DE3037192A1 - Testing method for semiconductor arrangements at different temp. - involves localised heating and cooling of test object - Google Patents

Testing method for semiconductor arrangements at different temp. - involves localised heating and cooling of test object

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DE3037192A1 DE19803037192 DE3037192A DE3037192A1 DE 3037192 A1 DE3037192 A1 DE 3037192A1 DE 19803037192 DE19803037192 DE 19803037192 DE 3037192 A DE3037192 A DE 3037192A DE 3037192 A1 DE3037192 A1 DE 3037192A1
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Abstract

The test method is for semiconductor arrangements using a test circuit and involves a very short electrical connection between the test circuit and the tested circuit. It enables the tested circuit to be examined at different test temp. very accurately and in a relatively short time. The different test temp. are not produced in a temp. chamber but by local heating and cooling of the object. It is ensured that only the object is heated and cooled whilst the test circuit remains unaffected. The localised heating and cooling takes place as rapidly as possible using an attached heating body or thermal radiation and cooling gas or liquid. The heating or cooling medium is at a higher or lower temp. respectively than that to which the object is to be brought.

Description

Testverfahren für Halbl ei ter anordnungen Test procedure for half-pipe arrangements

Die Erfindung betrifft ein Testverfahren für HaI'-ordnungen mittels einer Testschaltung, bei dem æw: dem Prüfling und der Testschaltung eine möglichse elektrische Verbindung besteht.The invention relates to a test method for Hal 'orders by means of a test circuit in which æw: the device under test and the test circuit one possible electrical connection exists.

Bei der Qualitätskontrolle von Halbleiteranordnunge häufig auch das Temperaturverhalten der Halbleiteren.When it comes to quality control of semiconductor devices, that is often the case Temperature behavior of semiconductors.

untersucht werden. Dies geschieht im allgemeinen Temperaturkammer, wobei der Prüfling zusammen mit Testschaltung in eine Temperaturkammer gebracht und die Qualitätskontrolle erforderlichen Kenndaten bei schiedlichen Temperaturen gemessen werden. Der Erfir liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei einer Bestim Temperaturverhaltens von Halbleiteranordnungen nb-i.to be examined. This is done in the general temperature chamber, the test item being placed in a temperature chamber together with the test circuit and the quality control required characteristics at different temperatures be measured. The experience is based on the knowledge that with a determination the temperature behavior of semiconductor arrangements nb-i.

die Meßergebnisse verfälscht werden, weil in einer turkammer nicht nur der Prüfling unterschiedlichen raturen ausgesetzt wird, sondern auch die Testscha die dadurch einen unerwünschten Temperaturgang C der die Meßergebnisse verfälscht.the measurement results are falsified because not in a turkammer only the test object is exposed to different temperatures, but also the test scha which results in an undesirable temperature drift C which falsifies the measurement results.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tes für Halbleiteranordnungen anzugeben, welches in zer Zeit möglichst genaue Meßergebnisse lieferte Dies gabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähre nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die unterser Temperaturen nicht in einer Temperaturkammer, sonds lokale Erwärmung bzw. Abkühlung des Prüflings werden, und zwar derart, daß möglichst nur der au r disc? Un ie rr;c'h iodli ehen Tcmperaturen gebracht wird, während die Testschaltung von der Erwärmung bzw. Abkühlung möglichst unberührt blcibt.The invention is based on the object of a Tes for semiconductor arrangements specify which measurement results that were as accurate as possible in zer time were given is achieved in a method of the initially mentioned according to the invention, that the lower temperatures are not in a temperature chamber, but local heating or cooling of the test object, in such a way that if possible only the ouch r disc? Un ie rr; c'h iodli ehen temperature is brought during the test circuit remains as unaffected as possible by the heating or cooling.

Der Prüfling kann jede Halbleiteranordnung wie z. B. Diode, Transistor oder integrierte Schaltungsanordnung sein. Das Testverfahren nach der Erfindung findet bei UHF- bzw. VHF-Messungen Anwendung, bei denen die Verbindung zwischen dem Prüfling und der Testschaltung möglichst kurz - und zwar möglichst kleiner als 1 cm ist.The DUT can be any semiconductor device such. B. Diode, transistor or integrated circuit arrangement. The test method according to the invention is used for UHF or VHF measurements where the connection between the DUT and the test circuit as short as possible - and as small as possible than 1 cm is.

