DE102008048879B4

DE102008048879B4 - Method and device for applying a high voltage to a semiconductor device and device for testing a semiconductor device with high voltage

Info

Publication number: DE102008048879B4
Application number: DE102008048879.8A
Authority: DE
Inventors: Dr. Holmer Rainer; Gerhard Poeppel
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: DE102008048879A1

Abstract

Verfahren (100) zum Anlegen einer Hochspannung an ein Halbleiterbauelement (205), aufweisend:
• Erzeugen einer Niederspannung an einer von einem Halbleiterbauelement (205), an das eine Hochspannung anzulegen ist, räumlich entfernten Position (101), wobei die Niederspannung so gewählt ist, dass in einem mit ihr beaufschlagten Vorrichtungsteil unter Normalbedingungen keine Spannungsüberschläge zu erwarten sind;
• Zuleiten der Niederspannung zu einer dem Halbleiterbauelement räumlich benachbarten Position (102);
• Erzeugen einer Hochspannung aus der zugeleiteten Niederspannung an der dem Halbleiterbauelement räumlich benachbarten Position (103), wobei die Hochspannung größer als die Niederspannung ist, und wobei die Hochspannung größer als 300 Volt ist; und
• Anlegen der Hochspannung an das Halbleiterbauelement (104).A method (100) of applying a high voltage to a semiconductor device (205), comprising:
Generating a low voltage at one of a semiconductor device (205) to be applied to a high voltage, spatially remote position (101), wherein the low voltage is selected so that in a loaded with her device part under normal conditions no voltage flashovers are expected;
Supplying the low voltage to a semiconductor device spatially adjacent position (102);
Generating a high voltage from the supplied low voltage at the semiconductor device spatially adjacent position (103), wherein the high voltage is greater than the low voltage, and wherein the high voltage is greater than 300 volts; and
Applying the high voltage to the semiconductor device (104).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anlegen einer Hochspannung an ein Halbleiterbauelement, eine Vorrichtung zum Anlegen einer Hochspannung an ein Halbleiterbauelement und eine Vorrichtung zum Prüfen eines Halbleiterbauelements mit Hochspannung.The invention relates to a method for applying a high voltage to a semiconductor device, a device for applying a high voltage to a semiconductor device and a device for testing a semiconductor device with high voltage.

Halbleiterbauelemente werden nach ihrer Produktion üblicherweise auf Funktionsfähigkeit geprüft. In manchen Fällen ist dabei eine Prüfung mit höheren Spannungen, beispielsweise mit 2000 Volt oder mehr, erforderlich. Beim Testen von Halbleiterbauelementen mit einer derartigen Hochspannung kann es unter Normalbedingungen, das heißt Atmosphärenluft bei ca. 1000 hPa Luftdruck, in der Testanordnung zu Spannungsüberschlägen kommen. Dadurch können auch weiterreichende Folgeschäden, zum Beispiel eine Schädigung der verwendeten Messgeräte oder eine Schädigung der Kontaktelemente, auftreten. Zur Vermeidung von Schäden durch Spannungsüberschläge wird das Prüfen von Halbleiterbauelementen mit Hochspannung unter Schutzgasatmosphäre, beispielsweise Schwefelhexafluorid, durchgeführt.Semiconductor devices are typically tested for operability after production. In some cases, testing with higher voltages, for example, 2000 volts or more, is required. When testing semiconductor devices having such a high voltage, under normal conditions, ie atmospheric air at about 1000 hPa air pressure, flashovers may occur in the test arrangement. As a result, more extensive consequential damage, for example damage to the measuring devices used or damage to the contact elements, can occur. In order to avoid damage caused by voltage flashovers, the testing of semiconductor components with high voltage under a protective gas atmosphere, for example sulfur hexafluoride, is carried out.

Die Patentschrift US 4 851 769 offenbart einen zerstörungsfreien Tester für Halbleiterbauelemente wie Transistoren oder Thyristoren, die eine Basis-Kollektor-Emitter Konfiguration aufweisen, um den Durchbruch der Sperrspannung zu untersuchen. Dieser Tester beinhaltet eine Kollektorstromversorgung einen Basistreiber und einen Stromteiler. Die Kollektorstromversorgung weist eine Spannungsquelle auf, die zwischen 0 und 40 VDC einstellbar ist. Der Ausgang dieser Spannungsquelle ist mit einer Kapazität die gegen Erde geschaltet ist und einer Parallelschaltung eines Widerstandes und einer Induktion verbunden. Das andere Ende diese Anordnung ist mit einer Serienschaltung von Dioden verbunden, die mit dem Prüfling (DUT) über den Kollektor verbunden sind. Weiterhin weist der Tester eine zwischen 0 und 1800 VDC einstellbare Spannungsquelle für das zerstörungsfreie Testen auf.The patent U.S. 4,851,769 discloses a nondestructive tester for semiconductor devices such as transistors or thyristors having a base-collector-emitter configuration to investigate the breakdown voltage breakdown. This tester includes a collector power supply, a base driver and a current divider. The collector power supply has a voltage source that is adjustable between 0 and 40 VDC. The output of this voltage source is connected to a capacitor connected to ground and a parallel connection of a resistor and an induction. The other end of this arrangement is connected to a series circuit of diodes connected to the device under test (DUT) via the collector. Furthermore, the tester has a voltage source which can be set between 0 and 1800 VDC for non-destructive testing.

