CN109564262A - 器件检查电路、器件检查装置和探针卡 - Google Patents

器件检查电路、器件检查装置和探针卡 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种不增加成本而能够测量流过多个器件的电流的器件检查电路。盒侧检查电路(21)的供电电路(27)包括运算放大器(29)和检测电阻(30)，具有电流测量功能的电源(25)、运算放大器(29)、检测电阻(30)和DUT(26)按以上顺序串联连接，电源(25)与运算放大器(29)的同相输入端连接，并且供电电路(27)包括：负反馈电路(32)，其将检测电阻(30)和DUT(26)之间的电压施加到运算放大器(29)的反相输入端；正反馈电路(34)，其将运算放大器(29)和检测电阻(30)之间的上游检测点(33)与运算放大器(29)的同相输入端连接，正反馈电路(34)具有反馈电阻(35)。

Description

器件检查电路、器件检查装置和探针卡
技术领域
本发明涉及用于检测形成于基片的半导体器件的器件检查电路、器件检查装置和探针卡。
背景技术
为了在半导体器件的制造工序中较早的阶段发现缺陷等，人们开发了为了不将形成于作为基片的半导体晶片(下面，简称为“晶片”。)的半导体器件从该晶片切下就能够进行检查的器件检查装置，也即探测器。
探测器包括具有多个针状的探针的探针卡和用于载置晶片的、能够上下左右地移动的载置台，使检查探针卡的各探针与作为检查对象的半导体器件(Device Under Test，下面称为“DUT”。)所具有的电极垫、焊料凸块(solder bumps)接触，将来自DUT的信号传递到设置在探测器上的LSI测试器来检查DUT的电特性(例如，参照专利文献1。)。
特别是从提高检查效率提高生产量的观点出发，人们开发了同时检查形成于晶片的多个DUT的电特性的探测器。在这样的探测器中，通常，如图10图所示，设置有与DUT100逐一对应地对该DUT100供电的电源101。
近年来，从晶片的大口径化、半导体器件的生产效率提高的观点出发，能够形成在晶片的DUT的数量大幅增加，例如，有时超过1000个。此情况下，由于探测器内中的布局上的限制，与DUT100的逐一对应地在探测器设置电源101这一做法比较困难，并且增加探测器的成本。另外，也存在将电源101设置在LSI测试器的情况，但是，在该情况下，由于LSI测试器内中的布局上的限制，与DUT100的逐一对应地在LSI测试器设置电源101这一做法比较困难，并且增加LSI测试器的成本。
因此，如图11图所示，研究了由一个电源101对多个DUT100供电的设置。在该情况下，为了控制对各DUT100供给的电力而与各DUT100对应地设置供电电路102，不过存在对各DUT100供给的电力不足，各DUT100的施加电压降低的可能性，因此供电电路102具有用于放大从电源101供给的电力的运算放大器。
然而，现有技术中流过DUT100的电流(下面称为“器件电流”。)与流过电源101的电流为相同的值，因此使用电源101所具有的电流测量功能测量流过电源101的电流作为器件电流，但是在设置供电电路102的情况下，在电源101与DUT100之间设置运算放大器，因此器件电流与流过电源101的电流不是相同的值。所以，在供电电路102中，如图12图所示，需要在运算放大器103与DUT100之间配置检测放大器104和AD转换器105，使用检测放大器104和AD转换器105直接测量从运算放大器103流向DUT100的电流。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-297242号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，当检测放大器104和AD转换器105需要与DUT100逐一对应地设置时，在上述那样形成在晶片的DUT的数量超过1000个的情况下，由于探测器内中的布局上的限制，与DUT的数量对应地设置相同数量的检测放大器104和AD转换器105这一做法比较困难，作为结果，难以测量流过多个DUT的电流。另外，产生因存在多个检测放大器104和AD转换器105而增加探测器的成本的问题。
