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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung betrifft das Testen
von integrierten Schaltungsbauelementen unter Verwendung eines Halbleiterprüfgeräts und insbesondere
das parallele Testen einer Anzahl von Bauelementen unter Verwendung
eines einzelnen Kanals des Prüfgeräts für eine größere Effizienz
und einen größeren Durchsatz.
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Integrierte Schaltungs- (IC) Bauelemente sind
ein wichtiger Teil von fast jedem modernen elektronischen oder Computersystem.
Um die Herstellungskosten solcher Systeme zu verringern, erwartet der
Hersteller, dass jedes Bestandteils-IC-Bauelement von Defekten frei
ist und gemäß seinen
Spezifikationen arbeitet. Somit ist es nicht unüblich zu erwarten, dass jedes
IC-Bauelement einem strengen Testen unterzogen wird, bevor es zum
Systemhersteller versandt wird.
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Es wurde jedoch festgestellt, dass
ein signifikanter Teil der Gesamtkosten zum Erzeugen eines IC-Bauelements
seinem Testen zugeschrieben werden kann. Dies liegt daran, dass
viele modernen IC-Bauelemente komplexe Funktionen durchführen, eine
große
Anzahl von Eingängen
und Ausgängen aufweisen
und mit hohen Geschwindigkeiten arbeiten. Ein Speicherbauelement
mit 256 Mb kann beispielsweise 16 Datenleitungen und 22 Adressenleitungen
aufweisen. Eine simplistische Methode zum Testen eines solchen Bauelements
bestünde
darin, einen bekannten Datenwert in jede Speicherstelle zu schreiben
und dann von jeder Stelle zu lesen und dann den gelesenen Wert mit
dem erwarteten oder geschriebenen Wert zu vergleichen, um irgendwelche
Fehler festzustellen. Aufgrund der großen Anzahl von Stellen, die
jeweils mehrere Bits enthalten, ist jedoch ein solches Verfahren
zum Testen jedes Bits jeder Stelle sehr zeitaufwändig. Folglich hat sich das
Gebiet des Testentwurfs zum Erzeugen von effizienten Verfahren zum
Erkennen von so vielen Fehlern wie möglich, während die geringste Anzahl
an Testsequenzen verwendet wird, entwickelt.
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Ein Speicherbauelement kann unter
Verwendung eines automatischen Halbleiterprüfgeräts getestet werden. 1 zeigt ein solches Prüfgerät 108 mit
einer Anzahl (N) von Kanälen
zum parallelen Testen einer Anzahl von Bauelementen unter Test (DUTs),
wie z. B. das DUT 118. Das Prüfgerät 108 führt normalerweise
ein Testprogramm aus und erzeugt als Reaktion darauf Daten und Adressen
in jedem Kanal, die eine komplexe Testsequenz 106 festlegen,
die zum Testen der speziellen DUTs entworfen ist. Jeder Kanal des
Prüfgeräts 108 speist
ein jeweiliges DUT, so dass eine Anzahl von DUTs entsprechend der
Anzahl von Kanälen
gleichzeitig getestet werden. Eine Nadelkarte (nicht dargestellt),
die alle N Kanäle
empfängt,
liefert Adressen- und Schreibdaten der Testsequenz 106 zu
Stellen in N verschiedenen DUTs gleichzeitig, während die DUTs noch ein Teil
eines Halbleiterwafers 116 sind. Das Prüfgerät 108 liest dann von
diesen Stellen und führt
einen Vergleich mit erwarteten Daten, die es erzeugt, durch. Die
Ergebnisse des Vergleichs helfen festzustellen, ob ein spezielles
Bit, das von einer Stelle in einem DUT gelesen wird, fehlerhaft
ist. Das Prüfgerät 108 führt die
obigen Lese- und Schreibzyklen viele Male mit denselben oder anderen
Datenmustern durch, um so viele Stellen der DUTs wie möglich bei
gegebenen Zeit- und Budgeteinschränkungen zu überprüfen.
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Um den Durchsatz hinsichtlich der
Anzahl von pro Einheitszeit getesteten DUTs zu erhöhen, kann
ein größeres Prüfgerät mit mehr
Kanälen
gebaut werden. Eine solche Lösung
könnte
jedoch unerschwinglich teuer sein. Das Prüfgerät ist eine komplexe Maschine
mit hoher Geschwindigkeit, die viel Zeit und Aufwand erfordert,
um sie zu modifizieren oder zu verbessern. Überdies kann ein einzelner
Kanal eines modernen Prüfgeräts zwischen
50 und 100 Signaldrähte
umfassen, so dass das Erhöhen
der Anzahl von Kanälen
zwischen dem Prüfgerät und der Nadelkarte
es physikalisch unpraktisch macht, alle Signaldrähte mit der Nadelkarte zu verbinden.
Daher ist eine effizientere Lösung
zum Erhöhen
des Durchsatzes eines IC-Testsystems erforderlich.
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Das US-Patent Nr. 5 070 297 offenbart
eine Testvorrichtung für
integrierte Schaltungen eines vollen Wafers. 3 stellt eine Teststeuereinheit dar, die
mit einer Nadelkarte in Eingriff steht, die mit mehreren IC-Chips über Sondenspitzen
verbunden ist. Die Teststeuereinheit liefert Testeingangssignale
und erwartete Ausgangssignale. Die Nadelkarte weist Vergleicher
auf, die die erwarteten Ausgangssignale empfangen und mit Fehlerzustandsregistern
mit einem Speicher zum Speichern von Signalen von den Vergleichern
verbinden. Die Nadelkarte weist Datenspeicher- und Datenübertragungsfähigkeiten
auf, so dass eine Teststeuereinheit, die nur zum Testen eines Chips
auf einmal geeignet ist, gleichzeitig mit einer Vielzahl von Chips
zum Testen der Vielzahl von auf einem Wafer ausgebildeten Chips
verbunden werden kann.
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Patent Abstracts of Japan, Band 101,
Nr. 278 (S. 499), 20. September 1986 (20. 09. 1986) &
JP 61099876A (NEC Corp.),
17. Mai 1986 (17. 05. 1986) offenbart eine LSI-Testvorrichtung, deren Zweck darin besteht,
zahlreiche LSIs mit vielen Anschlussstiften gemeinsam zu testen.