Die Patentschrift US 5 132 612 A offenbart eine Vorrichtung zum Simulieren von elektrostatischen Entladungen durch Anlegen von Pulsen mit steilen Anstiegsflanken an eine Vielzahl von Kombinationen von Kontakten eines Testobjektes (DUT), um einen solchen Test automatisiert durchzuführen. Dieses Gerät stellt elektrische Verbindungen zwischen den Ausgangsanschlüssen eines Hochspannungspulsgenerators und einer Vielzahl von Kombinationen von Kontakten des Testobjektes her. Weiterhin ermöglicht diese Vorrichtung funktionale Parametertests, inwiefern die Verbindung der Kontakte während des Stresstests den Ausfall des Prüfobjektes zur Folge hatte.The patent US 5 132 612 A discloses an apparatus for simulating electrostatic discharges by applying pulses with steep rising edges to a plurality of combinations of contacts of a test object (DUT) to automatically perform such a test. This device establishes electrical connections between the output terminals of a high voltage pulse generator and a plurality of combinations of contacts of the test object. Furthermore, this device enables functional parameter tests to determine how the connection of the contacts during the stress test resulted in the failure of the test object.

Die Patentschrift DE 42 01 022 C1 offenbart eine Vorrichtung zum Prüfen von integrierten Schaltkreisen auf ihre Empfindlichkeit gegenüber elektrostatischen Entladungen an den Anschlußstiften, und umfasst zum Anlegen der Hochspannungs-Prüfimpulse an die Anschlußstifte eine Kontaktfläche mit einer Vielzahl von Kontaktpunkten, die jeweils mit einem Anschlußstift des Prüflings in Verbindung stehen. Mittels einer X-Y-Positioniereinrichtung wird eine Kontaktspitze über einem ausgewählten Kontaktpunkt positioniert und auf diesen abgesenkt. Die Kontaktspitze ist unmittelbar an die Hochspannungsquelle für die Prüfimpulse angeschlossen, wobei die Hochspannungsquelle in einem Adapter für den Prüfling angeordnet ist.The patent DE 42 01 022 C1 discloses an apparatus for testing integrated circuits for their sensitivity to electrostatic discharge at the pins, and for applying the high voltage test pulses to the pins comprises a pad having a plurality of contact points respectively connected to a pin of the sample. By means of an XY positioning device, a contact tip is positioned above a selected contact point and lowered onto it. The contact tip is connected directly to the high voltage source for the test pulses, the high voltage source being arranged in an adapter for the test object.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Prüfen von Halbleiterbauelementen mit Hochspannung in normaler Atmosphärenluft ohne Schutzgas zu ermöglichen.The invention has for its object to enable testing of semiconductor devices with high voltage in normal atmospheric air without inert gas.

Die Aufgabe wird durch das Verfahren und die Vorrichtungen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst.The object is solved by the method and the devices according to the respective independent patent claims.

Bei einem Verfahren zum Anlegen einer Hochspannung an ein Halbleiterbauelement wird eine Niederspannung an einer von einem Halbleiterbauelement, an das eine Hochspannung anzulegen ist, räumlich entfernten Position erzeugt, wobei die Niederspannung so gewählt ist, dass in einem mit ihr beaufschlagten Vorrichtungsteil unter Normalbedingungen keine Spannungsüberschläge zu erwarten sind. Die Niederspannung wird zu einer dem Halbleiterbauelement räumlich benachbarten Position zugeleitet. Aus der zugeleiteten Niederspannung wird an der dem Halbleiterbauelement räumlich benachbarten Position eine Hochspannung erzeugt, wobei die Hochspannung größer als die Niederspannung ist, und wobei die Hochspannung größer als 300 Volt ist. Die Hochspannung wird an das Halbleiterbauelement angelegt.In a method of applying a high voltage to a semiconductor device, a low voltage is generated at a position remote from a semiconductor device to which a high voltage is to be applied, the low voltage being selected such that no voltage flashovers occur in a device part subjected to it under normal conditions are expected. The low voltage is supplied to a semiconductor device spatially adjacent position. From the supplied low voltage, a high voltage is generated at the semiconductor device spatially adjacent position, wherein the high voltage is greater than that Low voltage is, and wherein the high voltage is greater than 300 volts. The high voltage is applied to the semiconductor device.

