Anschluss und einer Leitung ist vorzugsweise abgedichtet, beispielsweise mit einem Dichtungssystem, das für den Einsatz unter Unterdrück und/oder Überdruck geeignet ist.
[0040] Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine oder mehrere Einrichtungen zur Einstellung des Kammerdruckes aufweisen. Sie kann insbesondere eine oder mehrere Einrichtungen zur Erzeugung von Unterdrück oder Überdruck in der Kammer aufweisen. Bei der Einrichtung zur Erzeugung von Unterdrück kann es sich um eine Pumpe handeln. Die Pumpe kann außerhalb der Kammer angeordnet sein. In der Kammerwandung kann eine als Auslass dienende Öffnung vorgesehen sein, aus der Gas, das sich im Innenraum der Kammer befindet, mittels der Pumpe über eine Leitung abgezogen werden kann.
[0041] Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine oder mehrere Einrichtungen zur Führung des Prüfgases, des ersten Gases und/oder des zweiten Gases zu der Düse auf- weisen. Beispielsweise kann das Prüfgas mittels einer Pumpe über eine oder mehrere Leitungen zu der Düse geführt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine oder mehrere Einrichtungen zur Führung des Sperrgases zu der Düse aufweisen. Beispielsweise kann das Sperrgas mittels einer Pumpe über eine oder mehrere Leitungen zu der Düse geführt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine oder mehrere Einrichtungen zum Abführen des Prüfgases aus der Düse aufweisen. Beispielsweise kann das Prüfgas mittels einer Pumpe über eine oder mehrere Leitungen aus der Düse abgeführt werden. Bei einer solchen Pumpe kann es sich um eine Absaugpumpe handeln.
[0042] Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine gezielte Führung des Prüfgases und, falls vorgesehen, des Sperrgases. Es sind nur sehr geringe Gasmengen erforderlich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht aus diesem Grund eine sehr schnelle Änderung von Prozessparametem, beispielsweise des Prüfgas-Durchflusses, des Kammerdrucks, des Testdrucks, der Konzentration einer Komponente des Prüfgases und des Sperrgas-Durchflusses, wobei die Aufzählung nicht abschließend ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die schnelle Testung einer großen Zahl von elektronischen Halbleiter-Bauelementen, auch unter unterschiedlichen Testbedingungen.
[0043] Die erste Düsenöffnung ist derart ausgebildet, dass der Strom des Prüfgases, der aus der ersten Düsenöffnung austritt, nur auf eines der elektronischen Halbleiter-Bauelemente gerichtet ist, nämlich auf das elektronische Halbleiter-Bauelement, das getestet werden soll. Elektronische Halbleiter-Bauelemente, die auf dem Substrat an das zu testende elektronische Halbleiter-Bauelement angrenzen, werden nicht oder nur äußerst geringfügig mit dem Prüfgas beaufschlagt. Das ist für viele Anwendungen von entscheidendem Vorteil im Vergleich zum Stand der Technik, nach dem alle elektronischen Halbleiter-Bauelemente, die auf einem Substrat ausgebildet sind, innerhalb der Kammer über die gesamte Zeit mit dem Prüfgas in Kontakt gelangen.
[0044] Mittels der Einrichtung zur Einstellung des Kammerdruckes kann sichergestellt werden, dass die Konzentration an Prüfgas im Innenraum der Kammer nicht über ein vorgegebenes Maß steigt oder sinkt. Mittels der Einrichtung zur Einstellung des Kammerdruck kann das Prüfgas, das an der ersten Düsenöffnung der Düse austritt und das gehaltene Halbleiter-Bauelement kontaktiert, abgesaugt werden. Bei der Einrichtung zur Einstellung des Kammerdrucks handelt es sich vorzugsweise um eine Pumpe. Das aus der Düse austretende Prüfgas wird, nachdem es die Sensorschicht des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes kontaktiert hat, sofort von der Pumpe abgepumpt. Die Konzentration des Prüfgases in der gesamten Kammer ändert sich also nicht, so dass Kontaminationen und Schäden an Einrichtungen, die sich in der Kammer befinden, beispielsweise an mechatroni sehen Systemen wie z. B. Positionierungseinrichtungen, verhindert werden. Das stellt einen großen Vorteil dar.
[0045] Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Vergleichsmessungen und Kalibrierungen auf einfache Weise unter Verwendung von Messeinrichtungen durchgeführt werden, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Herrscht in der Kammer Unterdrück, so kann es sich bei der Messeinrichtung um eine Vakuum-Messeinrichtung handeln. Beispielsweise kann ein sogenannter Re stGas Analyser („RGA“) an der Kammer angebracht sein. Messungen können unter unterschiedlichen Drücken durchgeführt werden. Ein bestimmter Druck wird dabei als Druckstufe bezeichnet. Unterschiedliche Drücke können mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einfache Weise eingestellt werden. Dazu kann die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Einlass aufweisen, der die Zufuhr eines Gases über eine Öffnung in der Kammerwandung ermöglicht. Bei dem Gas kann es sich beispielsweise um ein Umgebungsgas, z. B. die Umgebungsluft, oder ein Schutzgas wie Stickstoff oder Argon handeln. Der Einlass kann eine oder mehrere Regelungseinrichtungen, beispielsweise ein Ventil, aufweisen.
[0046] Nach Maßgabe der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Testen eines elektronischen Halbleiter-Bauelementes, das eine Sensorschicht zur Detektion einer gasförmigen Substanz aufweist und auf einem Substrat ausgebildet ist, mit einem Prüfgas mittels einer Vorrichtung vorgesehen, die eine Kammer aufweist, die einen Innenraum umschließt, in dem Unter- oder Überdruck herrscht, umfassend
- das Positionieren einer Düse relativ zu der Sensorschicht des elektronischen Halbleiter-Bauelementes, um eine gerichtete Abgabe des Prüfgases auf die Sensorschicht zu ermöglichen;
- das Kontaktieren von Kontaktflächen des elektronischen Halbleiter-Bauelementes mittels einer Kontakteinrichtung; und
- das Ausgeben eines Testsignals an Kontaktflächen des elektronischen Halbleiter- Bauelementes mittels der Kontakteinrichtung, während mittels der Düse das Prüfgas auf die Sensorschicht abgegeben wird.