Eine gemessene Baugruppe, die mit mehreren LSIs und einem Standard-IC-Modul
ausgestattet ist und deren funktionale Betriebsfähigkeit bestätigt wurde,
wird durch einen Impulserzeugungsteil über einen Eingangssteuerteil auf
der Basis der vorbestimmten Testspezifikation mit einem Testsignal
versorgt. Das Ausgangssignal aus dem Standard-IC-Modul wird über einen Ausgangssteuerteil
zu einem gemessenen Ausgangssteuerteil geliefert. Jeweilige Eingangssignale
vom Impulserzeugungsteil werden zu jeweiligen LSIs auf einer gemessenen
Baugruppe in einer Zeitverschachtelungsweise geliefert. Diese Ausgangssignale
von den LSIs werden in einer Zeitverschachtelungsweise zu dem gemessenen
Ausgangssteuerteil geliefert. Der gemessene Ausgangssteuerteil vergleicht/unterscheidet
das Ausgangssignal aus den LSIs auf der gemessenen Baugruppe, das
in einer Zeitverschachtelungsweise geliefert wird, mit jenem vom
Standard-IC-Modul und das erhaltene Ergebnis wird zu einer Prüfgeräthaupteinheit
geliefert. Die Prüfgeräthaupteinheit
zeigt das Ergebnis auf einer Anzeigevorrichtung oder einer Ausgabevorrichtung
an.
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IBM TDB Band 39, Nr. 07, 1. Juli
96, S. 243–244,
offenbart einen N-UP-Testadapter zum gleichzeitigen Testen einer
Anzahl von Speicherproduktkarten unter Verwendung eines einzelnen
Speicherprüfgeräts. Der
N-UP-Testadapter besteht aus zwei Hauptkomponenten; dem gemeinsamen
Abschnitt, der die Testadapter-Steuerschaltungen enthält, und
den Produktschnittstellenkarten, die direkt mit der getesteten Produktkarte
koppeln. Der Begriff "N-UP" bezieht sich auf
die Fähigkeit
zum Testen einer Anzahl von Produktkarten auf einmal (N kann 1 bis
32 sein). Für
jede zu testende Produktkarte ist eine entsprechende Produktschnittstellenkarte
vorhanden. Wenn nur eine Produktkarte getestet wird, müssen Signale,
die von der Produktkarte stammen, normalerweise geprüft werden
und werden zum Prüfgerät zurückgeführt, wo
sie mit dem, was erwartet wurde, verglichen werden, und eine Fehlerbedingung wird
erzeugt, wenn eine Nicht-Übereinstimmung
auftritt. Wenn eine Anzahl von Produktkarten gleichzeitig getestet
werden, wird der Vergleich an den einzelnen Produktschnittstellenkarten
durchgeführt
und eine Fehlerinformation wird in Speichern gespeichert, die sich
auf diesen einzelnen Produktschnittstellenkarten befinden. Wenn
ein Test beendet ist, fragt das Prüfgerät ein Zustandsregister auf
jeder Produktschnittstellenkarte ab. Wenn ein Zustandsregister anzeigt, dass
ein Fehler aufgetreten ist, wird der Inhalt des Fehlerspeichers
auf der Produktschnittstellenkarte, welches Zustandsregister den
Fehler angezeigt hat, vom Prüfgerät gelesen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Folglich richtet sich ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung auf eine Schnittstellenschaltung, die im Wesentlichen
als Relais zwischen dem Prüfgerät und einer
Anzahl von DUTs wirkt, wobei Testvektoren in jedem Kanal zu mehreren
DUTs aufgefächert
sind. Im Allgemeinen umfassen die Testvektoren Testimpulse, wie
z. B. Adressen, Datenwerte und Steuersignale, die zu den DUTs weitergeleitet
werden, während
irgendwelche Zeitsteuereinschränkungen
zwischen den Testimpulsen, die vom Prüfgerät festgelegt wurden, eingehalten
werden. Die Reaktionen von den DUTs auf diese Testimpulse können dann durch
die Schnittstellenschaltung gesammelt werden und zum Prüfgerät zurückgeleitet
werden. Falls erwünscht,
kann die Schnittstellenschaltung ferner mit einer Fehlererkennungsfähigkeit
auf der Basis der Reaktionen verbessert werden. Die Reaktion von
jedem DUT kann beispielsweise durch Vergleiche innerhalb des DUT
und über
das DUT auf interne Konsistenz ausgewertet werden, oder sie kann
durch Vergleich mit erwarteten Reaktionen, die vom Prüfgerät empfangen
werden, ausgewertet werden. Die Ergebnisse des Vergleichs können dann
zum Prüfgerät zusammengefasst
oder in Detailform zurückgeliefert
werden.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel zeichnet
sich die Schnittstellenschaltung durch einen Eingang zum Empfangen
von Testdaten, Erwartungsdaten (Testvektoren) und Steuerwerten vom Prüfgerät aus. Ein
Ausgang treibt die Testdaten in eine Anzahl von DUTs und liest dann
anschließend die
Daten aus den DUTs. Die Vergleichsschaltung liefert eine Fehlerinformation
als Reaktion auf die Durchführung
eines Vergleichs zwischen Datenwerten, die von jedem der DUTs gelesen
werden, und erwarteten Daten, die vom Prüfgerät empfangen werden. Ein Speicherbereich
für die
Fehlerinformation kann als Teil der Schnittstellenschaltung vorgesehen sein.
Die Schnittstellenschaltung ermöglicht
folglich, dass jeder Kanal des herkömmlichen Prüfgeräts zum Testen von nicht nur
einem einzelnen DUT, sondern von einer Anzahl von DUTs, vorzugsweise
parallel, verwendet wird.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung wird ein System zum Testen einer Anzahl von DUTs mit einem
herkömmlichen
Prüfgerät mit einer
Anzahl von Sätzen
von Prüfgerät-Eingangs-/Ausgangs-
(E/A) Leitungen, wobei das Prüfgerät Datenwerte
auf jedem Satz von Prüfgerät-E/A-Leitungen zum Testen
eines einzelnen DUT liefert, und mit einer Nadelkarte mit einer
Anzahl von Sondenelementen zum Kontaktieren einer Anzahl von Signalstellen
von zwei oder mehr DUTs offenbart. Die Schnittstellenschaltung liegt
auf der Nadelkarte und weist einen Eingang, der mit einem der Sätze von
Prüfgerät-E/A-Leitungen
gekoppelt ist, und einen mit den Sonden gekoppelten Ausgang auf.