本发明的目的在于提供一种不增加成本就能够测量在多个器件流过的电流的器件检查电路、器件检查装置和探针卡。
用于解决技术问题的技术手段
为了实现上述目的，依照本发明，提供一种器件检查电路，其包括具有电流测量功能的电源、运算放大器和第一电阻，上述电源、上述运算放大器、上述第一电阻和器件按以上顺序串联连接，上述电源与上述运算放大器的同相输入端连接，该器件检查电路还包括：第一反馈电路，其将上述第一电阻与上述器件之间的电压施加到上述运算放大器的反相输入端；和第二反馈电路，其将上述运算放大器和上述第一电阻之间的节点与上述运算放大器的同相输入端连接，上述第二反馈电路具有第二电阻。
发明效果
依照本发明，由于将第一电阻与器件之间的电压施加到运算放大器的反相输入端，因此，通过运算放大器的负反馈动作，运算放大器的同相输入端的电位与第一电阻和器件之间的电位相等。另外，第二反馈电路将运算放大器和第一电阻之间的节点与运算放大器的同相输入端连接，因此第二反馈电路中的电压降与第一电阻中的电压降相等。并且，能够使用电源所具有的电流测量功能来测量流过第二反馈电路的电流。因此，根据欧姆定律，能够基于流过第一电阻、第二电阻和第二反馈电路的电流来计算流过第一电阻的电流。其结果，不与各器件对应地设置检测放大器和AD转换器，而能够计算从第一电阻流向器件的电流。即，能够不增加成本而测量流过多个器件的电流。
附图说明
图1是用于概略地说明作为本发明的第一实施方式的器件检查装置的探测器的结构的立体图。
图2是用于概略地说明图1的探测器的结构的主视图。
图3是表示图2中的探针卡的结构的放大主视图。
图4是表示图2中的盒侧检查电路的结构的电路图。
图5是表示本发明的第二实施方式的器件检查电路中的供电电路的结构的电路图。
图6是表示本发明的第三实施方式的器件检查电路中的供电电路的结构的电路图。
图7是表示本发明的第四实施方式的器件检查电路中的供电电路的结构的电路图。
图8是表示本发明的第五实施方式的器件检查电路中的供电电路的结构的电路图。
图9是表示一个电源仅对一个DUT供电的情况下供电电路的结构的电路图。
图10是用于说明现有的探测器中的电源与DUT的对应关系的电路图。
图11是用于说明一个电源对多个DUT供电的情况下电源与各DUT的对应关系的电路图。
图12是用于说明一个电源对多个DUT供电的情况下通常的供电电路的结构的电路图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
首先，说明本发明的第一实施方式。
图1是用于概略地说明作为本实施方式的器件检查装置的探测器的结构的立体图，图2是该探测器的结构的主视图。图2表示绘制为局部截面的、内置在后述的主体12、装载机13和测试盒14中的构成要素。
在图1和图2中，探测器10包括：内置用于载置晶片W的载置台11的主体12；与该主体12相邻配置的装载机(loader)13；以覆盖主体12的方式配置的测试盒(test box)14，能够同时检查形成于晶片W的多个DUT的电特性。主体12形成为内部呈空洞的壳体形状，在该内部除了配置上述的载置台11之外，还与该载置台11相对地配置探针卡15，探针卡15与晶片W相对。探针卡15包括：板状的卡板16；和配置在卡板16的与晶片W相对的下表面的探测头17。如图3图所示，探测头17具有与形成于晶片W的各DUT的电极垫、焊料凸块对应的多个针状的探针18。
