CN101946313B - 探针晶片、探针装置以及测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种与具有多个半导体芯片的半导体晶片电连接的探针晶片。该探针晶片包括：具有晶片连接面并在晶片连接面的背面形成的装置连接面的间距变换用晶片基板；形成在间距变换用晶片基板的晶片连接面，对各个半导体芯片至少每一芯片设置一个，并与对应的半导体芯片的输入输出端子电连接的多个晶片侧连接端子；在晶片基板的装置连接面与多个晶片侧连接端子一一对应，以与晶片侧连接端子不同的间距而形成，用于与外部的装置电连接的多个装置侧连接端子；以及用于将对应的晶片侧连接端子与装置侧连接端子电连接的多个传输电路。

Description

探针晶片、探针装置以及测试系统

技术领域

本发明涉及探针晶片、探针装置以及测试系统。本发明特别涉及与形成有多个半导体芯片的半导体晶片电连接的探针晶片。

背景技术

在半导体芯片测试中，公知有一种装置可以在形成多个半导体芯片的半导体晶片状态，测试各半导体芯片的好坏(例如参考专利文献1)。该装置可认为是具有可与多个半导体芯片整体电连接的探针卡。

探针卡配置在测试装置的测试基板与半导体晶片之间。此处，在测试基板的端子排列间距与半导体晶片的端子排列间距相异时，可考虑使探针卡具有吸收该端子排列间距的功能。例如在该探针卡的表面及底面以不同间距配置端子，并与测试基板及半导体晶片电连接。如此可在探针卡内连接表面及底面相对应的端子。

专利文献1：日本专利特开2002-222839号公报

专利文献2：国际公开专利第2003/062837号手册

通常，使用印制电路板形成探针卡(例如参考专利文献2)。在该印制电路板形成多个探针销(probe pin)，可与多个半导体芯片共同电连接。

但是，因半导体晶片与印制电路板的热膨胀率不同，所以在测试时半导体芯片的发热、加热测试时或冷却测试等发生温度变动时，可以想象半导体芯片与探针卡之间的电连接有可能松开。此问题，对在大面积的半导体晶片上形成半导体芯片的测试时更为显着。

发明内容

为此，本发明的目的是提供一种能够解决上述问题的探针晶片、探针装置以及测试系统。此目的可由申请专利范围的各独立权项所述的特征的组合达成，而各从属权项规定本发明的更有利的具体例。

为了解决上述的问题，在本发明的第一方式提供一种与形成多个半导体芯片的半导体晶片电连接的探针晶片。该探针晶片包括：间距变换用晶片基板，具有晶片连接面及在晶片连接面的背面形成的装置连接面；多个晶片侧连接端子，在间距变换用晶片基板的晶片连接面上形成，对各个半导体芯片至少每一芯片设置一个，并与对应的半导体芯片的输入输出端子电连接；多个装置侧连接端子，在晶片基板的装置连接面与多个晶片侧连接端子一一对应，以与晶片侧连接端子不同的间距而形成，用于与外部的装置电连接；以及多个传输电路，用于将对应的晶片侧连接端子与装置侧连接端子电连接。

本发明的第二方式提供一种与形成多个半导体芯片的半导体晶片电连接的探针装置，其具有与半导体晶片电连接的间距变换用探针晶片，以及与该间距变换用探针晶片电连接的电路形成用探针晶片。该间距变换用探针晶片包括：间距变换用晶片基板，及多个晶片侧连接端子，其形成于该间距变换用晶片基板的与半导体晶片相对的面，对各个半导体芯片至少每一芯片设置一个，与对应的半导体芯片的输入输出端子电连接；及多个第一中间连接端子，在间距变换用晶片基板的与电路形成用探针晶片相对的面，与多个晶片侧连接端子一一对应，以和晶片侧连接端子不同的间距而形成，并与电路形成用探针晶片电连接；以及多个传输电路，用于电连接相对应的晶片侧连接端子与第一中间连接端子。上述的电路形成用探针晶片包括：电路形成用晶片基板，配置在与间距变换用晶片基板的形成多个第一中间连接端子的面的对面；及多个第二中间连接端子，在电路形成用晶片基板上形成，与多个第一中间连接端子一一对应设置，并与对应的第一中间连接端子电连接；以及多个电路部，对各个半导体芯片至少每一芯片设置一个，生成供给对应的半导体芯片的信号，并通过中间连接端子及晶片侧连接端子，向对应的半导体芯片供给信号。

本发明的第三方式提供一种测试系统，对在半导体晶片上形成的多个半导体芯片进行测试。该测试系统包括：信号生成部，输出供给各半导体芯片的测试信号；及探针晶片，将自信号生成部接收的测试信号分别供给各半导体芯片；以及判定部，通过探针晶片接收各半导体芯片对应测试信号输出的响应信号，并根据该响应信号判定各半导体芯片的好坏。上述探针晶片包括：间距变换用晶片基板，具有晶片连接面及在该晶片连接面的背面形成的装置连接面；及多个晶片侧连接端子，形成于间距变换用晶片基板的晶片连接面，对应各半导体芯片至少每一芯片设置一个，与对应的半导体芯片的输入输出端子电连接；及多个装置侧连接端子，在晶片基板的装置连接面，与多个晶片侧连接端子一一对应，但以与晶片侧连接端子不同的间距而形成，与信号生成部电连接；以及多个传输电路，用于将对应的晶片侧连接端子与装置侧连接端子电连接。

