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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Testen von in einem Wafer ausgebildeten, integrierten Schaltkreisen.
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Aus der
US 2010/0 013 059 A1 , der
US 2001/0 046 168 A1 , der
US 2008/0 290 469 A1 , der
US 2014/0 131 840 A1 und der
US 2007/0241 766 A1 sind Halbleiterscheiben mit mehreren Halbleiterbereichen bekannt. Die Halbleiterbereiche sind durch einen Ritzrahmen voneinander beabstandet, wobei manche Halbleiterbereiche durch metallische Verbindungen in Serie verschaltet sind.
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Aus der
DE 103 42 312 A1 ist ein Halbleiterwafertestsystem bekannt. Integrierte Schaltungen beginnen ihre Herstellung in der Regel als Halbleiterstück bzw. integrierter Schaltkreis, Chip oder „Die” auf einem flachen kreisförmigen Wafer Substrat oder auch Halbleitersubstrat genannt. Das Halbleiterstück umfasst meist einen rechteckigen Teil der Wafer Oberfläche und ist auch unter der Bezeichnung integrierter Schaltkreis, Chip, Schaltung oder dergleichen bekannt. Jeder Wafer wird üblicherweise durch Ritz- oder Sägelinien in mehrere Halbleiterstücke segmentiert, die in der Regel im Wesentlichen identische rechteckige Strukturen integrierter Schaltkreise bilden. Manche Halbleiterstücke können Konstruktions- oder Testhalbleiterstücke sein. Andere Halbleiterstücke können Kantenhalbleiterstücke sein, bei denen der Wafer nicht die Bildung eines vollständigen Halbleiterstücks entlang der Kante des Wafers ermöglicht. Auf Wafern liegt zwischen den Halbleiterstücken ein Schlitzbereich oder Ritzrahmen. Die Größe des Ritzrahmens variiert mit der Anzahl und Anordnung der Halbleiterstücke auf dem Wafer. Wenn die Herstellung der integrierten Schaltkreise abgeschlossen ist, wird der Wafer entlang des Ritzrahmens z. B. geritzt und gebrochen, oder geschnitten, um die Halbleiterstücke zur Verwendung in Gehäusen von Bauelementen zu separieren. Integrierte Schaltkreise der Halbleiterstücke werden nach der Herstellung getestet, um zu ermitteln, ob ein geeigneter integrierter Schaltkreis hergestellt wurde. Die integrierten Schaltkreise können nach der Separierung des Wafers individuell getestet werden. Die integrierten Schaltkreise können ferner vor der Separierung des Wafers mittels eines sogenannten Multi-Side Testeinrichtung gemessen werden. Ein Testen der integrierten Schaltkreise beinhaltet in der Regel die Verwendung mechanischer Sonden von einer Testvorrichtung. Die mechanischen Sonden werden entsprechend ihrer Form auch als Nadelkarten bezeichnet. Die mechanischen Sonden kontaktieren Testanschlussflächen auf dem integrierten Schaltkreis. Nach der elektrischen Kontaktierung legt die Testvorrichtung Eingangssignale oder -spannungen an den integrierten Schaltkreis an und empfängt anschließend Ausgangssignale oder -spannungen von der integrierten Schaltung. Das Testgerät kann die gleiche Anzahl von Datentestkanälen wie die Anzahl von Datenanschlussflächen des integrierten Schaltkreises aufweisen. Falls ein integrierter Schaltkreis beispielsweise acht Datenanschlussflächen aufweist, dann sind beispielsweise acht Datentestkanäle mit den acht Testanschlussflächen auf dem integrierten Schaltkreis zu einem Lesen und Schreiben von Daten verbunden.