Die lokale Erwärmung bzw. Abkühlung, die erforderlich ist, den Prüfiing auf diejenige Temperatur zu bringen, bei der die Kenndaten des Prüflings gemessen werden sollen, soll möglichst schnell erfolgen, um Meßzeit zu sparen und um den Einfluß der Temperaturänderung auf die Testsehaltung kleinzuhalten. Diese Bedingung erreicht man dadurch, daß die Mittel und Medien, die den Prüfling auf die vorgesehene Temperatur bringen bei Erwärmung des Prüflings auf eine höhere Temperatur eine Temperatur aufweisen, die wesentlich über der für den Prüfling angestrebten Temperatur liegt, während umgekehrt bei Abkühlung des Prüflings auf eine niedrige Temperatur die Mittel und Medien, die den Prüfling auf die vorgesehene Temperatur bringen, eine Temperatur aufweisen, die wesentlich unter der angestrebten Testtemperatur liegt.The local heating or cooling that is required is the test to the temperature at which the characteristics of the test object are measured should be done as quickly as possible in order to save measurement time and to reduce the To keep the influence of the temperature change on the test attitude small. This condition is achieved by the fact that the means and media that the test object on the intended Temperature bring a temperature when the test object is heated to a higher temperature that is significantly higher than the target temperature for the test object, while conversely, when the test specimen is cooled to a low temperature, the means and media that bring the test specimen to the intended temperature, a temperature that is significantly below the target test temperature.

Eine lokale Erwärmung des Prüflings erfolgt beispielsweise durch einen auf hohe Temperatur erhitzten Körper. Soll der Prüfling beispielsweise auf 80 "C erhitzt werden, so hat der Erwärmungskörper zur Erzielung einer schnellen Erwärmung des Prüflings eine wesentlich höhere Temperatur, die beispielsweise 250 "C beträgt. Erfolgt umgekehrt eine lokale Abkühlung des Prüflings, so wird beispielsweise ein Abkühlkörper verwendet, dessen Temperatur wesentlich niedriger ist als die angestrebte Temperatur. Soll der Prüfling beispielsweise auf - 40 "C abgekühlt werden, so wird zur Erzielung dieser Abkühlung beispielsweise ein Kühlkörper verwendet, der aur eine Temperatur von - 180 °C abgekühlt ist.Local heating of the test item is carried out, for example, by a body heated to high temperature. For example, if the test item is to be set to 80 "C are heated, the heating body has to achieve rapid heating of the test object a much higher temperature, which is 250 "C, for example. Conversely, if the test object is cooled down locally, a Cooling body used, the temperature of which is significantly lower than the target Temperature. If the test item is to be cooled down to -40 "C, for example to achieve this cooling, for example, a heat sink is used that aur a temperature of - 180 ° C has cooled down.

Entsprechendes gilt für Wärme- bzw. Kältemedien wie z. B.The same applies to heating and cooling media such as B.

Wärme- oder Kühlgase. Eine Erwärmung des Prüflings kann beispielsweise auch durch Wärmestrahlen wie z. B. Infrarotstrahlen erfolgen.Heating or cooling gases. A heating of the test object can, for example also by heat rays such. B. infrared rays.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die Testschaltung während der Messung des Prüflings, die ja bei verschiedenen Temperaturen erfolgt, möglichst auf einer bestimmten Temperatur, vorzugsweise der Raumtemperatur, gehalten, da ja die elektrischen Daten der Testschaltung möglichst nicht verändert werden sollen. Dies geschieht beispielsweise dadurch, daß die Testschaltung bei einer Erwärmung des Prüflings entsprechend gekühlt und bei einer Abkühlung des Prüflings entsprechend erwärmt wird. Diese Maßnahme ist vor allem erforderlich, wenn der Prüfling bei UHF- und VHF-Messungen im Hinblick auf eine möglichst kurze Verbindung zwischen Testschaltung und Prüfling sich in unmittelbarer Nähe der Testschaltung befindet und es sich selbst bei lokaler Behandlung des Prüflings nicht ganz vermeiden läßt, daß die lediglich nur für den Prüfling vorgesehene Temperatureinwirkung auch auf die Testschaltung einwirkt. Die Testschaltung kann gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung auch dadurch auf konstanter Temperatur gehalten werden, daß die Testschaltung von einem Gas umspült wird, das eine Temperatur aufweist, die gleich der für die Testschal tung vorgeschnn Temperatur ist.According to a development of the invention, the test circuit is during the measurement of the test object, which takes place at different temperatures, if possible kept at a certain temperature, preferably room temperature, because yes the electrical data of the test circuit should not be changed if possible. This is done, for example, by the fact that the test circuit warms up of the test item is cooled accordingly and when the test item cools down accordingly is heated. This measure is particularly necessary if the test item is used at UHF and VHF measurements with a view to keeping the connection between test circuits as short as possible and DUT is in the immediate vicinity of the test circuit and it is itself in the case of local treatment of the test specimen, it cannot be completely avoided that the merely Temperature effect only intended for the test item also on the test circuit acts. The test circuit can according to another embodiment of the invention can also be kept at a constant temperature by the fact that the test circuit of a gas is flushed around, which has a temperature which is the same as for the test shell device is pre-set temperature.