本发明的第四方式提供一种半导体测试系统，对在半导体晶片上形成的多个半导体芯片进行测试。该测试系统包括：信号生成部，输出供给各半导体芯片的测试信号，及探针装置，将自信号生成部接收的测试信号供给各半导体芯片，以及判定部，通过探针装置接收各半导体芯片回应测试信号输出的响应信号，并根据该响应信号判定各半导体芯片的好坏。上述探针装置包括：间距变换用探针晶片，与半导体晶片电连接，以及电路形成用探针晶片，与间距变换用探针晶片电连接。该间距变换用探针晶片还包括：间距变换用晶片基板；及多个晶片侧连接端子，形成于间距变换用晶片基板的与半导体晶片相对的面，对各半导体芯片至少每一芯片设置一个，与对应的半导体芯片的输入输出端子电连接；及多个第一中间连接端子，在间距变换用晶片基板的与电路形成用探针晶片相对的面，与多个晶片侧连接端子一一对应，以和晶片侧连接端子不同的间距而形成，而且与电路形成用探针晶片电连接；以及多个传输电路，用于电连接相对应的晶片侧连接端子与第一中间连接端子。上述电路形成用探针晶片包括：电路形成用晶片基板，配置在间距变换用晶片基板的具有多个第一中间连接端子的面的对面；及多个第二中间连接端子，在电路形成用晶片基板上形成，并与多个第一中间连接端子一一对应设置，与对应的第一中间连接端子电连接；以及多个电路部，对各半导体片至少每一芯片设置一个，通过中间连接端子及晶片侧连接端子测试对应的半导体芯片。

上述发明概要并未列举发明必要的全部特征，这些特征群的次级组合也可构成发明。

附图说明

图1为一个实施例涉及的测试系统400的结构示意图。

图2为一例探针晶片100的侧视图。

图3表示配有探针晶片100的探针装置200的剖面结构图。

图4表示控制装置10的结构示意图。

图5表示探针晶片100的其它例的侧视图。

图6表示探针晶片100的其它的结构图。

图7表示测试系统400的其它结构示意图。

图8表示具有间距变换用探针晶片100-1及电路形成用探针晶片100-2的探针装置200的结构剖面图。

图9表示电路部110的结构示意图。

图10表示测试电路120的功能的结构示意图。

图11表示测试电路120的其它结构示意图。

附图标记说明：

10  控制装置

12  主机

14  测试头

100 探针晶片

102 晶片连接面

104 装置连接面

111 晶片基板

112 晶片侧连接端子

113 第一中间连接端子

114 装置侧连接端子

115 第二中间连接端子

116 通孔

117 配线

118 切换部

119 垫片

120 测试电路

122 图案发生部

124 图案存储器

126 期待值存储器

128 失效存储器

130 波形形成部

132 驱动器

134 比较器

136 时序发生部

138 逻辑比较部

140 特性检测部

142 电源供给部

150 垫片

160 开关

170 切换部

200 探针装置

210 晶片托盘

212 保持构件

220 晶片侧隔板

222 凸块

230 晶片侧PCR

240 装置侧PCR

250 装置侧隔板

252 凸块

260 装置基板

270 中间PCR

280 中间隔板

282 凸块

300 半导体晶片

310 半导体芯片

400 测试系统

具体实施方式

下面通过发明的实施方式说明本发明，但以下实施方式并不限定权利要求所涉及的发明。另外，在实施方式中说明的特征组合并非全部都是发明的解决手段所必须的。

图1是一个实施例的测试系统400的结构示意图。测试系统400用于测试在测试对象半导体晶片300上形成的多个半导体芯片310，其包括探针晶片100以及控制装置10。另外，在图1中显示了半导体晶片300及探针晶片100的立体图的一例。

半导体晶片300，可为例如圆盘状的半导体基板，更具体地说，半导体晶片300可为硅、化合物半导体或其它的半导体基板。另外，半导体芯片310，可在半导体晶片300上采用曝光等半导体工艺而形成。

探针晶片100，用于电连接半导体晶片300与控制装置10。更具体地说，探针晶片100配置在控制装置10的各端子以及在半导体晶片300上形成的各端子之间，电连接控制装置10及半导体晶片300的相对应的端子。本例的探针晶片100，如后述的图2所示，包括间距变换用晶片基板111以及多个晶片侧连接端子112。

控制装置10，通过探针晶片100测试半导体晶片300的各半导体芯片310。例如控制装置10，通过探针晶片100对各半导体芯片310供给测试信号。另外控制装置10可通过探针晶片100接收各半导体芯片310对应测试信号输出的响应信号，依据响应信号判定各半导体芯片310的好坏。