Eine Vorrichtung zum Anlegen einer Hochspannung an ein Halbleiterbauelement weist eine Niederspannungseinheit auf, die eingerichtet ist zum Erzeugen einer Niederspannung an einer von einem Halbleiterbauelement, an das eine Hochspannung anzulegen ist, räumlich entfernten Position, wobei die Niederspannung so gewählt ist, dass in einem mit ihr beaufschlagten Vorrichtungsteil unter Normalbedingungen keine Spannungsüberschläge zu erwarten sind. Sie weist eine Leitung auf, die eingerichtet ist zum Zuleiten der Niederspannung zu einer dem Halbleiterbauelement räumlich benachbarten Position. Sie weist ferner eine Hochspannungseinheit auf, die eingerichtet ist zum Erzeugen einer Hochspannung aus der zugeleiteten Niederspannung an der dem Halbleiterbauelement räumlich benachbarten Position, wobei die Hochspannung größer als die Niederspannung ist, und wobei die Hochspannung größer als 300 Volt ist. Sie weist außerdem eine Kontaktiereinheit auf, die eingerichtet ist zum Anlegen der Hochspannung an das Halbleiterbauelement.An apparatus for applying a high voltage to a semiconductor device includes a low voltage unit configured to generate a low voltage on one of a semiconductor device to which a high voltage is to be applied, a remote location, the low voltage being selected to be in one with it acted upon device part under normal conditions no voltage flashovers are to be expected. It has a line which is designed to supply the low voltage to a semiconductor device spatially adjacent position. It further comprises a high voltage unit configured to generate a high voltage from the supplied low voltage at the position spatially adjacent to the semiconductor device, wherein the high voltage is greater than the low voltage, and wherein the high voltage is greater than 300 volts. It also has a contacting unit, which is set up for applying the high voltage to the semiconductor component.

Eine Vorrichtung zum Prüfen eines Halbleiterbauelements mit Hochspannung weist eine Prüfelektronik auf, die eingerichtet ist zum Prüfen eines Halbleiterbauelements und eingerichtet ist zum Erzeugen einer Niederspannung, wobei die Niederspannung so gewählt ist, dass in einem mit ihr beaufschlagten Vorrichtungsteil unter Normalbedingungen keine Spannungsüberschläge zu erwarten sind. Sie weist weiterhin einen von der Prüfelektronik räumlich beabstandet angeordneten Prüfkopf auf, der eingerichtet ist zum Erzeugen, aus der Niederspannung, einer Hochspannung zum Prüfen des Halbleiterbauelements und der eingerichtet ist zum unmittelbaren Anlegen der Hochspannung an das Halbleiterbauelement, wobei die Hochspannung größer als die Niederspannung ist, und wobei die Hochspannung größer als 300 Volt ist. Sie weist weiterhin eine die Prüfelektronik und den Prüfkopf verbindende Leitung auf, die eingerichtet ist zum Zuleiten der Niederspannung von der Prüfelektronik zu dem Prüfkopf.A device for testing a semiconductor device with high voltage has a test electronics, which is adapted to test a semiconductor device and is adapted to generate a low voltage, wherein the low voltage is selected so that in a loaded with her device part under normal conditions no voltage flashovers are expected. It further comprises a test probe arranged spatially spaced from the test electronics, which is adapted to generate, from the low voltage, a high voltage for testing the semiconductor device and is adapted for direct application of the high voltage to the semiconductor device, wherein the high voltage is greater than the low voltage , and wherein the high voltage is greater than 300 volts. It also has a line connecting the test electronics and the test head, which is set up for supplying the low voltage from the test electronics to the test head.

Anschaulich ausgedrückt, besteht ein Aspekt der Erfindung darin, die gewünschte Hochspannung erst direkt am zu prüfenden Halbleiterbauelement zu erzeugen. Dadurch muss nur noch ein kleiner Teil der Testapparatur hochspannungsfest ausgerüstet werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Testapparatur nicht mit speziellen Spannungsquellen zur Erzeugung von höheren Spannungen ausgerüstet werden muss. Ein Prüfkopf mit lokaler Hochspannungserzeugung kann mit standardmäßiger Prüfausrüstung, beispielsweise beliebigem, „automated test equipment” (automatisierte Testausrüstung, ATE), kombiniert werden. Der Prüfkopf ist eingerichtet, die Hochspannung aus der ihm zugeleiteten Niederspannung zu erzeugen. Dadurch wird die flexible Verwendbarkeit von Testausrüstungen erhöht und es werden Investitions- und Fertigungskosten gesenkt.To put it clearly, one aspect of the invention is to generate the desired high voltage only directly at the semiconductor component to be tested. As a result, only a small part of the test apparatus must be equipped high-voltage resistant. Another advantage is that the test equipment does not need to be equipped with special voltage sources to generate higher voltages. A local high voltage test head may be combined with standard test equipment, such as any automated test equipment (ATE). The test head is set up to generate the high voltage from the low voltage supplied to it. This increases the flexible usability of test equipment and reduces investment and manufacturing costs.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind den abhängigen Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen. Dabei gelten, wo anwendbar, die Erläuterungen zu den Verfahren auch sinngemäß für die Vorrichtungen und umgekehrt.Further embodiments of the invention can be found in the dependent claims and the following description. In this case, where applicable, the explanations regarding the methods also apply mutatis mutandis to the devices and vice versa.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren weiterhin auf, dass das Halbleiterbauelement mit der angelegten Hochspannung geprüft wird.According to an embodiment, the method further comprises testing the semiconductor device with the applied high voltage.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren weiterhin auf, dass die angelegte Hochspannung von dem Halbleiterbauelement entfernt bzw. wieder entfernt wird.According to an embodiment, the method further comprises removing or removing the applied high voltage from the semiconductor device.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Erzeugen der Niederspannung ein Erzeugen mit einer Prüfelektronik.According to one embodiment, generating the low voltage includes generating with a test electronics.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Prüfelektronik eine automatisierte Testeinrichtung („automated test equipment”, ATE).According to one embodiment, the test electronics include an automated test equipment (ATE).