Die Schnittstellenschaltung transportiert Datenwerte von ihrem Eingang
zu ihrem Ausgang und führt
unter Verwendung der von den DUTs gelesenen Datenwerte einen Vergleich
durch, um Fehler, falls vorhanden, in den DUTs festzustellen. Mehrere
DUTs können
folglich durch jeden Kanal des Prüfgeräts getestet werden, ohne die
Testsequenz zu stören,
die vorher erzeugt wurde, um ein einzelnes DUT zu testen. Das Prüfgeräteprogramm
innerhalb des Prüfgeräts kann modifiziert
werden, um die Fehlerinformation über denselben Satz von Prüfgerät-E/A-Leitungen
zu lesen, nachdem die Testsequenz beendet wurde.
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In einem speziellen Ausführungsbeispiel werden
die Ergebnisse des Vergleichs (Fehlerinformation) an das Prüfgerät über denselben
Kanal als Reaktion darauf, dass das Prüfgerät ein Lesen von vorher geschriebenen
Daten anfordert, zurückgegeben.
Das Prüfgerätprogramm
wird modifiziert, um zu erkennen, dass die als Reaktion auf seine
Leseanforderung empfangene Fehlerinformation vielmehr eine Anzahl
von DUTs als nur ein einzelnes DUT betrifft.
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In einem speziellen Ausführungsbeispiel sind
die DUTs Speicherbauelemente und die Fehlerinformation stellt einen
Unterschied zwischen einem von jedem der Speicherbauelemente gelesenen
Datenwert und einem erwarteten Datenwert, der durch die Schnittstellenschaltung
vom Prüfgerät für eine vordefinierte
Adresse/Stelle empfangen wird, dar.
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Diese sowie weitere Merkmale und
Vorteile von verschiedenen Ausführungsbeispielen
der Erfindung können
durch Bezugnahme auf die nachstehenden Ansprüche, schriftliche Beschreibung
und Zeichnungen besser erkannt werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 stellt
ein System des Standes der Technik zum Testen von IC-Bauelementen
mit einem DUT pro Kanal des Prüfgeräts dar.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm eines Systems zum Testen einer Anzahl von DUTs
durch jeden Kanal eines herkömmlichen
Prüfgeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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3 stellt
ein Blockdiagramm einer Schnittstellenschaltung gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
Erfindung dar.
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4 zeigt
ein Blockdiagramm einer Prüfgerät-DUT-Schnittstellenschaltung
zum gleichzeitigen Testen von 16 DUTs unter Verwendung eines einzelnen
Kanals des Prüfgeräts gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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5 ist
ein Ablaufdiagramm von Operationen, die in einem System zum Testen
von IC-Bauelementen unter Verwendung von erwarteten Daten, die vom
Prüfgerät empfangen
werden, durchgeführt
werden, gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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6 ist
ein Ablaufdiagramm zum Testen von Bauelementen ohne Empfangen von
erwarteten Daten vom Prüfgerät.
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7 zeigt
ein herkömmliches
Verfahren zum Testen eines 16-Bit-Worts eines Speicherbauelements.
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8 zeigt
ein Verfahren zum Liefern von Fehlerwerten, die vier DUTs betreffen,
in einem Kanal, der 16 Bits breit ist, unter Verwendung von Vergleichen,
die über
DUTs durchgeführt
werden, gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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9a und 9b zeigen ein Verfahren zum Testen
von vier DUTs unter Verwendung einer Kombination von Vergleichen
innerhalb eines Worts und Vergleichen über ein DUT gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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10 stellt
eine Nadelkarte gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel
der Erfindung dar.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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2 stellt
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung als System zum Testen von mehreren DUTs unter Verwendung
eines einzelnen Kanals eines herkömmlichen Halbleiterprüfgeräts dar.
Das DUT kann ein gesamter IC-Chip wie z. B. ein Speicherchip sein oder
es kann ein willkürliches
Halbleiterbauelement mit einem Speicherteil sein. Die DUTs sind
normalerweise ähnliche
und vorzugsweise identische Bauelemente. Das Testsystem zeichnet
sich durch ein N-Kanal-Prüfgerät 108 aus,
das gemäß einem
Testprogramm 206 arbeitet. Das Prüfgerät 108 kann ein Teil einer
IC-Fertigungs- und
-Testlinie sein, die sich durch eine Systemsteuereinheit 104 auszeichnet. Die
Systemsteuereinheit 104 ist für das Aufbauen eines Prozessablaufs
von Fertigungs- und Testoperationen für die DUTs verantwortlich.
Während
das Testprogramm 206 ausgeführt wird, wird einer Testsequenz 106 gefolgt
und Testvektoren, einschließlich Datenwerten
und zugehörigen
Adressen und vielleicht anderen Steuersignalen, werden in jedem
Kanal gemäß herkömmlichen
Verfahren geliefert. In dem in 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel
sind beispielsweise 22 Adressenleitungen im Adressenbus 244 und
16 Datenleitungen im Datenbus 240 vorhanden (Steuersignale
nicht dargestellt). Ein üblicher Fachmann
wird natürlich
erkennen, dass andere Buskonfigurationen und -breiten in Abhängigkeit
von der gewünschten
Gesamtleistung und der speziellen Art von getestetem DUT alternativ
verwendet werden können.
Die Datenleitungen werden zum Transportieren der Testsequenzdaten
zur Schnittstellenschaltung 226 verwendet. In bestimmten
Versionen der Erfindung können
dieselben Datenleitungen verwendet werden, um eine Fehlerinformation
zum Prüfgerät 108 zurückzuführen. Dies entspricht
der herkömmlichen
bidirektionalen Verwendung der Datenleitungen eines Prüfgerätkanals.
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Die Schnittstellenschaltung 226 für jeden
Kanal ist in Unterschaltungen 216a, 216b, ...
unterteilt. Jede Unterschaltung 216 kann eine Kombination
von Eingängen
ansteuern und eine Kombination von Ausgängen von einem oder mehreren
DUTs überwachen.