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Ein integrierter Schaltkreis enthält oft zusätzlich zu den Schaltungsteilen und Kontakten zur Erfüllung der eigentlichen Funktion zusätzliche Schaltungsteile, welche nur einmal während der Herstellung für die Tests der eigentlichen Funktionen nötig sind. Meist benötigt ein integrierter Schaltkreis eine eigene Schnittstelle um dem Testgerät den Zugang zu ermöglichen. Über diese Testschnittstelle wird der integrierte Schaltkreis für die einzelnen Tests konfiguriert, die zu testenden Schaltungsblöcke werden stimuliert und deren Reaktionen werden zu dem externen Testgerät übertragen. Möglicherweise werden die integrierten Schaltkreise im Laufe des Herstellungsprozesses zweimal getestet. Das erste Mal findet ein Testen statt nachdem ein Wafer, welcher mehrere gleichartige integrierte Schaltkreise enthält, gefertigt wurde. Dieser Test wird Wafer-Level-Test genannt. Das zweite Mal werden die integrierten Schaltkreise getestet nach dem sie vereinzelt und in ein Gehäuse verpackt wurden. Dieser Testschritt wird auch als Final-Test bezeichnet.
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Bei anderen Testsystemen sind integrierte Schaltkreise auf dem Wafer parallel geschaltet. Jeder integrierte Schaltkreis weist separierte Datenanschlussflächen zu einem Testen unterschiedlicher Abschnitte oder Bereiche des integrierten Schaltkreises auf. Datenanschlussflächen für ähnliche Abschnitte oder Bereiche jedes integrierten Schaltkreises sind über einen Bus oder einen anderen Routingmechanismus beispielsweise mit einer Wafertestanschlussfläche verbunden.
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Die
DE 103 42 312 A1 betrifft ebenso ein paralleles Testen von integrierten Schaltkreisen, die in einem Halbleiterwafer ausgebildet sind. Das Halbleiterwafertestsystem der
DE 103 42 312 A1 testet einen oder mehrere Halbleiterstückcluster auf einem Halbleiterwafer. Eine Testschaltung wird verwendet, um mehrere Abschnitte oder Bereiche jedes Halbleiterstücks parallel zu testen. Das Halbleiterwafertestsystem weist einen Puffer auf, der über die Testschaltung mit dem Halbleiterstückcluster verbunden ist. Der Puffer schreibt Testdaten auf einen Abschnitt jedes Halbleiterstücks in dem Halbleiterstückcluster. Der Puffer liest Testdaten von dem Abschnitt jedes Halbleiterstücks in dem Halbleiterstückcluster.
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Aus der
DE 198 31 563 A1 ist eine Anordnung zum Testen von aus einem Wafer hergestellten Chips bekannt, bei der den Chips mittels eines Testkopfes Testsignale zugeführt sind. Die Chips sind dabei bereits im Wafer durch in einem Sägerand der Chips vorgesehene Testleitungen mit den Testsignalen seriell oder parallel beaufschlagbar. Der Sägerand kann auch als Kerf oder Ritzrahmen bezeichnet werden. Im Sägerand können Logikeinheiten zur Datenkompression vorgesehen sein.
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Die
WO 2003/085 563 A1 sieht zur Verbindung zwischen integrierten Schaltkreisen auf einem Wafer einige schmale Metallbahnen im Ritzrahmen vor. Diese Metallbahnen sind typischerweise weniger als 0,1 mm lang und typischerweise einige wenige um breit. Diese schmalen Metallbahnen erzeugen nur mit einer geringen Wahrscheinlichkeit Kurzschlüsse beim Prozess des Ritzens des Wafers.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Stand der Technik weiterzubilden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung enthalten.
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Demzufolge ist eine Anordnung zum Testen von integrierten Schaltkreisen vorgesehen. Die Anordnung weist eine integrierte Testschaltung auf. Die Anordnung umfasst zudem ein Cluster, das zumindest einen ersten integrierten Schaltkreis und einen zweiten integrierten Schaltkreis aufweist.
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Der erste integrierte Schaltkreis ist in einem ersten Bauelementebereich eines Wafers ausgebildet. Der zweite integrierte Schaltkreis ist in einem zweiten Bauelementebereich des Wafers ausgebildet.
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Der erste Bauelementebereich und der zweite Bauelementebereich sind durch einen Ritzrahmen des Wafers beabstandet.
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Die integrierte Testschaltung ist zumindest über einen ersten Testleitungsabschnitt an den ersten integrierten Schaltkreis angeschlossen.