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren weiterhin auf, dass das Halbleiterbauelement mittels der Prüfelektronik geprüft wird.According to an embodiment, the method further comprises that the semiconductor device is tested by means of the test electronics.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Zuleiten ein Zuleiten mit einer flexibel beweglichen Leitung.According to one embodiment, supplying includes feeding with a flexibly movable line.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Hochspannung größer als 1000 Volt.According to one embodiment, the high voltage is greater than 1000 volts.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Hochspannung größer als 2000 Volt.According to one embodiment, the high voltage is greater than 2000 volts.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Niederspannung kleiner als 1000 Volt.According to one embodiment, the low voltage is less than 1000 volts.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Niederspannung kleiner als 300 Volt oder gleich 300 Volt.In one embodiment, the low voltage is less than 300 volts or equal to 300 volts.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Erzeugen der Hochspannung ein Erzeugen mit einer Spannungsvervielfachungsschaltung.In one embodiment, generating the high voltage includes generating with a voltage multiplier circuit.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel hat die Spannungsvervielfachungsschaltung einen Spannungsvervielfachungsfaktor von mindestens 2 oder von größer als 2.According to one embodiment, the voltage multiplier circuit has a voltage multiplication factor of at least 2 or greater than 2.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Spannungsvervielfachungsschaltung mindestens ein kapazitives Bauelement zum Speichern von Hochspannungsenergie. Ein kapazitives Bauelement wird häufig kurz mit dem Wort Kapazität bezeichnet.According to an embodiment, the voltage multiplier circuit includes at least one capacitive device for storing high voltage power. A capacitive device is often referred to simply by the word capacitance.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel beinhaltet das mindestens eine kapazitive Bauelement zum Speichern von Hochspannungsenergie einen Kondensator.In one embodiment, the at least one capacitive device for storing high voltage energy includes a capacitor.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel beinhaltet das mindestens eine kapazitive Bauelement zum Speichern von Hochspannungsenergie eine Diode.In one embodiment, the at least one capacitive device for storing high voltage energy includes a diode.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Erzeugen mit einer Spannungsvervielfachungsschaltung ein Aufladen eines oder mehrerer kapazitiver Bauelemente mit einer Eingangsspannung und ein Abgreifen einer gegenüber der Eingangsspannung erhöhten Ausgangsspannung an dem einen oder den mehreren kapazitiven Bauelementen.According to one embodiment, generating with a voltage multiplier circuit includes charging one or more capacitive devices with an input voltage and tapping an output voltage that is higher than the input voltage the one or more capacitive components.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Spannungsvervielfachungsschaltung eine Greinacher-Schaltung.According to one embodiment, the voltage multiplier circuit is a Greinacher circuit.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Spannungsvervielfachungsschaltung eine Villard-Schaltung.In one embodiment, the voltage multiplier circuit is a Villard circuit.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Spannungsvervielfachungsschaltung eine Transformator-basierte Schaltung.In one embodiment, the voltage multiplier circuit is a transformer-based circuit.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die räumlich entfernte Position um einen Faktor von mindestens fünf weiter von dem Halbleiterbauelement entfernt als die räumlich benachbarte Position von dem Halbleiterbauelement entfernt ist.According to an embodiment, the remote position is farther away from the semiconductor device by a factor of at least five than the spatially adjacent position is away from the semiconductor device.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die räumlich entfernte Position um einen Faktor von mindestens zehn weiter von dem Halbleiterbauelement entfernt als die räumlich benachbarte Position von dem Halbleiterbauelement entfernt ist.According to an embodiment, the remote position is farther away from the semiconductor device by a factor of at least ten than the spatially adjacent position is away from the semiconductor device.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Halbleiterbauelement auf einem Halbleiterwafer angeordnet.According to one exemplary embodiment, the semiconductor component is arranged on a semiconductor wafer.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Leitung eine flexibel bewegliche Leitung.According to one embodiment, the conduit includes a flexible movable conduit.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Niederspannungseinheit eine Prüfelektronik.According to one embodiment, the low voltage unit includes a test electronics.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Hochspannungseinheit eine Spannungsvervielfachungsschaltung.According to an embodiment, the high voltage unit includes a voltage multiplying circuit.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail below.