Jede Unterschaltung 216 für dieses spezielle Ausführungsbeispiel
ist dazu ausgelegt, mit vier DUTs gleichzeitig in Informationsaustausch
zu stehen. Ein üblicher
Fachmann wird erkennen, dass jede Unterschaltung dazu ausgelegt
sein kann, mit weniger als oder mehr als vier DUTs zu koppeln. Jede
Unterschaltung 216 leitet einen von dem einzelnen Kanal
empfangenen Testvektor zu jedem von vier DUTs weiter. Der Datenwert
und seine zugehörige
Adresse werden vielleicht gemäß einer
Adressenabbildung in entsprechende Adressen in jedem der DUTs an
jedes der DUTs angelegt.
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Wenn das Prüfgerät 108 in einen Lesezyklus eintritt,
liefert das Prüfgerät 108 erwartete
Daten und zugehörige
Adressen zu jeder Unterschaltung 216. Jede Unterschaltung 216 liest
Daten von entsprechenden Adressen in den DUTs. Dann werden von der
Unterschaltung Vergleiche zwischen den erwarteten Daten und den
gelesenen Daten durchgeführt, um
festzustellen, ob die von den DUTs gelesenen Daten irgendwelche
Fehler enthalten. In bestimmten Fällen kann die Unterschaltung
dazu ausgelegt sein, die Fehlerinformation zum Prüfgerät 108 in
Echtzeit zurückzuliefern,
so dass das Prüfgerät 108 ein
weiteres Testen abbrechen kann. Das Prüfgerät kann auch die Fehler für die anschliegende
Analyse oder für
die Reparatur eines DUT beispielsweise durch Auswählen unter
redundanten Schaltungselementen im DUT sammeln.
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In einem speziellen Ausführungsbeispiel wird
die von der Schnittstellenschaltung 226 erzeugte Fehlerinformation über denselben
Kanal, der zum Empfangen der erwarteten Daten verwendet wurde, zum
Prüfgerät 108 zurückgeliefert.
Die durch die Schnittstellenschaltung 226 vorgesehene zusätzliche Auffächerung
schränkt
jedoch die Anzahl an Bits ein, die verwendet werden können, um
die Fehlerinformation gleichzeitig für alle DUTs zurückzuführen. wenn
beispielsweise sechzehn DUTs durch einen 16-Bit- (Datenbus) Kanal
getestet werden, wie in 1 gezeigt,
kann nur 1 Bit einer Fehlerinformation pro DUT geliefert werden,
wenn jedes DUT einem Kanal zugewiesen ist. Die Menge an Fehlerinformation,
die zum Prüfgerät 108 zurückgeführt werden muss,
kann von der Testart, die der Prozessablauf erfordert, abhängen. In
einem Endtest kann beispielsweise ein einfaches "Gut-Schlecht"-Entscheidungsbit pro DUT angemessen
sein. Wenn für
die redundante Reparatur getestet wird, beeinflussen die Größe und Anordnung
der reparierbaren Schaltungselemente die Bandbreite der Fehlerinformation,
die erforderlich ist.
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3 zeigt
ein Blockdiagramm hoher Ebene der internen Architektur einer Prüfgerät-DUT-Schnittstellenunterschaltung 216a.
Ein Kanaladressenanschluss 304 ist vorgesehen, um Adressen
vom Adressenbus 244 und Steuersignale von einem Steuerbus
(nicht dargestellt) eines einzelnen Kanals zu empfangen. Ein Prüfgerät-Daten-E/A-Anschluss 308 ist
vorgesehen, um Datenwerte vom Datenbus 240 des einzelnen
Kanals zu empfangen. Ein Register 309 für erwartete Daten wird durch
ein Lesesteuersignal getaktet, das vom Steuerbus des Kanals (nicht
dargestellt) empfangen wird, um die erwarteten Daten zwischenzuspeichern.
In diesem Ausführungsbeispiel
werden vier der 16 Leitungen des Datenbusses von der Unterschaltung 216a verwendet, um
eine Fehlerinformation bezüglich
vier DUTs 310a, 310b, 310c und 310d zum
Prüfgerät 108 zurückzuführen. Die
restlichen 12 Leitungen werden in einer ähnlichen Weise von den anderen
Unterschaltungen 216b, 216c und 216d verwendet.
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Auf der DUT-Seite sind DUT-E/A-Anschlüsse 314a, 314b, 314c und 314d als
Datenschnittstelle mit ihren entsprechenden DUTs vorgesehen. Man
beachte, dass die über
den Prüfgerät-E/A-Anschluss 308 empfangenen
16 Datenbits in alle vier DUT-E/A-Anschlüsse kopiert werden, die wiederum die
Daten zu ihren jeweiligen DUTs weiterleiten. Eine Anzahl von DUT-Adressenanschlüssen 320a, 320b, 320c und 320d sind
zum Liefern der empfangenen Adresse oder einer abgebildeten Adresse
zu jedem betreffenden DUT vorgesehen.
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Die Vergleichsschaltung 330 empfängt gelesene
Daten von jedem betreffenden DUT und führt einen Vergleich durch,
um festzustellen, ob die gelesenen Daten irgendwelche Fehler aufweisen.
In dem Ausführungsbeispiel
der 2–4 wird eine 16:1-Komprimierung
durch die Vergleichsschaltung 330 durchgeführt. Dies
bedeutet, dass für
jeweils 16 Datenbits an jeder Stelle eines DUT 1 Fehlerbit durch jede
Unterschaltung 216 erzeugt wird, so dass für jede Adresse
insgesamt 16 Fehlerbits von der Schnittstellenschaltung 226 auf
dem Datenbus 240 des Prüfgerätkanals
geliefert werden. 4 zeigt
ein Detail von vier Prüfgerät-DUT-Schnittstellenschaltungen 216a, 216b, 216c und 216d und
wie sie mit den Adressen- und Datenbussen eines einzelnen Prüfgerätkanals
gekoppelt sein können.
Jede Unterschaltung 216 liefert 4 Bits einer Fehlerinformation
auf dem Datenbus für
insgesamt 16 Bits entsprechend vier Sätzen von jeweils vier DUTs.