Wie bereits zum Ausdruck gebracht, wird der Prüfling möglichst schnell abgekühlt bzw. erwärmt, um Meßzeit zu sparen und um den Einfluß der Temperaturänderung auf die Testschaltung gering zu halten. Bei einer so schnellen Temperaturänderung mittels entsprechend hoch- bzw. niedrigtemperierter Medien oder Mittel läßt es sich im allgemeinen nicht vermeiden, daß die Temperatur, die der Prüfling durchläuft, den angestrebten Temperaturwert über- bzw. unterschreitet. Es muß deshalb dafür gesorgt werden, daß der für eine bestimmte Temperatur vorgesehene Meßvorgang ausgelöst wird, wenn der Prüfling diese Temperatur erreicht.As already stated, the test item will be as quick as possible cooled or heated in order to save measuring time and to reduce the influence of the temperature change to keep the test circuit low. With such a rapid change in temperature by means of appropriately high or low temperature media or means, it can be in general do not avoid that the temperature, which the test object passes through, exceeds or falls below the desired temperature value. It has to be for it it is ensured that the measuring process provided for a certain temperature is triggered when the device under test reaches this temperature.

r Überwachung der prüflingstemperatur und zum Auslösen des Meßvorgang dellen Sensoren. Als Sensor wird beispielsweise ein im Prüfling vorhandener und geeigneter pn-Übergang verwendet, oder, falls des nicht möglich ist oder kein pn-Übergang im Prüfling vorhanden ist, ein gesonderter Sensor, der dann mit dem Prüfling in Berührung gebracht wird. Ein als Sensor verwendeter pn-Übergang kann in Sperrichtung oder in Durchlaßrichtung geschaltet sein.r Monitoring of the test object temperature and for triggering the measuring process dent sensors. For example, a sensor that is present in the test object and a suitable pn junction is used, or, if this is not possible or no pn junction is present in the test item, a separate sensor which is then connected to the test item in Is brought into contact. A pn junction used as a sensor can reverse or be switched in the forward direction.

Um den Meßvorgang am Prüfling zur richtigen Zeit auslösenzu können, wird beispielsweise eine Kurve gemessen, die die Abhängigkeit der Sensorspannung, d. h. der dem Sensor gelieferten Spannung, von der Temperatur angibt. Aus dieser Meßkurve wird für diejenige Temperatur; bei der der Prüfling gemessen werden soll, die zugehörige Sensorspannung ermittelt. Steht diese Sensorspannung fest und wird während des Temperaturdurchaufs, den der Prüfling erfährt, diese Sensorspannung vom Sensor geliefert, so wird der vorgesehene Meßvorgang am Prüfling ausgelöst. Das Auslösen des -Meßvorganges und auch die- Auswertung der vom Sensor gelieferten Werte erfolgt vorzugsweise durch einen Automaten in Verbindung mit einem Rechner.In order to be able to trigger the measurement process on the test object at the right time, for example, a curve is measured that shows the dependency of the sensor voltage, d. H. the voltage supplied to the sensor, indicating the temperature. From this Measurement curve is for that temperature; at which the test item is to be measured, the associated sensor voltage is determined. If this sensor voltage is fixed and will this sensor voltage during the temperature cycle that the test object experiences supplied by the sensor, the intended measuring process is triggered on the test object. The triggering of the measurement process and also the evaluation of the values supplied by the sensor Values are preferably made by a machine in conjunction with a computer.

Eine andere Möglichkeit zur Auslösung des Meßvorganges am Prüfling zum jeweils richtigen Zeitpunkt besteht darin, das zunächst die Spannung, die der Sensor bei einer Bezugstemperatur, z. B. Raum-tomperatur, liefert, gemessen wird.Another possibility for triggering the measuring process on the test item at the right time is to start with the tension that the Sensor at a reference temperature, e.g. B. Room temperature, supplies, is measured.