Es zeigenShow it

1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel; 1 a flowchart of a method according to an embodiment;

2 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 2 a block diagram of a device according to an embodiment;

3 ein Schaltbild einer Spannungsvervielfachungsschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und 3 a circuit diagram of a voltage multiplying circuit according to an embodiment; and

4 ein Schaltbild einer anderen Spannungsvervielfachungsschaltung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. 4 a circuit diagram of another voltage multiplying circuit according to another embodiment.

Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden”, „angeschlossen” sowie „gekoppelt” verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren sind identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.As used herein, the terms "connected," "connected," and "coupled" are used to describe both direct and indirect connection, direct or indirect connection, and direct or indirect coupling. In the figures, identical or similar elements are provided with identical reference numerals, as appropriate.

1 zeigt ein Ablaufdiagramm 100 eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. 1 shows a flowchart 100 a method according to an embodiment.

In 101 wird eine Niederspannung an einer von einem Halbleiterbauelement, an das eine Hochspannung anzulegen ist, räumlich entfernten Position erzeugt.In 101 For example, a low voltage is generated at a position remote from a semiconductor device to which a high voltage is to be applied.

In 102 wird die Niederspannung zu einer dem Halbleiterbauelement räumlich benachbarten Position zugeleitet.In 102 the low voltage is supplied to a semiconductor device spatially adjacent position.

In 103 wird eine Hochspannung aus der zugeleiteten Niederspannung an der dem Halbleiterbauelement räumlich benachbarten Position erzeugt.In 103 a high voltage is generated from the supplied low voltage at the semiconductor device spatially adjacent position.

In 104 wird die Hochspannung an das Halbleiterbauelement angelegt.In 104 the high voltage is applied to the semiconductor device.

2 zeigt ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Anlegen einer Hochspannung an ein Halbleiterbauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel. Ein in 2 ebenfalls dargestelltes Halbleiterbauelement 205, an das die Hochspannung angelegt werden soll, gehört selbst nicht zu der Vorrichtung. 2 FIG. 12 shows a block diagram of a device for applying a high voltage to a semiconductor device according to one embodiment. FIG. An in 2 also shown semiconductor device 205 to which the high voltage is to be applied does not belong to the device itself.

Eine Niederspannungseinheit 201 ist eingerichtet zum Erzeugen einer Niederspannung an einer von einem Halbleiterbauelement 205, an das eine Hochspannung anzulegen ist, räumlich entfernten Position.A low voltage unit 201 is configured to generate a low voltage on one of a semiconductor device 205 , to which a high voltage is to be applied, spatially distant position.

Eine Leitung 202 ist eingerichtet zum Zuleiten der Niederspannung zu einer dem Halbleiterbauelement 205 räumlich benachbarten Position.A line 202 is arranged to supply the low voltage to a semiconductor device 205 spatially adjacent position.

Eine Hochspannungseinheit 203 ist eingerichtet zum Erzeugen einer Hochspannung aus der zugeleiteten Niederspannung an der dem Halbleiterbauelement 205 räumlich benachbarten Position.A high voltage unit 203 is arranged to generate a high voltage from the supplied low voltage at the semiconductor device 205 spatially adjacent position.

Eine Kontaktiereinheit 204 ist eingerichtet zum Anlegen der Hochspannung an das Halbleiterbauelement 205. Die Kontaktiereinheit 204 verfügt über einen oder mehrere Prüfkontakte 206 zum Anlegen der Hochspannung an das Halbleiterbauelement 205. Die Kontaktiereinheit 204 kann beispielsweise zwei Prüfkontakte 206 haben. Die Kontaktiereinheit 204 kann beispielsweise einen Prüfkontakt 206 für den einen Pol der anzulegenden Hochspannung haben und für den anderen Pol der anzulegenden Hochspannung kann ein gemeinsamer Anschluß (Erde, Masse) auf einem anderen Weg vorhanden sein. Die Kontaktiereinheit 204 kann beispielsweise eine Vielzahl von Prüfkontakten 206 haben. Die genannten Varianten bezüglich der Prüfkontakte 206 können beispielsweise beliebig miteinander kombiniert sein.A contact unit 204 is arranged to apply the high voltage to the semiconductor device 205 , The contact unit 204 has one or more test contacts 206 for applying the high voltage to the semiconductor device 205 , The contact unit 204 can, for example, two test contacts 206 to have. The contact unit 204 For example, a test contact 206 for one pole of the high voltage to be applied and for the other pole of the To be applied high voltage, a common connection (earth, ground) can be present in a different way. The contact unit 204 For example, a variety of test contacts 206 to have. The variants mentioned with respect to the test contacts 206 For example, they can be combined with one another as desired.