[0047] Das erfindungsgemäße Verfahren kann mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner den Empfang eines Signals von dem Halbleiter-Bauelement umfassen. Dieses Signal kann über Kontaktflächen des Halbleiter-Bauelementes mittels der Kontakteinrichtung empfangen werden. Das empfangene Signal kann dann mit Vergleichswerten verglichen werden, um festzustellen, ob das Halbleiter-Bauelement fehlerhaft ist oder nicht.
[0048] Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens sind bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert worden. Auf diese Erläuterungen wird verwiesen.
[0049] Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die die Erfindung nicht einschränken sollen, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein Substrat, aus dem eine Vielzahl von elektronischen Halbleiter-Bauelementen ausgebildet ist;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eines der in Fig. 1 gezeigten elektronischen Halbleiter-Bauelemente;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf eine Halteeinrichtung, auf der ein Substrat aufliegt;
Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf ein gehaltenes Halbleiter-Bauelement;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer ersten Düse der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemeinsam mit dem von der Halteeinrichtung gehaltenen Substrat, wobei die Halteeinrichtung nicht gezeigt ist; Fig. 6A eine schematische Draufsicht auf die Düse von der ersten Stirnseite des Düsenkörpers aus;
Fig. 6B eine schematische Darstellung eines Teils der Düse;
Fig. 6C eine schematische Darstellung der ersten Düse der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemeinsam mit dem von der Halteeinrichtung gehaltenen Substrat, wobei die Halteeinrichtung nicht gezeigt ist, wobei der Düse zwei Gase zugeführt werden;
Fig. 7 eine Detaildarstellung der ersten Ausführungsform einer erfmdungsgemä- ßen Vorrichtung;
Fig. 8 eine schematische Darstellung, die die Größe der ersten Düsenöffnung veranschaulichen soll;
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer zweiten Düse gemeinsam mit dem von der Halteeinrichtung gehaltenen Substrat, wobei die Halteeinrichtung nicht gezeigt ist;
Fig. 9A eine schematische Draufsicht auf die zweite Düse von der ersten Stirnseite des Düsenkörpers aus;
Fig. 9B eine schematische Darstellung, die die Größe der ersten Düsenöffnung und die Größe der zweiten Düsenöffnung veranschaulichen soll;
Fig. 10 eine Darstellung einer zweiten Düse, die eine zweite Düsenöffnung aufweist, die zur Abgabe eines Sperrgases dient;
Fig. 11 eine Darstellung der zweiten Düse, wobei die zweite Düsenöffnung zur Aufnahme des Prüfgases dient; Fig. 12 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 13 A eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Bestimmung des Abstandes zwischen der Düse und dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement, wobei die Einrichtung vor dem Kontakt mit dem gehaltenen Halbleiter- Bauelement gezeigt ist; und
Fig. 13B eine schematische Darstellung der in Fig. 13 A gezeigten Einrichtung zur Bestimmung des Abstandes zwischen der Düse und dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement, wobei die Einrichtung bei ihrem Kontakt mit dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement gezeigt ist.
[0050] Die in den Figuren angegebenen x-, y- und z-Koordinaten beziehen sich auf ein kartesisches Koordinatensystem. In Fig. 1 ist ein beispielhaftes Substrat 101 gezeigt, auf dessen Oberseite 101a eine Vielzahl von elektronischen Halbleiter-Bauelementen 102, 102a ausgebildet ist, die an den Grenzen 103 voneinander abgegrenzt sind. Die Halbleiter-Bauelemente 102, 102a haben in der Regel den gleichen Aufbau, auch wenn das nicht zwingend erforderlich ist. Die elektronischen Halbleiter-Bauelemente 102, 102a besitzen eine rechteckige Form, die durch die Grenzen 103 bestimmt wird.
[0051] Ein exemplarisches elektronischen Halbleiter-Bauelement 102a, das auf dem Substrat 101 angeordnet ist, ist in Fig. 2 gezeigt. Das Halbleiter-Bauelement 102a weist eine Sensorschicht 104 zur Detektion einer gasförmigen Substanz und Kontaktflächen 105 zur elektrischen Kontaktierung auf. Die Sensorschicht 104 ist von den Grenzen 103 des Halbleiter-Bauelementes 102a und den Kontaktflächen 105 beabstandet ausgebildet. Zwischen der Sensorschicht 104 und den Grenzen 103 befinden sich die Abstandsflächen 106. Außerdem sind die Kontaktflächen 105 beabstandet von den Grenzen ausgebildet. Dabei sind zwischen den Kontaktflächen 105 und der Sensorschicht 104 Abstandsflächen 106a ausgebildet, die Teil der Abstandsflächen 106 sind. An die Sensorschicht 104 grenzt somit ein umlaufender Bereich 107 an, der von den Grenzen des Halbleiter-Bauelementes 102a und den Kontaktflächen 105 begrenzt wird und der Teil der Ab Standflächen 106 ist. Der umlaufende Bereich 107 ist in Fig. 2 schraffiert dargestellt. Die Sensorschicht 104 besitzt eine rechteckige Form.
[0052] Die in Fig. 3 gezeigte erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 weist eine Kammer 2 auf, die einen Innenraum 3 umgibt. Die Kammer 2 weist Kammerwandungen auf, nämlich einen Boden 2u, Seitenwände 2s und eine Decke 2o. Die Seitenwände 2s sind mit dem Boden 2u fest verbunden. Die Decke 2o ist als abnehmbarer Deckel ausgebildet, der an den Seitenwänden 2s lösbar befestigt sein kann. Die Kontaktflächen zwischen den Seitenwänden 2s und dem Deckel sind mittels eines oder mehrerer Dichtungselemente abgedichtet.