图2是探针晶片100的侧视图的一例。如图1及图2所示，探针晶片100包括：间距变换用晶片基板111，晶片侧连接端子112，装置侧连接端子114，通孔116，垫片150以及配线117。

间距变换用晶片基板111，可用与半导体晶片300的基板相同的半导体材料形成。例如间距变换用晶片基板111，可用硅基板。另外，间距变换用晶片基板111，可用与半导体晶片300的基板具有大致相同热膨胀率的半导体材料形成。另外，间距变换用晶片基板111，如图2所示，具有晶片连接面102及在晶片连接面102的背面形成的装置连接面104。晶片连接面102，与图1所示的半导体晶片300相对形成。装置连接面104，与图1所示的控制装置10相对形成。

另外，间距变换用晶片基板111，具有与半导体晶片300的形成半导体芯片310的面，以及大致相同形状的晶片连接面102。晶片连接面，可具有与半导体晶片的面直径大致相同的圆形。间距变换用晶片基板111，配置成其晶片连接面与半导体晶片300相对的方式。另外，间距变换用晶片基板111，也可为直径比半导体晶片300大的圆盘状的半导体基板。

多个晶片侧连接端子112，形成于间距变换用晶片基板111的晶片连接面102。另外，晶片侧连接端子112，对各半导体芯片310至少每一芯片设置一个。例如晶片侧连接端子112，可针对各半导体芯片310的各个输入输出端子而分别设置。即，各半导体芯片310有多个输入输出端子时，晶片侧连接端子112，可对各半导体芯片310各设多个连接端。

分别与半导体晶片300的各个输入输出端子以相同间隔设置各个晶片侧连接端子112，并与对应的半导体芯片310的输入输出端子电连接。另外所谓的电连接是指在两个构件间可传送电信号的状态。例如晶片侧连接端子112及半导体芯片310的输入输出端子可为直接接触，或经过其它的导体间接接触，以进行电连接。另外，晶片侧连接端子112及半导体芯片310的输入输出端子，可用如电容结合(静电结合)或感应结合(磁性结合)等，以非接触的状态电连接。另外晶片侧连接端子112及半导体芯片310的输入输出端子之间的传输线路的一部分，也可使用光学传输线路。

多个装置侧连接端子114，形成于间距变换用晶片基板111的装置连接面104，与控制装置10电连接。装置侧连接端子114与多个晶片侧连接端子112一一对应设置。此处，装置侧连接端子114与控制装置10的端子以相同的间距设置。因此如图2所示，装置侧连接端子114可与晶片侧连接端子112以不同的间距设置。

通孔116、垫片150及配线117在间距变换用晶片基板111上形成，使相对应的晶片侧连接端子112及装置侧连接端子114电连接。例如垫片150在装置连接面104上，设在与晶片侧连接端子112相对的位置。通孔116以一端连接晶片侧连接端子112，另一端与垫片150连接的方式，贯通间距变换用晶片基板111而形成。另外，配线117在装置连接面104上，电连接垫片150及装置侧连接端子114。通过上述的结构，能够电连接排列间距不同的装置侧连接端子114及晶片侧连接端子112。

例如，可使晶片侧连接端子112，为了与半导体芯片310的各输入端子电连接，与各输入端子以相同的间距配置。因此，晶片侧连接端子112，例如图1所示，可在每一半导体芯片310的预先决定的区域，以微小的间隔设置。

对此，各个装置侧连接端子114，可以比对应一个半导体芯片310的多个晶片侧连接端子112的间距更大的间隔设置。例如装置侧连接端子114，可在装置连接面104内以分布大致均等的等间距进行配置。

本例的探针晶片100，其间距变换用晶片基板111采用与半导体晶片300相同的半导体材料形成。故即使在周围的温度变动的场合，亦能良好维持探针晶片100与半导体晶片300之间的电连接。因此，例如在进行半导体晶片300的加热测试时，也能够精度良好地测试半导体晶片300。

另外，因间距变换用晶片基板111为用半导体材料形成，能够容易地在间距变换用晶片基板111上形成多个晶片侧连接端子112等。例如可使用曝光等的半导体工艺，容易地形成晶片侧连接端子112、装置侧连接端子114、通孔116以及配线117。因此，可将对应多个半导体芯片310的多个晶片侧连接端子112等，很容易地在间距变换用晶片基板111上形成。另外，探针晶片100的端子可利用导电材料的电镀、蒸镀等在间距变换用晶片基板111上形成。

以上说明了探针晶片100在测试系统400中的使用例，但探针晶片100的用途不限于测试系统400。例如在半导体晶片300中形成多个半导体芯片310的状态，且该多个半导体芯片310用于电器等时，探针晶片100也可安装于相应的电器，与半导体晶片300电连接。