Andere Arten zum Konfigurieren der Schnittstellenschaltung 226 zum gleichzeitigen
Testen einer größeren Anzahl
von DUTs unter Verwendung eines einzelnen Kanals des Prüfgeräts 108 können von
einem üblichen
Fachmann entworfen werden. Diese Konfigurationen hängen von
der Menge an Fehlerdaten, die für
den Prozessablauf erforderlich sind, ab. In einem Endtestszenario
könnte
beispielsweise ein einzelnes Fehlerbit für jedes DUT ausreichend sein.
In anderen Fällen kann
ein Fehlerbit pro Adresse/Stelle ausreichen. Anstatt die in 4 gezeigte Methode mit parallelem Bus
zu verwenden, könnte
alternativ auch eine serielle Übertragungsstrecke
verwendet werden, um die Schnittstellenschaltung 226 mit
dem Prüfgerät 108 oder
der Systemsteuereinheit 104 zu verbinden.
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Wenn man kurz zu 2 zurückkehrt,
kann die Schnittstellenschaltung 226 ein Teil einer Nadelkarte 212 sein,
die mit einem separaten Kanal des Prüfgeräts 108 gekoppelt ist.
Die in 2 gezeigte Nadelkarte 212 sieht
eine Auffächerung
von M vor, so dass ihr Kanal gleichzeitig mit M verschiedenen DUTs
auf einem Wafer 116 gekoppelt ist. Daher wäre ein System,
das ein herkömmliches
N-Kanal-Prüfgerät 108 verwendet,
das normalerweise in der Lage ist, 16 DUTs zu testen, ein DUT pro
Kanal, in der Lage, M × N
DUTs gleichzeitig zu testen, wenn es mit N Nadelkarten ausgestattet
ist.
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5 stellt
ein Ablaufdiagramm der Operationen, die in einem System zum Testen
von IC-Bauelementen durchgeführt
werden, gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung dar. Die Operation kann mit Schritt 504 beginnen,
in dem das Prüfgerät 108 Adressen
und Daten für
eine Testsequenz erzeugt, die als Eingangssignale an ein einzelnes
DUT angelegt werden sollen. Dies kann gemäß herkömmlichen Testentwurfsverfahren
zum Erzeugen eines Datenwerts und einer zugehörigen Adresse in jedem Kanal
des Prüfgeräts 108 durchgeführt werden.
Die Operation geht in Schritt 508 weiter, in dem das Prüfgerät die Daten
und zugehörige
Adresse gleichzeitig in mehreren Prüfgerätkanälen wiederum gemäß herkömmlichen
Verfahren sendet. Die Operation geht dann mit Schritt 512 weiter,
in dem die Schnittstellenschaltung 226 die Daten und Adressen über einen einzelnen
Kanal empfängt
und als Reaktion die Daten gleichzeitig an eine Anzahl von DUTs
anlegt. Die an jedes der DUTs übergebenen
Adressen können die
gleichen sein wie die vom Prüfgerät empfangenen
Adressen. Alternativ kann eine vom Prüfgerät 108 empfangene Adresse
in verschiedene entsprechende Adressen/Stellen in den DUTs abgebildet werden.
Diese Abbildung ermöglicht,
dass die Schnittstellenschaltung 226 für eine Ein-DUT-Operation ausgelegt
ist, wobei das Prüfgerät 108,
wenn es so programmiert ist, auf eine beliebige Stelle in irgendeinem
der DUTs, vorzugsweise nachdem die Testsequenz beendet wurde, zugreifen
kann. Die hinzufügte
Wartezeit aufgrund der Schnittstellenschaltung 226, wenn
die Daten zu den DUTs weitergeleitet werden (die nicht vorhanden
sein konnten, wenn jeder Kanal nur ein einzelnes DUT behandelte),
kann durch Einfügen
einer systematischen Verzögerung zwischen
aufeinanderfolgende Lese- oder aufeinanderfolgende Schreibbefehle
im Testprogramm oder in der Schnittstellenschaltung 226 leicht
gehandhabt werden.
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Nachdem das Prüfgerät 108 die Adresse
und die Daten über
die Kanäle
geliefert hat, kann die Operation mit Schritt 516 weitergehen, in
dem das Prüfgerät 108 wahlweise
Auffrischungszyklen durchführen
kann, wenn die DUTs Speicherbauelemente oder willkürliche Halbleiterbauelemente
mit Speicherteilen sind. Außerdem
können
Tests mit langem Zyklus und andere Testmuster, die dazu ausgelegt sein
können,
die elektrischen Parameter der DUTs zu beanspruchen, zur Schnittstellenschaltung 226 geliefert
werden, wie in Schritt 512. Die Schnittstellenschaltung 226 ist
normalerweise dazu ausgelegt, solche Sequenzen für alle DUTs nachzuahmen. Die Operation
geht dann mit Schritt 519 weiter, in dem das Prüfgerät einen erwarteten Datenwert
zur Schnittstellenschaltung 226 sendet, während es gleichzeitig
ein Lesen von jedem DUT einleitet. Der erwartete Datenwert und seine
zugehörige
Adresse sind normalerweise dieselben wie die Daten und Adresse,
die vom Prüfgerät in Schritt
508 gesandt wurden. Die Operation geht dann mit Schritt 520 weiter,
in dem die Schnittstellenschaltung 226 die erwarteten Daten
vom Kanal zwischenspeichert, die Daten von entsprechenden Stellen
in den DUTs liest und Vergleiche zwischen den gelesenen Daten und
den erwarteten Daten durchführt,
um festzustellen, ob in den gelesenen Daten irgendwelche Fehler
vorliegen.
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Die Ergebnisse eines solchen Vergleichs können dann
komprimiert werden, zum Prüfgerät 108 oder
zur Systemsteuereinheit 104 zurückgesandt werden oder im Speicher 399 gespeichert
werden (siehe 3). Die
Fehlerinformation kann entweder in Echtzeit oder als Nachprozess
unter Verwendung desselben Kanals, über den die erwarteten Daten
angekommen sind, zum Prüfgerät zurückgeführt werden.