[0053] In dem Innenraum 3 kann Unter- oder Überdruck herrschen. In dem Innenraum 3 ist eine Halteeinrichtung 4 zum Halten des Substrates 101 angeordnet. Die Halteeinrichtung 4 wird auch als Chuck bezeichnet. Die Halteeinrichtung 4 weist eine Haltefläche 40 auf, auf der das Substrat 101 mit seiner Unterseite 101b aufliegt (siehe Figuren 4 und 6). Das exemplarische Halbleiter-Bauelement 102a liegt dabei in einer bekannten Position auf der Haltefläche 40 auf. Dabei liegt ein erster Substratabschnitt des Substrates 101, auf dem die Sensorschicht 104 des Halbleiter-Bauelementes 102a ausgebildet ist, auf einem ersten Haltebereich 41 der Haltefläche 40 auf. Zweite Substratabschnitte, auf denen die Ab standsflächen 106 ausgebildet sind, liegen auf zweiten Haltebereichen 42 der Haltefläche 40 auf. In Fig. 5 ist ein Ausschnitt der Haltefläche 40 gezeigt, auf der das Halbleiter-Bauelement 102a gehalten ist, wobei der erste Haltebereich 41 und die zweiten Haltebereiche 42 durch gestrichelte Linien angedeutet sind. Der schraffierte, dritte Haltebereich 43, der den ersten Haltebereich 41 umgibt, ist der Bereich, in dem ein dritter Substratabschnitt des Substrates 101, auf dem sich der umlaufende Bereich 107 des Halbleiter-Bauelementes 102a befindet, auf der Haltefläche 40 aufliegt. Die Halteeinrichtung 4 ist auf einer als Stage bezeichneten Positionierungseinrichtung 5 angeordnet, mit der die Halteeinrichtung 4 in x-, y- und z-Richtung bewegbar und um eine auf der z-Achse liegende Achse verdrehbar ist. Mittels der Positionierungseinrichtung 5 kann die Haltefläche 40 der Halteeinrichtung 4 so positioniert werden, dass die Längsachse des ersten Haltebereiches auf der Achse G liegt. Mit der Haltefläche wird auch das gehaltene Halbleiter-Bauelement so positioniert, dass die Längsachse des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes auf der Achse G liegt. Der Ausdruck Längsachse bezieht sich dabei auf die z-Koordinate.
[0054] Im Innenraum 3 ist ferner eine Kontakteinrichtung 6 zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiter-Bauelementes an den Kontaktflächen 105 angeordnet. Bei der Kontakteinrichtung kann es sich um eine Probecard handeln. Die Kontakteinrichtung 6 ist von einer Halterung 7 gehalten. Die Kontakteinrichtung weist Kontaktnadeln 61 auf (siehe Fig. 7). Die Kontakteinrichtung 6 liegt der Haltefläche 40 der Halteeinrichtung 4 gegenüber. Wird das Substrat 101 von der Halteeinrichtung 4 gehalten, so können die Kontaktnadeln 61 relativ zu den Kontaktflächen 105 des Halbleiter-Bauelementes 102 so ausgerichtet werden, dass die Kontaktnadeln 61 in elektrischen Kontakt mit den Kontaktflächen 105 gelangen. In der Kontakteinrichtung 6 ist eine Öffnung 62 (siehe Fig. 7) ausgebildet, die - nach dem Stand der Technik, wie er beispielsweise in EP 3 486 639 Bl im Zusammenhang mit der dortigen Fig. 5 beschrieben ist - eine Beobachtung des Halbleiter-Bauelementes 102 mittels einer optischen Einrichtung 9 ermöglicht, die außerhalb der Kammer 2 angeordnet ist. Die Kontakteinrichtung 6 wird über ein elektrisches Kabel 64 mit elektrischem Strom versorgt. Außerdem können Signale über das Kabel 64 zur Kontakteinrichtung 6 gesendet oder von dort empfangen werden. Das elektrische Kabel 64 kann über eine abgedichtete Durchführung 63 in einer Seitenwand 2s in den Innenraum 3 der Kammer geführt sein.
[0055] Im Innenraum 3 ist ferner eine Düse 8 angeordnet. Diese Düse 8 weist einen Düsenkörper 81 und eine umlaufende Düsenwandung 82 auf (siehe Figuren 6 und 6A). Die Düsenwandung 82 umschließt einen Kanal 83, durch den das Prüfgas zur ersten Stirnseite 81a des Düsenkörpers 81 geführt wird. An der ersten Stirnseite 81a ist eine erste Düsenöffnung 84 ausgebildet, durch die das Prüfgas aus dem Kanal 83 und damit aus dem Düsenkörper 81 austreten kann (Pfeil B). Es ist in Fig. 6 zu erkennen, dass sich der Düsenkörper 81 in Richtung seiner ersten Stirnseite 81a verjüngt. Es ist außerdem zu erkennen, dass sich die Materi al stärke der Düsenwandung 82 in Richtung der ersten Stirnseite 81a verringert. Der Düsenkörper 81 weist somit die Form einer Spitze auf. An der zweiten Stirnseite 81b des Düsenkörpers 81, die der ersten Stirnseite 81a gegenüberliegt, ist ein Fenster 85 ausgebildet, das eine Beobachtung des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a mittels der optischen Einrichtung 9 ermöglicht. Der Kanal 83 erstreckt sich von der zweiten Stirnseite 81b zu der ersten Stirnseite 81a des Düsenkörpers 81. Der Düsenkörper 81 der Düse 8 ist ein symmetrischer Düsenkörper, bezogen auf die Achse G, die in Höhenrichtung verläuft (siehe Figuren 6 und 6A). Dabei liegen die Längsachse des Kanals 83, der ersten Stirnseite 81a, der ersten Düsenöffnung 84 und der zweiten Stirnseite 81b auf der Achse G. Der Ausdruck Längsachse bezieht sich dabei auf die z-Koordinate.
[0056] Außerdem weist die Düse 8 einen ersten Versorgungskanal 86 zur Führung eines Gases in den Kanal 83 des Düsenkörpers 81 auf (siehe Figuren 6 und 6C). In der in Fig. 6 gezeigten ersten Variante wird das Prüfgas durch den ersten Versorgungskanal geführt, in der in Fig. 6C gezeigten zweiten Variante wird das erste Gas durch den ersten Versorgungskanal 86 geführt. In der gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 weist die Düse 8 außerdem einen zweiten Versorgungskanal 87 auf, der in der zweiten Variante zur Führung eines zweiten Gases in den Kanal 83 des Düsenkörpers 81 dienen kann oder, falls wie in der ersten Variante die Zuführung eines zweiten Gases nicht vorgesehen ist, ungenutzt ist. Der erste Versorgungskanal 86 endet in einem Bereich der Düsenwandung 82, der an die zweite Stirnseite 81b des Düsenkörpers 81 angrenzt. Der zweite Versorgungskanal 87 endet ebenfalls in einem Bereich der Düsenwandung 82, der an die zweite Stirnseite 81b des Düsenkörpers 81 angrenzt. In der zweiten Variante vermischen sich das erste Gas und das zweite Gas in dem Kanal 83 zu dem Prüfgas. In Fig. 6C ist das erste Gas als „Gas 1“ bezeichnet, das zweite Gas als „Gas 2“. Das Prüfgas oder das erste Gas wird über einen mittels einer Dichtung 12 abgedichteten Anschluss 11 und eine darüber an den ersten Versorgungskanal 86 angeschlossene Leitung 205 zu der Düse 8 geführt. In der zweiten Variante wird das zweite Gas über einen mittels einer Dichtung 15 abgedichteten Anschluss 14 und eine darüber an den ersten Versorgungskanal 86 angeschlossene Leitung 16 zu der Düse 8 geführt. Es kann jedoch wie in der ersten Variante vorgesehen sein, dass kein zweites Gas zugeführt wird. In diesem Fall ist der zweite Versorgungskanal 87, wie im Zusammenhang mit der ersten Variante gezeigt, am Anschluss 14 verschlossen. [0057] Die beiden Versorgungskanäle sind in einem umlaufenden Flansch 88 ausgebildet. Der Flansch 88 weist eine Außenfläche 88a auf, die der Haltefläche 40 der Halteeinrichtung 4 zugewandt ist. In der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist die Düse 8 mit der Außenfläche 88a über Verbindungselemente 10 an der Kontakteinrichtung abgestützt (Fig. 7).
