WO2018024549A1 - Verfahren und vorrichtung zur vermessung einer vielzahl an halbleiterchips in einem waferverbund - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur vermessung einer vielzahl an halbleiterchips in einem waferverbund Download PDF

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WO2018024549A1
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electrically conductive
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Holger Specht
Roland Zeisel
Anton Vogl
Jens Ebbecke
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Ams Osram International GmbH
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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    • H10P74/203—Structural properties, e.g. testing or measuring thicknesses, line widths, warpage, bond strengths or physical defects
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01R31/308—Contactless testing using non-ionising electromagnetic radiation, e.g. optical radiation
    • G01R31/311—Contactless testing using non-ionising electromagnetic radiation, e.g. optical radiation of integrated circuits
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    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/265—Contactless testing
    • G01R31/2656—Contactless testing using non-ionising electromagnetic radiation, e.g. optical radiation

Definitions

  • Wafer composite Wafer composite
  • Characteristics with current methods can not be detected in a spatially resolved manner over large areas in a single measurement.
  • the halftone dots can be individual semiconductor chips
  • the invention has for its object to provide a method and an apparatus for measuring a variety
  • the invention relates to a
  • the semiconductor chips may be, for example, optoelectronic semiconductor chips such as light-emitting
  • Wafer composite manufactured electronic components such as
  • ESD protection diodes or ICs For example, ESD protection diodes or ICs.
  • the semiconductor chips in the wafer composite can be singulated, for example, after carrying out the method for measuring.
  • the wafer composite is arranged on an electrically conductive carrier, so that in each case a back contact of the wafer composite
  • the carrier may be, for example, a so-called
  • the carrier is in particular formed to set the back contact of the semiconductor chips to a reference potential.
  • a contact structure is arranged on a side of the semiconductor chips facing away from the carrier.
  • the contact structure comprises a contact element and / or a plurality of
  • Contact structure is in particular designed to set front contacts of the semiconductor chips to a further reference potential.
  • the contact element may also be, for example, a metal chip.
  • the contact structure consists only of the contact element.
  • the contact structure may, for example, also consist exclusively of the multiplicity of measuring semiconductor chips, which may be arranged by way of example in a wafer composite.
  • a voltage between the contact structure and the contact structure may, for example, also consist exclusively of the multiplicity of measuring semiconductor chips, which may be arranged by way of example in a wafer composite.
  • Carrier created.
  • a locally different current flow then arises between the carrier and the contact structure.
  • the locally different current flow leads, for example, to targeted damage to individual semiconductor chips and / or enables radiation-emitting operation of individual measuring semiconductor chips.
  • the targeted damage of individual semiconductor chips can serve, for example,
  • a measurement of the semiconductor chips is carried out as a function of a luminous image which is generated by emitted radiation, which is caused simultaneously by fluorescence upon illumination of the semiconductor chips or by radiation-emitting operation of the measuring semiconductor chips when the voltage is applied.
  • the luminous image has a multiplicity of luminous points, each luminous point being uniquely associated with precisely one of the semiconductor chips.
  • a photoluminescent illuminator for irradiating the wafer composite with short-wave light is suitable as illumination, for example with green light. Defective semiconductor chips in the wafer composite fluoresce despite
  • Measuring semiconductor chips emitted radiation can be used as a luminous image for measuring the semiconductor chips.
  • the light image by means of a
  • the measuring of the semiconductor chips can in this case comprise both a checking of the individual semiconductor chips, that is to say a distinction between intact and defective ones
  • the wafer composite is arranged on an electrically conductive carrier, so that in each case a back contact of the wafer composite
  • a contact structure is arranged on a side of the semiconductor chips facing away from the carrier, which is a contact element and / or a multiplicity of radiation-emitting elements
  • the luminous image has a plurality of Leuchtpukten, each luminous point is assigned to one of the semiconductor chips exactly.
  • the measuring of the semiconductor chips can be spatially resolved and simultaneously carried out separately from each other.
  • the wafer composite is arranged on an electrically conductive carrier, so that in each case a back contact of the
  • a measurement of the semiconductor chips is carried out as a function of a luminous image which is generated by emitted radiation, which is caused by fluorescence when the semiconductor chips are illuminated.
  • the luminous image has a multiplicity of luminous points, each luminous point being uniquely assigned to precisely one of the semiconductor chips.
  • the radiation-emitting semiconductor chips are classified as intact.
  • Backward-weak semiconductor chips are to be understood as those semiconductor chips which are an actual semiconductor chip
  • Breakthrough region of the semiconductor chip already achieved when applying a magnitude lower voltage than the predetermined target breakdown voltage.
  • the wafer composite is arranged on an electrically conductive carrier, so that in each case a back contact of the Semiconductor chips is contacted by the carrier.
  • a contact structure consisting of a composite of a multiplicity of radiation-emitting measuring semiconductor chips is arranged on a side of the semiconductor chips facing away from the carrier, and such a dimensioned voltage is applied between the contact structure and the carrier
  • Semiconductor chips are arranged to emit radiation.
  • a measurement of the semiconductor chips is carried out as a function of a luminous image which is generated by emitted radiation of the measuring semiconductor chips.
  • the luminous image has a multiplicity of luminous points, each luminous point being uniquely assigned to precisely one of the semiconductor chips. Semiconductor chips in which the associated measuring semiconductor chip does not emit radiation are classified as intact.
  • an electrically conductive layer for contacting front contacts of the semiconductor chips on a side of the wafer composite facing away from the carrier is interposed between the semiconductor chips
  • the layer may be a polymer or elastomer, such as a conductive rubber.
  • the layer is applied to the wafer composite in such a way that differences in height between the layers are created
  • the layer is pressed onto the wafer composite with a predetermined force in order to achieve a slight deformation of the layer.
  • the electrically conductive layer allows simultaneous contacting of a plurality of contacts.
  • the electrically conductive layer is preferably formed extensively flat.
  • the electrically conductive layer is formed such that the front contacts of the semiconductor chips are each contacted separately or substantially separately from front contacts of the laterally adjacent semiconductor chips.
  • the contacting of the front contacts substantially separately from each other, for example, by a predetermined
  • the layer is formed isotropically conductive, is the
  • Layer thickness of the layer for example, less than or equal to the lateral distance of the front contacts formed so that a current flow through the layer substantially transversely or perpendicular to the lateral direction in a vertical Direction is directed.
  • a layer whose conductivity is increased in the vertical direction in comparison to their conductivity in the lateral direction comprises vertical plated-through holes, vertically oriented metal threads or the like.
  • the contact structure and the electrically conductive layer are jointly applied to the wafer composite in one step.
  • the contact structure and the layer in this case preferably form a structural unit.
  • a lateral extent of the contact structure and the layer does not necessarily have to have a lateral extent of the
  • Assembly also only a portion of the lateral extent of the wafer composite and thus only a portion of the semiconductor chips are measured in the wafer composite.
  • the electrically conductive layer is in a first
  • the contact structure is applied to the electrically conductive layer.
  • electrically conductive layer may be this
  • the electrically conductive layer is preferably temporarily on a plurality of semiconductor chips to be measured in
  • Waferverbund is applied and in turn by the
  • the voltage between the contact structure and the carrier in the reverse direction of the semiconductor chips is selected to be so high that damaged backward weak semiconductor chips.
  • Illuminate radiation are then classified as intact.
  • the reverse-bias voltage of the semiconductor chips is between 25 V and 150 V. In particular, the reverse-bias voltage of the semiconductor chips is between 50 V and 100 V.
  • the voltage in the direction of flow of the semiconductor chips is greater than the sum of
  • the contact structure is applied to the wafer composite such that each semiconductor chip in the
  • Wafer composite is assigned in each case at least one measuring semiconductor chip, the serial in the flow direction of the
  • Semiconductor chips in the wafer assembly is arranged.
  • the measuring semiconductor chips are determined which are used in the
  • such defective semiconductor chips can be determined, in which only a comparatively small voltage drop occurs (so-called Small current problem). Moreover, a brightness of the
  • semiconductor chips in the wafer composite are understood to mean an alignment of the contact structure and the wafer composite in which both the at least one measuring semiconductor chip and the respective semiconductor chip in the wafer composite are operated in the passband, if the voltage between the contact structure and the carrier in
  • the voltage in the flow direction of the semiconductor chips is smaller than the sum of the slip voltage of a semiconductor chip in the wafer composite, the slip voltage of a
  • the contact structure comprises radiation-emitting measuring semiconductor chips
  • the reverse-direction voltage of the semiconductor chips is greater than the sum of the
  • the contact structure is applied to the wafer composite such that each semiconductor chip in the
  • Wafer composite is assigned in each case at least one measuring semiconductor chip, which is arranged serially counter to the flow direction of the semiconductor chip in the wafer composite.
  • the measuring semiconductor chips are determined which are used in the
  • defective semiconductor chips can be determined, in which only a relatively high reverse current flows.
  • a brightness of the emitted radiation can be detected, depending on which a corresponding defect can be further classified.
  • Measuring semiconductor chips in series opposite to the flow direction of the semiconductor chip in the wafer composite is understood here and below as an alignment of the contact structure and the wafer composite to each other, in which only the at least one measuring semiconductor chip in the passband, the respective
  • the applied voltage is set to at least one predetermined characteristic value. Subsequently, a brightness characteristic value of the measuring semiconductor chips is determined in each case.
  • the brightness characteristic is representative of one
  • Brightness of the respective emitted radiation Depending on the determined brightness characteristic value, in each case a current density is determined which flows through the respective semiconductor chip.
  • a current distribution can thus be determined in parallel for the multiplicity of semiconductor chips in the wafer assemblage in succession for different applied voltages.
  • the invention relates to a
  • the device for measuring a plurality of semiconductor chips in a wafer composite.
  • the device comprises a
  • the electrically conductive layer for direct contacting of a respective contact of the semiconductor chips.
  • the electrically conductive layer is in particular formed, a
  • the device includes an on the
  • electrically conductive layer disposed contact structure electrically connected to the electrically conductive layer
  • the contact structure is designed to contact the plurality of semiconductor chips in parallel via the electrically conductive layer.
  • the contact structure and the layer in this case form in particular a structural unit.
  • the device can in particular for measuring a
  • Layer and the wafer composite are dispensed with.
  • an exact alignment (so-called alignment) of the individual contacts of the semiconductor chips is merely optional, so positioning the device on the wafer assembly is facilitated.
  • the electrically conductive layer comprises or consists of a polymer.
  • this may be an elastomer such as a conductive rubber.
  • the conductive layer in addition to the compensation of unevenness in the contacting of the semiconductor chips, a transverse conduction between the contacts of the semiconductor chips, ie, in the lateral direction, can be kept high-impedance, so that a mutual influence in the measurement of the semiconductor chips is reduced or prevented.
  • the conductive layer as a high-impedance
  • Resistor serve, a current flow between the
  • the electrical properties of the conductive layer can be at least partially integrated into the contact structure. For example, the low one is conceivable
  • the contact structure is flexible.
  • the contact structure is designed such that it adapts to the plurality of semiconductor chips to be measured in the wafer composite. In other words, unevenness in the contacting of the semiconductor chips can already be compensated by the contact structure.