Die Kontaktiereinheit 204 ist mit der Hochspannungseinheit 203 durch eine Hochspannungsleitung 207 verbunden. Die Hochspannungsleitung 207 kann auch entfallen, wenn die Kontaktiereinheit 204 unmittelbar an der Hochspannungseinheit 203 angeordnet ist. Die Kontaktiereinheit 204 und die Hochspannungseinheit 203 können auch in einer Einheit integriert sein, beispielsweise in einem Prüfkopf, der eingerichtet ist zum Erzeugen, aus der Niederspannung, einer Hochspannung zum Prüfen des Halbleiterbauelements 205 und eingerichtet ist zum unmittelbaren Anlegen der Hochspannung an das Halbleiterbauelement 205.The contact unit 204 is with the high voltage unit 203 through a high voltage line 207 connected. The high voltage line 207 can also be omitted if the contact unit 204 directly at the high voltage unit 203 is arranged. The contact unit 204 and the high voltage unit 203 may also be integrated in a unit, for example in a test head which is adapted to generate, from the low voltage, a high voltage for testing the semiconductor device 205 and is arranged for directly applying the high voltage to the semiconductor device 205 ,

Die Niederspannungseinheit 201 kann eine Prüfelektronik beinhalten. Eine Prüfelektronik, eingerichtet zum Prüfen eines Halbleiterbauelements und eingerichtet zum Erzeugen einer Niederspannung, kann an die Stelle der Niederspannungseinheit 201 treten. Die Leitung 202 kann eine Prüfelektronik und einen Prüfkopf verbinden und eingerichtet sein zum Zuleiten der Niederspannung von der Prüfelektronik zu dem Prüfkopf.The low voltage unit 201 may include a test electronics. A test electronics device, designed for testing a semiconductor component and configured to generate a low voltage, can replace the low-voltage unit 201 to step. The administration 202 can connect a test electronics and a test head and be set up to supply the low voltage from the test electronics to the probe.

Anschaulich ausgedrückt, beruht ein Aspekt der Erfindung darauf, die gewünschte Hochspannung erst nahe bei dem Messkopf beziehungsweise direkt am Messkopf zu erzeugen. Das heißt, die Hochspannung wird nahe beziehungsweise direkt am „device under test” (zu prüfende Vorrichtung, DUT, gemeint ist das zu prüfende Halbleiterbauelement 205) erzeugt.To put it simply, one aspect of the invention is based on generating the desired high voltage only near the measuring head or directly at the measuring head. That is, the high voltage is near or directly on the "device under test" (device under test, DUT, meant is the semiconductor device to be tested 205 ) generated.

Das geschieht beispielsweise durch eine Spannungsvervielfachungsschaltung in der Hochspannungseinheit 203. Die Hochspannung wird dabei aus einer Niederspannung erzeugt, wobei man die Niederspannung auch als Basisspannung für die Vervielfachung bezeichnen könnte. Die Basisspannung vor der Vervielfachung wird so gewählt, dass in den mit ihr beaufschlagten Vorrichtungsteilen unter Normalbedingungen keine Spannungsüberschläge zu erwarten sind. Es erfolgt eine lokale Spannungsvervielfachung nahe am oder im Messkopf oder Prüfkopf. Dadurch werden in großen Teilen der Testanordnung die benötigten Spannungen auf ein niedriges Niveau beschränkt und so Spannungsüberschläge vermieden.This happens, for example, by a voltage multiplier circuit in the high voltage unit 203 , The high voltage is generated from a low voltage, wherein the low voltage could also be referred to as a base voltage for the multiplication. The base voltage before the multiplication is selected so that no voltage flashovers are to be expected in the device parts subjected to it under normal conditions. There is a local voltage multiplication close to or in the measuring head or probe. As a result, the required voltages are limited to a low level in large parts of the test arrangement, thus avoiding voltage flashovers.

Beispielsweise erhält man mit einer Niederspannung von 500 bis 1000 Volt und einer Spannungsvervielfachung um einen Faktor 2 oder einen Faktor 4 eine Hochspannung im Bereich von 1000 bis 2000 Volt oder im Bereich von 2000 bis 4000 Volt.For example, with a low voltage of 500 to 1000 volts and a voltage multiplication by a factor of 2 or a factor of 4, a high voltage in the range of 1000 to 2000 volts or in the range of 2000 to 4000 volts is obtained.

3 zeigt ein Schaltbild einer Spannungsvervielfachungsschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel. 3 shows a circuit diagram of a voltage multiplying circuit according to an embodiment.

An den Anschlüssen 301 und 302 wird eine Eingangsspannung 303 (Niederspannung) angelegt. An den Anschlüssen 304 und 305 kann eine Ausgangsspannung 306 (Hochspannung) abgegriffen werden. Für die Eingangsspannung 303 wird eine Wechselspannung benötigt, die jedoch nicht sinusförmig sein muss. Die Ausgangsspannung 306 ist eine Gleichspannung.At the connections 301 and 302 becomes an input voltage 303 (Low voltage) applied. At the connections 304 and 305 can be an output voltage 306 (High voltage) are tapped. For the input voltage 303 An AC voltage is needed, but it does not have to be sinusoidal. The output voltage 306 is a DC voltage.