[0058] Der Düsenkörper 81 erstreckt sich durch die Öffnung 62 der Kontakteinrichtung. Dabei ist die erste Stirnseite 81a des Düsenkörpers 81 und mit ihr die erste Düsenöffnung 84 gegenüber der Haltefläche 40 der Halteeinrichtung 4 angeordnet. Dabei ist ein Abstand D zwischen der erste Stirnseite 81a des Düsenkörpers 81 und der Halteeinrichtung 4 ausgebildet. Der Abstand ist so gewählt, dass die Düse weder die Halteeinrichtung 4 noch ein Halbleiter-Bauelement 102 berührt, wenn das Substrat 101 von der Halteeinrichtung 4 gehalten ist. Der Abstand C zwischen der Stirnseite 81a des Düsenkörpers 81 von der Sensorschicht 104 des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a ist geringer als Abstand D. Abstand C sollte in einem Bereich liegen, der größer als 0 und kleiner als 0,1 mm ist. Der Abstand D entspricht dabei der Summe aus Abstand C und der Stärke des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a. Die Abstände C und D und die Stärke des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a beziehen sich jeweils auf die z-Koordinate. Diese entspricht der Höhenrichtung.
[0059] Die Düse 8 ist von der Haltefläche 40 und, wenn die Haltefläche 40 ein Substrat 101 hält, von dem gehaltenen Haltleiter-Bauelement 102a beabstandet angeordnet. Aus diesem Grund ist ein Spalt 17 zwischen der ersten Stirnseite 81a des Düsenkörpers 81 und dem Halbleiter-Bauelement 102a ausgebildet, durch den das Prüfgas, von der Sensorschicht 104 weg, abfließen kann (Pfeil H). Der Spalt 17 bildet einen Überströmbereich. Die Größe des Spaltes 17 wird vom Abstand C bestimmt und sollte möglichst gering sein.
[0060] Die erste Düsenöffnung 84 liegt der Sensorschicht 104 des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a gegenüber und ist von dieser beabstandet. Die Ausdehnung F i, F2 der ersten Düsenöffnung in einer Ebene parallel zur Sensorschicht 104 kann dabei der Ausdehnung Ei, E2 der Sensorschicht 104 entsprechen oder größer als die Ausdehnung Ei, E2 der Sensorschicht 104 sein (siehe Fig. 8). Die Ausdehnung der ersten Düsenöffnung 84 ist dabei so dimensioniert, dass einerseits das Prüfgas, das durch die Düsenöffnung 84 austritt, entweder nur auf die Sensorschicht 104 oder nur auf die Sensorschicht 104 und den umlaufenden Bereich 107 gelangt und dass andererseits das austretende Prüfgas die Sensorschicht 104 vollständig bedeckt. Es ist in Fig. 8 zu erkennen, dass die geometrische Form der ersten Düsenöffnung 84 der geometrischen Form der Sensorschicht 104 entspricht.
[0061] Fig. 8 zeigt das gehaltene Halbleiter-Bauelement 102a und die erste Stirnseite 81a der Düse. Dabei ist Düsenwandung 82, die an der ersten Stirnseite 81a beginnt, schraffiert dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die Ausdehnung Fi, F2 der ersten Düsenöffnung 84 größer als die Ausdehnung Ei, E2 der Sensorschicht 104 ist. Die Ausdehnung Fi, F2 der ersten Düsenöffnung ist jedoch geringer die Ausdehnung des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a. Die Ausdehnung Fi, F2 der ersten Düsenöffnung entspricht der Ausdehnung Ei, E2 der Sensorschicht 104 zuzüglich eines umlaufenden Bereiches 107. Damit erstreckt sich die Düsenöffnung nicht über die Kontaktflächen 105. Die Ausdehnung Ei und die Ausdehnung F 1 beziehen sich dabei auf die x-Ko- ordinate. Die Ausdehnung E2 und die Ausdehnung F2 beziehen sich hingegen auf die y -Koordinate.
[0062] Wird kein Substrat von der Halteeinrichtung 4 gehalten, so liegt die erste Düsenöffnung 84 dem ersten Haltebereich 41 der Haltefläche 40 gegenüber.
[0063] In der Kammer 2 sind abgedichtete Öffnungen ausgebildet, die die Einstellung des Unterdruckes oder des Überdruckes in dem Innenraum 3 ermöglichen. In der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist eine Einrichtung zur Einstellung eines Unterdrucks vorgesehen.
[0064] Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist einen Einlass 18 auf, über den Umgebungsgas, bei dem es sich um ein Inertgas handeln kann, in den Innenraum 3 der Kammer 2 geführt werden kann. Der Einlass 18 weist ein Drosselventil 181 und ein Absperrventil 182 auf, die beide außerhalb der Kammer 2 angeordnet sind. In der Kammerwandung ist eine abgedichtete Öffnung 183 ausgebildet, durch die das Umgebungsgas aus dem Einlass 18 in den Innenraum 3 gelangen kann (Pfeil ZL). Der Einlass 18 weist ein Rohr oder eine Folge von Rohren auf. Die Öffnung 183 ist im Boden 2u der Kammer 2 ausgebildet.