晶片W以不偏离相对于载置台11的相对位置的方式固定到该载置台1。载置台11能够在水平方向和上下方向移动，调整探针卡15和晶片W的相对位置以使各DUT的电极垫、焊料凸块与探测头17的各探针18正确地接触。装载机13将形成有多个DUT的晶片W从作为运送容器的FOUP(未图示)取出并载置到主体12的内部的载置台11。在探针卡15的卡板16形成有卡侧检查电路19(参照图3)，该卡侧检查电路19与探测头17连接。
测试盒14包括作为配线的线束(harness)20和形成有盒侧检查电路21(器件检查电路)的测试板22。线束20连接测试盒14的测试板22与探针卡15的卡板16。在探测器10中，由卡侧检查电路19、盒侧检查电路21再现用于安装半导体器件的主板的电路构成的一部分。装载机13内置由电源、控制器、简单的测量模块构成的基础单元23。基础单元23通过配线24与盒侧检查电路21连接，控制器对盒侧检查电路21指示开始DUT的电特性的检查。
在进行DUT的电特性的检查时，盒侧检查电路21经由卡侧检查电路19、探针卡15向各DUT供电，并且向卡侧检查电路19发送数据。并且，盒侧检查电路21基于来自卡侧检查电路19的电信号判断发送来的数据是否被与各DUT连接的卡侧检查电路19正确地进行了处理。
图4是表示图2中的盒侧检查电路的构成的电路图。此外，图4中仅表示与供电有关的构成要素。
在图4中，盒侧检查电路21包括：具有电流测量功能的电源25；与形成于晶片W的各DUT26一对一地连接的多个供电电路27；和开关控制部28。电源25分支地与多个供电电路27连接，将来自电源25的电力分割地供给到各供电电路27。各供电电路27包括运算放大器29和检测电阻30(第一电阻)，在盒侧检查电路21中，电源25、运算放大器29、检测电阻30、探针18和DUT26按以上顺序串联连接，电源25与运算放大器29的同相输入端连接，运算放大器29将来自分割地供给到该供电电路27的电源25的电力放大后供给到DUT26。各供电电路27还包括：负反馈电路32(第一反馈电路)，其连接存在于检测电阻30和DUT26之间的下游检测点31与运算放大器29的反相输入端；正反馈电路34(第二反馈电路)，其连接存在于运算放大器29和检测电阻30之间的上游检测点33与运算放大器29的同相输入端。
负反馈电路32将下游检测点31处的电压即检测电阻30和DUT26之间的电压施加到运算放大器29的反相输入端。正反馈电路34包括反馈电阻35(第二电阻)和能够由闭合断开动作来断开正反馈电路34的开关36，开关36与开关控制部28连接，开关控制部28控制开关36的闭合断开动作。此外，通常使开关36断开。
在盒侧检查电路21中，如上述那样将下游检测点31处的电压施加到运算放大器29的反相输入端，因此通过负反馈动作，运算放大器29的同相输入端的电位与运算放大器29的反相输入端的电位即下游检测点31处的电位相等。
另一方面，在盒侧检查电路21中，当开关36变为闭合时，上游检测点33与运算放大器29的同相输入端连接，但是运算放大器29的同相输入端的电位与下游检测点31处的电位相等，因此正反馈电路34中的电压降与上游检测点33处的电位和下游检测点31处的电位的差即检测电阻30中的电压降相同。此处，当将检测电阻30的电阻值设为R1(Ω)，将流过检测电阻30的电流设为I1(A)，将反馈电阻35的电阻值设为R2(Ω)，将流过反馈电阻35的电流设为I2(A)时，根据欧姆定律，检测电阻30中的电压降为I1×R1(V)，正反馈电路34中的电压降为I2×R2(V)，因此下述式(1)成立。
I1×R1＝I2×R2…(1)
在此，检测电阻30的电阻值R1、反馈电阻35的电阻值R2是已知的，能够使用电源25所具有的电流测量功能来计测流过正反馈电路34的电流(下面称为“反馈电流”。)I2。因此，流过检测电阻30的电流即流过DUT26的电流(下面称为“器件电流”。)I1能够基于下述式(2)来计算。
I1＝I2×R2/R1…(2)