Während einer Halbwelle der Eingangsspannung 303 mit einer Polarität, bei welcher die Diode D1 307 leitet, wird der Kondensator C1 308 aufgeladen. Dies wird durch die Pfeile 309 symbolisiert. Bei einer nachfolgenden Halbwelle der Eingangsspannung 303 mit entgegengesetzter Polarität addiert sich die Spannung über den aufgeladenen Kondensator C1 308 mit der Eingangsspannung 303, so dass über die Diode D2 310 der Kondensator C2 311 mit einer Spannung vom doppelten Betrag der Eingangsspannung 303 aufgeladen wird. Dieser Vorgang wird durch die Pfeile 312 symbolisiert.During a half-wave of the input voltage 303 with a polarity in which the diode D1 307 conducts, the capacitor C1 308 charged. This is indicated by the arrows 309 symbolizes. At a subsequent half-wave of the input voltage 303 with opposite polarity, the voltage is added across the charged capacitor C1 308 with the input voltage 303 , so that via the diode D2 310 the capacitor C2 311 with a voltage twice the input voltage 303 is charged. This process is indicated by the arrows 312 symbolizes.

Am Kondensator C2 311 kann nun eine gegenüber der Eingangsspannung 303 verdoppelte Ausgangsspannung 306 abgegriffen werden. Eine derartige Schaltung wird auch als Greinacher-Schaltung bezeichnet.On the capacitor C2 311 can now have one opposite the input voltage 303 doubled output voltage 306 be tapped. Such a circuit is also referred to as a Greinacher circuit.

4 zeigt eine andere Spannungsvervielfachungsschaltung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. 4 shows another voltage multiplying circuit according to another embodiment.

Dargestellt ist eine ”4-stage cascade” (4-Stufen-Kaskade) von vier Spannungsverdopplerschaltungen, die gemäß dem anhand von 3 erklärten Schaltungsprinzip arbeiten.Shown is a "4-stage cascade" of four voltage doubler circuits, which according to the 3 explained circuit principle work.

An den Anschlüssen 401 und 402 wird die Eingangsspannung ”ac input” (Wechselspannungseingang) angelegt. Jeweils eine Diode D1 307, ein Kondensator C1 308, eine Diode D2 310 und ein Kondensator C2 311 bilden eine Spannungsverdopplungsstufe der Kaskade. An der jeweiligen Diode D2 310 der vorhergehenden Stufe liegt die Spannung an, die zur Speisung der nachgeschalteten Stufe verwendet wird. Diese ist bei entsprechender Polarität der Eingangsspannung gleich der Spannung, auf welche der Kondensator C2 311 der jeweiligen vorhergehenden Stufe aufgeladen ist. Im Leerlaufbetrieb der Schaltung werden alle Kondensatoren C2 311 auf die doppelte Eingangsspannung der Schaltung aufgeladen.At the connections 401 and 402 the input voltage "ac input" is applied. In each case a diode D1 307 , a capacitor C1 308 , a diode D2 310 and a capacitor C2 311 form a voltage doubling stage of the cascade. At the respective diode D2 310 The previous stage is the voltage used to feed the downstream stage. This is equal to the voltage to which the capacitor C2, with a corresponding polarity of the input voltage 311 charged the respective previous stage. In idle operation of the circuit all capacitors C2 311 charged to twice the input voltage of the circuit.

Zwischen den Anschlüssen „hv output” (Hochspannungsausgang) 403 und „earth” (Erde, Masse) 404 kann die Ausgangsgleichspannung der Schaltung abgegriffen werden. Jede Stufe der Kaskade addiert die an ihrem jeweiligen Kondensator C2 311 anliegende Spannung, das heißt etwa das Doppelte der Eingangswechselspannung, zur Ausgangsgleichspannung. Mit der gezeigten 4-fach-Kaskade wird also etwa eine Verachtfachung der Eingangsspannung erreicht.Between the connections "hv output" (high voltage output) 403 and "earth" (earth, mass) 404 the output DC voltage of the circuit can be tapped. Each stage of the cascade adds that to its respective capacitor C2 311 applied voltage, that is about twice the input AC voltage to the DC output voltage. Thus, with the 4-fold cascade shown, approximately an eightfold increase in the input voltage is achieved.

Die in 3 und 4 gezeigten Spannungsvervielfachungsschaltungen halten die Hochspannungsenergie in erster Linie min den Kondensatoren C2 311 bereit. Bei einer Stromentnahme am Ausgang wird Energie vom Eingang über die Kondensatoren C1 308 und die Kondensatoren C2 311 nachgeliefert.In the 3 and 4 Voltage multiplier circuits shown hold the high voltage energy primarily to the capacitors C2 311 ready. With a current drain at the output, energy from the input via the capacitors C1 308 and the capacitors C2 311 resupplied.

Da das Nachladen der Kondensatoren bei Stromentnahme eine gewisse Zeit benötigt, ist bei einem Kurzschluss am Ausgang beziehungsweise einem Hochspannungsüberschlag die instantan freiwerdende Energie auf die in den Kondensatoren bereits vorhandene Energie begrenzt. Durch die Verwendung von Kondensatoren als Energiespeicher werden die bei der Hochspannung verfügbaren Energiemengen beschränkt und damit ist selbst bei einem Hochspannungsüberschlag ein gewisser Schutz der Schaltung und des zu prüfenden Halbleiterbauelements gegeben.Since the recharging of the capacitors takes a certain amount of time when current is drawn, the energy released instantaneously is limited to the energy already present in the capacitors in the event of a short circuit at the output or a high-voltage flashover. The use of capacitors as energy storage limits the amounts of energy available at the high voltage, and thus, even with a high-voltage flashover, there is some protection for the circuit and the semiconductor component to be tested.