  • the electrically conductive layer has a layer thickness between 100 nm and 1 mm. This allows the compensation of bumps as well as a low
  • the electrically conductive layer is electrically conductive
  • the electrically conductive layer has a plurality of vertical plated-through holes for contacting the semiconductor chips. In each case a contact of
  • the electrically conductive layer is formed isotropically conductive. In at least one embodiment according to the first or second aspect, the electrically conductive layer is flat or substantially planar. A flat or substantially planar layer is understood in particular to mean a layer which does not have a structuring
  • a surface of the conductive layer therefore preferably has no depressions, elevations or bulges, which are not unavoidable due to the production.
  • the conductive layer represents in this context
  • Semiconductor chips can be achieved by the electrically conductive layer by their specific electrical resistance and / or thickness, in particular by suitable
  • a range of the specific electric resistance * of the thickness of the conductive layer is 0.1 Q * mm 2 ⁇ x ⁇ 100k Q * mm 2 , particularly 1 Q * mm 2 ⁇ x ⁇ 1k Q * mm 2 .
  • the specific electrical resistance can be here
  • the contact structure consists of a
  • the contact structure consists of a composite of a plurality of radiation-emitting
  • An electrical connection of the device can be any electrical connection of the device.
  • ITO indium tin oxide
  • the electrical connection can also take place via side contacts, the device advantageously having in this case a flat current spreading layer, through which a
  • the composite indicates the plurality
  • the measuring semiconductor chips are formed, for example, as infrared-emitting LEDs, which are arranged on a GaAs substrate.
  • the GaAs substrate By appropriate choice of doping of the GaAs substrate of these serve to current expansion.
  • a sapphire substrate In the case of an electrical connection via side contacts, a sapphire substrate would also be conceivable, for example, in which the measuring semiconductor chips have an additional current spreading layer on the substrate
  • the invention relates to a
  • Method for producing a plurality of semiconductor chips in a wafer composite In particular, the method for loading and subsequent characterization of the
  • Rear contact of the semiconductor chips is contacted by the carrier.
  • a contact structure is arranged on a side of the semiconductor chips facing away from the carrier, which comprises or consists of a contact element.
  • a voltage is applied between the contact structure and the carrier. The voltage between the contact structure and the carrier in the reverse direction of the semiconductor chips is chosen so high that backward weak semiconductor chips are damaged. In particular, targeted damage to individual semiconductor chips can thus be achieved by a locally different current flow caused thereby. Due to the targeted damage backwards weaker
  • the deliberately damaged semiconductor chips can be compared to the partially or fully functional
  • Semiconductor chips appear darker or black, for example due to heat development due to the current flow. Following the manufacturing process, the damaged semiconductor chips can be sorted out by way of example manually or mechanically simplified.
  • a measurement of the semiconductor chips is performed depending on an appearance of the semiconductor chips.
  • Appearance is generated in a first embodiment variant analogous to the method according to the first aspect by emitted radiation, which is caused by fluorescence upon illumination of the semiconductor chips simultaneously.
  • Embodiment generated by reflected radiation the same time when lighting the semiconductor chip
  • Embodiment variants on a plurality of pixels each pixel is assigned to one of the semiconductor chips exactly.
  • the appearance in the first embodiment variant may in particular be the illuminated image according to the first aspect.
  • the defective semiconductor chips can be detected, for example, as dark or black pixels, which serves as an indicator in the distinction between intact and defective semiconductor chips.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment for measuring a plurality of semiconductor chips in FIG. 1
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 4 further embodiment of a
  • Figure 5 shows an embodiment of the measurement of
  • Size ratios of the components with each other are not to be considered as true to scale.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment for measuring a multiplicity of semiconductor chips in the wafer composite.
  • Semiconductor chips 10 are arranged on a carrier 400, for example a metal chip.
  • a carrier 400 for example a metal chip.
  • Wafer composite 100 is then comprehensive coverage with a conductive layer 300 of polymer and a
  • the contact structure 200 brought into contact.
  • the contact structure 200 may also be referred to as a so-called “sample wafer.”
  • a voltage is applied between the carrier 400 and the contact structure 200, for example via a side contact 202.
  • the contact structure 200 comprises a plurality of measuring semiconductor chips 20 (see FIGS ), which then emit radiation over a
  • Camera system 500 is detected spatially resolved. 2, the method steps for measuring the semiconductor chips 10 according to FIG. 1 are explained in more detail below.
  • a step Sl the wafer composite 100 is on a
  • Carrier 400 arranged and applied the contact structure 200 with the conductive layer 300 on the wafer composite 100.
  • a voltage between the carrier 400 and the contact structure 200 is set to a predetermined voltage characteristic value and the radiation of individual measuring semiconductor chips 20 subsequently emitted
  • the detected radiation is associated with the emitting measuring semiconductor chip 20 spatially resolved by means of image processing and a respective one
  • Brightness characteristic value is determined, which represents a brightness of the respective radiation.
  • the calibration data is generated in advance by applying a constant stream to each one in turn
  • Measuring semiconductor chip 20 individually or averaged impressed on several measuring semiconductor chips 20 and the brightness of this radiation is generated.
  • the measuring semiconductor chips 20 are each the semiconductor chips 10 of the to be measured
  • Wafer composite 100 assigned. Depending on the particular Current density that flows through those measuring semiconductor chips 20, which are associated with a semiconductor chip 10, a corresponding to the voltage characteristic
  • step S3 The method is subsequently continued, for example, with a further voltage characteristic analogously to step S3, in order in each case for each semiconductor chip 10 in parallel
  • the measurement duration is therefore independent of the lateral extent of the
  • Wafer composite 100 so that a reduction of
  • Cost of manufacturing the semiconductor chip 10 can be contributed.
  • FIG. 3 shows an exemplary first embodiment variant of a device for measuring the semiconductor chips 10 according to FIG. 1.
  • the device comprises the contact structure 200 and a contact foil of elastic polymer as the conductive layer 300.
  • the contact structure 200 has a typical LED structure which is optically transparent transparent substrate 240, such as made of glass or polished sapphire.
  • the LED structure comprises a first semiconductor layer 210, an active layer 220 for generation or detection
  • the first and second semiconductor layers 210, 230 respectively denote semiconductor layers
  • the active layer may, for example, be in the form of a double heterostructure, a single quantum well structure or multiple layers.
  • Quantum well structure may be formed.
  • the LED structure is in a plurality of laterally adjacent measuring semiconductor chip 20th
  • a metallization 203 of e.g. Gold are the ones
  • the device can be over the layer 300 with the
  • Measuring semiconductor chip 20 is in this case adapted with advantage to the structure to be measured. So in the first one
  • Embodiment variant as shown with reference to Figure 3 each front contact 103 a measuring semiconductor chip 20 assigned.
  • the number of measuring semiconductor chips 20 may exceed that of the front contacts 103.
  • a plurality of measuring semiconductor chips 20 can each have a contact
  • FIG. 5 shows an exemplary first embodiment variant of the measurement of the semiconductor chips 10 according to FIG. 1. This is, for example, a small-current measurement of the semiconductor chips 10.
  • the contact structure 200 corresponds to the contact structure illustrated in FIG.
  • Wafer composite 100 are applied such that by the diodes formed by semiconductor chips 10 and measuring semiconductor chips 20 are connected in series in the flow direction, as shown schematically.
  • the layer 300 in turn serves as
  • the layer 300 is anisotropically conductive by way of example
  • the layer 300 has low-resistance plated-through holes 301.
  • the layer 300 may also be thin and isotropically high-resistance
  • the semiconductor chips 10 have, analogously to the measuring semiconductor chips 20, a first semiconductor layer 110, an active layer 120, and a second semiconductor layer 130.
  • the first semiconductor layer 110 has, analogously to the measuring semiconductor chips 20, a first semiconductor layer 110, an active layer 120, and a second semiconductor layer 130.
  • Semiconductor layer 110, 210 is n-doped in this embodiment, the second semiconductor layer 130, 230 p-doped.
  • the front contacts 103 of the semiconductor chips 10 are coupled to the layer 300.
  • About back contacts 101 are the
  • a voltage U is applied between the contact structure 200 and the carrier 400, which is smaller than the sum of both
  • the brightness of the measuring semiconductor chips 20 also give Information about the current flowing through I, ie about the strength of the small current problem.
  • FIG. 6 shows an exemplary second embodiment variant of the measurement of the semiconductor chips 10 according to FIG. 1. This is, for example, a detection of increased reverse currents in the semiconductor chips 10.
  • the contact structure 300 is applied to the wafer composite 100 in such a way the diodes formed by the semiconductor chips 10 and measuring semiconductor chips 20 are connected in series opposite one another as shown schematically.
  • the first semiconductor layer 110 is p-doped in this embodiment, the second
  • the layer 300 serves as a contact layer with height compensation
  • Semiconductor chip 10 drops at the measuring semiconductor chip 20 only a low voltage and this does not shine. At increased reverse current I, for example, in a defect of
  • the measuring semiconductor chip 20 lights up, on the basis of the brightness can in addition to the height of the measuring semiconductor chip 20
  • Wafer composite 100 is disposed on a carrier 400 and the semiconductor chips 10 over the entire surface contacted by means of a conductive layer 300 made of rubber, which on a than
  • Metalchuck formed contact structure 200 is applied ( Figure 7a). Subsequently, a countervoltage pulse of eg -100 V for 10 s between the contact structure 200 and the carrier 400 applied. Due to the parallel connection all semiconductor chips 10 experience an equal load. In the case of semiconductor chips 10 with backward weakness, a current of approximately 4 mA flows through which a shunt is generated and the semiconductor chips are thus damaged. The current that flows locally can be via the conductivity of the rubber
  • Semiconductor chips 10 irradiated by means of a photoluminescent illuminator 501. With intact semiconductor chips 10a, electrons and holes generated by irradiation optically recombine. The resulting fluorescence can be detected by the camera system 500. For defective semiconductor chips 10b
  • the photoluminescent illuminator 501 may be
  • Shortpass filters e.g. green LEDs.
  • the ring is arranged so that a homogeneous, short-wave irradiation of the semiconductor chips 10 takes place.
  • the fluorescence is for example by an optical
  • the wafer composite is arranged on an electrically conductive carrier, so that in each case a back contact of the semiconductor chips is contacted by the carrier,
  • a contact structure is arranged on a side of the semiconductor chips facing away from the carrier, wherein the
  • Illuminated image is generated, which is generated by emitted radiation emitted by fluorescence upon illumination of the semiconductor chips or by a
  • conductive layer is arranged for contacting front contacts of the semiconductor chips on a side facing away from the carrier of the wafer composite between the semiconductor chips and the contact structure.
  • conductive layer is formed such that the front contacts of the semiconductor chips each separate from Front contacts of laterally adjacent semiconductor chips are contacted.
  • conductive layer are applied together in one step on the wafer composite.
  • the voltage between the contact structure and the carrier in the reverse direction of the semiconductor chips is selected to be so high that reverse-weak semiconductor chips are damaged, wherein
  • Illumination emit radiation that can be classified as intact.