[0065] Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist ferner einen Auslass 19 auf, über den ein Unterdrück in dem Innenraum 3 eingestellt und aufrechterhalten werden kann. Der Auslass weist eine Pumpe 191 und ein Regelventil 192 auf, die beide außerhalb der Kammer 2 angeordnet sind. In der Kammerwandung ist eine abgedichtete Öffnung 193 ausgebildet, durch die Gas aus dem Innenraum 3 in den Auslass 19 mittels der Pumpe 191 abgezogen werden kann (Pfeil AL). Der Auslass 19 weist ein Rohr oder eine Folge von Rohren auf. Die Öffnung 193 ist im Boden 2u der Kammer 2 ausgebildet.
[0066] Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist außerdem eine Zuführung 20 für das Prüfgas auf. Die Zuführung 20 weist eine Leitung oder eine Folge von Leitungen auf. Die Zuführung 20 weist ein Drosselventil 201 und ein Absperrventil 202, die beide außerhalb der Kammer 2 angeordnet sind, auf. In der Kammerwandung ist eine abgedichtete Durchführung 203 für eine Leitung der Zuführung 20 ausgebildet. Über eine Leitung der Zuführung 20 wird das erste Gas („Gas 1“) zu dem ersten Versorgungskanal 86 geführt. Die Durchführung 203 ist in einer Seitenwand 2s der Kammer 2 ausgebildet.
[0067] Wird der Düse ein zweites Gas (Gas 2) zugeführt, so weist die erfindungsge- mäße Vorrichtung 1 eine zweite Zuführung auf, deren Aufbau der Zuführung 20 für Gas 1 entsprechen kann, mit der Ausnahme, dass Gas 2 zu dem zweiten Versorgungskanal 87 geführt wird. Leitung 16 ist Teil der zweiten Zuführung.
[0068] Die erfindungsgemäße Vorrichtung! kann eine Messeinrichtung 21 aufweisen. Die Messeinrichtung 21 ist in der gezeigten ersten Ausführungsform der erfindungsge- mäßen Vorrichtung 1 im Innenraum 3 der Kammer 2 angeordnet. Sie kann jedoch auch außerhalb der Kammer 2 angeordnet sein. Die Messeinrichtung 21 kann zur Bestimmung von Verfahrensparametern genutzt werden. Beispielsweise kann die Messeinrichtung 21 zur Bestimmung der Konzentration des Prüfgases oder eines seiner Komponenten, des Drucks im Innenraum 3, der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des Prüfgases oder einer Komponente des Prüfgases eingesetzt werden. Die Messeinrichtung 21 kann in die Zuführung 20 integriert sein, wie das in Fig. 3 gezeigt ist.
[0069] An einer Seitenwand 2s ist eine Tür 22, die als Ladetür dienen kann, ausgebildet. Die Kontaktflächen zwischen der Seitenwand 2s, an der die Tür 22 ausgebildet ist, und der Tür 22 sind mittels eines oder mehrerer Dichtungselemente abgedichtet. Die Tür gewährt Zugang zu dem Innenraum 3. In einer oder mehreren Seitenwänden 2s können Fenster 23 ausgebildet sein, wobei die Kontaktflächen zwischen der Seitenwand 2s, in der das Fenster 23 ausgebildet ist, und dem Fenster 23 mittels eines oder mehrerer Dichtungselemente abgedichtet sind. In der in Fig. 3 gezeigten ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist nur ein Fenster 23 vorgesehen. Das oder die Fenster 23 ermöglichen die Beobachtung des Innenraums 3, der dort befindlichen Einrichtungen sowie des Substrates 101 mit dem Halbleiter-Bauelementen 102.
[0070] Im Deckel der Kammer 2 ist eine zentrale Öffnung 24 ausgebildet, die mittels eines Einsatzes 25 verschlossen ist, wobei die Kontaktflächen zwischen dem Einsatz 25 und dem Deckel mittels eines oder mehrerer Dichtungselemente abgedichtet sind. Der Einsatz weist ein abgedichtetes Fenster 26 auf, über das eine Beobachtung des Halbleiter-Bauelementes 102 mittels der optischen Einrichtung 9 möglich ist.
[0071] Die Figuren 9 bis 11 zeigen eine zweite Düse 800, deren Anordnung und Ausrichtung im Innenraum 3 der Anordnung der Düse 8 entspricht. Der Aufbau der zweiten Düse 800 entspricht dem Aufbau der Düse 8, abgesehen von einer zweiten Düsenöffnung 889 und den mit dieser Düsenöffnung 889 verbunden Änderungen an der Düse 800 gegenüber der Düse 8. Die zweite Düsenöffnung 889 und die damit verbundenen Änderungen werden nachfolgend beschrieben. [0072] Die Düse 800 weist einen Düsenkörper 881 und eine umlaufende Düsenwandung 882 auf (siehe Fig. 9). Die Düsenwandung 882 umschließt einen erstem Kanal 883, durch den das Prüfgas zur ersten Stirnseite 881a des Düsenkörpers 881 geführt wird, und einen zweiten Kanal 8831. Durch den zweiten Kanal 8831 wird ein Sperrgas zur ersten Stirnseite 881a des Düsenkörpers 881 geführt (siehe Fig. 10) oder das Prüfgas von der ersten Stirnseite 881a weggeführt (siehe Fig. 11). An der ersten Stirnseite 881a ist eine erste Düsenöffnung 884 ausgebildet, durch die das Prüfgas aus dem ersten Kanal 883 und damit aus dem Düsenkörper 881 austreten kann (Pfeil B). An der ersten Stirnseite 881a ist außerdem eine zweite Düsenöffnung 889 ausgebildet, durch die das Sperrgas aus dem zweiten Kanal 8831 und damit aus dem Düsenkörper 881 austreten kann (Fig. 10) oder das Prüfgas wieder in den Düsenkörper, und zwar in den Kanal 8831, eintreten kann (Fig. 11). Die erste Düsenöffnung 884 und die zweite Düsenöffnung 889 sind durch einen Düsensteg 890 voneinander getrennt, der auch den ersten Kanal 883 vom zweiten Kanal 8831 trennt.