Anschließend wird mittels einer bestimmten Funktion, auf die im folgenden noch eingegangen wird, die Sensorspannung für diejenige Temperatur, bei der Kennwerte des Prüflings gemessen werden sollen, in Abhängigkeit von der ermittelten Sensorspannung bei der Bezugstemperatur errechnet. Erfährt der Prüfling einen Temperaturdurchlauf, so wird während dieses Temperaturdurchlaufs die Sensorspannung laufend gemessen. Erreicht während-des Temperaturdurchlaufs die vom Sensor gelieferte Sensorspannung die zuvor errechnete Spannung, d. h. die Sensorspannung, die rechnerisch der Temperatur entspricht, bei der der Prüfling gemessen werden soll, so wird der vorgesehene Meßvorgang am Prüfling ausgelöst, der die Meßdaten bei der fü@ die messung vorgeschen Temperatur liefert.Then, by means of a specific function, the following will be discussed, the sensor voltage for the temperature at which the characteristic values of the test object are to be measured, depending on the determined sensor voltage calculated at the reference temperature. If the test object experiences a temperature cycle, the sensor voltage is measured continuously during this temperature cycle. Reaches the sensor voltage supplied by the sensor during the temperature cycle the previously calculated voltage, d. H. the sensor voltage, which is mathematically the temperature corresponds to where the test item is to be measured, so will the intended measurement process is triggered on the test object, which the measurement data at the fü @ die measurement before temperature delivers.

Im folgenden werden Überlegungen aufgezeigt, die zu der oben genannten Funktion führen, mit deren Hilfe das Auslösen des Meßvorganges am Prüfling zum richtigen Zeitpunkt erleichtert wird. Außerdem lassen sich aus den folgenden theoretischen Ableitungen Erkenntnisse gewinnen, die für die Temperatur-Meßtechnik der Erfindung von Bedeutung sind.The following are considerations related to the above Run function, with the help of which the triggering of the measuring process on the test object to the correct one Time is facilitated. It can also be derived from the following theoretical Deductions gain knowledge necessary for the temperature measurement technology of the invention are important.

Die folgenden Überlegungen beziehen sich auf die Berechnung der Sperrschichttemperatur eines auf einem Chip befindlichen Transistors über die Temperaturabhängigkeit der Basis-Emitter-Gleichspannung bei vorgegebenem Emitterstrom. Grundlage ist das Modell des PN-Übergangs. Der Zusammenhang zwischen Strom I und anliegender Spannung wird nach dem hier behandelten Modell durch die bekannte analytische Funktion I(U) =IS (exp(Ue/KT)-1) beschrieben.The following considerations relate to the calculation of the junction temperature of a transistor located on a chip via the temperature dependence of the Base-emitter direct voltage for a given emitter current. The basis is the model of the PN junction. The relationship between current I and applied voltage becomes according to the model dealt with here by the known analytical function I (U) = IS (exp (Ue / KT) -1).

Diese Gleichung läßt sich auch auf den Zusammenhang zwischen Emitterstrom Ie und der Basis-Emitterspannung eines Transistors anwenden, wenn kleine Stromdichte, vernachläßigbarer Einfluß der Bahnwiderstände sowie hohe Stromverstärkung in Emitterschaltung, bzw. deren Konstanz über der Temperatur vorausgesetzt werden kann. In diesem Falle gilt: 1e (UBE) = IS(UBE1/KT)-1) (2) Für beide Gleichungen gelten: =Sättigungsstrom q = Elementarladung = 1,6021-E19 K - Boltzmann-Konst:ante = 1,38054-E23 T = Absolute Temperatur (Kelvin) der Sperschicht.This equation can also be applied to the relationship between emitter current Ie and the base-emitter voltage of a transistor apply when small current density, negligible influence of the rail resistances as well as high current amplification in the emitter circuit, or whose constancy over temperature can be assumed. In this case The following applies: 1e (UBE) = IS (UBE1 / KT) -1) (2) The following applies to both equations: = saturation current q = elementary charge = 1.6021-E19 K - Boltzmann-Konst: ante = 1.38054-E23 T = absolute Temperature (Kelvin) of the spar layer.

Mit KT/q = UT = Temperaturspannung = 25,68 mV bei 298 K (To) und Umstellung der Gleichung 2 ergibt sich für UBE/UT » 1 UBE = UT In(IE/IS) Nach dieser Gleichung wird bei konstantem Emitterstrom die Temperaturabhängigkeit ausschließlich durch die Temperaturabhängigkeit von UT und von IS bestimmt.With KT / q = UT = temperature voltage = 25.68 mV at 298 K (To) and changeover of equation 2 results for UBE / UT »1 UBE = UT In (IE / IS) According to this equation the temperature dependence is exclusively due to the constant emitter current determines the temperature dependence of UT and IS.