由此，在盒侧检查电路21中，不与各DUT26对应地设置检测放大器和AD转换器，就能够计算流过检测电阻30的器件电流。即，不增加探测器的成本，而能够测量形成于晶片W的多个DUT26中流动的电流。
另外，在盒侧检查电路21中，一个电源25与多个供电电路27的运算放大器29的同相输入端连接，多个供电电路27与多个DUT26一对一地连接，因此能够从一个电源25对多个DUT26供给电力，并且能够通过减少电源25的数量来削减成本。
而且，在盒侧检查电路21中，利用电源25的电流测量功能测量各供电电路27的正反馈电路34处的反馈电流I2，但是由于将一个电源25与多个供电电路27连接，因此存在电源25同时计测多个反馈电流I2的可能性，不过在各供电电路27中正反馈电路34具有开关36，因此通过控制各正反馈电路34中的开关36的动作，能够使反馈电流I2仅流过一个正反馈电路34，其结果，能够防止电源25同时计测多个反馈电流I2。另外，通过依次闭合各供电电路27中的正反馈电路34的开关36，能够依次计测所有供电电路27中的反馈电流I2，作为结果，能够计算所有DUT26的器件电流。
此外，在图4中，在盒侧检查电路21中示出一个电源25，但是盒侧检查电路21所具有的电源25的数量不限于一个。另外，在图4中，电源25与3个供电电路27连接，但是与电源25连接的供电电路27数量不限于3个。
接着，说明本发明的第二实施方式。
第二实施方式的构成、作用与上述的第一实施方式基本相同，因此省略说明重复的构成、作用，下面，说明不同的构成、作用。
图5是表示本发明的第二实施方式的器件检查电路中的供电电路的构成的电路图。
在计算DUT26的待机时的器件电流I1时，待机时的器件电流I1是微弱的，因此认为检测电阻30中的电压降即正反馈电路34中的电压降变小，反馈电流I2也变小。在该情况下，反馈电流I2的计测精度降低，作为结果，存在器件电流I1的计算精度降低的可能性。与之相应地，考虑将检测电阻30的电阻值R1设定得极大。但是，在DUT26动作时比待机时大的器件电流I1流过，当将检测电阻30的电阻值R1设定得极大时，器件电流I1难以流过检测电阻30，存在无法对DUT26充分供电的可能性。
与之相应地，在本实施方式中，供电电路37具有避开检测电阻30将运算放大器29和DUT26直接连接的旁通电路38(旁通电路)。该旁通电路38具有二极管39，该二极管39与检测电阻30并联连接。另外，当检测电阻30中的电压降即施加到二极管39的电压的电位差为规定值以上时，二极管39使电流迅速通过。由此，在DUT26动作时较大的器件电流I1要通过检测电阻30而检测电阻30中的电压降变大时，器件电流I1绕过检测电阻30而流过旁通电路38，以原有的状态到达DUT26。其结果，即使将检测电阻30的电阻值R1设定得极大，在DUT26动作时也能够使较大的器件电流I1经由旁通电路38流向DUT26，并且能够对动作的DUT26充分供电。
接着，说明本发明的第三实施方式。
第三实施方式的构成、作用与上述的第二实施方式基本相同，因此省略说明重复的构成、作用，下面说明不同的构成、作用。
图6是表示本发明的第三实施方式的器件检查电路中的供电电路的结构的电路图。
如第二实施方式中所述的那样，为了抑制DUT26待机时器件电流I1的计算精度降低，将检测电阻30的电阻值R1设置得极大时，存在无法对DUT26充分供电的可能性。在本实施方式中，与之相应地，供电电路40包括由双极晶体管构成的晶体管41和供给较大的电力的未图示的附加电源(其他电源)。晶体管41的基极连接在运算放大器29和检测电阻30之间，并且晶体管41的发射极连接在检测电阻30与DUT26之间。即，晶体管41与检测电阻30并联地配置。因此，在晶体管41的基极与发射极之间产生与检测电阻30中的电压降相当的电位差而流过基极电流。另外，晶体管41的集电极经由限制电路42(电流限制电路)与附加电源连接。由此，在DUT26动作时较大的器件电流I1要通过检测电阻30时而检测电阻30中的电压降变大时，在晶体管41中流过基极电流而晶体管41成为导通的，能够从附加电源经由晶体管41对DUT26供给较大的电力。其结果，即使将检测电阻30的电阻值R1设定得极大，也能够对动作时的DUT26充分供电。