[0073] Wie bei Düse 8 verjüngt sich der Düsenkörper 881 der zweiten Düse 800 in Richtung seiner ersten Stirnseite 881a. Auch die Materialstärke der Düsenwandung 882 verringert sich in Richtung der ersten Stirnseite 881a. Der Düsenkörper 881 weist somit ebenfalls die Form einer Spitze auf. An der zweiten Stirnseite 881b des Düsenkörpers 881, die der ersten Stirnseite 881a gegenüberliegt, ist ein Fenster 885 ausgebildet, das eine Beobachtung des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a mittels der optischen Einrichtung 9 ermöglicht. Der erste Kanal 883 erstreckt sich von der zweiten Stirnseite 881b zu der ersten Stirnseite 881a des Düsenkörpers 881. Der Düsenkörper 881 der Düse 800 ist, in Bezug auf seine äußere Gestalt, ein symmetrischer Düsenkörper, bezogen auf die Achse G, die in Höhenrichtung verläuft (siehe Fig. 9). Dabei liegen die Längsachse des ersten Kanals 883, der ersten Stirnseite 881a, der ersten Düsenöffnung 884, der zweiten Düsenöffnung 889 und der zweiten Stirnseite 881b auf der Achse G. Der Ausdruck Längsachse bezieht sich dabei auf die z-Koordinate.
[0074] Die zweite Düsenöffnung 889 läuft um die erste Düsenöffnung, beabstandet durch den Düsensteg 890, um (siehe Fig. 9A). Sie ist koaxial zur ersten Düsenöffnung ausgebildet. Der Rand der zweiten Düsenöffnung 889, der der ersten Düsenöffnung 884 zugewandt ist, ist der Innenrand 889i der zweiten Düsenöffnung. Der Rand der zweiten Düsenöffnung 889, der der ersten Düsenöffnung 884 zugewandt ist, ist der Außenrand 889a der zweiten Düsenöffnung. Die geometrische Form des Innenrandes 889i entspricht der geometrischen Form des Randes der ersten Düsenöffnung, allerdings ist die Ausdehnung des Innenrandes 889i entlang der x- und der y-Koordinate größer, wodurch der Düsensteg 890 gebildet ist. Die geometrische Form des Außenrandes 889a entspricht der geometrischen Form des Innenrandes 889i der zweiten Düsenöffnung, allerdings ist die Ausdehnung des Außenrandes 889a entlang der x- und der y-Koordi- nate größer als die des Innenrandes 889i.
[0075] Wie Düse 8 weist die zweite Düse 800 einen ersten Versorgungskanal 886 zur Führung des Prozessgases in den ersten Kanal 883 des Düsenkörpers 881 auf. Die Düse 800 weist außerdem einen zweiten Versorgungs- oder Ableitungskanal 887 auf, der in einer ersten Variante zur Führung eines zweiten Gases aus dem zweiten Kanal 8831 des Düsenkörpers 881 dienen kann - dann ist der zweite Versorgungs- oder Ableitungskanal 887 ein Ableitungskanal - oder der in einer zweiten Variante zur Führung des Prüfgases in den zweiten Kanal 8831 des Düsenkörpers 881 dienen kann - dann ist der zweite Versorgungs- oder Ableitungskanal 887 ein Versorgungskanal. Der erste Versorgungskanal 886 endet in einem Bereich der Düsenwandung 882, der an die zweite Stirnseite 881b des Düsenkörpers 881 angrenzt. Der zweite Versorgungs- oder Ableitungskanal 887 endet ebenfalls in einem Bereich der Düsenwandung 882, der an die zweite Stirnseite 881b des Düsenkörpers 881 angrenzt. In der ersten Variante (Fig. 10) und in der zweiten Variante (Fig. 11) wird das Prüfgas über einen mittels einer Dichtung 12 abgedichteten Anschluss 11 und eine darüber an den ersten Versorgungskanal 886 angeschlossene Leitung 205 zu der Düse 800 geführt. In der ersten Variante wird das Sperrgas über einen mittels einer Dichtung 15 abgedichteten Anschluss 14 und eine darüber an den zweiten Versorgungs- oder Ableitungskanal 887 angeschlossene Leitung 16 zu der Düse 800 geführt. In der zweiten Variante wird das Prüfgas über einen mittels einer Dichtung 15 abgedichteten Anschluss 14 und eine darüber an den zweiten Versorgungs- oder Ableitungskanal 887 angeschlossene Leitung 16 aus der Düse 800 geführt. Dazu kann eine Absaugpumpe vorgesehen sein. [0076] Der erste Versorgungskanal 886 und der zweite Versorgungs- oder Ableitungskanal 887 sind in einem umlaufenden Flansch 888 ausgebildet. Der Flansch 888 weist eine Außenfläche 888a auf, die der Haltefläche 40 der Halteeinrichtung 4 zugewandt ist. In der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist die zweite Düse 800 mit der Außenfläche 888a über Verbindungselemente 10 an der Kontakteinrichtung abgestützt, wie das im Zusammenhang mit der Düse 8 in Fig. 7 gezeigt ist.
[0077] Der Düsenkörper 881 erstreckt sich durch die Öffnung 62 der Kontakteinrichtung. Dabei ist die erste Stirnseite 881a des Düsenkörpers 881 und mit ihr die erste Düsenöffnung 884 und die zweite Düsenöffnung 889 gegenüber der Haltefläche 40 der Halteeinrichtung 4 angeordnet. Dabei ist ein Abstand D zwischen der ersten Stirnseite 881a des Düsenkörpers 881 und der Halteeinrichtung 4 ausgebildet, wie dies in Verbindung mit der Düse 8 in Fig. 6B gezeigt ist. Der Abstand ist so gewählt, dass die Düse 800 weder die Halteeinrichtung 4 noch ein Halbleiter-Bauelement 102 berührt, wenn das Substrat 101 von der Halteeinrichtung 4 gehalten ist. Der Abstand C zwischen der Stirnseite 881a des Düsenkörpers 881 von der Sensorschicht 104 des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a ist geringer als der Abstand D. Abstand C sollte ebenfalls in einem Bereich liegen, der größer als 0 und kleiner als 0, 1 mm ist. Der Abstand D entspricht dabei der Summe aus Abstand C und der Stärke des gehaltenen Halbleiter- Bauelementes 102a. Die Abstände C und D sowie die Stärke des gehaltenen Halbleiter- Bauelementes 102a beziehen sich jeweils auf die z-Koordinate. Diese entspricht der Höhenrichtung.