Die Temperaturabhängigkeit des Sättigungsstromes zeigt folgende Gleichung (To =298 K): IS(T)/IS(To)=(T/To)³exp( (1 -To/T)EG/KT (4) Mit EG = Energiebandabstand (theoretischer Wert bei Si 1.12eV) und der Beziehung UT = UT (To) T/To läßt sich folgende Gleichung für UBE(T) ableiten: Die Gleichung (5) ist diejenige, zuvor erwähnte Funktion, mittels der die Sensorspannung für diejenige Temperatur, bei der Kennwerte des Prüflings gemessen werden sollen, in Abhängigkeit von der ermittelten Sensorspannung bei der Bezugstemperatur errechnet werden.The temperature dependence of the saturation current shows the following equation (To = 298 K): IS (T) / IS (To) = (T / To) ³exp ((1 -To / T) EG / KT (4) With EG = energy band gap (theoretical Value at Si 1.12eV) and the relationship UT = UT (To) T / To, the following equation for UBE (T) can be derived: Equation (5) is the previously mentioned function by means of which the sensor voltage for the temperature at which characteristic values of the test object are to be measured is calculated as a function of the determined sensor voltage at the reference temperature.

Die folgende Tabelle zeigt einen Vergleich von Messung (pn-Übergang eines Transistors in einem IC) mit der Rechnung..The following table shows a comparison of measurement (pn junction of a transistor in an IC) with the calculation ..

Gemessen wurden zwei typische IC-Exemplare mit stark unterschiedlichen B-Werten der Transistoren und zwei unterschiedlichen Emitterströmen.Two typical IC specimens with very different ones were measured B values of the transistors and two different emitter currents.

Testbedingung: UCB = 0 = Substratpotential.Test condition: UCB = 0 = substrate potential.

IE UBE(To) UBE bei B-WERT mA mV -40 -25 0 25 50 75 100 °C 3 787 MESSUNG: 887 865 827 - 747 706 665 RECHNIJNG:888 865 826 - 747 707 666 mV 50 0.3 723 MESSUNG: 835 810 768 - 677 630 580 RECHNUNG:838 811 768 - 678 652 586 mV 3 760 MESSUNG: 865 842 800 - 717 674 630 RECHNUNG:866 842 801 - 718 676 633 mV 250 0.3 690 MESSUNG: 810 782 737 - 640 594 545 RECHNUNG:811 784 737 - 642 594 545 Der Vergleich zeigt, trotz der Unterschiedlichkeit der gemessenen Exemplare und der unterschiedlichen Ströme nur eine relativ geringe Abweichung zwischen Messung und Rechnung. IE UBE (To) UBE at B-VALUE mA mV -40 -25 0 25 50 75 100 ° C 3 787 MEASUREMENT: 887 865 827 - 747 706 665 RECHNIJNG: 888 865 826 - 747 707 666 mV 50 0.3 723 MEASUREMENT: 835 810 768 - 677 630 580 INVOICE: 838 811 768 - 678 652 586 mV 3 760 MEASUREMENT: 865 842 800 - 717 674 630 INVOICE: 866 842 801 - 718 676 633 mV 250 0.3 690 MEASUREMENT: 810 782 737 - 640 594 545 INVOICE: 811 784 737 - 642 594 545 The comparison shows despite the diversity of the measured specimens and the different ones Only a relatively small discrepancy between measurement and invoice flows.

Zur automatischen Bestimmung der Chip-Temperatur mittels Meßautomaten ist lediglich UBE (T0) für IE = konstant vorzugeben. Mittels G1. 5 kann dann aus UBE(T) jeweils der der vorgegebenen Testtemperatur zugeordnete Wert der Chip-Temperatur errechnet werden.For the automatic determination of the chip temperature by means of measuring machines you just have to specify UBE (T0) for IE = constant. Using G1. 5 can then go out UBE (T) is the value of the chip temperature assigned to the specified test temperature can be calculated.

Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments.

Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches zeigt, daß der Prüfling nicht zusammen mit der Testschaltung in einer Temperaturkammer einem Temperaturzyklus ausgesezt wird, sondern daß sich weder der Prüfling 1 noch die Testschaltung 2 in einer Temperaturkammer befinden.Figure 1 shows an embodiment of the invention, which shows that the device under test is not in a temperature chamber together with the test circuit is exposed to a temperature cycle, but that neither the test item 1 nor the test circuit 2 are located in a temperature chamber.