  • Radiation-emitting measuring semiconductor chips include:
  • the voltage in the direction of flow of the semiconductor chips is greater than the sum of the transient voltage of a
  • the contact structure is applied to the wafer composite such that each semiconductor chip in the wafer composite in each case at least one measuring semiconductor chip is assigned, the serial in the flow direction of the semiconductor chip in
  • Wafer composite is arranged,
  • Flow direction of the semiconductor chips is smaller than the sum of the slip voltage of a semiconductor chip in the wafer composite, the slip voltage of a
  • Measuring semiconductor chips and optionally the voltage dropping across the electrically conductive layer Measuring semiconductor chips and optionally the voltage dropping across the electrically conductive layer.
  • Radiation-emitting measuring semiconductor chips include:
  • the voltage in the reverse direction of the semiconductor chips is greater than the sum of the terminal voltage of a
  • the contact structure is applied to the wafer composite in such a way that in each case at least one measuring semiconductor chip is assigned to each semiconductor chip in the wafer composite, which is arranged serially counter to the flow direction of the semiconductor chip in the wafer composite,
  • the applied voltage will be at least one
  • a brightness characteristic value of the measuring semiconductor chips is determined, which is representative of a
  • Layer is formed anisotropically conductive. 15. The method or apparatus according to any one of the preceding concepts 2 to 14, wherein the electrically conductive
  • Layer has a plurality of vertical vias for contacting the semiconductor chips, wherein in each case a contact of the semiconductor chips at least one via is zuordnenbar.
  • Layer has a resistivity between 0.001 ⁇ 10 "2 Qm and 0.01 ⁇ 10 " 2 Qm.
  • Contact element consists of metal.
  • the wafer composite is arranged on an electrically conductive carrier, so that in each case a back contact of the
  • a contact structure is arranged on a side of the semiconductor chips facing away from the carrier, wherein the
  • Contact structure comprises a contact element
  • a measurement of the semiconductor chip is performed depending on an appearance of the semiconductor chips, wherein the appearance
  • the appearance has a plurality of pixels, and each pixel exactly one of

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermessung einer Vielzahl an Halbleiterchips (10) in einem Waferverbund (100) angegeben. Bei dem Verfahren wird der Waferverbund auf einem elektrisch leitfähigen Träger (400) angeordnet, so dass jeweils ein Rückkontakt (101) der Halbleiterchips durch den Träger kontaktiert wird. Eine Kontaktstruktur (200),die ein Kontaktelement und/oder eine Vielzahl an strahlungsemittierenden Messhalbleiterchips (20) umfasst, wird auf einer dem Träger abgewandten Seite der Halbleiterchips angeordnet. Schließlich wirdeine Spannung zwischen der Kontaktstruktur und dem Träger angelegt und eine Vermessung der Halbleiterchips abhängig von einem Leuchtbild durchgeführt, welches durch emittierte Strahlung generiert wird, die durch Fluoreszenz bei Beleuchtung der Halbleiterchips oder durch einen strahlungsemittierenden Betrieb der Messhalbleiterchips beim Anlegen der Spannung gleichzeitig hervorgerufen wird. Das Leuchtbild weist eine Vielzahl an Leuchtpunkten auf, wobei jeder Leuchtpunkt genau einem der Halbleiterchips eindeutig zugeordnet ist.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Vermessung einer Vielzahl an Halbleiterchips in einem Waferverbund
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 102016114459.2, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermessung einer Vielzahl an Halbleiterchips in einem
Waferverbund .
Ein Überprüfen von Halbleiterchips im Waferverbund im
Hinblick auf elektrische Kenngrößen wie Spannung und
Stromdichte wird im Gegensatz zu anderen Kenngrößen wie
Temperatur-, Helligkeit-, oder Farbverteilungen wird bislang meist seriell durchgeführt und ist somit mit einem hohen Zeitaufwand verbunden. Insbesondere können elektrische
Kenngrößen mit heutigen Verfahren nicht über große Flächen hinweg in einer einzigen Messung ortsaufgelöst erfasst werden .
Um ortsaufgelöste Informationen über elektrische Größen zu erhalten, kommen insbesondere rasternde Verfahren zum
Einsatz, bei welchen beispielsweise an einem sogenannten Waferprober an jedem Rasterpunkt eine Messung erfolgt. Die Rasterpunkte können dabei einzelnen Halbleiterchips
entsprechen, wobei in der Regel mehrere wie zum Beispiel sechs Messpunkte durch eine Nadelspinne gleichzeitig
kontaktiert werden. Durch den technologischen Fortschritt und der stetigen Verkleinerung der Fläche von Halbleiterchips kann eine immer größer werdende Anzahl an Halbleiterchips in einem Waferverbund hergestellt werden. Die Messdauer bei Einsatz oben genannter Nadelspinne steigt damit immer weiter an und trägt so zu einem immer höheren Anteil zu den
Herstellungskosten der Halbleiterchips bei.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermessung einer Vielzahl an
Halbleiterchips in einem Waferverbund zu schaffen, durch das ein kostengünstiges, effizientes Vermessen der
Halbleiterchips ermöglicht wird.
Diese Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet .
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein
Verfahren zur Vermessung einer Vielzahl an Halbleiterchips in einem Waferverbund. Bei den Halbleiterchips kann es sich beispielsweise um optoelektronische Halbleiterchips wie lichtemittierende
Dioden handeln. Denkbar sind jedoch auch andere im
Waferverbund gefertigte elektronische Bauteile wie
beispielsweise ESD-Schutzdioden oder ICs. Die Halbleiterchips im Waferverbund können nach Durchführung des Verfahrens zur Vermessung beispielsweise vereinzelt werden.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt wird der Waferverbund auf einem elektrisch leitfähigen Träger angeordnet, so dass jeweils ein Rückkontakt der
Halbleiterchips durch den Träger kontaktiert wird. Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um einen sogenannten
Metallchuck handeln. Der Träger ist insbesondere ausgebildet den Rückkontakt der Halbleiterchips auf ein Bezugspotential zu setzen. Durch den Träger werden die Rückkontakte der
Halbleiterchips dabei parallel mit dem Bezugspotential gekoppelt, beispielhaft mit einem Massepotential.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt wird eine Kontaktstruktur auf einer dem Träger abgewandten Seite der Halbleiterchips angeordnet. Die Kontaktstruktur umfasst ein Kontaktelement und/oder eine Vielzahl an
Strahlungsemittierenden Messhalbleiterchips. Die
Kontaktstruktur ist insbesondere ausgebildet, Vorderkontakte der Halbleiterchips auf ein weiteres Bezugspotential zu setzen. Bei dem Kontaktelement kann es sich beispielsweise ebenfalls um einen Metallchuck handeln. Beispielhaft besteht die Kontaktstruktur lediglich aus dem Kontaktelement.
Alternativ kann die Kontaktstruktur beispielsweise auch ausschließlich aus der Vielzahl an Messhalbleiterchips bestehen, die beispielhaft in einem Waferverbund angeordnet sein können. In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt wird eine Spannung zwischen der Kontaktstruktur und dem
Träger angelegt. Abhängig von einer individuellen Struktur der Halbleiterchips und sich damit ergebenden elektrischen Kenngrößen wie einer Leitfähgikeit der Halbleiterchips stellt sich daraufhin ein jeweils lokal unterschiedlicher Stromfluss zwischen dem Träger und der Kontaktstruktur ein. Der lokal unterschiedliche Stromfluss führt beispielsweise zu einer gezielten Beschädigung einzelner Halbleiterchips und/oder ermöglicht einen Strahlungsemittierenden Betrieb einzelner Messhalbleiterchips. Die gezielte Beschädigung einzelner Halbleiterchips kann zum Beispiel dazu dienen,
Halbleiterchips zu kennzeichen, deren Kenngrößen außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegen. In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt wird eine Vermessung der Halbleiterchips abhängig von einem Leuchtbild durchgeführt, welches durch emittierte Strahlung generiert wird, die durch Fluoreszenz bei Beleuchtung der Halbleiterchips oder durch einen Strahlungsemittierenden Betrieb der Messhalbleiterchips beim Anlegen der Spannung gleichzeitig hervorgerufen wird. Das Leuchtbild weist dabei eine Vielzahl an Leuchtpunkten auf, wobei jeder Leuchtpunkt genau einem der Halbleiterchips eindeutig zugeordnet ist.
Als Beleuchtung kommt insbesondere ein Photolumineszenz- Beleuchter zur Bestrahlung des Waferverbunds mit kurzwelligem Licht in Frage, beispielsweise mit grünem Licht. Schadhafte Halbleiterchips im Waferverbund fluoreszieren trotz
Photolumineszenzanregung vergleichsweise wenig, so dass die durch die bei Beleuchtung emittierte Strahlung der
Halbleiterchips als Leuchtbild zur Vermessung der
Halbleiterchips herangezogen werden kann. Alternativ kann die durch den Strahlungsemittierenden Betrieb der
Messhalbleiterchips emittierte Strahlung als Leuchtbild zur Vermessung der Halbleiterchips herangezogen werden.
Beispielsweise kann das Leuchtbild mittels eines
Kamerasystems erfasst, ausgewertet und den Halbleiterchips separat voneinander, das heißt, ortsaufgelöst zugeordnet werden. Das Vermessen der Halbleiterchips kann hierbei sowohl ein Überprüfen der einzelnen Halbleiterchips umfassen, also eine Unterscheidung zwischen intakten und defekten
Halbleiterchips, als auch eine Zuordnung von Charakteristika elektrischer Kenngrößen der Halbleiterchips, insbesondere Spannungs- und Stromkennlinien bei Betrieb der
Halbleiterchips . In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt wird der Waferverbund auf einem elektrisch leitfähigen Träger angeordnet, sodass jeweils ein Rückkontakt der
Halbleiterchips durch den Träger kontaktiert wird. Daraufhin wird eine Kontaktstruktur auf einer dem Träger abgewandten Seite der Halbleiterchips angeordnet, die ein Kontaktelement und/oder eine Vielzahl an Strahlungsemittierenden
Messhalbleiterchips umfasst. Anschließend wird eine Spannung zwischen der Kontaktstruktur und dem Träger angelegt und eine Vermessung der Halbleiterchips abhängig von einem Leuchtbild durchgeführt, welches durch emittierte Strahlung generiert wird, die durch Fluoreszenz bei Beleuchtung der
Halbleiterchips oder durch einen Strahlungsemittierenden Betrieb der Messhalbleiterchips beim Anlegen der Spannung hervorgerufen wird. Das Leuchtbild weist eine Vielzahl an Leuchtpukten auf, wobei jeder Leuchtpunkt genau einem der Halbleiterchips eindeutig zugeordnet ist.
In vorteilhafter Weise kann durch die parallele Kontaktierung der Halbleiterchips separat voneinander das Vermessen der Halbleiterchips ortsaufgelöst und zeitgleich erfolgen.
Insbesondere wird so zu einem effizienten und kostengünstigen Vermessen von Halbleiterchips im Waferverbund beigetragen. In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt wird der Waferverbund auf einem elektrisch leitfähigen Träger angeordnet, sodass jeweils ein Rückkontakt der
Halbleiterchips durch den Träger kontaktiert wird. Daraufhin wird wird eine Kontaktstruktur bestehend aus einem
Kontaktelement aus Metall auf einer dem Träger abgewandten Seite der Halbleiterchips angeordnet und eine derart hohe Spannung in Sperrrichtung der Halbleiterchips zwischen der Kontaktstruktur und dem Träger angelegt, dass rückwärtsschwache Halbleiterchips beschädigt werden.