另外，由于在附加电源与晶体管41之间存在限制电路42，因此即使DUT26短路，也能够防止大电流从附加电源流向DUT26，并且能够防止损坏DUT26。
此外，在供电电路40中，使用双极晶体管作为晶体管41，但是也可以使用场效应晶体管。在该情况下，晶体管41的栅极连接在与运算放大器29与检测电阻30之间，并且晶体管41的源极连接在检测电阻30与DUT26之间。而且，晶体管41的漏极经由限制电路42与附加电源连接。
接着，说明本发明的第四实施方式。
第四实施方式的构成、作用与上述的第一实施方式基本相同，因此省略说明重复的构成、作用，下面说明不同的构成、作用。
图7是表示本发明的第四实施方式的器件检查电路中的供电电路的构成的电路图。
如上所述，在盒侧检查电路21中，一个电源25将电力分割地供给到多个DUT26，但是在多个DUT26中的一个DUT26发生不良状况的情况下，若继续对该DUT26供电，则可能会损坏该DUT26，因此，电源25需要中止供电以中止对发生不良状况的DUT26供电。然而，当中止从电源25供电时，也会中止对其他DUT26供电，因此无法检查未发生不良状况的其他DUT26的电特性，可能导致各DUT26的检查效率降低。
与之相应地，在本实施方式中，供电电路43具有在运算放大器29与检测电阻30之间的附加开关44(其他开关)。由此，在DUT26发生不良状况的情况下，不中止从电源25供电，而仅使附加开关44断开就能够防止对发生不良状况的DUT26供给电力。由此，能够防止无法检查未发生不良状况的其他DUT26的电特性，能够防止各DUT26的检查效率降低。
另外，供电电路43具有在该附加开关44与检测电阻30之间的辅助电阻45(第三电阻)，上游检测点33配置在辅助电阻45与检测电阻30之间。由此，正反馈电路34中的电压降为因辅助电阻45而降低的电位与运算放大器29的同相输入端的电位之差。即，能够减小正反馈电路34中的电压降，例如能够防止在正反馈电路34流过过大的电流而反馈电阻35异常发热。并且，在供电电路43中，辅助电阻45与检测电阻30及运算放大器29串联连接。由此，能够限制流向运算放大器29的电流，并且，能够防止在运算放大器29中流过过大的电流而运算放大器29异常发热。
此外，在供电电路43中，运算放大器29、附加开关44、辅助电阻45和检测电阻30按以上顺序串联连接，但是上游检测点33不限于配置在辅助电阻45和检测电阻30之间，也可以交换附加开关44与辅助电阻45的顺序。
接着，说明本发明的第五实施方式。
第五实施方式的构成、作用与上述的第一实施方式基本相同，因此省略说明重复的构成、作用，下面说明不同的构成、作用。
图8是表示本发明的第五实施方式的器件检查电路中的供电电路的结构的电路图。
如上所述，在盒侧检查电路21中，一个电源25将电力分割地供给到多个DUT26，但是当一个电源25要供给电力的DUT26的数量增加时，即使在各DUT26待机时能够对各DUT26充分供电，也存在各DUT26动作时无法对各DUT26充分供电的可能性。
与之相应地，在本实施方式中，供电电路46包括由双极晶体管构成的晶体管47和供给较大的电力的未图示的其他附加电源。晶体管47位于运算放大器29与检测电阻30之间，晶体管47的基极与运算放大器29连接，并且晶体管47的发射极与检测电阻30连接。因此，由于运算放大器29与检测电阻30的电位差，基极电流流过晶体管41的基极与发射极之间。另外，晶体管47的集电极经由限制电路48与其他附加电源连接。由此，为了在DUT26动作时使较大的器件电流I1流过，当运算放大器29与检测电阻30的电位差变大时，基极电流流过晶体管47而晶体管47导通，能够经由晶体管47从其他附加电源对DUT26供给较大的电力。其结果，即使在一个电源25将电力分割地供给到多个DUT26的情况下，也能够对动作时的DUT26充分供电。