图3表示配有探针晶片100的探针装置200结构的剖面图。本例利用探针装置200的各构成要件相分离的图进行说明，但探针装置200的各构成要件，在图3的上下方向与相邻的其它构成要件接触配置。本探针装置200用于保持半导体晶片300，使探针晶片100与半导体晶片300电连接。

探针装置200包括：晶片托盘210、晶片侧隔板220、晶片侧PCR230、探针晶片100、装置侧PCR240、装置侧隔板250以及装置基板260。晶片托盘210用于保持半导体晶片300，例如晶片托盘210配置于半导体晶片300的无端子面312的对面。另外，晶片托盘210配有保持半导体晶片300的保持构件212。

保持构件212，为将半导体晶片300夹持于晶片托盘210的挟持构件。另外保持构件212亦可以将半导体晶片300吸附于晶片托盘210，此时，在晶片托盘210形成贯通孔，保持构件212通过该贯通孔将半导体晶片300吸附于晶片托盘210。

晶片侧隔板220配置在半导体晶片300及晶片侧PCR230之间，用于电连接半导体晶片300与晶片侧PCR230。晶片侧隔板220上设有贯通绝缘材料形成的薄板的表面与底面的多个导电体凸块222。凸块222与半导体晶片300的各半导体芯片310的各端子电连接，凸块222可以与探针晶片100的晶片侧连接端子112相同的配置设置。

晶片侧PCR230，配置在晶片侧隔板220与探针晶片100之间，用于电连接晶片侧隔板220的凸块222与探针晶片100的晶片侧连接端子112。晶片侧PCR230为利用凸块222及晶片侧连接端子112按压从而电连接凸块222及晶片侧连接端子112的，可使用异向性导电膜形成的薄板。

装置侧PCR240，配置在探针晶片100与装置侧隔板250之间，用于电连接探针晶片100的装置侧连接端子114与装置侧隔板250的凸块252。装置侧PCR240，为利用装置侧连接端子114及凸块252的按压而电连接装置侧连接端子114及凸块252的，可使用异向性导电膜形成的薄板。

装置侧隔板250，配置在装置侧PCR240与装置基板260之间，用于电连接装置侧PCR240与装置基板260。装置侧隔板250上设有贯通绝缘材料形成的薄板的表面与底面的多个导电体的凸块252。凸块252与装置基板260的各端子电连接。凸块252可用与探针晶片100的装置侧连接端子114相同的配置设置。

装置基板260可用于固定由晶片托盘210起至装置侧隔板250之间的构件。例如可利用螺丝钉或真空吸附等固定由晶片托盘210至装置基板260之间的构件。另外装置基板260可电连接控制装置10与装置侧隔板250的各凸块252。装置基板260可为印制电路板。

此外，各个隔板在通过隔板电连接的端子(垫片)的面积较小，或端子为铝膜等而在其表面形成氧化膜的情况下也有效。因此，在通过隔板电连接的端子的面积充分大时，省略隔板亦可。例如装置基板260的端子为大面积而容易进行镀金，故探针装置200也可以不设置装置侧隔板250。

根据上述的结构，可使探针晶片100与半导体晶片300电连接，又可使探针晶片100与控制装置10电连接。再者优选晶片侧隔板220，用与半导体晶片300的基板具有同等热膨胀率的材料形成。另外，装置侧隔板250，最好使用与间距变换用晶片基板111具有同等膨胀率的材料形成。

图4是控制装置10的结构示意图。控制装置10包括主机12及测试头14。主机12用于控制测试头14测试半导体晶片300的各个半导体芯片310。测试头14回应由主机12的控制而产生测试信号，并经过探针装置200供给各个半导体芯片310。例如，测试头14可对各半导体芯片310供给相同的测试信号。

另外，测试头14通过探针装置200接收各个半导体芯片310的响应信号。测试头14可依据各响应信号来判断各半导体芯片310的好坏。测试头14可将各个半导体芯片310的好坏判定结果，传送到主机12。根据这样的结构，能够进行进半导体芯片310的测试。

此外，在图4中所示的为主机12与测试头14分开的装置，但主机12与测试头14可为一体的装置。例如控制装置10包括的测试设备少的场合，可将主机12及测试头14容纳于一个筐体内。

图5表示探针晶片100的其它例的侧视图。本例的探针晶片100，在图2所说明的探针晶片100的构造中再加设开关160。

开关160，设在垫片150与装置侧连接端子114之间，用于切换垫片150及装置侧连接端子114是否经过配线117连接。开关160，可借助于在半导体工艺形成的晶体管切换该连接。

开关160，可对全部装置侧连接端子114设置，也可只对一部分装置侧连接端子114设置。通过这样的构造，可对半导体芯片310的每个管脚分别切换，确定控制装置10与半导体芯片310是否电连接。

另外，装置侧连接端子114的至少一个，可用于接受从控制装置10应供给半导体芯片310的电源电力。例如，每个半导体芯片310至少有一个装置侧输入端子114，从控制装置10接受电源电力。所述装置侧连接端子114对应的晶片侧连接端子112，通过通孔116接受电源电力，向对应的半导体芯片310供给电源电力。