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Der zweite integrierte Schaltkreis ist über eine erste Verbindungsleitung an den ersten Testleitungsabschnitt angeschlossen.
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Die erste elektrische Verbindungsleitung weist einen ersten Halbleiterbereich in dem Halbleitermaterial auf. Der erste Halbleiterbereich lässt sich vorzugsweise als eine erste Wanne und/oder aus Polysilizium ausbilden. Der erste Halbleiterbereich erstreckt sich in dem Wafer durchgehend vom ersten Bauelementebereich über den Ritzrahmen bis zum zweiten Bauelementebereich. Der erste Halbleiterbereich ist von einem Substrat des Wafers elektrisch isoliert. Es sei angemerkt, dass die Wanne vorzugsweise eine entgegengesetzte Dotierung zu dem Substrat aufweist. Des Weiteren sei angemerkt, dass das Polysilizium eine Dotierung aufweist, um eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit aufzuweisen.
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Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass durch die Bildung des Clusters aus einer Vielzahl von gleichen integrierten Schaltkreisen signifikant weniger Chipfläche für die Testfunktion benötigt wird. Besonders bei integrierten Schaltkreisen mit kleiner Chipfläche wird proportional viel Chipfläche eingespart. Um dennoch alle Testfunktionen zu ermöglichen, sind die integrierten Schaltkreise an die Testschaltung parallel angeschlossen. Durch die Verwendung der Wanne im Ritzrahmen kann ein Kurzschluss vermieden werden, der durch ein Verschmieren von Metallmaterial beim Vereinzeln der vielen integrierten Schaltkreise entstehen könnte.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die integrierte Testschaltung über einen zweiten Testleitungsabschnitt an den ersten integrierten Schaltkreis angeschlossen. Vorteilhafterweise ist der zweite integrierte Schaltkreis über eine zweite Verbindungsleitung an den zweiten Testleitungsabschnitt angeschlossen. Vorteilhafterweise weist die zweite elektrische Verbindungsleitung einen zweiten Halbleiterbereich in dem Halbleitermaterial auf. Der zweite Halbleiterbereich lässt sich vorzugsweise als eine zweite Wanne und/oder aus Polysilizium ausbilden Vorteilhafterweise erstreckt sich der zweite Halbleiterbereich im Wafer durchgehend vom ersten Bauelementebereich über den Ritzrahmen bis zum zweiten Bauelementebereich. Vorteilhafterweise ist der zweite Halbleiterbereich von dem Substrat des Wafers elektrisch isoliert. Durch den zweiten Testleitungsabschnitt und die zweite Verbindungsleitung kann zumindest ein zweites Testsignal parallel übertragen werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung bildet zur elektrischen Isolierung die erste Wanne einen ersten PN-Übergang zum Substrat des Wafers aus.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung bildet zur elektrischen Isolierung die zweite Wanne einen zweiten PN-Übergang zum Substrat des Wafers aus.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist eine Haupterstreckungsrichtung der ersten Wanne und der zweiten Wanne auf dem Wafer überwiegend nach Art einer Parallelen ausgebildet. Die Haupterstreckungsrichtung ergibt sich dabei aus der lateral längsten Abmessung der jeweiligen Wanne.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist eine Dotierungspolarität eines Außenbereichs der Wanne einer Dotierungspolarität des Substrats des Wafers zur Bildung eines PN-Übergangs entgegengesetzt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die erste Verbindungsleitung und die zweite Verbindungsleitung im Ritzrahmen metallfrei.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist der erste Testleitungsabschnitt eine erste Metallbahn einer Metallisierungsebene des Wafers auf. Vorteilhafterweise erstreckt sich die erste Metallbahn über eine erste Länge des ersten Bauelementebereichs.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung weist der zweite Testleitungsabschnitt eine zweite Metallbahn einer Metallisierungsebene des Wafers auf. Vorteilhafterweise erstreckt sich die zweite Metallbahn über die erste Länge des ersten Bauelementebereichs.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die zweite Wanne von der ersten Wanne elektrisch isoliert. Die elektrische Isolierung ist vorteilafterweise durch eine Anzahl PN-Übergänge bewirkt. Alternativ ist die elektrische Isolierung durch ein dielektrisches Material bewirkt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist zur Testschaltung zumindest eine weitere Testschaltung parallel geschaltet. Durch die weitere Testschaltung wird eine Redundanz erzielt. Somit können bei genau einer defekten Testschaltung die integrierten Schaltkreise des Clusters noch mit der weiteren Testschaltung getestet werden.