[0078] Die Düse 800 ist von der Haltefläche 40 und, wenn die Haltefläche 40 ein Substrat 101 hält, von dem gehaltenen Haltleiter-Bauelement 102a beabstandet angeordnet. Aus diesem Grund ist ein Spalt 17 zwischen der ersten Stirnseite 881a des Düsenkörpers 881 und dem Halbleiter-Bauelement 102a ausgebildet. Die Größe des Spaltes 17 wird vom Abstand C bestimmt und sollte möglichst gering sein. In der ersten Variante können durch den Spalt 17 das Prüfgas - das durch die erste Düsenöffnung in den Spalt 17 gelangt ist (Pfeil B) - und das Sperrgas - das durch die zweite Düsenöffnung in den Spalt 17 gelangt ist (Pfeil S) - abfließen (Pfeil H in Fig. 10). Der Spalt 17 bildet dann einen Überströmbereich. In der zweiten Variante tritt das Prüfgas, nachdem es aus der ersten Düsenöffnung 884 ausgetreten und in den Spalt 17 gelangt ist (Pfeil B in Fig. 11), über die zweite Düsenöffnung 889 wieder in die Düse 800 ein (Pfeil K), wobei auch Umgebungsgas aus dem Innenraum 3 über die zweite Düsenöffnung 889 in die Düse 800 eintreten kann (Pfeil L).
[0079] Die erste Düsenöffnung 884 und die zweite Düsenöffnung 889 liegen der Sensorschicht 104 des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a gegenüber und sind von dieser beabstandet. Fig. 9B zeigt das gehaltene Halbleiter-Bauelement 102a und die erste Stirnseite 881a der Düse 800. Dabei ist die Düsenwandung 882, die an der ersten Stirnseite 881a beginnt, schraffiert dargestellt, und zwar einschließlich des Düsensteges 890. Es ist zu erkennen, dass die Ausdehnung Fi, F2 der ersten Düsenöffnung 884 größer als die Ausdehnung Ei, E2 der Sensorschicht 104 ist. Die Ausdehnung Ff, Fi‘ des Innenrandes 889i der zweiten Düsenöffnung 889 ist größer als die Ausdehnung F 1, F2 der ersten Düsenöffnung. Die Ausdehnung Fi, F2 der ersten Düsenöffnung ist jedoch geringer als die Ausdehnung des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a. Die Ausdehnung Fi, F2 der ersten Düsenöffnung entspricht der Ausdehnung Ei, E2 der Sensorschicht 104 zuzüglich eines umlaufenden Bereiches 107. Damit erstrecken sich die erste Düsenöffnung 884 und die zweite Düsenöffnung 889 nicht über die Kontaktflächen 105. Die Ausdehnung Ei, die Ausdehnung Fi und die Ausdehnung Ff beziehen sich dabei auf die x-Koordinate. Die Ausdehnung E2, die Ausdehnung F2 die Ausdehnung Fi‘ beziehen sich hingegen auf die y-Koordinate.
[0080] Die in Fig. 12 gezeigte zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht der ersten Ausführungsform, außer dass die Düse 8 nicht an der Kontakteinrichtung 6 befestigt ist. Aus diesem Grunde sind keine Verbindungselemente 10 erforderlich. In der zweiten Ausführungsform ist stattdessen eine Positionierungseinrichtung 13 vorgesehen, mit der die Düse 8 in x-, y- und z-Richtung bewegbar und um eine auf der z-Koordinate liegende Achse verdrehbar ist. Mittels der Positionierungseinrichtung 13 kann die Düse 8 so positioniert werden, dass die erste Stirnseite im vorgegebenen Abstand D der Haltefläche 40 oder im vorgegebenen Abstand C der Sensorschicht 104 des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes gegenüber liegt, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Die Positionierungseinrichtung 13 kann an der Seitenwand 2s der Kammer 2 befestigt sein.
[0081] Die Figuren 13 A und 13B zeigen eine Ausführungsform einer Einrichtung zur Messung des Abstandes zwischen dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement 102A und der Düse 8. Diese Messeinrichtung ist an der Düse 8 befestigt (nicht gezeigt) und weist eine Testnadel 27 und ein Kontaktelement 28 auf. Die Testnadel 27 ist mit dem Kontaktelement 28 überkreuzt (siehe Fig. 13A). Das Kontaktelement 28 kann ebenfalls nadelförmig ausgebildet sein. An der Kreuzungsstelle berühren sich die Testnadel 27 und das Kontaktelement 28 unter Herstellung einer elektrischen Verbindung. Die Testnadel 27, die an Abschluss 29 angeschlossen ist, und die Kontaktelement 28, die am Anschluss 30 angeschlossen sind, gehören zu einem Stromkreis. Die Testnadel 27 weist eine Spitze auf, die - in Bezug auf den Hauptkörper der Testnadel - schräg in Richtung des gehaltenen Halblauter-Bauelementes 102a verläuft, beispielsweise in einem Winkel von 45° zu ihrem Hauptkörper. Wird die Düse und mit ihr die Testnadel 27 in Richtung des gehaltenen Halblauter-Bauelementes 102a bewegt, so gelangt die Spitze in Kontakt mit einer Kontaktfläche 105, die zu diesem Zweck auf dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement 102a ausgebildet ist.
[0082] Fig. 13 A zeigt den Ausgangszustand. In diesem Zustand berührt die Spitze der Testnadel 27 die Kontaktfläche 105 nicht. Der Abstand zwischen der Düse und dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement ist groß. Wird die Düse nun entlang der z-Koordi- nate auf der Achse G in Richtung des gehaltenen Halbleiter-Bauelementes 102a bewegt, um den Abstand zu verringern, so gelangt die Spitze der Testnadel 27 in Kontakt mit der Kontaktfläche 105 (siehe Fig. 13B). Sobald die Spitze die Kontaktfläche berührt, endet die Berührung zwischen der Testnadel 27 und dem Kontaktelement 28 an der Kreuzungsstelle. Die schräg verlaufende Spitze der Testnadel 27 verbiegt sich, sobald sie die Kontaktfläche berührt. Dabei führt sie eine Rutschbewegung entlang der x- und/oder z-Koordinate aus. Das Kontaktelement 28 berührt nicht länger die Nadel, so dass die elektrische Verbindung zwischen Testnadel 27 und dem Kontaktelement 28 endet. Der Stromkreis wird unterbrochen. Diese Unterbrechung kann erfasst werden, beispielsweise mit einer Software. Die Bewegung der Düse entlang der z-Koordinate wird dann gestoppt.
[0083] Die Rutschbewegung ist mittels der optischen Einrichtung 9, beispielsweise ei- nem Mikroskop von oben gut sichtbar. Im Gegensatz zur bisher problematischen Einschätzung des Höhenab Standes ist diese Seitwärtsbewegung eine sehr gute Indikation für das Erreichen eines Kontaktes zwischen der Testnadel 27 und dem gehaltenen Halbleiter-Bauelement.
Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung
2 Kammer
2o Decke
2 s Sei ten wand
2u Boden
3 Innenraum
4 Halteeinrichtung
40 Haltefläche
41 erster Halteb er ei ch
42 zweiter Haltebereich
43 dritter Haltebereich
5 Positionierungseinrichtung
6 Kontakteinrichtung
61 Kontaktnadel
62 Öffnung
63 Durchführung
64 elektrisches Kabel
7 Halterung
8 Düse
81 Düsenkörper
81a erste Stirnseite des Düsenkörpers
81b zweite Stirnseite des Düsenkörpers
82 Düsenwandung
83 Kanal
84 erste Düsenöffnung
85 Fenster
86 erster Versorgungskanal
87 zweiter Versorgungskanal
88 Flansch
88a Außenfläche optische Einrichtung
10 Verbindungselement
11 Anschluss
12 Dichtung
13 Positionierungseinrichtung
14 Anschluss
15 Dichtung
16 Leitung
17 Spalt
18 Einlass
181 Drosselventil
182 Absperrventil
183 Öffnung
19 Auslass
191 Pumpe
192 Regelventil
193 Öffnung
20 Zuführung
201 Drosselventil
202 Absperrventil
203 Durchführung
205 Leitung
21 Messeinrichtung
22 Tür
23 Fenster
24 Öffnung
25 Einsatz
26 Fenster
27 Testnadel
28 Kontaktelement
29 Anschluss 30 Anschluss
800 zweite Düse
881 Düsenkörper
881a erste Stirnseite des Düsenkörpers
881b zweite Stirnseite des Düsenkörpers
882 Düsenwandung
883 erster Kanal
8831 zweiter Kanal
884 erste Düsenöffnung
885 Fenster
886 erster Versorgungskanal
887 zweiter Versorgungs- oder Ableitungskanal
888 Flansch
888a Außenfläche
889 zweite Düsenöffnung
889i Innenrand
889a Außenrand
890 Düsensteg
101 Substrat
101a Oberseite des Substrates
101b Unterseite des Substrates
102 Halbleiter-Bauelement
102a beispielhaftes Halbleiter-Bauelement
103 Grenze eines Halbleiter-Bauelementes
104 Sensorschicht
105 Kontaktfl äche
106 Abstandsfläche
106a Abstandsfläche
107 umlaufendender Bereich

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zum Testen eines elektronischen Halbleiter-Bauelementes (102a), das eine Sensorschicht (104) zur Detektion einer gasförmigen Substanz aufweist und auf einem Substrat (101) ausgebildet ist, mit einem Prüfgas, wobei die Vorrichtung (1) eine Kammer (2) aufweist, die einen Innenraum (3) umschließt, in dem Unter- oder Überdruck herrscht und in dem
- eine Halteeinrichtung (4) zum Halten des Substrates (101); und
- eine Düse (8, 800) zur gerichteten Abgabe des Prüfgases auf die Sensorschicht (104) des elektronischen Halbleiter-Bauelementes (102a), das auf dem von der Halteeinrichtung (4) gehaltenen Substrat (101) ausgebildet ist; angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (800) zur Abgabe eines Sperrgases oder zur Aufnahme des Prüfgases ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (8, 800) einen Düsenkörper (81, 881) mit einer ersten Düsenöffnung (84, 884) aufweist, wobei die erste Düsenöffnung (84, 884) gegenüber der Sensorschicht (104) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Düsenöffnung (84, 884) fluchtend zu der Sensorschicht (104) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (81, 881) eine erste Stirnseite (81a, 881a) aufweist, in der die erste Düsenöffnung (84, 884) ausgebildet ist, wobei der Abstand (C) der ersten Stirnseite (81a, 881a) des Düsenkörpers (81, 881) von der Sensorschicht (104) des elektronischen Halbleiter-Bauelementes (102a) größer als 0 und kleiner als 0,1 mm ist. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (81, 881) einen Kanal (83, 883) aufweist, der sich zu der ersten Stirnseite (81a, 881a), in der die erste Düsenöffnung (84, 884) ausgebildet ist, erstreckt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (800) eine zweite Düsenöffnung (889) zur Abgabe des Sperrgases oder zur Aufnahme des Prüfgases aufweist, wobei die zweite Düsenöffnung (889) im Düsenkörper (881) der Düse ausgebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnung (889) unter Ausbildung eines Düsensteges (890) um die erste Düsenöffnung (884) umlaufend ausgebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Halbleiter-Bauelement (102a) eine Kontaktfläche (105), die von der Sensorschicht (104) unter Ausbildung einer Abstandsfläche (106a) beab- standet ist, aufweist, wobei die zweite Düsenöffnung der Abstandsfläche (106a) gegenüberliegt. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Düse (8, 800) in Richtung der Halteeinrichtung (4) verjüngt. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (8, 800) eine Düsenwandung (82, 882) aufweist, deren Materialstärke sich in Richtung der Halteeinrichtung (4) verringert.
12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einrichtung zur Anzeige des Abstandes und/oder zur Messung des Abstandes (C) zwischen der Sensorschicht (104) und der Düse (8) aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Positionierungseinrichtung (13) zur Positionierung der Düse (8) aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Kontakteinrichtung (6) zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiter- Bauelementes (102a) an der Kontaktfläche (105) aufweist, wobei die Düse (8, 800) mit der Kontakteinrichtung (6) verbunden ist.
15. Verfahren zum Testen eines elektronischen Halbleiter-Bauelementes (102a), das eine Sensorschicht (104) zur Detektion einer gasförmigen Substanz aufweist und auf einem Substrat (101) ausgebildet ist, mit einem Prüfgas mittels einer Vorrichtung (1), die eine Kammer (2) aufweist, die einen Innenraum (3) umschließt, in dem Unter- oder Überdruck herrscht, umfassend
- das Positionieren einer Düse (8, 800) relativ zu der Sensorschicht (104) des elektronischen Halbleiter-Bauelementes (102a), um eine gerichtete Abgabe des Prüfgases auf die Sensorschicht (104) zu ermöglichen;
- das Kontaktieren von Kontaktflächen (105) des elektronischen Halbleiter- Bauelementes (102a) mittels einer Kontakteinrichtung (6); und
- das Ausgeben eines Testsignals an Kontaktflächen (105) des elektronischen Halbleiter-Bauelementes (102a) mittels der Kontakteinrichtung (6), während mittels einer Düse (8, 800) das Prüfgas auf die Sensorschicht (104) abgegeben wird.
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