Anschließend wird eine Vermessung der Halbleiterchips abhängig von einem Leuchtbild durchgeführt, welches durch emittierte Strahlung generiert wird, die durch Fluoreszenz bei Beleuchtung der Halbleiterchips hervorgerufen wird. Das Leuchtbild weist eine Vielzahl an Leuchtpunkten auf, wobei jeder Leuchtpunkt genau einem der Halbleiterchips eindeutig zugeordnet ist. Die Strahlung emittierenden Halbleiterchips werden dabei als intakt eingestuft.
Unter rückwärtsschwachen Halbleiterchips sind diejenigen Halbleiterchips zu verstehen, die eine tatsächliche
Durchbruchspannung aufweisen, welche von einer vorgegebenen Soll-Durchbruchspannung maßgeblich abweicht. In anderen
Worten wird bei rückwärtsschwachen Halbleiterchips ein
Stromfluss durch die entsprechenden Halbleiterchips im
Durchbruchbereich des Halbleiterchips bereits bei Anlegen einer betragsmäßig geringeren Spannung als der vorgegebenen Soll-Durchbruchspannung erreicht .
Eine derartige Beschädigung der Halbleiterchips führt in der Regel dazu, dass ein sogenannter Nebenschlusspfad im
Halbleiterchip entsteht. Unter Photolumineszenzbeleuchtung erzeugte Elektronen und Löcher im Halbleitermaterial
rekombinieren in vorteilhafter Weise anschließend nur mehr nichtstrahlend über den Nebenschlusspfad, sodass eine
Emission von Strahlung durch Fluoreszenz bei defekten
Halbleiterchips weitgehend ausbleibt oder lediglich stark vermindert auftritt.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt wird der Waferverbund auf einem elektrisch leitfähigen Träger angeordnet, sodass jeweils ein Rückkontakt der Halbleiterchips durch den Träger kontaktiert wird. Daraufhin wird eine Kontaktstruktur bestehend aus einem Verbund einer Vielzahl an Strahlungsemittierenden Messhalbleiterchips auf einer dem Träger abgewandten Seite der Halbleiterchips angeordnet und eine derart dimensionierte Spannung zwischen der Kontaktstruktur und dem Träger angelegt, dass
Messhalbleiterchips, welche seriell zu schadhaften
Halbleiterchips angeordnet sind, Strahlung emittieren.
Anschließend wird eine Vermessung der Halbleiterchips abhängig von einem Leuchtbild durchgeführt, welches durch emittierte Strahlung der Messhalbleiterchips generiert wird. Das Leuchtbild weist eine Vielzahl an Leuchtpunkten auf, wobei jeder Leuchtpunkt genau einem der Halbleiterchips eindeutig zugeordnet ist. Halbleiterchips, bei denen der zugeordnete Messhalbleiterchip keine Strahlung emittiert, werden dabei als intakt eingestuft.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt wird eine elektrisch leitfähige Schicht zur Kontaktierung von Vorderkontakten der Halbleiterchips auf einer dem Träger abgewandten Seite des Waferverbunds zwischen den
Halbleiterchips und der Kontaktstruktur angeordnet. Bei der Schicht kann es sich um ein Polymer oder Elastomer handeln wie beispielsweise einen leitfähigen Gummi.
Die Schicht wird insbesondere derart auf den Waferverbund aufgebracht, dass Höhenunterschiede zwischen den
Vorderkontakten lateral benachbarter Halbleiterchips
ausgeglichen werden. Beispielhaft wird die Schicht hierzu mit einer vorgegebenen Kraft auf den Waferverbund aufgedrückt, um eine leichte Verformung der Schicht zu erzielen. In
vorteilhafter Weise ermöglicht dies eine zuverlässige
Kontaktierung der Halbleiterchips auch bei Fehlertoleranzen in der Herstellung der Halbleiterchips sowie bei Verunreinigungen der Vorderkontakte durch Staubpartikel oder ähnlichem. In vorteilhafter Weise ermöglicht die elektrisch leitfähige Schicht eine gleichzeitige Kontaktierung einer Mehrzahl an Kontakten. Die elektrisch leitfähige Schicht ist bevorzugt flächig ausgedehnt ausgebildet.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt ist die elektrisch leitfähige Schicht derart ausgebildet, dass die Vorderkontakte der Halbleiterchips jeweils separat oder im Wesentlichen separat von Vorderkontakten der lateral benachbarten Halbleiterchips kontaktiert werden.
In vorteilhafter Weise wird dadurch ein
strahlungsemittierender Betrieb der Messhalbleiterchips im Wesentlichen unabhängig von einem Strahlungsemittierenden Betrieb lateral benachbarter Messhalbleiterchips ermöglicht. Dies trägt zu einer zuverlässigen und eindeutigen Zuordnung der Leuchtpunkte in einem durch Messhalbleiterchips
generierten Leuchtbild bei.
Die Kontaktierung der Vorderkontakte im Wesentlichen separat voneinander wird beispielsweise durch ein vorgegebenes
Verhältnis einer Schichtdicke der elektrisch leitfähigen Schicht zu einem Abstand der Vorderkontakte lateral
benachbarter Halbleiterchips ermöglicht. Im Falle, dass die Schicht isotrop leitfähig ausgebildet ist, ist die
Schichtdicke der Schicht beispielhaft kleiner oder gleich dem lateralen Abstand der Vorderkontakte ausgebildet, so dass ein Stromfluss durch die Schicht im Wesentlichen quer oder senkrecht zu der lateralen Richtung in eine vertikale Richtung gerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, eine Schicht einzusetzen, deren Leitfähigkeit in vertikaler Richtung im Vergleich zu deren Leitfähigkeit in lateraler Richtung erhöht ist. Beispielsweise umfasst die Schicht hierzu vertikale Durchkontaktierungen, vertikal ausgerichtete Metallfäden oder dergleichen. Dadurch ist auch eine gänzlich separate Kontaktierung der Vorderkontakte möglich . In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt werden die Kontaktstruktur und die elektrisch leitfähige Schicht in einem Schritt gemeinsam auf dem Waferverbund aufgebracht. Die Kontaktstruktur und die Schicht bilden hierbei bevorzugt eine Baueinheit. Eine laterale Erstreckung der Kontaktstruktur und der Schicht muss hierbei nicht zwingenderweise mit einer lateralen Erstreckung des
Waferverbunds übereinstimmen, vielmehr kann durch die
Baueinheit auch lediglich ein Teilbereich der lateralen Erstreckung des Waferverbunds und somit nur ein Teil der Halbleiterchips im Waferverbunds vermessen werden.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt wird die elektrisch leitfähige Schicht in einem ersten
Schritt auf dem Waferverbund aufgebracht. In einem separaten anschließenden Schritt wird die Kontaktstruktur auf der elektrisch leitfähigen Schicht aufgebracht. Bei der
elektrisch leitfähigen Schicht kann es sich hierbei
insbesondere um eine temporäre Schicht handeln. Bevorzugt wird die elektrisch leitfähige Schicht also temporär auf einer zu vermessenden Vielzahl an Halbleiterchips im
Waferverbund aufgebracht wird und ihrerseits durch die
Kontaktstruktur kontaktiert. In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt ist die Spannung zwischen der Kontaktstruktur und dem Träger in Sperrrichtung der Halbleiterchips derart hoch gewählt, dass rückwärtsschwache Halbleiterchips beschädigt werden. Diejenigen Halbleiterchips im Waferverbund, die bei
Beleuchtung Strahlung emittieren, werden daraufhin als intakt eingestuft .
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt beträgt die Spannung in Sperrrichtung der Halbleiterchips zwischen 25 V und 150 V. Insbesondere beträgt die Spannung in Sperrichtung der Halbleiterchips zwischen 50 V und 100 V.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt ist im Falle, dass die Kontaktstruktur Strahlungsemittierende Messhalbleiterchips umfasst, die Spannung in Flussrichtung der Halbleiterchips größer als die Summe aus
Schleusenspannung eines Messhalbleiterchips und
gegebenenfalls einer an der elektrisch leitfähigen Schicht abfallenden Spannung. Die Kontaktstruktur wird derart auf dem Waferverbund aufgebracht, dass jedem Halbleiterchip im
Waferverbund jeweils wenigstens ein Messhalbleiterchip zugeordnet ist, der seriell in Flussrichtung des
Halbleiterchips im Waferverbund angeordnet ist. Es werden diejenigen Messhalbleiterchips ermittelt, die bei der
angelegten Spannung Strahlung emittieren. Diejenigen
Halbleiterchips im Waferverbund, denen keiner der Strahlung emittierenden Messhalbleiterchips zugeordnet ist werden daraufhin als intakt eingestuft.
In vorteilhafter Weise können so defekte Halbleiterchips ermittelt werden, bei denen lediglich ein vergleichsweise geringer Spannungsabfall auftritt (sogenanntes Kleinstromproblem) . Überdies kann eine Helligkeit der
emittierten Strahlung erfasst werden, abhängig derer ein entsprechender Defekt weiter klassifiziert werden kann. Unter einer Anordnung des wenigstens einen
Messhalbleiterchips seriell in Flussrichtung des
Halbleiterchips im Waferverbund wird hier und im Folgenden eine Ausrichtung der Kontaktstruktur und des Waferverbunds zueinander verstanden, bei der sowohl der wenigstens eine Messhalbleiterchip als auch der jeweilige Halbleiterchip im Waferverbund im Durchlassbereich betrieben werden, wenn die Spannung zwischen der Kontaktstruktur und dem Träger in
Flussrichtung der Halbleiterchips angelegt wird.
Als die an der elektrisch leitfähigen Schicht abfallende Spannung wird hier und im Folgenden von einem Schätzwert ausgegangen, der durch den Stromfluss zwischen dem Träger und der Kontaktstruktur sowie einen spezifischen elektrischen Widerstand der Schicht vorgegeben ist.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt ist die Spannung in Flussrichtung der Halbleiterchips kleiner als die Summe aus der Schleusenspannung eines Halbleiterchips im Waferverbund, der Schleusenspannung eines
Messhalbleiterchips der Kontaktstruktur und gegebenenfalls der an der elektrisch leitfähigen Schicht abfallenden
Spannung .
In vorteilhafter Weise kann somit beigetragen werden, einen Stromfluss durch intakte Halbleiterchips gering zu halten.
Insbesondere kann damit verhindert werden, dass Strahlung von Messhalbleiterchips emittiert wird, die intakten
Halbleiterchips zugeordnet sind. In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt ist im Falle, dass die Kontaktstruktur Strahlungsemittierende Messhalbleiterchips umfasst, die Spannung in Sperrrichtung der Halbleiterchips größer als die Summe aus der
Schleusenspannung eines Messhalbleiterchips und
gegebenenfalls einer an der elektrisch leitfähigen Schicht abfallenden Spannung. Die Kontaktstruktur wird derart auf dem Waferverbund aufgebracht, dass jedem Halbleiterchip im
Waferverbund jeweils wenigstens ein Messhalbleiterchip zugeordnet ist, der seriell entgegen der Flussrichtung des Halbleiterchips im Waferverbund angeordnet ist. Es werden diejenigen Messhalbleiterchips ermittelt, die bei der
angelegten Spannung Strahlung emittierenden. Diejenigen
Halbleiterchips im Waferverbund, denen keiner der Strahlung emittierenden Messhalbleiterchips zugeordnet ist werden daraufhin als intakt eingestuft.