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Die zuvor beschriebenen Weiterbildungsvarianten sind sowohl einzeln als auch in Kombination besonders vorteilhaft. Dabei können sämtliche Weiterbildungsvarianten untereinander kombiniert werden. Einige mögliche Kombinationen sind in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Figuren erläutert. Diese dort dargestellten Möglichkeiten von Kombinationen der Weiterbildungsvarianten sind jedoch nicht abschließend.
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Im Folgenden wird die Erfindung durch Ausführungsbeispiele anhand zeichnerischer Darstellungen näher erläutert.
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Dabei zeigen
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1 eine schematische Ansicht eines Wafers mit integrierten Schaltkreisen,
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2 eine schematische Schnittansicht eines Wafers mit integrierten Schaltkreisen, und
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3 einen schematischen Blockschaltplan.
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In 1 ist eine Anordnung zum Testen von integrierten Schaltkreisen 100, 200, 300 schematisch dargestellt. Integrierten Schaltkreise 100, 200, 300 sind in einem Wafer 80 ausgebildet und noch nicht vereinzelt. 1 zeigt eine ebenfalls integrierte Testschaltung 90. Zur Vereinfachung sind in 1 keine Anschlussflächen zur Verbindung mit einem separaten Testgerät dargestellt. Die stark vereinfachte Ansicht der 1 zeigt schematisch elektrische Verbindungen 111, 112, 211, 212, 311, 312, 410, 420, 510, 520, 610, 620 die jedoch im Falle eines fertig prozessierten Wafers 80 von außen nicht sichtbar sein können.
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1 zeigt ein Cluster 10 von im Wafer 80 integrierten Schaltkreisen 100, 200, 300. Das Cluster 10 bezeichnet dabei eine Gruppe von zueinander benachbart angeordneten, integrierten Schaltkreisen 100, 200, 300. Die integrierten Schaltkreise 100, 200, 300 weisen meist eine Mehrzahl von Bauelementen auf. Vorzugsweise sind alle integrierten Schaltkreise 100, 200, 300 des Clusters 10 in genau einer Reihe oder in genau einer Spalte oder in mehreren Reihen und/oder mehreren Spalten im Wafer 80 ausgebildet. Vorzugsweise sind alle integrierten Schaltkreise 100, 200, 300 des Clusters 10 in einer Fotomaske (englisch reticle) enthalten. Das Cluster 10 weist zumindest einen ersten und einen zweiten integrierten Schaltkreis 100, 200 auf. Das Cluster 10 kann jedoch abweichend von der Ausführung der 1 eine große Vielzahl von integrierten Schaltkreisen aufweisen. Vorzugsweise weisen alle integrierten Schaltkreise 100, 200, 300 eines Clusters 10 eine identische Strukturierung auf, wobei die integrierten Schaltkreise 100, 200, 300 beispielsweise aufgrund von Prozessstreuung unterschiedliche Eigenschaften aufweisen können. Abweichend von der vereinfachten Darstellung der 1 kann auf dem Wafer 80 eine Mehrzahl von gleichartigen Clustern ausgebildet sein.
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Der erste integrierte Schaltkreis 100 ist in einem ersten Bauelementebereich 110 des Wafers 80 ausgebildet. Hingegen ist der zweite integrierte Schaltkreis 200 in einem zweiten Bauelementebereich 220 des Wafers 80 ausgebildet. Die Bauelementebereiche 110, 220 sind in der Ausführung zu 2 näher erläutert. Der erste Bauelementebereich 110 und der zweite Bauelementebereich 220 sind durch einen Ritzrahmen 70 des Wafers 80 beabstandet. Der Ritzrahmen 70 kann auch als Ritzgraben bezeichnet werden. In der Ausführung der 1 ist der Ritzrahmen 70 ebenfalls zwischen der integrierten Testschaltung 90 und dem ersten Bauelementebereich 110 und zwischen dem zweiten Bauelementebereich 220 und einem dritten Bauelementebereich 330 eines dritten integrierten Schaltkreises 300 des Clusters 10 ausgebildet.