Die Temperaturänderung erfolgt vielmehr ausschließlich durch lokale Erhitzung bzw. Erwärmung des Prüflings 1. Das Ausführungsbeispiel der Figur 1 zeigt weiter, daß die elektrische Verbindung zwischen dem PriirlincJ 1 tind iir Testschaltung 2 möglichst kurz ist, und zwar sind die Anschlüsse 3 des Prüflings unmittelhar in auf der Testschaltung 2 befindliche Meßkontakte 4 gesteckt.Rather, the temperature change occurs exclusively through local Heating or heating of the test specimen 1. The exemplary embodiment in FIG. 1 shows further that the electrical connection between the test circuit 1 is in the test circuit 2 is as short as possible, namely the connections 3 of the device under test are directly in Measuring contacts 4 located on test circuit 2 are plugged.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 handelt es sich um eine lokale Erwärmung des Prüflings 1 auf eine bestimmte Temperatur. Die lokale Erwärmung des Prüflings 1 erfolgt in Figur 1 durch einen Heizkörper 5, der auf eine Temperatur erhitzt ist, die wesentlich über der Temperatur liegt, auf die der Prüfling 1 erwärmt werden soll und bei der der Prüfling 1 gemessen werden soll. Der Heizkörper 1 weist einen Wärmeschild 6 auf, der zur Abschirmung dient. Um nur den Prüfling 1 und nicht auch die Testschaltung 1 aufzuheizen, befindet sich zwischen dem Prüfling 1 und der Testschaltung 2 eine Wärme isolierung 7.In the exemplary embodiment in FIG. 1, it is a local one The test item 1 is heated to a certain temperature. Local warming of the Test specimen 1 takes place in Figure 1 by a heater 5, which is at a temperature is heated, which is significantly above the temperature to which the test specimen 1 is heated and for which the test item 1 is to be measured. The radiator 1 has a heat shield 6, which is used for shielding. To only the test item 1 and not also to heat up the test circuit 1 is located between the test item 1 and the test circuit 2 a heat insulation 7.

Ws rcwllst die Vor-.r-ichlun(l der ligur 1 zur Erwärmung des Priiflings 1 dient, dient die Vorrichtung der Figur 2 zur Abkühlung des Prüflings 1 auf eine hestimmte Temperatur. Ebenso wie der Heizkörper 5 der Figur 1 befindet sich auch der Kühlkörper 8 der Figur 2 in unmittelbarem Kontakt mit dem Prüfling 1. Der Kühlkörper 8 der Figur 2 ist ein Hohlkörper, -der im Ausführungsbeispiel der Figur 2 mit flüssigem Stickstoff (9) gefüllt ist. Die Temperatur des flüssigen Stickstoffs 9 liegt wesentlich unter der Temperatur, auf die der Prüfling 1 abgekühlt werden soll und bei der die Messungen vorgenommen werden sollen. Es läßt sich natürlich nicht verhindern, daß sowohl beim Erwärmen nach Figur 1 als beim Abkühlen nach Figur 2 die Temperatur über die angestrebte Temperatur hinausläuft.What do you want to do with the pre- 1 is used, the device of Figure 2 is used to cool the test specimen 1 to a certain temperature. Just like the radiator 5 of Figure 1 is also located the heat sink 8 of FIG. 2 in direct contact with the test object 1. The heat sink 8 of Figure 2 is a hollow body, -der in the embodiment of Figure 2 with liquid Nitrogen (9) is filled. The temperature of the liquid nitrogen 9 is substantial below the temperature to which the test item 1 is to be cooled and at which the Measurements are to be made. Of course, it cannot be prevented that the temperature both during heating according to FIG. 1 and during cooling according to FIG exceeds the target temperature.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist kein unmittelbar auf den Prüfling aufgebrachter Wärmekörper vorgesehen, sondern ein Wärmestrahler 10, der beispielsweise ein Widerstandsheizer oder ein Infrarotstrahler sein kann.In the embodiment of Figure 3 is not directly on the Test specimen applied heat body provided, but a heat radiator 10, the for example, a resistance heater or an infrared radiator can be.

Die Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem sich die Testschaltung über dem Prüfling 1 befindet und bei dem die Wärme- bzw. Kühlquelle (5,8) von unten an den Prüfling 1 herangeführt wird.Figure 4 shows an embodiment of the invention in which the test circuit is located above the test item 1 and in which the heat or cooling source (5,8) is brought up to the test item 1 from below.

Die Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Testschaltung 2 von Luft umspült wird, um die Testschaltung 2 trotz Erwärmung oder Kühlung durch den lokal auf den Prüfling aufgebrachten Wärme- oder Kältekörper auf konstanter Temperatur, im allgemeinen Raumtemperatur, zu halten. Der Luftstrom wird durch den Ventilator 11 erzeugt.Figure 5 shows an embodiment of the invention in which the Test circuit 2 is surrounded by air to test circuit 2 despite heating or Cooling by the heat or cold body applied locally to the test object constant temperature, generally room temperature. The airflow will generated by the fan 11.