此外，在接受电源电力的装置侧连接端子114对应的通孔116上，可填充与其它传送信号的通孔116不同的导电材料。例如传送电源电力的通孔116，因不需高精度传送高频率的信号，故可填充比其它通孔116的填充材料高频特性低的导电材料。例如可在传送电源电力的通孔116上填充铜，其它的通孔116上填充金。

图6上探针晶片100的其它构造图。图6中示出了探针晶片100的装置连接面104。本例的探针晶片100为在图2所说明的探针晶片100的构造之外，再加设切换部170。

切换部170，用于切换各装置侧连接端子114与任一垫片150连接。例如切换部170通过配线117连接各个装置侧连接端子114及各个垫片150。然后，可将对应于各个装置侧连接端子114的配线117，切换至与某一个垫片150对应的配线117电连接。例如，切换部170可利用多个晶体管切换所述配线117的连接。

还有图6中示出了用一个切换部170控制全部配线117的连接例。但其它例也可用多个切换部170控制配线117的连接。例如，将探针晶片100依规定的区域分割，各个切换部170控制其对应的区域内的配线117的连接亦可。多个切换部170对应多个半导体芯片310而设置，各个切换部170进行与各半导体芯片310对应的晶片侧连接端子112和装置侧连接端子114的连接的切换。

另外，垫片150、配线117以及切换部170可配置在晶片连接面102上。此时，通孔116一端连接装置侧连接端子114，另一端连接到垫片150。另外，配线117将各个垫片150及各个晶片侧连接端子112连接到切换部170。切换部170对各个垫片150是否连接某一个晶片侧连接端子112进行切换。

通常，对于连接多个装置侧连接端子114的控制装置10的多个测试模块，依其功能而决定配置于测试头14的某一槽口。例如作为电源供给模块的测试模块，为连接半导体芯片310的电源管脚对应的装置侧连接端子114，配置在该装置侧连接端子114对应的槽口上。

与此相反，本例的探针晶片100能够变更多个装置侧连接端子114与多个晶片侧连接端子112的连接关系。因此，能够将配置在任意槽口的各个测试模块，由切换部170的设定变更连接到半导体芯片310的规定的端子312。即，本例的测试系统400可以提高测试头14的设计的自由度。

图7是测试系统400的其它结构的示意图。本例的测试系统400包括：间距变换用探针晶片100-1，电路形成用探针晶片100-2，以及控制装置10。探针晶片100-1配置在半导体晶片300与探针晶片100-2之间。另外探针晶片100-2，配置在探针晶片100-1及控制装置10之间。各个探针晶片100-1及探针晶片100-2，可形成与半导体晶片300的形成半导体芯片310的面大致相同直径的圆形面。

探针晶片100-1，可具有与图1至图6所说明的探针晶片100相同的功能与构造。惟在探针晶片100-1的装置连接面104上形成多个第一中间连接端子以取代多个装置侧连接端子114，并经过第一中间连接端子与探针晶片100-2电连接。第一中间连接端子的构造可与装置侧连接端子114相同。

探针晶片100-2包括：电路形成用晶片基板111-2，多个电路部110，多个第二中间连接端子115以及多个装置侧连接端子。晶片基板111-2可用与探针晶片100-1的间距变换用基板111-1相同的材料形成。

多个第二中间连接端子115，在晶片基板111-2的与探针晶片100-1相对的面上形成。多个第二中间连接端子115，与探针晶片100-1的第一中间连接端子一一对应设置，分别与对应的第一中间连接端子电连接。探针晶片100-2经过第二中间连接端子115与探针晶片100-1交接信号。

多个装置侧连接端子，与图1至图6所说明的装置侧连接端子114同样地与控制装置10电连接。各个装置侧连接端经过通孔等与对应的第二中间连接端子115电连接。

电路部110，对各个半导体芯片310至少每一芯片设置一个。各个电路部110，在晶片基板111-2上形成，通过第二中间连接端子115及探针晶片100-1与对应的半导体芯片310交接信号。另外，各个电路部110通过装置侧连接端子与控制装置10交接信号。

各个电路部110，可发生测试对应的半导体芯片310的测试信号并供给半导体芯片310。另外，各个电路部110，可以接收对应的半导体芯片310输出的响应信号。各个电路部110，可借助于对各响应信号的逻辑图案与预定的期待值图案进行比较，而判定各半导体芯片310的好坏。

各个电路部110，可具有图4所示的主机12及测试头14的全部功能或部分功能。通过上述结构可减低控制装置10的规模。例如控制装置10，只要具有对电路部110通知测试开始等时序的功能，将电路部110的测试结果读出的功能，以及向电路部110和半导体芯片310供给驱动电力的功能等各功能即可。

另外因晶片基板111-2用半导体材料制成，所以可容易地在晶片基板111-2形成高密度的电路部110。例如可利用曝光等半导体工艺，能够容易地在晶片基板111上形成高密度的电路部110。因此，可在晶片基板111上容易地形成对应于多个半导体芯片的多个电路部110。