Die Komprimierung hängt
von der Anzahl von DUTs, die durch jeden Kanal getestet werden,
und von der Breite des Datenbusses im Kanal ab. Wenn beispielsweise
sechzehn DUTs von jedem Kanal mit einem 16-Bit-Datenbus getestet werden, kann eine 16:1-Komprimierung
durchgeführt
werden, so dass 1 Bit einer Fehlerinformation pro DUT zur Verfügung steht.
Dies bedeutet natürlich,
dass, wenn ein Fehler in 1 oder mehr der 16 Bits an einer gegebenen
Stelle, die von einem DUT gelesen wird, vorliegt, die exakte Bitstelle
der Fehler nicht in Echtzeit zum Prüfgerät zurückübertragen wird. Falls erwünscht, kann
die Schnittstellenschaltung 226 mit einem Überbrückungsmodus
ausgelegt sein, der ermöglicht,
dass das Prüfgerät 108 irgendwelche
ausgefallenen Stellen irgendeines speziellen DUTs abfragt, um die
exakten Bitstellen des Fehlers zu ermitteln. Dies wird typischerweise
nach der Beendung der Testsequenz durchgeführt. Alternativ kann der Speicher 399 verwendet
werden, um die Fehlerdaten zur Nachverarbeitung durch das Prüfgerät 108 oder
die Systemsteuereinheit 104 zu sammeln.
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6 ist
ein Ablaufdiagramm eines alternativen Verfahrens zum Ermitteln einer
Fehlerinformation unter Verwendung der Schnittstellenschaltung 226 ohne
Liefern von erwarteten Daten über
die Prüfgerätkanäle. Die
Schnittstellenschaltung kann dazu ausgelegt sein, in dieser und
im Allgemeinen in verschiedenen Betriebsarten als Reaktion auf Befehle, die
vom Prüfgerät empfangen
werden, zu arbeiten. Siehe beispielsweise US-Patentanmeldung Nr. 09/260
460, von Roy und Miller, eingereicht am 1. März 1999 und mit dem Titel EFFICIENT
PARALLEL TESTING OF INTEGRATED CIRCUIT DEVICES USING A KNOWN GOOD
DEVICE TO GENERATE EXPECTED RESPONSES (P078). Sobald die Schnittstellenschaltung 226 in
Schritt 618 Testdaten an ihre entsprechenden DUTs angelegt hat,
fährt die Operation
mit Schritt 619 fort, in dem das Prüfgerät 108 einen Lesezyklus
in jedem Kanal einleitet, um von den Stellen zu lesen, in die es
vorher geschrieben hat. Die Schnittstellenschaltung 226 reagiert
in Schritt 620 mit dem Lesen von ihren entsprechenden DUTs und führt Vergleiche
von Datenwerten über DUTs
und/oder innerhalb DUTs durch, um irgendwelche Fehler in den DUTs
festzustellen. Die Schnittstellenschaltung 226 kann beispielsweise
dazu ausgelegt sein, Vergleiche von Gruppen von Bits, die von Stellen
innerhalb desselben DUT gelesen werden, durchzuführen, wobei in jede Gruppe
dasselbe Bitmuster in Schritt 618 geschrieben wurde. Ein solches herkömmliches
Verfahren wird nachstehend in Verbindung mit 7 erörtert.
Zusätzlich
zum oder anstelle des herkömmlichen
Verfahrens kann die Schnittstellenschaltung 226 ferner
dazu ausgelegt sein, Vergleiche von Bits durchzuführen, die
von Stellen in verschiedenen DUTs gelesen werden. Dieses letztere
Verfahren wird nachstehend in bezug auf 8 beschrieben. Eine Kombination dieser
zwei Verfahren von Vergleichen "innerhalb
eines Worts" und "über DUTs" ist in 9a und 9b dargestellt. Im Gegensatz
zum Ausführungsbeispiel
von 5 sendet das Prüfgerät 108 in 6 folglich keine erwarteten
Daten während
der Testsequenz zur Schnittstellenschaltung 226. Vielmehr
führt die
Schnittstellenschaltung 226 Vergleiche über das DUT und innerhalb des
DUT, wie z. B. in den nachstehenden 7– 9, und eine wahlweise Statistik,
um Fehler in den DUTs mit relativ hohem Vertrauen vorherzusagen, durch.
Eine geeignete Speicherung der Fehlerdaten und eine Komprimierung
finden auch statt. Die Beseitigung des Zyklus zum Senden von erwarteten
Daten kann ferner die Zeit verringern, die zum Testen der DUTs erforderlich
ist, wobei somit eine effizientere Testmethodologie gefördert wird.
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Ungeachtet dessen, welches Verfahren
verwendet wird, um die Fehlerinformation in Schritt 520/620 zu erzeugen,
fährt die
Operation in 5 mit den
Schritten 524 und 528 (und den entsprechenden Schritten in 6) fort, in denen die Schnittstellenschaltung 226 eine
Fehlerinformation, die jedes der DUTs betrifft, als Reaktion auf
eine Anforderung vom Prüfgerät 108 zum
Lesen von speziellen Adressen liefert. Die Operation fährt dann
mit Schritt 532 fort, in dem das Prüfgerät 108 gemäß einem
modifizierten Testprogramm erkennt, dass die neue Fehlerinformation
vielmehr eine Anzahl von DUTs als ein einzelnes DUT betrifft, und
seine gespeicherte Fehlerinformation für jedes der DUTs dementsprechend
aktualisiert. Die vorstehend beschriebenen Schritte 504–532 können viele
Male wiederholt werden, wie für
die Testsequenz 106 erforderlich (siehe 1).
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Wie vorstehend erwähnt, beinhaltet
Schritt 520 in 5 das
Durchführen
eines Vergleichs durch die Vergleichsschaltung 330 (siehe 3), um festzustellen, ob
irgendwelche Fehler in den gelesenen Daten vorhanden sind, die von
den DUTs erhalten werden. Mehrere Verfahren zum Durchführen des Vergleichs
werden in dieser Offenbarung dargestellt. Ein solches Verfahren,
das vorstehend eingeführt wurde,
legt die Vergleichsschaltung 330 dazu aus, eine Exklusiv-ODER-
(XODER) Operation an entsprechenden Bits eines erwarteten Datenwerts,
der vom Prüfgerät 108 empfangen
wird, und eines gelesenen Datenwerts von einem DUT durchzuführen.