Die Figur 6 zeigt den Zusammenhang zwischen der Basis-Emitterspannung eines Transistors in Abhängigkeit von der Sperrschichttemperatur, wie sie durch die Gleichung (5) gegeben ist. Die Figur 7 zeigt den Verlauf der Chip-Temperatur eines Prüflings bei erfindungsgemäßer Abkühlung und Erwärmung. Wie die Eigur 7 zeigt, werden die erforder@ichen Temperaturen bei der Temperaturkurve der Figur 7 zweimal durchfahren.FIG. 6 shows the relationship between the base emitter voltage of a transistor as a function of the junction temperature as it passes through the equation (5) is given. FIG. 7 shows the course of the chip temperature of a test piece with cooling and heating according to the invention. As the Eigur 7 shows, the required temperatures in the temperature curve of FIG. 7 are twice drive through.

Es besteht deshalb die Möglichkeit, Messungen, die bei einer bestimmten Temperatur durchgeführt werden sollen, zweimal vorzunehmen und beispielweise den Mittelwert der beiden ermittelten Meßwerte zu nehmen.It is therefore possible to take measurements at a specific Temperature should be carried out twice and, for example, the Take the mean of the two measured values determined.

Claims (18)

Patentansprüche Testverfahren für Halbleiteranordnungen mittels einer Testschaltung, bei dem zwischen dem Prüfling und der Testschaltung eine möglichst kurze elektrische Verbindung besteht und beidem der Prüfling bei unterschiedlichen Testtemperaturen gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Testtemperaturen nicht in einer Temperaturkammer, sondern durch lokale Erwärmung bzw. Abkühlung des Prüflings erzeugt werden, und zwar derart, daß möglichst nur der Prüfling auf die unterschiedlichen Testtemperaturen gebracht wird, während die Testschaltung von der Erwärmung bzw. Abkühlung möglichst unberührt bleibt. Test method for semiconductor arrangements by means of a Test circuit in which there is as much as possible between the test item and the test circuit There is a short electrical connection and both the test object at different Test temperatures is measured, characterized in that the different Test temperatures not in a temperature chamber, but through local heating or cooling of the test specimen are generated, in such a way that as far as possible only the test item is brought to the different test temperatures, while the Test circuit remains as unaffected as possible by the heating or cooling. 2) Testverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lokale Erwärmung bzw. Abkühlung des Prüflings möglichst schnell durchgeführt wird 2) Test method according to claim 1, characterized in that the local heating or cooling of the test object is carried out as quickly as possible 3) Testverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dan die Mittel, die eine Erwärmung bzw. Abkühlung des Prüflings auf die vorgesehene Temperatur bewirken, eine Temperatur aufweisen, die größer bzw. kleiner als die angestrebte Temperatur ist.3) test method according to claim 2, characterized in that the means dan a Cause the test object to heat up or cool down to the intended temperature, have a temperature that is greater or less than the desired temperature is. 4) Testverfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erwärmung des Prüflings durch einen auf hohe Temperatur erhitzten Körper erfolgt, der mit-dem Prüfling in Verbindung gebracht wird. 4) Test method according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the test specimen is heated by a body heated to a high temperature takes place, which is associated with the test item. 5) Testverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die lokale Erwärmung des Prüflings durch einen Wärmestrahl erfolgt.5) test method according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the local heating of the test object is carried out by a thermal beam. 6) Testverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die lokale. Erwärmung des Prüflings durch Infrarot- oder durch Laserbestrahlung erfolgt 6) test method according to claim 5, characterized in that the local. The test object is heated by infrared or laser radiation 7) Testverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine lokale Abkühlung des Prüflings durch einen abgekühlten Körper erfolgt.7) Test method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a local cooling of the test specimen takes place through a cooled body. 8) Testverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine lokale Abkühlung des Prüflings durch einen Körper mit: einer Ausnehmung erfolgt, in der sich Kühl flüssigkeit befindet.8) test method according to claim 7, characterized in that a local cooling of the test object by a body with: a recess takes place, in which there is cooling liquid. 9) Testverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine lokale Abkühlung des Prüflings durch Kühlgase oder durch eine Kühl flüssigkeit erfolgt.9) test method according to one of claims 1 to 3, characterized in that that a local cooling of the test object by cooling gases or by a cooling liquid he follows. 10) Testverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Testschaltung während der Messung des Prüflings bei unterschiedlichen Testtemperaturen auf gleichbleibender Temperatur, vorzugsweise Raumtemperatur gehalten wird.10) test method according to one of claims 1 to 9, characterized in that that the test circuit during the measurement of the device under test at different test temperatures is kept at a constant temperature, preferably room temperature. 11) Testverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Temperatur, die die Testschaltung während der Messung des Prüflings bei unterschiedlichen Temperaturen beibehalten soll, durch entsprechende Erwärmung oder Abkühlung gewährleistet wird.11) test method according to claim 10, characterized in that the Temperature that the test circuit during the measurement of the device under test at different Should maintain temperatures, guaranteed by appropriate heating or cooling will. 12) Testverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konstanthaltung der Temperatur der Testschaltung auf eine Erwärmung des Prüflings eine Abkühlung oder umgekehrt auf eine Abkühlung des Prüflings eine Erwärmung folgt.12) test method according to one of claims 1 to 11, characterized in that that to keep the temperature of the test circuit constant on a heating of the Test object a cooling or, conversely, a cooling of the test object a heating follows. 13) Testverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Temperatur, die die Testschaltung während der Messung des Prüflings bei unterschiedlichen Temperaturen beibehalten soll, durch ein die Testschaltung umspülendes Gas aufrecht erhalten wird, welches die für die Testschaltung vorgesehene Temperatur aufweist.13) Test method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that that temperature, which the test circuit during the measurement of the test specimen is to be maintained at different temperatures, through a Test circuit rinsing gas is maintained, which is necessary for the test circuit Has intended temperature. 14) Testverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zum möglichst schnellen Erreichen des angestrebten Temperaturwertes der Prüfling so schnell und so stark erwärmt bzw. abgekühlt wird, daß der angestrebte Temperaturwert unvermeidbar überschritten wird, daß jedoch gleichzeitig dafür gesorgt wird, daß beim Durchlaufen des angestrebten Temperaturwertes der für diese Temperatur vorgesehene Meßvorgang ausgelöst-wird.14) Test method according to one of claims 1 to 13, characterized in that that the test object can be reached as quickly as possible is heated or cooled so quickly and so strongly that the desired temperature value is inevitably exceeded, but at the same time it is ensured that when passing through the desired temperature value the one intended for this temperature Measuring process is triggered. 15) Testverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachung des Durchfahrens des für die Messung vorgesehenen Temperaturwertes durch Sensoren erfolgt.15) test method according to one of claims 1 to 14, characterized in that that the monitoring of the passage of the temperature value intended for the measurement done by sensors. 16) Testverfahren. nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor ein gesonderter Sensor oder ein im Prüfling ohnchin vorhandener pn-Uberg;tng verwendet; wird.16) Test Procedure. according to one of claims 1 to 15, characterized in that that as a sensor a separate sensor or a pn transition that is already present in the test object; tng used; will. 17) Testverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor ein in Sperrichtung oder in Flußrichtung geschalteter pn-Übergang verwendet wird.17) test method according to one of claims 1 to 16, characterized in that that as a sensor a pn junction switched in the blocking direction or in the forward direction is used. 18) Testverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kurve gemessen wird, die die Abhängigkeit der Sensorspannung von der Temperatur angibt, daß aus dieser gemessenen Kurve für diejenige Temperatur, bei der bestimmte Kenndaten des Prüflings ermittelt werden sollen, die zugehörige Sensorspannung ermittelt wird und daß bei Erreichen dieser Senorspannuq wsihrcnd des Temperaturdurchlaufs der Meßvorgang am Prüfling ausgelöst wird.18) Test method according to one of claims 1 to 17, characterized in that that a curve is measured which shows the dependence of the sensor voltage on the temperature indicates that from this measured curve for the temperature at which certain Characteristic data of the test object are to be determined, the associated sensor voltage is determined and that upon reaching this sensor voltage wsihrcnd the temperature cycle the measuring process is triggered on the test item. () ) Testverfahren nach einem nm der Ansuriiche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dan die Spannung, die der Sensor bei einer Bezugstemperatur liefert, gemessen wird, daß dann mittels einer Funktion die Sensorspannung für diejenige Temperatur, bei der Kennwerte des Prüflings gemessen werden sollen, in Abhängigkeit von der zuvor ermittelten Sensorspannung bei der Bezugstemperatur errechnet wird, daß dann in einem Temperaturdurchlauf die Sensorspannung laufend gemessen wird, die der Sensor während des Temperaturdurchlaufs abgibt, und daß in demjenigen Zeitpunkt, in dem die vom Sensor gelieferte Sensorspannung gleich der zuvor errechneten Spannung ist, der Meßvorgang am Prüfling ausgelöst wird, der die Meßdaten bei der für die Messung vorgesehenen Temperatur liefert.()) Test method according to one nm of the Ansuriiche 1 to 17, thereby denoted by the voltage that the sensor delivers at a reference temperature, is measured that then by means of a function, the sensor voltage for that Temperature at which characteristic values of the test object are to be measured, depending on is calculated from the previously determined sensor voltage at the reference temperature, that the sensor voltage is then continuously measured in one temperature cycle, which the sensor emits during the temperature cycle, and that at that point in time in which the sensor voltage supplied by the sensor is equal to the previously calculated voltage is, the measurement process is triggered on the test object, which the measurement data for the Measurement provides the intended temperature.
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