如以上说明，本例测试系统400能够降低因温度变动等引起的端子间的接触不良。另外能够降低测试系统400的规模。因设有间距变换用探针晶片100-1及电路形成用探针晶片100-2，例如在进行测试内容相同但端子间距不同的半导体晶片300的测试时，可以共同使用电路形成用探针晶片100-2，只要更换间距变换用探针晶片100-1即可，能够减少测试成本。

图8是具有间距变换用探针晶片100-1及电路形成用探针晶片100-2的探针装置200的构造剖面图。本例中用探针装置200的各构成要件互相分离的图进行了说明，但探针装置200的各构成要件，在图8的上下方向与相邻的其它构成要件接触配置。

探针装置200包括：晶片托盘210、晶片侧隔板220、晶片侧PCR230、探针晶片100、装置侧PCR240、装置侧隔板250、中间PCR270、中间隔板280以及装置基板260。晶片托盘210用于保持半导体晶片300。

其中的晶片托盘210、晶片侧隔板220以及晶片侧PCR230，可与图3所说明的晶片托盘210、晶片侧隔板220以及晶片侧PCR具有相同的功能及结构。另外，晶片侧PCR230配置在晶片侧隔板220与探针晶片100-1之间，用于电连接晶片侧隔板220的凸块222与探针晶片100-1的晶片侧连接端子112。

另外，探针晶片100-1在与中间PCR270相对的面上，设有多个第一中间连接端子113。各个第一中间连接端子113，与图2所说明的装置侧连接端子114同样地经过通孔116与对应的晶片侧连接端子112电连接。另外，多个第一中间连接端子113，设置成与后述的第二中间连接端子115相同的配置。另外，第一中间连接端子113可以设置成与晶片侧连接端子112不同的配置。

中间PCR270配置在探针晶片100-1与中间隔板280之间，用于电连接探针晶片100-1的第一中间连接端子113与中间隔板280的凸块282。中间PCR270可为由第一中间连接端子113及凸块282按压而电连接第一中间连接端子113及凸块282的，可使用异向性导电膜形成的薄板。

中间隔板280配置在中间PCR270与探针晶片100-2之间，用于电连接中间PCR270与探针晶片100-2。中间隔板280上设有贯通用绝缘材料形成的薄板表面与底面的多个导电体凸块282。凸块282与探针晶片100-2的第二中间连接端子115电连接。凸块282可设置成与探针晶片100-2的第二中间连接端子115相同的配置。

另外，探针晶片100-2，在晶片基板111-2的与中间隔板280对应的面上，设有与多个第一中间连接端子113一一对应的多个第二中间连接端子115。各个第二中间连接端子115，经由贯通晶片基板112的通孔，电连接到对应的装置侧连接端子114。第二中间连接端子115，可与装置侧连接端子114设置为相同的配置。

装置侧PCR240、装置侧隔板250及装置基板260，可具有与图3所说明的装置侧PCR240、装置侧隔板250及装置基板260相同的功能及构造。另外，装置侧PCR240配置在探针晶片100-2与装置侧隔板250之间，用于电连接探针晶片100-2与装置侧隔板250。通过这样的构造，可利用两个探针晶片100测试半导体晶片300。

另外，如图3所述，本例的探针装置200也可省略任一个隔板。例如与图3已说明的实施例同样地，探针装置200可不设置装置侧隔板250。又因探针晶片100的端子为大面积且比较容易用镀金等方法形成，故探针装置200可以不设中间隔板280。

图9表示电路部110的构造示意图。在本例中，以电路部110形成于晶片基板111-2的与控制装置10相对的面为例加以说明。另外，在晶片基板111-2上形成的多个电路部110，每一个可具有相同的构造。

各个电路部110，设有多个测试电路120及多个切换部118。又在电路部110中设有多个垫片119。多个垫片119，如图7及图8所述经过通孔与第二中间连接端子115电连接。

各个测试电路120可经过装置侧连接端子114连接到控制装置10。各个测试电路120可由控制部10供给控制信号、电源电力等。另外，平常时由第一测试电路120-1工作，其它的测试电路120在第一测试电路故障时工作。多个测试电路120，各个可以为相同的电路。

各个切换部118从多个测试电路120中，选择正在动作的测试电路120。在平常时，由第一切换部118-1工作，其它的切换部118在第一切换部118-1故障时工作。多个切换部118，各个可为相同的电路。切换部118，使选择的测试电路120经过垫片119连接第二中间连接端子115，以测试对应的半导体芯片310。

如上所述，因电路部110在半导体晶片基板111上形成，故能够高密度地形成含有半导体组件的测试电路120。因此，能够容易地在半导体芯片310的对应区域内，设置已含预备电路的多个测试电路120。另外电路部110可为含有一个测试电路120而不具有切换部118的结构。