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Im Gegensatz dazu zeigt 7 ein herkömmliches
Verfahren zum Durchführen
eines Vergleichs innerhalb einer Stelle oder eines Datenworts eines
DUT. Das Ziel hier besteht darin, einen komprimierten 4-Bit-Fehlerwert
zu erhalten, der Fehler, falls vorhanden, in einem 16-Bit-Wort eines
einzelnen DUT darstellt. Unter Verwendung dieses Verfahrens können 4 DUTs
parallel getestet werden, so dass 16 Bits von Fehlerdaten über einen
16-Bit-Datenbus des Kanals zum Prüfgerät 108 zurückgeführt werden können. In 7 wird ein zu vergleichendes 16-Bit-Datenwort
in vier Gruppen von 4 Bits unterteilt, die mit W, X, Y und Z bezeichnet
sind. In diesem Fall wird angenommen, dass sich das Muster von Daten, das
in dieses Datenwort geschrieben wurde, alle 4 Bits wiederholt, so
dass jede Gruppe das identische Bitmuster aufweisen sollte. In dem
speziellen Beispiel von 7 geben
CIOW, CIOX, CIOZ alle ein positives Ergebnis an. Dies bedeutet,
dass alle der W-, X- und Z-Bits im Datenwort korrekt sind. Im Gegensatz
dazu zeigt CIOY ein negatives Ergebnis für die Bitstelle Y an, ohne
festzulegen, welche Gruppe den Fehler im Bit Y enthält. Obwohl
diese Art von komprimierter Fehlerinformation ein unvollständiges Bild
der in einem Datenwort angetroffenen Fehler bereitstellt, kann sie
trotzdem in bestimmten Situationen nützlich sein, in denen das DUT
beispielsweise eine redundante Schaltung enthält, die die Schaltung, die
die Y-Fehlerbits lieferte, ersetzen kann.
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Ein Nachteil der herkömmlichen
Methode in 7 besteht
darin, dass ein falsches positives Ergebnis eines Vergleichs CIO
erzeugt werden könnte, wenn
alle entsprechenden Bits einer gegebenen Stelle fehlerhaft sind.
Wenn CIOY beispielsweise ein negatives Ergebnis anzeigt, können höchstens
1, 2 oder 3 der vier entsprechenden Y-Bits fehlerhaft sein. wenn
alle vier der Y-Bits fehlerhaft wären, dann würde CIOY jedoch ein positives
Ergebnis anzeigen, da alle vier Eingangssignale in sein XODER-Gatter
denselben Wert hätten.
Obwohl es ein seltener Fall ist, dass alle vier entsprechenden Bits
fehlerhaft sind, ist es erwünscht,
das Auftreten eines solchen falschen positiven Ergebnisses zu beseitigen
oder zumindest zu verringern. Dies könnte durch Konfigurieren der Schnittstellenschaltung 226 in
einen Überbrückungsmodus
und Durchführen
eines herkömmlichen
Tests unter Verwendung des Prüfgeräts 108 zum
Testen eines einzelnes Bauelements der mehreren Bauelemente für die absolute
Genauigkeit bewerkstelligt werden.
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8 stellt
ein weiteres Verfahren zum Durchführen eines Vergleichs dar.
Ein solches Verfahren beinhaltet das Vergleichen von Bits von verschiedenen
DUTs. Obwohl 8 das Vergleichen über 4 DUTs
zeigt, kann das Konzept mit einer beliebigen Anzahl von DUTs natürlich innerhalb
praktischer Grenzen implementiert werden. Wiederum nimmt dieses
Schema an, dass die Vergleiche, die durch jedes XODER-Gatter durchgeführt werden, Bitwerte
aufweisen, die gleich sein sollten, so dass ein positives Ergebnis
nur dann erzeugt wird, wenn alle Bits denselben Wert 0 oder 1 aufweisen.
Für dieses
Beispiel umfasst jedes Datenwort 16 Bits. Das erste XODER-Gatter 880 liefert
einen Vergleich über DUTs
von Bit 0 in jedem der DUTs (CAD0). Ebenso gibt CAD1 vom XODER-Gatter 881 das
Ergebnis des Vergleichs des Bits 1 in jedem der DUTs an, und so weiter
bis zu CAD15. Im Gegensatz zum Wiederholungsmuster, das für das herkömmliche
Verfahren in 7 erforderlich
ist, ermöglicht
diese Methode, dass ein willkürliches
Datenmuster in jedes Wort geschrieben wird. Das CAD-Ergebnis gibt
jedoch nicht an, welches DUT den Fehler enthält, sondern nur, dass ein oder
mehr Bits fehlerhaft sind. Das CAD-Ergebnis ergibt ein falsches
positives Ergebnis, wenn 4 entsprechende Bits in 4 verschiedenen
DUTs alle fehlerhaft sind. wie vorher erwähnt, kann diese Situation durch
Testen mindestens eines der DUTs auf absolute Genauigkeit unter
Verwendung des Überbrückungsmodus
vermieden werden.
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9a und 9b stellen eine Kombination
von Vergleichen innerhalb eines Worts und über DUTs dar, die das Vertrauen
in ein positives Ergebnis um mehrere Größenordnungen gegenüber entweder dem
herkömmlichen
Verfahren von 7 oder
dem Vergleich über
DUTs in 8 erhöht. Das
Diagramm in den 9a und 9b zeigt die Vergleichsschaltung für das Bit
W, das das erste von 4 Bits in einer Gruppe ist, wobei jedes Datenwort
4 derartige Gruppen umfasst. Somit wird die in 9a und 9b dargestellte Schaltung
3-mal wiederholt, um die Ergebnisse von Vergleichen für die Bits
X, Y und Z bereitzustellen.
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Die erste Reihe von XODER-Gattern 910, 912, 914 und 916 liefert
die Ergebnisse CIOW0, CIOW1, CIOW2 bzw. CIOW3. CIOW0 ist das Ergebnis
eines Vergleichs der Bits W innerhalb eines Worts in einem einzelnen
Wort des DUT0. Ebenso ist CIOW1 das Ergebnis eines Vergleichs des
Bits W in einem einzelnen Wort des DUT1, und so weiter.