In vorteilhafter Weise können somit defekte Halbleiterchips ermittelt werden, bei denen lediglich ein vergleichsweise hoher Sperrstrom fließt. Überdies kann eine Helligkeit der emittierten Strahlung erfasst werden, abhängig derer ein entsprechender Defekt weiter klassifiziert werden kann.
Unter einer Anordnung des wenigstens einen
Messhalbleiterchips seriell entgegen der Flussrichtung des Halbleiterchips im Waferverbund wird hier und im Folgenden eine Ausrichtung der Kontaktstruktur und des Waferverbunds zueinander verstanden, bei der lediglich der wenigstens eine Messhalbleiterchip im Durchlassbereich, der jeweilige
Halbleiterchip im Waferverbund hingegen im Sperrbereich betrieben wird, wenn die Spannung zwischen der
Kontaktstruktur und dem Träger entgegen der Flussrichtung der Halbleiterchips angelegt wird. In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt wird bei der Vermessung der Halbleiterchips abhängig dem Leuchtbild die angelegte Spannung auf wenigstens einen vorgegebenen Kennwert gesetzt. Daraufhin wird jeweils ein Helligkeitskennwert der Messhalbleiterchips ermittelt. Der Helligkeitskennwert ist dabei repräsentativ für eine
Helligkeit der jeweiligen emittierten Strahlung. Abhängig von dem ermittelten Helligkeitskennwert wird jeweils auf eine Stromdichte geschlossen, die den jeweiligen Halbleiterchip durchfließt.
In vorteilhafter Weise kann somit parallel für die Vielzahl der Halbleiterchips im Waferverbund nacheinander für jeweils verschiedene angelegte Spannungen eine Stromverteilung ermittelt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine
Vorrichtung zur Vermessung einer Vielzahl an Halbleiterchips in einem Waferverbund. Die Vorrichtung umfasst eine
elektrisch leitfähige Schicht zur direkten Kontaktierung jeweils eines Kontakts der Halbleiterchips. Die elektrisch leitfähige Schicht ist insbesondere ausgebildet, eine
Mehrzahl der Kontakte der Halbleiterchips gleichzeitig zu kontaktieren .
Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung eine auf der
elektrisch leitfähigen Schicht angeordnete Kontaktstruktur, die mit der elektrisch leitfähigen Schicht elektrisch
gekoppelt ist. Die Kontaktstruktur ist ausgebildet, über die elektrisch leitfähige Schicht die Vielzahl an Halbleiterchips parallel zu kontaktieren. Die Kontaktstruktur und die Schicht bilden hierbei insbesondere eine Baueinheit. Die Vorrichtung kann insbesondere zur Vermessung einer
Vielzahl an Halbleiterchips in einem Waferverbund nach einem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt eingesetzt werden. Die im Zusammenhang mit dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt offenbarten Merkmale gelten daher auch für die Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt und umgekehrt.
Durch direkte Kontaktierung der Kontakte der Halbleiterchips kann auf eine Strukturierung der leitfähigen Schicht bzw. auf eine zusätzliche Kontaktschicht zwischen der leitfähigen
Schicht und dem Waferverbund verzichtet werden. Mit Vorteil ist eine exakte Ausrichtung (sogenanntes Alignment") der einzelnen Kontakte der Halbleiterchips lediglich optional, eine Positionierung der Vorrichtung auf dem Waferverbund wird also erleichtert.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt umfasst die elektrisch leitfähige Schicht ein Polymer oder besteht daraus. Insbesondere kann es sich hierbei um ein Elastomer wie einen leitfähigen Gummi handeln.
Durch die leitfähige Schicht kann neben dem Ausgleich von Unebenheiten bei der Kontaktierung der Halbleiterchips auch eine Querleitung zwischen den Kontakten der Halbleiterchips, also in lateraler Richtung, hochohmig gehalten werden, so dass eine gegenseitige Einflussnahme bei der Vermessung der Halbleiterchips reduziert bzw. verhindert wird. Darüber hinaus kann die leitfähige Schicht als hochohmiger
Vorwiderstand dienen, der einen Stromfluss zwischen der
Kontaktstruktur und den Kontakten der Halbleiterchips
begrenzt . Die elektrischen Eigenschaften der leitfähigen Schicht können zumindest teilweise auch in die Kontaktstruktur integriert werden. So ist beispielsweise denkbar, die geringe
Leitfähigkeit in lateraler Richtung durch eine geeignete Schichtstruktur von Epitaxieschichten der Kontaktstruktur nachzubilden .
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt ist die Kontaktstruktur flexibel ausgebildet. Insbesondere ist die Kontaktstruktur derart ausgebildet, dass sie sich der zu vermessenden Vielzahl an Halbleiterchips im Waferverbund anpasst. In anderen Worten können bereits durch die Kontaktstruktur Unebenheiten bei der Kontaktierung der Halbleiterchips ausgeglichen werden.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt weist die elektrisch leitfähige Schicht eine Schichtdicke zwischen 100 nm und 1 mm auf. Dies ermöglicht den Ausgleich von Unebenheiten sowie eine geringe
Querleitfähigkeit.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt ist die elektrisch leitfähige Schicht
anisotrop leitfähig ausgebildet. Dadurch kann die
gegenseitige Einflussnahme bei der Vermessung der
Halbleiterchips besonders gering gehalten werden.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt weist die elektrisch leitfähige Schicht eine Vielzahl an vertikalen Durchkontaktierungen zur Kontaktierung der Halbleiterchips auf. Jeweils einem Kontakt der
Halbleiterchips ist dabei zumindest eine Durchkontaktierung zuordnenbar . In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt ist die elektrisch leitfähige Schicht isotrop leitfähig ausgebildet. In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt ist die elektrisch leitfähige Schicht eben oder im Wesentlichen eben ausgebildet. Unter einer ebenen oder im Wesentlichen ebenen Schicht wird insbesondere eine Schicht verstanden, welche keine strukturierenden
Prozessschritte erfahren hat, also unstrukturiert ausgebildet ist. Eine Oberfläche der leitfähigen Schicht weist bevorzugt also keine Vertiefungen, Erhöhungen bzw. Wölbungen auf, welche nicht herstellungsbedingt unvermeidlich sind. In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt ist die elektrisch leitfähige Schicht
eingerichtet, einen Stromfluss zwischen der Kontaktstruktur und den Kontakten der Halbleiterchips gezielt zu begrenzen. Die leitfähige Schicht stellt in diesem Zusammenhang
beispielhaft einen hochohmigen Vorwiderstand dar.
Insbesondere kann die gezielte Begrenzung des Stromflusses zwischen der Kontaktstruktur und den Kontakten der
Halbleiterchips durch durch die elektrisch leitfähige Schicht durch deren spezifischen elektrischen Widerstand und/oder deren Dicke erreicht werden, insbesondere durch geeignete
Kombination aus dem spezifischen elektrischen Widerstand der leitfähigen Schicht sowie ihrer Dicke. Denkbar wäre
beispielsweise ein Bereich des spezifischen elektrischen Widerstands * der Dicke der leitfähigen Schicht von 0,1 Q*mm2 < x < 100k Q*mm2 , insbesondere 1 Q*mm2 < x < lk Q*mm2. Der spezifische elektrische Widerstand kann hierbei
beispielsweise aus einem nachfolgend genannten Bereich gewählt werden. In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt weist die elektrisch leitfähige Schicht einen spezifischen elektrischen Widerstand zwischen 0,01 χ 10"3 Qm und 0,01 x 10"2 Qm auf.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt besteht die Kontaktstruktur aus einem
Kontaktelement aus Metall. Die Vermessung kann damit
besonders einfach und kostengünstig erfolgen.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt besteht die Kontaktstruktur aus einem Verbund einer Vielzahl an strahlungsemittierenden
Messhalbleiterchips. Dies ermöglicht eine genaue Vermessung der elektrischen Kenngrößen der Halbleiterchips.
Ein elektrischer Anschluss der Vorrichtung kann
beispielsweise flächig erfolgen über eine optisch
transparente Kontaktschicht wie ein transparentes,
leitfähiges Oxid (TCO Transparent Conductive Oxide) ,
beispielhaft Indiumzinnoxid (ITO). Alternativ kann der elektrische Anschluss auch über Seitkontakte erfolgen, wobei die Vorrichtung in diesem Fall mit Vorteil eine flächige Stromaufweitungsschicht aufweist, durch die eine
Gleichverteilung eines Bezugspotentials über die Vielzahl an strahlungsemittierenden Messhalbleiterchips ermöglicht wird.
Insbesondere weist der Verbund der Vielzahl an
Messhalbleiterchips ein Substrat auf, das für emittierte Strahlung der Messhalbleiterchips durchlässig ist. In diesem Zusammenhang sind die Messhalbleiterchips beispielsweise als infrarot emittierende LEDs ausgebildet, die auf einem GaAs- Substrat angeordnet sind. In vorteilhafter Weise kann durch entsprechende Wahl der Dotierung des GaAs-Substrats dieser zur Stromaufweitung dienen. Bei einem elektrischen Anschluss über Seitkontakte wäre beispielsweise auch ein Saphir- Substrat denkbar, bei dem die Messhalbleiterchips über eine zusätzliche StromaufWeitungsschicht auf dem Substrat
kontaktiert werden.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein
Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl an Halbleiterchips in einem Waferverbund . Insbesondere kann das Verfahren zur Belastung und anschließenden Charakterisierung der
Halbleiterchips eingesetzt werden.
Bei dem Verfahren wird analog zu dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Waferverbund auf einem elektrisch
leitfähigen Träger angeordnet, so dass jeweils ein
Rückkontakt der Halbleiterchips durch den Träger kontaktiert wird . Ferner wird analog zu dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt eine Kontaktstruktur auf einer dem Träger abgewandten Seite der Halbleiterchips angeordnet, die ein Kontaktelement umfasst oder daraus besteht. Darüber hinaus wird analog zu dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt eine Spannung zwischen der Kontaktstruktur und dem Träger angelegt. Die Spannung zwischen der Kontaktstruktur und dem Träger in Sperrrichtung der Halbleiterchips ist derart hoch gewählt, dass rückwärtsschwache Halbleiterchips beschädigt werden. Insbesondere kann so durch einen dadurch hervorgerufenen, lokal unterschiedlichen Stromfluss eine gezielte Beschädigung einzelner Halbleiterchips erreicht werden . Durch die gezielte Beschädigung rückwärtsschwacher
Halbleiterchips wird erreicht, dass lediglich vollständig funktionstüchtige sowie defekte Halbleiterchips aus der Herstellung hervorgehen, nicht aber teilweise
funktionstüchtige Halbleiterchips, deren tatsächliche elektrische Kenngrößen stark von ihren elektrischen Soll- Kenngrößen abweichen.