图10是测试电路120的功能构成示意图。测试电路120包括：图案发生部122、波形形成部130、驱动器132、比较器134、时序发生部136、逻辑比较部138、特性检测部140以及电源供给部142。又测试电路120，可在每一个连接的半导体芯片310的输入输出管脚的管脚，设有如图5所示的构造。

图案发生部122，发生测试信号的逻辑图案。本例的图案发生部122包括图案存储器124、期待值存储器126以及失效存储器128。图案发生部122，可将预先储存于图案存储器124的逻辑图案输出。图案存储器124，可储存在测试开始前由控制装置10供给的逻辑图案。另外，图案发生部122可依据预先给予的演算方法，生成该逻辑图案。

波形形成部130，依据图案发生部122供给的逻辑图案，形成测试信号的波形。例如波形形成部130可将对应于逻辑图案的各逻辑值的电压，在各个规定的间隔期间输出以形成测试信号的波形。

驱动器132，将从波形形成部130供给的波形所对应的测试信号输出。驱动器132，可回应由时序发生部136供给的时序信号，而输出测试信号。例如驱动器132可输出与时序信号相同周期的测试信号。驱动器132输出的测试信号，经过切换部118等而供给对应的半导体芯片310。

比较器134，用于检测半导体芯片310输出的响应信号。例如比较器134可对应由时序发生部136供给的选通信号，而依次检测出响应信号的逻辑值，以检测响应信号的逻辑图案。

逻辑比较部138，依据比较器134检测的响应信号的逻辑值，而判定对应的半导体芯片310的好坏，具有判定部的功能。例如，逻辑比较部138可依据由图案发生部122供给的期待值图案，与比较器134检测的逻辑值图案是否一致，判断半导体芯片310的好坏。图案发生部122，可将预先储存于期待值存储器126的期待值图案，供给逻辑比较部138。期待值存储器126，可储存在测试开始前由控制装置10供给的逻辑图案。另外，图案发生部122，也可依据预先供给的演算方法生成该期待值图案。

失效存储器128，用于储存由逻辑比较部138比较的比较结果。例如在测试半导体芯片310的存储区域时，失效存储器128，可储存逻辑比较部138对半导体芯片310的每一地址的好坏判定结果。控制装置10可以读出在失效存储器128储存的好坏判定结果，例如，装置侧连接端子114可将失效存储器128储存的好坏判定结果，输出到探针晶片100-2外部的控制装置10。

特性检测部140用于检测驱动器132输出的电压或电流的波形。例如，特性检测部140，可依据由驱动器132供给半导体芯片310的电流或电压的波形是否满足规定的规格而判定半导体芯片310好坏，即具有作为判定部的功能。

电源供给部142，供给驱动半导体芯片310的电源电力，例如电源供给部142，可在测试中将对应于由控制装置10供给的电力的电源电力，供给半导体芯片310。另外，电源供应部142也可对测试电路120的各构成要件供给驱动电力。

测试电路120因具有上述的构造，故能实现降低了控制装置10的规模的测试系统400。例如，作为控制装置10可使用一般的个人电脑等。

图11表示测试电路120的其它构造示意图。本例的测试电路120，具有图10中说明的测试电路120的结构中的一部分。例如本例的测试电路120可具备驱动器132、比较器134、以及特性检测部140。驱动器132、比较器134以及特性检测部140，可与图10中说明的驱动器132、比较器134以及特性检测部140相同。

在这种情况下，控制部10可包括在图10中说明的图案发生部122、波形形成部130、时序发生部136、逻辑比较部138以及电源供给部142。测试电路120回应由控制装置10供给的控制信号而输出测试信号。另外，测试电路120，将比较器134的检测结果传送到控制装置10。依本例的测试电路120的结构，能够降低控制装置10的规模。

另外，探针晶片100，可对规定个数的半导体芯片310的每一个设置一个电路部110。在此种情况下，各个电路部110可以测试从对应的多个半导体芯片310之中选出的任何一个半导体芯片310。

以上，通过实施方式说明了本发明，但以上实施方式并不限定权利要求所涉及的发明。另外，本领域技术人员明白，能够对上述实施例加以多种多样的改良和变更。根据权利要求的记载可以明确，实施了这样的变更和改良的实施方式也包含在本发明的技术范围之内。

Claims (10)

1.一种探针装置，其与具有多个半导体芯片的半导体晶片电连接，其特征在于所述探针装置具有：

与所述半导体晶片电连接的间距变换用的探针晶片；以及

与所述间距变换用探针晶片电连接的电路形成用探针晶片；

所述间距变换用探针晶片包括：

间距变换用晶片基板，以及

多个晶片侧连接端子，其形成在所述间距变换用晶片基板的与所述半导体晶片相对的面上，对各个所述半导体芯片至少每个芯片设置一个，与对应的所述半导体芯片的输入输出端电连接；

多个第一中间连接端子，其在所述间距变换用晶片基板的与所述电路形成用探针晶片相对的面，与所述多个晶片侧连接端子一一对应，并具有与所述晶片侧连接端子不同的间距，而与所述电路形成用探针晶片电连接，以及