Claims

Procedure ( 100 ) for applying a high voltage to a semiconductor device ( 205 ), comprising: • generating a low voltage on one of a semiconductor device ( 205 ) to which a high voltage is to be applied, spatially remote position ( 101 ), wherein the low voltage is selected so that no voltage flashovers are to be expected in a device part subjected to it under normal conditions; Supplying the low voltage to a position spatially adjacent to the semiconductor device ( 102 ); Generating a high voltage from the supplied low voltage at the semiconductor device spatially adjacent position ( 103 ), wherein the high voltage is greater than the low voltage, and wherein the high voltage is greater than 300 volts; and • applying the high voltage to the semiconductor device ( 104 ).

Procedure ( 100 ) according to claim 1, further comprising: testing the semiconductor device ( 205 ) with the applied high voltage.

Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 2, further comprising: removing the applied high voltage from the semiconductor device ( 205 ).

Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 3, wherein generating the low voltage includes generating with a test electronics.

Procedure ( 100 ) according to claim 4, wherein the test electronics includes an automated test device.

Procedure ( 100 ) according to one of claims 4 to 5, further comprising: testing the semiconductor device ( 205 ) by means of the test electronics.

Procedure ( 100 ) according to any one of claims 1 to 6, wherein the supply means supplying with a flexibly movable line ( 202 ) includes.

Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 7, wherein the high voltage is greater than 1000 volts.

Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 8, wherein the high voltage is greater than 2000 volts.

Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 9, wherein the low voltage is less than 1000 volts.

Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 10, wherein the low voltage is less than 300 volts or equal to 300 volts.

Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 11, wherein generating the high voltage includes generating with a voltage multiplier circuit.

Procedure ( 100 ) according to claim 12, wherein the voltage multiplying circuit has a voltage multiplying factor of at least two or greater than two.

Procedure ( 100 ) according to one of claims 12 to 13, wherein the voltage multiplier circuit includes at least one capacitive device for storing high voltage energy.

Procedure ( 100 ) according to any one of claims 12 to 14, wherein generating with a voltage multiplier circuit includes charging one or more capacitive devices with an input voltage and tapping an output voltage raised from the input voltage to the one or more capacitive devices.

Procedure ( 100 ) according to one of claims 12 to 15, wherein the voltage multiplier circuit is a Greinacher circuit or a Villard circuit.

Procedure ( 100 ) according to any one of claims 1 to 16, wherein the remote position is farther from the semiconductor device (5) by a factor of at least five. 205 ) is removed as the spatially adjacent position of the semiconductor device ( 205 ) is removed.

Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 17, wherein the spatially distant position by a factor of at least ten farther from the semiconductor device ( 205 ) is removed as the spatially adjacent position of the semiconductor device ( 205 ) is removed.

Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 18, wherein the semiconductor component ( 205 ) is disposed on a semiconductor wafer.

Device for applying a high voltage to a semiconductor device ( 205 ), comprising: • a low voltage unit ( 201 ) for generating a low voltage on one of a semiconductor device ( 205 ), to which a high voltage is to be applied, in a spatially distant position, wherein the low voltage is selected such that in the device parts (FIG. 205 ) under normal conditions no flashovers are to be expected; • a line ( 202 ) arranged to supply the low voltage to a semiconductor device ( 205 ) spatially adjacent position; A high voltage unit ( 203 ) for generating a high voltage from the supplied low voltage at the semiconductor device ( 205 ) spatially adjacent position, wherein the high voltage is greater than the low voltage, and wherein the high voltage is greater than 300 volts; and a contacting unit ( 204 ) arranged for applying the high voltage to the semiconductor device ( 205 ).

Apparatus according to claim 20, wherein the conduit ( 202 ) a flexibly movable line ( 202 ) includes.

Device according to one of claims 20 to 21, wherein the low voltage unit ( 201 ) includes a test electronics.

Device according to one of claims 20 to 22, wherein the high-voltage unit ( 203 ) includes a voltage multiplying circuit.

The apparatus of claim 23, wherein the voltage multiplying circuit includes at least one capacitive device for storing high voltage power.

Device for testing a semiconductor device ( 205 ) with high voltage, comprising: • a test electronics set up for testing a semiconductor component ( 205 ) and configured to generate a low voltage, wherein the low voltage is selected such that in the device parts ( 205 ) under normal conditions no flashovers are to be expected; A spatially spaced from the test electronics probe arranged for generating, from the low voltage, a high voltage for testing the semiconductor device and arranged for direct application of the high voltage to the semiconductor device ( 205 ), wherein the high voltage is greater than the low voltage, and wherein the high voltage is greater than 300 volts; and • a line connecting the test electronics and the test head ( 202 ), adapted to supply the low voltage from the test electronics to the test head.