Die gezielt beschädigten Halbleiterchips können im Vergleich zu den teilweise oder vollständig funktionstüchtigen
Halbleiterchips dunkler beziehungsweise schwarz erscheinen, beispielsweise aufgrund einer Hitzeentwicklung infolge des Stromflusses. Im Anschluss an das Herstellungsverfahren lassen sich die beschädigten Halbleiterchips so beispielhaft manuell oder maschinell vereinfacht aussortieren.
In zumindest einer Ausführungsform gemäß dem dritten Aspekt wird eine Vermessung der Halbleiterchips abhängig von einem Erscheinungsbild der Halbleiterchips durchgeführt. Das
Erscheinungsbild wird in einer ersten Ausführungsvariante analog zu dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt durch emittierte Strahlung generiert, die durch Fluoreszenz bei Beleuchtung der Halbleiterchips gleichzeitig hervorgerufen wird .
Alternativ wird das Erscheinungsbild in einer zweiten
Ausführungsvariante durch reflektierte Strahlung generiert, die bei Beleuchtung des Halbleiterchips gleichzeitig
reflektiert wird. Das Erscheinungsbild weist in beiden
Ausführungsvarianten eine Vielzahl an Bildpunkten auf, wobei jeder Bildpunkt genau einem der Halbleiterchips eindeutig zugeordnet ist. Bei dem Erscheinungsbild in der ersten Ausführungsvariante kann es sich insbesondere um das Leuchtbild gemäß dem ersten Aspekt handeln.
In der zweiten Ausführungsvariante können auch weitere optische Auffälligkeiten der Halbleiterchips zur Vermessung herangezogen werden. Wie oben erwähnt können die schadhaften Halbleiterchips beispielsweise als dunkle beziehungsweise schwarze Bildpunkte erfasst werden, was als Indikator bei der Unterscheidung zwischen intakten und defekten Halbleiterchips dient.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen ergeben sich aus dem im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen.
Es zeigen: ein Ausführungsbeispiel zur Vermessung einer Vielzahl an Halbleiterchips im
Waferverbünd,
Figur 2 Ausführungsbeispiel eines
Ablaufdiagramms zur Vermessung der
Halbleiterchips gemäß Figur 1,
Figur 3 Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung
Vermessung der Halbleiterchips gemäß
Figur 1,
Figur 4 weiteres Ausführungsbeispiel einer
Vorrichtung zur Vermessung der
Halbleiterchips gemäß Figur 1, Figur 5 ein Ausführungsbeispiel der Vermessung der
Halbleiterchips gemäß Figur 1,
Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Vermessung der Halbleiterchips gemäß Figur 1,
Figuren 7a und b ein weiteres Ausführungsbeispiel zur
Vermessung einer Vielzahl an
Halbleiterchips im Waferverbund .
Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die in den Figuren dargestellten Bestandteile sowie die
Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel zur Vermessung einer Vielzahl an Halbleiterchips im Waferverbund . Ein zu vermessender Waferverbund 100 mit einer Vielzahl an
Halbleiterchips 10 (siehe Figuren 5-7b) wird auf einem Träger 400 angeordnet, beispielsweise einem Metallchuck. Der
Waferverbund 100 wird daraufhin flächendeckend mit einer leitfähigen Schicht 300 aus Polymer sowie einer
Kontaktstruktur 200 in Kontakt gebracht. Die Kontaktstruktur 200 kann auch als sogenannter „Probe-Wafer" bezeichnet werden. Anschließend wird eine Spannung zwischen dem Träger 400 und der Kontaktstruktur 200 angelegt, beispielhaft über eine Seitenkontaktierung 202. Die Kontaktstruktur 200 umfasst eine Vielzahl an Messhalbleiterchips 20 (siehe Figuren 2-6) , welche daraufhin Strahlung emittieren, die über ein
Kamerasystem 500 ortsaufgelöst detektiert wird. Anhand des beispielhaften Ablaufdiagramms der Figur 2 werden die Verfahrensschritte zur Vermessung der Halbleiterchips 10 gemäß Figur 1 im Folgenden näher erläutert.
In einem Schritt Sl wird der Waferverbund 100 auf einem
Träger 400 angeordnet und die Kontaktstruktur 200 mit der leitfähigen Schicht 300 auf dem Waferverbund 100 aufgebracht.
In einem darauffolgenden Schritt S3 wird eine Spannung zwischen dem Träger 400 und der Kontaktstruktur 200 auf einen vorgegebenen Spannungskennwert gesetzt und die daraufhin emittierte Strahlung einzelner Messhalbleiterchips 20
erfasst. Anschließend wird die erfasste Strahlung mittels Bildverarbeitung den emittierenden Messhalbleiterchips 20 ortsaufgelöst zugeordnet und ein jeweiliger
Helligkeitskennwert ermittelt, der eine Helligkeit der jeweiligen Strahlung repräsentiert.
In einem nachfolgenden Schritt S5 wird der jeweilige
Helligkeitskennwert der Messhalbleiterchips 20 mit
Kalibrierungsdaten der jeweiligen Messhalbleiterchips 20 abgeglichen, und eine den jeweiligen Messhalbleiterchip 20 durchfließende Stromdichte abhängig von Kalibrierungsdaten und jeweiligem Hellgkeitskennwert ermittelt. Die Kalibrierungsdaten werden beispielsweise vorab erzeugt, indem ein konstanter Strom nacheinander in jeden
Messhalbleiterchip 20 einzeln oder gemittelt über mehrere Messhalbleiterchips 20 eingeprägt und die Helligkeit hierbei hervorgerufener Strahlung gemessen wird.
In einem weiteren Schritt S7 werden die Messhalbleiterchips 20 jeweils den Halbleiterchips 10 des zu vermessenden
Waferverbunds 100 zugeordnet. Abhängig von der jeweiligen Stromdichte, die diejenigen Messhalbleiterchips 20 durchfließt, die einem Halbleiterchip 10 zugeordnet sind, wird ein zu dem Spannungskennwert korrespondierender
Stromkennwert ermittelt, der dem Halbleiterchip 10 zugeordnet wird.
Das Verfahren wird nachfolgend beispielsweise mit einem weiteren Spannungskennwert analog zu Schritt S3 fortgesetzt, um für jeden Halbleiterchip 10 parallel jeweils eine
Spannungs- und Stromkennlinie aus den Spannungskennwerten und den ermittelten Stromkennwerten zu erstellen. Die Messung erfolgt dabei in Flussrichtung (vgl. Figur 5) .
Alternativ wird das Verfahren nachfolgend beendet.
Beispielhaft kann so in einer einzigen Messung über die
Lichtverteilung in der Kontaktstruktur der Stromfluss
ortsaufgelöst für den gesamten Waferverbund 100 sichtbar gemacht werden. In vorteilhafter Weise ist die Messdauer daher unabhängig von der lateralen Erstreckung des
Waferverbunds 100, so dass zu einer Reduktion der
Herstellungskosten der Halbleiterchips 10 beigetragen werden kann .
Figur 3 zeigt eine beispielhafte erste Ausführungsvariante einer Vorrichtung zur Vermessung der Halbleiterchips 10 gemäß Figur 1. Die Vorrichtung umfasst die Kontaktstruktur 200 und eine Kontaktfolie aus elastischem Polymer als leitfähige Schicht 300. Die Kontaktstruktur 200 weist eine typische LED- Struktur auf, welche auf einem optisch transparenten Substrat 240, wie z.B. aus Glas oder poliertem Saphir, angeordnet ist. Die LED-Struktur umfasst eine erste Halbleiterschicht 210, eine aktive Schicht 220 zur Erzeugung oder Detektion
elektromagnetischer Strahlung, und eine zweite Halbleiterschicht 230. Die erste und zweite Halbleiterschicht 210, 230 bezeichnen jeweils Halbleiterschichten
unterschiedlichen Typs und können jeweils eine oder mehrere n-dotierte oder p-dotierte Halbleiterschichten umfassen. Die aktive Schicht kann zum Beispiel als Doppelheterostruktur, als Einfach-Quantentopfstruktur oder Mehrfach-
Quantentopfstruktur ausgebildet sein. Die LED-Struktur ist in mehrere lateral benachbarte Messhalbleiterchips 20
unterteilt, welche mit ihrer Rückseite 201 jeweils über einen Seitenkontakt 202 mit einem Bezugspotential koppelbar sind. Über eine Metallisierung 203 aus z.B. Gold sind die
Messhalbleiterchips 20 auf der Schicht 300 angeordnet. Die Vorrichtung lässt sich über die Schicht 300 mit den
Halbleiterchips 10 koppeln, wie hier beispielhaft durch
Vorderkontakte 103 der Halbleiterchips 10 dargestellt. Eine Anzahl, Struktur und/oder Dimensionierung der
Messhalbleiterchips 20 ist hierbei mit Vorteil an die zu vermessende Struktur angepasst. So ist in der ersten
Ausführungsvariante wie anhand Figur 3 dargestellt jedem Vorderkontakt 103 ein Messhalbleiterchip 20 zugeordnet.
Alternativ hierzu kann die Anzahl der Messhalbleiterchips 20 die der Vorderkontakte 103 übersteigen. Wie in einer zweiten Ausführungsvariante anhand Figur 4 dargestellt können so mehrere Messhalbleiterchips 20 jeweils einem Kontakt
zugeordnet werden. In vorteilhafter Weise kann die
Vorrichtung so universell für beliebige Halbleiterchip-Typen verwendet werden.
Figur 5 zeigt eine beispielhafte erste Ausführungsvariante der Vermessung der Halbleiterchips 10 gemäß Figur 1. Hierbei handelt es sich beispielsweise um eine Kleinstrommessung der Halbleiterchips 10. Die Kontaktstruktur 200 entspricht der in Fig. 3 dargestellten Kontaktstruktur, die auf dem
Waferverbund 100 derart aufgebracht werden, dass die durch die Halbleiterchips 10 und Messhalbleiterchips 20 gebildeten Dioden wie schematisch dargestellt seriell in Flussrichtung verschaltet sind. Die Schicht 300 dient wiederum als
Kontaktschicht mit Höhenausgleich, um alle Halbleiterchips im Waferverbund zu kontaktieren. In dieser Ausführungsvariante ist die Schicht 300 beispielhaft anisotrop leitfähig
ausgebildet. In diesem Zusammenhang weist die Schicht 300 niederohmige Durchkontaktierungen 301 auf. Alternativ kann die Schicht 300 aber auch dünn und isotrop hochohmig
ausgebildet sein, um eine geringe Querleitung zu
gewährleisten. Beispielsweise ist eine Schichtdicke der
Schicht 300 dabei kleiner oder gleich dem lateralen Abstand benachbarter Vorderkontakte 103 der Halbleiterchips 10. Die Halbleiterchips 10 weisen analog zu den Messhalbleiterchips 20 eine erste Halbleiterschicht 110, eine aktive Schicht 120, und eine zweite Halbleiterschicht 130 auf. Die erste
Halbleiterschicht 110, 210 ist in diesem Ausführungsbeispiel n-dotiert, die zweite Halbleiterschicht 130, 230 p-dotiert. Die Vorderkontakte 103 der Halbleiterchips 10 sind mit der Schicht 300 gekoppelt. Über Rückkontakte 101 sind die
Halbleiterchips 10 mittels des Trägers 400 an ein
Massepotential gekoppelt.