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Die zweite Reihe von Exklusiv-ODER-Gattern
in den 9a und 9b sind 920, 922, 924 und 926,
die CADW0, CADW1, CADW2 bzw. CADW3 liefern. CADW0 ist ein Vergleich
der Bits W im Satz 0 von jedem DUT, CADW1 vergleicht die Bits W
im Satz 1 von jedem DUT, und so weiter. Somit ist das CADW-Ergebnis ähnlich dem
CAD-Ergebnis von 8,
außer
dass nur 4 Bits (die W-Bits) verglichen werden.
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Schließlich ist die dritte Reihe
von Gattern in den 9a und 9b 930–945,
insgesamt 16 NICHT-ODER-Gatter, die jeweils ein OKW_Ergebnis liefern.
Die ersten 4 Ergebnisse OKW00_ bis OKW03_ geben Fehler, falls vorhanden,
in den Bits 1 von einem oder mehreren der 4 Sätze, die ein Wort im DUT0 festlegen,
an. Ebenso geben OKW10 bis OKW13 Fehler in den Bits W der 4 Sätze, die
ein entsprechendes Wort des DUT1 festlegen, an, und so weiter. Man
beachte, dass die exakte Stelle des Fehlers gegeben wird, d. h.
keine Komprimierung durchgeführt
wird, da ein Bit verwendet wird, um einen Fehler im Bit W eines
spezielles Satzes in einem Datenwort in einem gegebenen DUT anzugeben.
Wenn die Schaltung von 9a und 9b für die Bits X, Y und Z wiederholt
wird, stehen insgesamt 16 × 4
= 64 Fehlerbits zur Verfügung,
um Fehler in einem beliebigen Bit eines Datenworts in einem beliebigen
gegebenen DUT exakt anzugeben.
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Falls es erwünscht ist, eine Fehlerinformation
bezüglich
zwei oder mehreren DUTs zum Prüfgerät 108 über einen
einzelnen Kanal zurückzuführen, kann
eine Komprimierung durchgeführt
werden, um die 16 Bits der Fehlerinformation auf 4 Bits zu verringern,
um einen 16-Bit-Adressenbus des Kanals effizient zu nutzen. Mit
beispielsweise nur 4 Bits von komprimierten Fehlerdaten für jedes
DUT gibt jedes Bit einen Fehler, falls vorhanden, in einem entsprechenden
4-Bit-Satz eines
16-Bit-Datenworts an. Wie vorher erwähnt, kann das Prüfgerät 108 trotzdem
von einer solchen Information wertvollen Gebrauch machen, beispielsweise
durch Reparieren des DUT, wenn eine redundante Schaltung in dem
DUT zur Verfügung
steht, um eine ausgefallene Schaltung zu ersetzen.
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10 stellt
eine Nadelkarte 1000 mit Unterschaltungen 216a und 216b der
Schnittstellenschaltung 226 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung dar. Die Nadelkarte 1000 zeichnet sich durch
eine Anzahl von Sondenelementen 1004 zum elektrischen Verbinden
von Signalpunkten eines DUT mit seiner jeweiligen Unterschaltung
aus. Die Sondenelemente 1004 sind an einem Raumtransformator 1008 angebracht,
auf dessen entgegengesetzter Seite der IC-Chip der Unterschaltungen
befestigt ist. Signale werden zu und von einer Prüfgerät-Schnittstellenbaugruppe 1012 mit
gesteuerter Impedanz unter Verwendung einer elastischen Zwischenschalteinrichtung 1016 transportiert.
Der Prüfgerätkanal erscheint
als Leiterbahnen in der Schnittstellenbaugruppe 1012. Der
Raumtransformator 1008 und die Schnittstellenbaugruppe 1012 werden normalerweise
in einer festen Beziehung zueinander gehalten, wie z. B. unter Verwendung
von Befestigungsvorrichtungen 1024. Ein Planarisierer 1020 kann
vorgesehen sein, um alle Sondenelemente in eine planare Ausrichtung
auf den getesteten Wafer 116 zu bringen. Im Betrieb wird
die Nadelkarte auf die Oberfläche
des Wafers 116 abgesenkt, damit die Sondenelemente die
Signalpunkte der DUTs, die den Wafer bilden, berühren. Weitere Einzelheiten
hinsichtlich dieses Ausführungsbeispiels
sind in der US-Patentanmeldung Seriennr. 08/554 902, eingereicht
am 19.11.95 mit dem Titel Probe Card Assembly With Space Transformer
and Interposer, oder in der entsprechenden PCT-Anmeldung, veröffentlicht am 23.5.96 als WO96/15458
(P006), zu finden.
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Zusammengefasst wurden verschiedene Ausführungsbeispiele
der Erfindung zum parallelen Testen einer Anzahl von DUTs unter
Verwendung eines einzelnen Kanals eines herkömmlichen Prüfgeräts offenbart. Ein üblicher
Fachmann wird erkennen, dass die Erfindung in der Lage ist, verschiedene
andere Kombinationen und Umgebungen zu verwenden, und in der Lage
ist zu Änderungen
und Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs des hier ausgedrückten Erfindungskonzepts.
Die in verschiedenen vorstehenden Ausführungsbeispielen beschriebene
Schnittstellenschaltung würde
beispielsweise normalerweise als eine oder mehrere integrierte Schaltungschips
implementiert werden, die jeweils einer Unterschaltung entsprechen
und die sich auf einer Nadelkarte befinden. In dieser Weise liegt
die Ansteuer- und
Leseelektronik in den DUT-Anschlüssen physikalisch
näher bei
den eigentlichen DUTs, wodurch eine weniger problematische und kosteneffizientere
elektrische Verbindung zwischen den DUTs und der Vergleichsschaltung
vorgesehen wird. Eine Alternative zum Wafernadelkarten-Ausführungsbeispiel
bestünde
darin, die Schnittstellenschaltung an einer Testbefestigungsvorrichtung
zwischen dem Prüfgerätkanal und
einer Ablageplatte für
gekapselte IC-Bauelemente anzuordnen, wobei jedes DUT vielmehr ein
Teil eines gekapselten Bauelements als ein Teil eines Wafers ist.
Folglich ist vorgesehen, dass alle derartigen Modifikationen und/oder Änderungen innerhalb
des Schutzbereichs der Ansprüche
liegen.