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Die Testschaltung 90 ist in der Ausführung der 1 zum Testen von allen integrierten Schaltkreise 100, 200, 300 des Clusters 10 verschaltet. Die integrierten Schaltkreise 100, 200, 300 des Clusters 10 sind parallel an die Testschaltung 90 zum parallelen Empfang von Testsignalen angeschlossen. Es wird also nicht für jeden integrierten Schaltkreis 100, 200, 300 separat eine Testschaltung benötigt. Die Testschaltung 90 ist in der Ausführung der 1 auch nicht in einen der integrierten Schaltkreise 100, 200, 300 integriert, sondern getrennt angeordnet. In der Ausführung der 1 ist die Testschaltung 90 zum ersten integrierten Schaltkreis 100 benachbart angeordnet. Dabei ist die Testschaltung 90 in der Ausführung der 1 durch den Ritzrahmen 70 von dem benachbarten integrierten Schaltkreis 100 getrennt. Alternativ kann die Testschaltung 90 an einer anderen Position (nicht dargestellt) des Wafers 80 ausgebildet und über Leitungen an die integrierten Schaltkreise 100, 200, 300 des Clusters 10 angeschlossen sein.
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Die integrierte Testschaltung 90 ist zum Testen der integrierten Schaltkreise 100, 200, 300 über Testleitungsabschnitte 111, 112, 211, 212, 311, 312 und Verbindungsleitungen 410, 420, 510, 520, 610, 620 an die integrierten Schaltkreise 100, 200, 300 angeschlossen. In der Ausführung der 1 ist die integrierte Testschaltung 90 zumindest über einen ersten Testleitungsabschnitt 111 und einen zweiten Testleitungsabschnitt 112 an den ersten integrierten Schaltkreis 100 angeschlossen. In der Ausführung der 1 überqueren der erste Testleitungsabschnitt 111 und der zweite Testleitungsabschnitt 112 den ersten integrierten Schaltkreis 100 in Richtung der Länge L1 des ersten integrierten Schaltkreises 100.
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Der zweite integrierte Schaltkreis 200 ist über eine erste Verbindungsleitung 410 an den ersten Testleitungsabschnitt 111 und über eine zweite Verbindungsleitung 420 an den zweiten Testleitungsabschnitt 112 angeschlossen. Die erste Verbindungsleitung 410 weist eine erste Wanne 411 auf. Die zweite Verbindungsleitung 420 weist eine zweite Wanne 422 auf. Eine Wanne 411, 422 wird erzeugt, indem in einer Fotomaske eine entsprechende geometrische Form ein Einbringen (z. B. Implantation) von Dotierungsstoffen in Halbleitermaterial des Wafers 80 definiert. In der Ausführung der 1 sind eine Haupterstreckungsrichtung der ersten Wanne 411 und eine Haupterstreckungsrichtung der zweiten Wanne 422 im Wesentlichen parallel ausgebildet.
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In der Ausführung der 1 sind ein dritter Testleitungsabschnitt 211 und ein vierter Testleitungsabschnitt 212 im Bereich des zweiten integrierten Schaltkreises 200 ausgebildet. Der dritte Testleitungsabschnitt 211 und der vierte Testleitungsabschnitt 212 queren den zweiten integrierten Schaltkreis 200 in Richtung der Länge L2 des zweiten integrierten Schaltkreises 200. Der dritte Testleitungsabschnitt 211 ist an die erste Verbindungsleitung 410 und der vierte Testleitungsabschnitt ist an die zweite Verbindungsleitung 420 angeschlossen.