Eine Spannung U wird zwischen der Kontaktstruktur 200 und dem Träger 400 angelegt, die kleiner ist als die Summe beider
Schleusenspannungen der Dioden zuzüglich einer auftretenden Spannungsdifferenz über die Schicht 300. Bei intakten
Halbleiterchips 10 fällt eine genügend hohe Spannung ab, so dass die zugeordneten Messhalbleiterchips 20 nicht
aufleuchten. Bei einem Kleinstromproblem ist der
Spannungsabfall an dem Halbleiterchip 10 hingegen geringer, so dass die zugeordneten Messhalbleiterchips 20 aufleuchten. Die Helligkeit der Messhalbleiterchips 20 geben zudem Aufschluss über den durchfließenden Strom I, also über die Stärke des Kleinstromproblems.
Figur 6 zeigt eine beispielhafte zweite Ausführungsvariante der Vermessung der Halbleiterchips 10 gemäß Figur 1. Hierbei handelt es sich beispielsweise um eine Detektion von erhöhten Rückwärtsströmen bei den Halbleiterchips 10. Im Gegensatz zu der vorigen Ausführungsvariante wird die Kontaktstruktur 300 derart auf dem Waferverbund 100 aufgebracht, dass die durch die Halbleiterchips 10 und Messhalbleiterchips 20 gebildeten Dioden wie schematisch dargestellt seriell entgegengesetzt verschaltet sind. Die erste Halbleiterschicht 110 ist in diesem Ausführungsbeispiel p-dotiert, die zweite
Halbleiterschicht 130 n-dotiert. Die Schicht 300 dient einerseits als Kontaktschicht mit Höhenausgleich,
andererseits als hochohmiger Vorwiderstand zur
Strombegrenzung und lateralen Entkopplung benachbarter
Halbleiterchips 10. Bei geringem Sperrstrom I durch den
Halbleiterchip 10 fällt an dem Messhalbleiterchip 20 nur eine geringe Spannung ab und diese leuchtet nicht. Bei erhöhtem Sperrstrom I, beispielsweise bei einem Defekt des
Halbleiterchips 10, leuchtet der Messhalbleiterchip 20 auf, anhand der Helligkeit kann zusätzlich auf die Höhe des
Sperrstroms I geschlossen werden.
Anhand der Figuren 7a und 7b ist ein zweites
Ausführungsbeispiel zur Vermessung einer Vielzahl an
Halbleiterchips 10 im Waferverbund 100 dargestellt. Der
Waferverbund 100 wird auf einem Träger 400 angeordnet und die Halbleiterchips 10 ganzflächig mittels einer leitfähigen Schicht 300 aus Gummi kontaktiert, die auf einer als
Metallchuck ausgebildeten Kontaktstruktur 200 aufgebracht ist (Figur 7a). Anschließend wird ein Gegenspannungspuls von z.B. -100 V für 10 s zwischen der Kontaktstruktur 200 und dem Träger 400 angelegt. Aufgrund der Parallelschaltung erfahren alle Halbleiterchips 10 eine gleiche Belastung. Hierbei fließt bei Halbleiterchips 10 mit Rückwärtsschwäche ein Strom in Höhe von etwa 4 mA, durch den ein Nebenschluss erzeugt und die Halbleiterchips damit beschädigt wird. Der Strom, der lokal fließt, kann über die Leitfähigkeit des Gummis
eingestellt werden, der hierbei einen Serienwiderstand darstellt. In diesem Zusammenhang kann ein derartiger
Energieeintrag in den Halbleiterchip 10 eingestellt werden, dass der erzeugte Nebenschluss groß genug ist, um ihn in einem nachfolgenden Verfahrensschritt (Figur 7b) detektieren zu können. In dem nachfolgenden Verfahrensschritt werden die
Halbleiterchips 10 mittels eines Photolumineszenzbeleuchters 501 bestrahlt. Bei intakten Halbleiterchips 10a rekombinieren durch Bestrahlung erzeugte Elektronen und Löcher optisch. Die dabei hervorgerufene Fluoreszenz kann über das Kamerasystem 500 erfasst werden. Bei defekten Halbleiterchips 10b
rekombinieren die Elektronen und Löcher hingegen
nichtstrahlend über den Nebenschlusspfad, diese
Halbleiterchips 10 bleiben vergleichsweise dunkel. Bei dem Photolumineszenzbeleuchter 501 kann es sich
beispielsweise um einen Ring aus LEDs mit optischen
Kurzpassfilter handeln, z.B. grünen LEDs. In vorteilhafter Weise ist der Ring so angeordnet, dass eine homogene, kurzwellige Bestrahlung der Halbleiterchips 10 erfolgt. Die Fluoreszenz wird beispielsweise durch einen optischen
Langpassfilter 503 von dem Kamerasystem 500 erfasst. Der Verfahrensschritt 7b kann auch bei bereits vereinzelten
Halbleiterchips durchgeführt werden. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen und nachfolgenden Konzepten beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen, nachfolgenden Konzepten oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Konzepte :
1. Verfahren zur Vermessung einer Vielzahl an
Halbleiterchips in einem Waferverbund, bei dem
- der Waferverbund auf einem elektrisch leitfähigen Träger angeordnet wird, so dass jeweils ein Rückkontakt der Halbleiterchips durch den Träger kontaktiert wird,
- eine Kontaktstruktur auf einer dem Träger abgewandten Seite der Halbleiterchips angeordnet wird, wobei die
Kontaktstruktur ein Kontaktelement und/oder eine
Vielzahl an strahlungsemittierenden Messhalbleiterchips umfasst ,
- eine Spannung zwischen der Kontaktstruktur und dem Träger angelegt wird, und
- eine Vermessung der Halbleiterchips abhängig von einem
Leuchtbild durchgeführt wird, welches durch emittierte Strahlung generiert wird, die durch Fluoreszenz bei Beleuchtung der Halbleiterchips oder durch einen
strahlungsemittierenden Betrieb der Messhalbleiterchips beim Anlegen der Spannung gleichzeitig hervorgerufen wird, wobei das Leuchtbild eine Vielzahl an
Leuchtpunkten aufweist, und jeder Leuchtpunkt genau einem der Halbleiterchips eindeutig zugeordnet ist. 2. Verfahren nach Konzept 1, bei dem eine elektrisch
leitfähige Schicht zur Kontaktierung von Vorderkontakten der Halbleiterchips auf einer dem Träger abgewandten Seite des Waferverbunds zwischen den Halbleiterchips und der Kontaktstruktur angeordnet wird.
3. Verfahren nach Konzept 2, bei dem die elektrisch
leitfähige Schicht derart ausgebildet ist, dass die Vorderkontakte der Halbleiterchips jeweils separat von Vorderkontakten lateral benachbarter Halbleiterchips kontaktiert werden.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Konzepte 2 oder 3, bei dem die Kontaktstruktur und die elektrisch
leitfähige Schicht in einem Schritt gemeinsam auf dem Waferverbund aufgebracht werden.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Konzepte 1 bis 4, bei dem
die Spannung zwischen der Kontaktstruktur und dem Träger in Sperrrichtung der Halbleiterchips derart hoch gewählt ist, dass rückwärtsschwache Halbleiterchips beschädigt werden, wobei
diejenigen Halbleiterchips im Waferverbund, die bei
Beleuchtung Strahlung emittieren, als intakt eingestuft werden .
Verfahren nach Konzept 5, bei dem die Spannung in
Sperrrichtung der Halbleiterchips zwischen 25 V und V beträgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Konzepte 1 bis bei dem im Falle, dass die Kontaktstruktur
Strahlungsemittierende Messhalbleiterchips umfasst:
- die Spannung in Flussrichtung der Halbleiterchips größer ist als die Summe aus Schleusenspannung eines
Messhalbleiterchips und gegebenenfalls einer an der elektrisch leitfähigen Schicht abfallenden Spannung, wobei
- die Kontaktstruktur derart auf dem Waferverbund aufgebracht wird, dass jedem Halbleiterchip im Waferverbund jeweils wenigstens ein Messhalbleiterchip zugeordnet ist, der seriell in Flussrichtung des Halbleiterchips im
Waferverbund angeordnet ist,
diejenigen Messhalbleiterchips ermittelt werden, die bei der angelegten Spannung Strahlung emittieren, und diejenigen Halbleiterchips im Waferverbund, denen keiner der Strahlung emittierenden Messhalbleiterchips
zugeordnet ist als intakt eingestuft werden.
Verfahren nach Konzept 7, bei dem die Spannung in
Flussrichtung der Halbleiterchips kleiner ist als die Summe aus der Schleusenspannung eines Halbleiterchips im Waferverbund, der Schleusenspannung eines
Messhalbleiterchips und gegebenenfalls der an der elektrisch leitfähigen Schicht abfallenden Spannung.
Verfahren nach einem der vorstehenden Konzepte 1 bis 6, bei dem im Falle, dass die Kontaktstruktur
Strahlungsemittierende Messhalbleiterchips umfasst:
die Spannung in Sperrichtung der Halbleiterchips größer ist als die Summe aus Schleusenspannung eines
Messhalbleiterchips und gegebenenfalls einer an der elektrisch leitfähigen Schicht abfallenden Spannung, wobei
die Kontaktstruktur derart auf dem Waferverbund aufgebracht wird, dass jedem Halbleiterchip im Waferverbund jeweils wenigstens ein Messhalbleiterchip zugeordnet wird, der seriell entgegen der Flussrichtung des Halbleiterchips im Waferverbund angeordnet ist,
diejenigen Messhalbleiterchips ermittelt werden, die bei der angelegten Spannung Strahlung emittieren, und diejenigen Halbleiterchips im Waferverbund, denen keiner der Strahlung emittierenden Messhalbleiterchips
zugeordnet ist als intakt eingestuft werden. 10. Verfahren nach einem der vorstehenden Konzepte 7 bis 9, bei dem die Vermessung der Halbleiterchips abhängig von dem Leuchtbild umfasst:
- die angelegte Spannung wird auf wenigstens einen
vorgegebenen Kennwert gesetzt,
- jeweils ein Helligkeitskennwert der Messhalbleiterchips wird ermittelt, der repräsentativ ist für eine
Helligkeit der jeweiligen emittierten Strahlung, und
- abhängig von dem ermittelten Helligkeitskennwert wird
jeweils auf eine Stromdichte geschlossen, die den jeweiligen Halbleiterchip durchfließt.
11. Vorrichtung zur Vermessung einer Vielzahl an
Halbleiterchips in einem Waferverbund, umfassend
- eine elektrisch leitfähige Schicht zur Kontaktierung
jeweils eines Kontakts der Halbleiterchips, und
- eine auf der elektrisch leitfähigen Schicht angeordnete
Kontaktstruktur, die mit der elektrisch leitfähigen Schicht elektrisch gekoppelt und ausgebildet ist, über die elektrisch leitfähige Schicht die Vielzahl an
Halbleiterchips parallel zu kontaktieren.
12. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorstehenden Konzepte 2 bis 11, wobei die elektrisch leitfähige Schicht ein Polymer umfasst oder daraus besteht.
13. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorstehenden Konzepte 2 bis 12, wobei die elektrisch leitfähige Schicht eine Schichtdicke zwischen 100 nm und 1 mm aufweist . Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorstehenden Konzepte 2 bis 13, wobei die elektrisch leitfähige
Schicht anisotrop leitfähig ausgebildet ist. 15. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorstehenden Konzepte 2 bis 14, wobei die elektrisch leitfähige
Schicht eine Vielzahl an vertikalen Durchkontaktierungen zur Kontaktierung der Halbleiterchips aufweist, wobei jeweils einem Kontakt der Halbleiterchips zumindest eine Durchkontaktierung zuordnenbar ist.
16. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorstehenden Konzepte 2 bis 15, wobei die elektrisch leitfähige
Schicht einen spezifischen elektrischen Widerstand zwischen 0,001 χ 10"2 Qm und 0,01 χ 10"2 Qm aufweist.
17. Verfahren nach einem der vorstehenden Konzepte 1 bis 6 oder Vorrichtung nach einem der vorstehenden Konzepte 11 bis 16, wobei die Kontaktstruktur aus einem
Kontaktelement aus Metall besteht.
18. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorstehenden Konzepte 1 bis 16, wobei die Kontaktstruktur aus einem Verbund einer Vielzahl an Strahlungsemittierenden
Messhalbleiterchips besteht.
19. Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl an
Halbleiterchips in einem Waferverbund, bei dem
- der Waferverbund auf einem elektrisch leitfähigen Träger angeordnet wird, so dass jeweils ein Rückkontakt der
Halbleiterchips durch den Träger kontaktiert wird, - eine Kontaktstruktur auf einer dem Träger abgewandten Seite der Halbleiterchips angeordnet wird, wobei die
Kontaktstruktur ein Kontaktelement umfasst,
- eine Spannung zwischen der Kontaktstruktur und dem Träger angelegt wird, wobei die Spannung zwischen der
Kontaktstruktur und dem Träger in Sperrrichtung der Halbleiterchips derart hoch gewählt ist, dass
rückwärtsschwache Halbleiterchips beschädigt werden. 20. Verfahren nach Konzept 19, bei dem
- eine Vermessung der Halbleiterchips abhängig von einem Erscheinungsbild der Halbleiterchips durchgeführt wird, wobei das Erscheinungsbild
durch emittierte Strahlung generiert wird, die durch Fluoreszenz bei Beleuchtung der Halbleiterchips
gleichzeitig hervorgerufen wird, oder
durch reflektierte Strahlung generiert wird, die bei Beleuchtung der Halbleiterchips gleichzeitig reflekiert wird, und
wobei das Erscheinungsbild eine Vielzahl an Bildpunkten aufweist, und jeder Bildpunkt genau einem der
Halbleiterchips eindeutig zugeordnet ist.
Bezugs zeichenliste
10 Halbleiterchips
10a fluoreszierende Halbleiterchips 10b defekte Halbleiterchips
100 Waferverbund
101 Rückkontakt
103 Vorderkontakt
110, 120, 130 Halbleiterschicht
20 Messhalbleiterchips
200 Kontaktstruktur
201 Rückseite
202 Seitkontakt
203 Metallisierung
210, 220, 230 Halbleiterschicht
240 Substrat
300 leitfähige Schicht
301 Durchkontaktierung
400 Träger
500 Kamerasystem
U Spannung
I Strom
S1...S7 Verfahrensschritte

Claims

Verfahren zur Vermessung einer Vielzahl an
Halbleiterchips (10) in einem Waferverbund (100), bei dem
der Waferverbund auf einem elektrisch leitfähigen Träger (400) angeordnet wird, so dass jeweils ein Rückkontakt (101) der Halbleiterchips durch den Träger kontaktiert wird,
eine Kontaktstruktur (200) auf einer dem Träger abgewandten Seite der Halbleiterchips angeordnet wird, wobei die Kontaktstruktur ein Kontaktelement und/oder eine
Vielzahl an strahlungsemittierenden Messhalbleiterchips (20) umfasst,
eine Spannung zwischen der Kontaktstruktur und dem Träger angelegt wird, und
eine Vermessung der Halbleiterchips abhängig von einem
Leuchtbild durchgeführt wird, welches durch emittierte Strahlung generiert wird, die durch Fluoreszenz bei Beleuchtung der Halbleiterchips oder durch einen
strahlungsemittierenden Betrieb der Messhalbleiterchips beim Anlegen der Spannung gleichzeitig hervorgerufen wird, wobei das Leuchtbild eine Vielzahl an
Leuchtpunkten aufweist, und jeder Leuchtpunkt genau einem der Halbleiterchips eindeutig zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine elektrisch leitfähige Schicht (300) zur Kontaktierung von
Vorderkontakten der Halbleiterchips auf einer dem Träger abgewandten Seite des Waferverbunds zwischen den
Halbleiterchips und der Kontaktstruktur angeordnet wird. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die elektrisch leitfähige Schicht derart ausgebildet ist, dass die Vorderkontakte der Halbleiterchips jeweils separat von Vorderkontakten lateral benachbarter Halbleiterchips kontaktiert werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 oder 3, bei dem die Kontaktstruktur und die elektrisch leitfähige Schicht in einem Schritt gemeinsam auf dem Waferverbund aufgebracht werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, bei dem
die Spannung zwischen der Kontaktstruktur und dem Träger in Sperrrichtung der Halbleiterchips derart hoch gewählt ist, dass rückwärtsschwache Halbleiterchips beschädigt werden, wobei
diejenigen Halbleiterchips im Waferverbund, die bei
Beleuchtung Strahlung emittieren, als intakt eingestuft werden .
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, bei dem im Falle, dass die Kontaktstruktur
Strahlungsemittierende Messhalbleiterchips umfasst:
die Spannung in Flussrichtung der Halbleiterchips größer ist als die Summe aus Schleusenspannung eines
Messhalbleiterchips und gegebenenfalls einer an der elektrisch leitfähigen Schicht abfallenden Spannung, wobei
die Kontaktstruktur derart auf dem Waferverbund aufgebracht wird, dass jedem Halbleiterchip im Waferverbund jeweils wenigstens ein Messhalbleiterchip zugeordnet ist, der seriell in Flussrichtung des Halbleiterchips im
Waferverbund angeordnet ist,
- diejenigen Messhalbleiterchips ermittelt werden, die bei der angelegten Spannung Strahlung emittieren, und
- diejenigen Halbleiterchips im Waferverbund, denen keiner der Strahlung emittierenden Messhalbleiterchips
zugeordnet ist als intakt eingestuft werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Spannung in
Flussrichtung der Halbleiterchips kleiner ist als die
Summe aus der Schleusenspannung eines Halbleiterchips im Waferverbund, der Schleusenspannung eines
Messhalbleiterchips und gegebenenfalls der an der elektrisch leitfähigen Schicht abfallenden Spannung.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, bei dem im Falle, dass die Kontaktstruktur
Strahlungsemittierende Messhalbleiterchips umfasst:
- die Spannung in Sperrichtung der Halbleiterchips größer ist als die Summe aus Schleusenspannung eines
Messhalbleiterchips und gegebenenfalls einer an der elektrisch leitfähigen Schicht abfallenden Spannung, wobei
- die Kontaktstruktur derart auf dem Waferverbund aufgebracht wird, dass jedem Halbleiterchip im Waferverbund jeweils wenigstens ein Messhalbleiterchip zugeordnet wird, der seriell entgegen der Flussrichtung des Halbleiterchips im Waferverbund angeordnet ist,
- diejenigen Messhalbleiterchips ermittelt werden, die bei der angelegten Spannung Strahlung emittieren, und
- diejenigen Halbleiterchips im Waferverbund, denen keiner der Strahlung emittierenden Messhalbleiterchips
zugeordnet ist als intakt eingestuft werden.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 6 bis 8, bei dem die Vermessung der Halbleiterchips abhängig von dem Leuchtbild umfasst:
- die angelegte Spannung wird auf wenigstens einen
vorgegebenen Kennwert gesetzt,
- jeweils ein Helligkeitskennwert der Messhalbleiterchips wird ermittelt, der repräsentativ ist für eine
Helligkeit der jeweiligen emittierten Strahlung, und
- abhängig von dem ermittelten Helligkeitskennwert wird
jeweils auf eine Stromdichte geschlossen, die den jeweiligen Halbleiterchip durchfließt.
10. Vorrichtung zur Vermessung einer Vielzahl an
Halbleiterchips (10) in einem Waferverbund (100), umfassend
- eine elektrisch leitfähige Schicht (300) zur direkten
Kontaktierung jeweils eines Kontakts (103) der
Halbleiterchips, und
- eine auf der elektrisch leitfähigen Schicht angeordnete
Kontaktstruktur (200), die mit der elektrisch
leitfähigen Schicht elektrisch gekoppelt und ausgebildet ist, über die elektrisch leitfähige Schicht die Vielzahl an Halbleiterchips parallel zu kontaktieren.
11. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 10, wobei die elektrisch leitfähige Schicht ein Polymer umfasst oder daraus besteht.
12. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 11, wobei die elektrisch leitfähige Schicht eine Schichtdicke zwischen 100 nm und 1 mm aufweist . Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 12, wobei die elektrisch leitfähige Schicht isotrop leitfähig ausgebildet ist.
Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 13, wobei die elektrisch leitfähige Schicht eben oder im Wesentlichen eben ausgebildet ist
Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 13, wobei die elektrisch leitfähige Schicht eingerichtet ist, einen Stromfluss zwischen der Kontaktstruktur und den Kontakten der Halbleiterchips gezielt zu begrenzen.
Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 15, wobei die elektrisch leitfähige Schicht einen spezifischen elektrischen Widerstand zwischen 0,001 χ 10"2 Qm und 0,01 χ 10"2 Qm aufweist. 17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6 oder Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 11 bis 16, wobei die Kontaktstruktur aus einem
Kontaktelement aus Metall besteht.
Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 16, wobei die Kontaktstruktur aus einem Verbund einer Vielzahl an Strahlungsemittierenden
Messhalbleiterchips (20) besteht. 19. Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl an
Halbleiterchips (10) in einem Waferverbund (100), bei dem - der Waferverbund auf einem elektrisch leitfähigen Träger
(400) angeordnet wird, so dass jeweils ein Rückkontakt (101) der Halbleiterchips durch den Träger kontaktiert wird,
- eine Kontaktstruktur (200) auf einer dem Träger abgewandten Seite der Halbleiterchips angeordnet wird, wobei die Kontaktstruktur ein Kontaktelement umfasst,
- eine Spannung zwischen der Kontaktstruktur und dem Träger angelegt wird, wobei die Spannung zwischen der
Kontaktstruktur und dem Träger in Sperrrichtung der
Halbleiterchips derart hoch gewählt ist, dass
rückwärtsschwache Halbleiterchips beschädigt werden.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem
- eine Vermessung der Halbleiterchips abhängig von einem Erscheinungsbild der Halbleiterchips durchgeführt wird, wobei das Erscheinungsbild
durch emittierte Strahlung generiert wird, die durch Fluoreszenz bei Beleuchtung der Halbleiterchips
gleichzeitig hervorgerufen wird, oder
durch reflektierte Strahlung generiert wird, die bei Beleuchtung der Halbleiterchips gleichzeitig reflekiert wird, und
wobei das Erscheinungsbild eine Vielzahl an Bildpunkten aufweist, und jeder Bildpunkt genau einem der
Halbleiterchips eindeutig zugeordnet ist.
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