多个传输电路，用于电连接相对应的晶片侧连接端子与所述第一中间连接端子；

所述电路形成用探针晶片包括：

电路形成用晶片基板，其与所述间距变换用晶片基板的形成所述多个第一中间连接端子的面相对设置；

多个第二中间连接端子，其在所述电路形成用晶片基板上形成，与所述多个第一中间连接端子一一对应设置，而与对应的所述第一中间连接端子电连接，以及

多个电路部，形成在电路形成用晶片基板上，对各个所述半导体芯片至少每个芯片设置一个，生成应供给至所对应的所述半导体芯片的信号，且通过所述中间连接端子及所述晶片侧连接端子向对应的所述半导体芯片供给信号；

所述多个电路部的每一个，接收对应的半导体芯片输出的一个响应信号，并通过对各响应信号的逻辑图案与预定的期待值图案进行比较，而判定各半导体芯片的好坏。

2.根据权利要求1所述的探针装置，其特征在于，所述电路形成用探针晶片进一步包括：

多个装置侧连接端子，其形成在所述电路形成用晶片基板的一个面上，该面与具有所述多个第二中间连接端子的面相对；所述多个装置侧连接端子与所述多个第二中间连接端子一一对应，用于与外部装置电连接；以及

多个第二传输电路，其中的每一个使一个对应的第二中间连接端子电连接于一个装置侧连接端子。

3.根据权利要求1所述的探针装置，其特征在于所述多个第一中间连接端子的间距大于所述晶片连接端子的间距。

4.根据权利要求1所述的探针装置，其特征在于所述间距变换用晶片基板使用与所述半导体晶片相同的半导体材料制成。

5.根据权利要求1所述的探针装置，其特征在于所述间距变换用晶片基板的形成有晶片连接端子的面，具有与所述半导体晶片的形成有所述半导体芯片的面大致相同的形状。

6.根据权利要求2所述的探针装置，其特征在于所述装置侧连接端子的至少一个，从所述外部装置接收应供给至所述半导体芯片的电力；与该至少一个装置侧连接端子对应的所述晶片侧连接端子，将所述电源电力供给至所述半导体芯片。

7.根据权利要求6所述的探针装置，其特征在于各个所述传输电路，具有贯通所述晶片基板形成的多个通孔，以连接各个所述晶片侧连接端子与对应的所述第一中间连接端子；在与从所述至少一个装置侧连接端子接收所述电源电力的所述第一中间连接端子对应的所述通孔中，填充与其它的所述通孔不同的导电材料。

8.根据权利要求7所述的探针装置，其特征在于填充所述不同的导电材料的所述通孔，对各个所述半导体芯片至少每个芯片设置一个。

9.根据权利要求1所述的探针装置，其特征在于还包括切换部，其设置在所述间距变换用晶片基板上，用于切换各个所述晶片侧连接端子是否与某一所述第一中间连接端子电连接。

10.一种测试系统，用于测试在半导体晶片上形成的多个半导体芯片，其特征在于所述测试系统，具有：

信号生成部，输出供给各个所述半导体芯片的测试信号；

探针装置，将从所述信号生成部接收的所述测试信号供给至各个所述半导体芯片，以及

判定部，通过所述探针装置的多个端子接收各个所述半导体芯片对应所述测试信号而输出的响应信号，基于所述响应信号判定各个所述半导体芯片的好坏；

所述探针装置包括：

与所述半导体晶片电连接的间距变换用探针晶片，以及

与所述间距变换用探针晶片电连接的电路形成用探针晶片；

所述间距变换用探针晶片包括：

间距变换用晶片基板；

多个晶片侧连接端子，其形成于所述间距变换用晶片基板的与所述半导体晶片相对的面，对各个所述半导体芯片至少每个芯片设置一个，与对应的所述半导体芯片的输入输出端子电连接；

多个第一中间连接端子，在所述间距变换用晶片基板的与所述电路形成用探针晶片相对的面，与所述多个晶片侧连接端子一一对应，具有与所述晶片侧连接端子不同的间隔，而且与所述电路形成用探针晶片电连接：以及

多个传输电路，用于电连接相对应的晶片侧连接端子与所述第一中间连接端子；

所述电路形成用探针晶片包括：

电路形成用晶片基板，与形成所述间距变换用晶片基板的所述多个第一中间连接端子的面相对设置；

多个第二中间连接端子，在所述电路形成用晶片基板上形成，与所述多个第一中间连接端子一一对应设置，并与对应的所述第一中间连接端子电连接，以及

多个电路部，形成在电路形成用晶片基板上，对各个所述半导体芯片至少每个芯片设置一个，通过所述中间连接端及所述晶片侧连接端子测试对应的所述半导体芯片；

所述多个电路部的每一个，接收对应的半导体芯片输出的所述响应信号，并且包括判定部，其通过对各响应信号的逻辑图案与预定的期待值图案进行比较，而判定各半导体芯片的好坏。

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