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In der Ausführung der 1 ist der dritte integrierte Schaltkreis 300 über einen fünften Testleitungsabschnitt 311 und über eine dritte Verbindungsleitung 610 an den dritten Testleitungsabschnitt 211 angeschlossen. Entsprechend ist in der Ausführung der 1 der dritte integrierte Schaltkreis 300 über einen sechsten Testleitungsabschnitt 312 und über eine vierte Verbindungsleitung 620 an den vierten Testleitungsabschnitt 212 angeschlossen. Der fünfte Testleitungsabschnitt 311 und der sechste Testleitungsabschnitt 312 queren den dritten integrierten Schaltkreis 300 in Richtung der Länge L3 des dritten integrierten Schaltkreises 300. Die Testleitungsabschnitte 111, 112, 211, 212, 311, 312 sind in der Ausführung der 1 in derselben Metallisierungsebene des Wafers 80 ausgebildet.
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Der zweite integrierte Schaltkreis 200 ist über den dritten Testleitungsabschnitt 211 und über die erste Verbindungsleitung 410 und über den ersten Testleitungsabschnitt 111 und über eine weitere Verbindungsleitung 510 an die Testschaltung 90 angeschlossen. Ebenso ist der zweite integrierte Schaltkreis 200 ist über den vierten Testleitungsabschnitt 212 und über die zweite Verbindungsleitung 420 und über den zweiten Testleitungsabschnitt 112 und über eine weitere Verbindungsleitung 520 an die Testschaltung 90 angeschlossen. Die Verbindungsleitungen 410, 420, 510, 520, 610, 620 sind derart ausgebildet, dass diese den Ritzrahmen nur senkrecht queren.
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In der 2 ist eine Schnittansicht durch einen Wafer 80 schematisch dargestellt. Gezeigt ist ein Schnitt durch eine Testschaltung 90, durch einen ersten Bauelementebereich 110 mit einer ersten integrierten Schaltung 100, durch einen Ritzrahmen 70 und durch einen zweiten Bauelementebereich 220 mit einer zweiten integrierten Schaltung 200.
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Zum Design der integrierten Schaltkreise 100, 200 finden Designregeln Anwendung. Dabei dürfen Bauelemente des ersten integrierten Schaltkreises 100 nur innerhalb des ersten Bauelementebereichs 110 ausgebildet werden und dessen Grenzen nicht überlappen. Bauelemente des zweiten integrierten Schaltkreises 200 dürfen nur innerhalb des zweiten Bauelementebereichs 220 ausgebildet werden und dessen Grenzen ebenfalls nicht überlappen. Hingegen ist die geometrische Definition einer Wanne 411 von den Designregeln ausgenommen, so dass sich die Wanne 411 auch über einen Ritzrahmen 70 erstreckt.
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Bauelemente im ersten integrierten Schaltkreis 100 werden untereinander mittels Metallbahnen in einer oder meist mehreren Metallisierungsebenen verbunden (in 2 nicht dargestellt). Testleitungsabschnitte 111, 212 sind beispielsweise in einer obersten Metallisierungsebene als Metallbahnen ausgebildet. Der Testleitungsabschnitt 111 ist über ein Via 121 an den ersten integrierten Schaltkreis 100 angeschlossen. Der Testleitungsabschnitt 211 ist über ein weiteres Via 222 an den zweiten integrierten Schaltkreis 200 angeschlossen.
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Im Ausführungsbeispiel ist eine erste Wanne 411 einer ersten Verbindungsleitung 410 in ihrer Haupterstreckungsrichtung im Schnitt dargestellt. Die erste Verbindungsleitung 410 verbindet den Testleitungsabschnitt 111 mit dem Testleitungsabschnitt 211 und somit den zweiten integrierten Schaltkreis 200 mit dem ersten Testleitungsabschnitt 111 und weiter mit der Testschaltung 90.
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Die Wanne 411 der ersten Verbindungsleitung 410 ist durch Dotierstoffe gebildet, die eine umgekehrte Polarität in Bezug zu den Dotierstoffen eines Substrats 85 des Wafers 80 ausbilden. In der Ausführung der 2 ist die erste Wanne 411 n-dotiert und das Substrat 85 ist p-dotiert. Alternativ könnte auch das Substrat 85 p-dotiert und die erste Wanne 411 n-dotiert sein (nicht dargestellt). Die zweite Wanne 422 gemäß 1 ist entsprechend der ersten Wanne 411 ausgebildet, jedoch lateral zur ersten Wanne 411 beabstandet. Demzufolge bilden die erste Wanne 411 und die zweite Wanne 422 je einen PN-Übergang zum Substrat 85 aus. Die erste Wanne 411 ist von dem Substrat 85 des Wafers 80 durch den PN-Übergang elektrisch isoliert. Für Testsignale wird der jeweilige PN-Übergang in Sperrrichtung betrieben. Beispielsweise wird in der Ausführung der 2 das Substrat 85 auf Massepotential gelegt. Alternativ oder in Kombination zu PN-Übergängen könnte die Isolation mittels dielektrischen Materials, z. B. SiO2 erfolgen (nicht dargestellt).
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Die in 2 im Schnitt dargestellte erste Wanne 411 erstreckt sich im Wafer 80 durchgehend vom ersten Bauelementebereich 110 über den Ritzrahmen 70 bis zum zweiten Bauelementebereich 220. Die erste Wanne 411 ist dabei im ersten Bauelementebereich 110 durch eine oder mehrere Durchkontaktierungen bzw. Vias 412, im Englischen als ”Vertical interconnect access” bezeichnet, der ersten Verbindungsleitung 410 an den ersten Testleitungsabschnitt 111 angeschlossen. Die erste Wanne 411 ist im zweiten Bauelementebereich 220 durch eine oder mehrere Vias 413 der ersten Verbindungsleitung 410 an den dritten Testleitungsabschnitt 211 angeschlossen. Der Ritzrahmen 70 ist somit im Bereich der ersten Wanne 411 metallfrei. Somit kann kein Metallmaterial beim Trennen des ersten integrierten Schaltkreises 100 vom zweiten integrierten Schaltkreis 200 verschmieren und einen unerwünschten Kurzschluss zum Substrat 85 (Masse) herstellen.
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Die zweite Wanne 422 gemäß der Darstellung der 1 ist entsprechend der ersten Wanne 411 ausgebildet. Demzufolge erstreckt sich die zweite Wanne 422 im Wafer 80 durchgehend vom ersten Bauelementebereich 110 über den Ritzrahmen 70 bis zum zweiten Bauelementebereich 220, wobei die zweite Wanne 422 ebenfalls von dem Substrat 85 des Wafers 80 elektrisch isoliert ist. Der Widerstand einer Wanne 411, 422 (Wannenwiderstand) kann durch die Dotierungskonzentration in der Wanne 411, 412 eingestellt werden.
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In 3 ist ein Blockschaltplan mit einem ersten integrierten Schaltkreis 100 und einem zweiten integrierten Schaltkreis 200 schematisch dargestellt. Der erste integrierte Schaltkreis 100 weist die Funktionsblöcke 150, 160 und 170 für die Funktionen A, B und C auf. Funktion A ist beispielsweise eine Messsignalauswertung, Funktion B ist beispielsweise eine Kommunikationsschnittstelle usw. Der zweite integrierte Schaltkreis 200 weist die gleichen Funktionsblöcke 250, 260 und 270 auf, die dieselben Funktionen ausführen sollen.
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Die Funktionsblöcke 150, 160, 170 des ersten integrierten Schaltkreises 100 sind über Testleitungsabschnitte 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119 an die Testschaltung 90 angeschlossen. Die Funktionsblöcke 250, 260, 270 des zweiten integrierten Schaltkreises 200 sind über die Verbindungsleitungen 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490 an die Testleitungsabschnitte 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119 angeschlossen. Jede der Verbindungsleitungen 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490 weist eine Wanne auf (nicht dargestellt), die den Ritzrahmen 70 senkrecht quert.
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Die Testschaltung 90 ist als Testschnittstelle für mehrere integrierte Schaltkreise 100, 200 außerhalb der integrierten Schaltkreise 100, 200 angeordnet. Für jedes Testsignal geht von der Testschaltung 90 in der Ausführung der 3 vorzugsweise genau eine Leitung oder höchst vorzugsweise mehrere Leitungen ab, bevorzugt also genauso viele, wie es Testsignale für einen integrierten Schaltkreis 100, 200 gibt. Alle integrierten Schaltkreise 100, 200 werden zum gleichzeitigen Empfang aller Testsignale parallel an die Testschaltung 90 angeschlossen. Die integrierten Schaltkreise 100, 200 weisen nicht dargestellte Testmultiplexer auf.
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Die Testsignale können mittels Testleitungsabschnitte 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119 den ersten integrierten Schaltkreis 100 überqueren, damit diese nicht den Ritzrahmen 70 entlang geführt werden müssen, und dennoch an den Nachbar, den zweiten integrierten Schaltkreis 200 angeschlossen werden können. Der Ritzrahmen 70 wird zu Verbindung senkrecht oder auch schräg gequert. Die Querung des Ritzrahmens 70 erfolgt dabei nicht in einer Metallisierungsebene, sondern in einer Halbleiterschicht mittels einer Wanne (411 in 2).
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Da alle integrierten Schaltkreise 100, 200 parallel an die Testschaltung 90 angeschlossen sind, lassen sich auf diese Weise die Testeingangssignale (Stimuli, Test-Modi, Konfiguration) der integrierten Schaltkreise 100, 200 kontrollieren. Die Versorgungseingänge und die Dateneingänge der integrierten Schaltkreise 100, 200 eines Clusters 10 können somit miteinander verbunden werden. Die Testsignale können auch über die Fotomaskengrenzen hinweg verbunden werden. Dazu werden die Fotomasken teilweise überlappend genutzt, wobei in einem Überlappungsbereich der Fotomasken eine Wannenform definiert wird.
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Die Testausgangssignale werden einzeln je integriertem Schaltkreis 100, 200 über deren Anschlussflächen 151, 152, 161, 162, 171, 172, 251, 252, 261, 262, 271, 272 ausgegeben. Die Anschlussflächen 151, 152, 161, 162, 171, 172, 251, 252, 261, 262, 271, 272 der integrierten Schaltkreise 100, 200 können auch für deren Applikationen genutzt werden.
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In der Ausführung der 3 sind je Cluster 10 zwei Testschaltungen 90, 95 parallel angeschlossen. Jede der Testschaltungen 90, 95 weist in der Ausführung der 3 eigene Anschlussflächen 91, 92, 93, 96, 97, 98 zur Kontaktierung durch ein nicht dargestelltes Testgerät auf. Beide Testschaltungen 90, 95 bilden eine Redundanz. Die beiden Testschaltungen 90, 95 vereinfachen die Nadelkarte. Weiterhin fällt der gesamte Cluster 10 nicht aus, wenn nur eine der Testschaltungen 90, 95 defekt ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausgestaltungsvarianten der 1 bis 3 beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, eine viel größere Anzahl von integrierten Schaltkreisen in einem Cluster zusammen zu fassen. Ebenfalls ist es möglich jede Testschaltung 90, 95 auf dem Wafer anders anzuordnen. Auch ist es möglich, eine andere geometrische Form von Testleitungsabschnitten vorzusehen. Die Funktionalität der Anordnung gemäß 1 kann besonders vorteilhaft für eine Zusammenfassung einer großen Vielzahl von integrierten Messschaltkreisen oder Sensorschaltkreisen in einem Cluster verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Cluster, Gruppe
- 70
- Ritzrahmen, Ritzgraben, Einritzlinie, Sägelinie, Sägerand
- 80
- Wafer
- 85
- Substrat
- 90, 95
- Testschaltung
- 91, 92, 93, 96, 97, 98, 151, 152, 161, 162, 171, 172, 251, 252, 261, 262, 271, 272
- Anschlussfläche, Pad
- 100, 200, 300
- Integrierter Schaltkreis, Die, Halbleiterchip
- 110, 220, 330
- Bauelementebereich
- 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 211, 212, 311, 312
- Testleitungsabschnitt
- 121, 222, 412, 413
- Via, Durchkontaktierung
- 150, 160, 170, 250, 260, 270
- Funktionsblock
- 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490, 510, 520, 610, 620
- Verbindungsleitung
- 411, 422
- Wanne