此外，在供电电路46中，作为晶体管47使用双极晶体管，但是也可以使用场效应晶体管。在该情况下，晶体管47的栅极与运算放大器29连接，并且晶体管47的源极与检测电阻30连接。另外，晶体管47的漏极经由限制电路48与其他附加电源连接。
以上，使用上述各实施方式对本发明进行了说明，但是本发明不限于上述各实施方式。
例如，即使在从一个电源25仅对一个DUT26供电的情况下，当电源25的供给电力较小时，有时也使用运算放大器29将供电放大。此时，虽然也使用具有与供电电路40大致相同的结构的供电电路49，但是电源25同时计测多个反馈电流I2的可能性为零，因此如图9图所示，在供电电路49中，无需在正反馈电路34设置开关36，并且也无需设置开关控制部28。由此，能够与供电电路40相比，能够简化供电电路49的结构。
另外，在上述的各实施方式中，供电电路27(37、40、43、46、49)形成于测试盒14的盒侧检查电路21中，但是也可以在探针卡15的卡侧检查电路19形成供电电路27(37、40、43、46、49)。
本申请主张基于2016年8月12日申请的日本申请第2016-158906号的优先权，在本申请援引该日本申请所记载的全部内容。
附图标记说明
W 晶片
10 探测器
14 测试盒
15 探针卡
19 卡侧检查电路
21 盒侧检查电路
25 电源
26 DUT
27、37、40、43、46、49 供电电路
29 运算放大器
30 检测电阻
32 负反馈电路
33 上游检测点
34 正反馈电路
35 反馈电阻
36 开关
38 旁通电路
41、47 晶体管
42、48 限制电路
44 附加开关
45 辅助电阻。

Claims (10)

1.一种器件检查电路，其特征在于：
包括具有电流测量功能的电源、运算放大器和第一电阻，所述电源、所述运算放大器、所述第一电阻和器件按以上顺序串联连接，所述电源与所述运算放大器的同相输入端连接，
所述器件检查电路还包括：
第一反馈电路，其将所述第一电阻与所述器件之间的电压施加到所述运算放大器的反相输入端；和
第二反馈电路，其将所述运算放大器和所述第一电阻之间的节点与所述运算放大器的同相输入端连接，
所述第二反馈电路具有第二电阻。
2.如权利要求1所述的器件检查电路，其特征在于：
所述运算放大器、所述第一电阻、所述第一反馈电路和所述第二反馈电路构成供电电路，一个所述电源与多个所述供电电路的所述运算放大器的同相输入端连接，多个所述供电电路与多个所述器件一对一地连接。
3.如权利要求2所述的器件检查电路，其特征在于：
在各所述供电电路中所述第二反馈电路具有开关。
4.如权利要求1至3的任一项所述的器件检查电路，其特征在于：
具有绕过所述第一电阻将所述运算放大器和所述器件直接连接的旁通电路。
5.如权利要求1至4的任一项所述的器件检查电路，其特征在于：
还包括其他电源和晶体管，所述其他电源经由所述晶体管与所述器件连接，所述晶体管与所述第一电阻并联地配置。
6.如权利要求5所述的器件检查电路，其特征在于：
在所述其他电源与所述晶体管之间设有电流限制电路。
7.如权利要求1至6的任一项所述的器件检查电路，其特征在于：
在所述运算放大器与所述第一电阻之间设有其他开关。
8.如权利要求1至7的任一项所述的器件检查电路，其特征在于：
在所述运算放大器与所述第一电阻之间设有第三电阻，所述第二反馈电路将所述第三电阻和所述第一电阻之间的节点与所述运算放大器的同相输入端连接。
9.一种能够检查器件的电特性的器件检查装置，其特征在于：
包括具有电流测量功能的电源、运算放大器和第一电阻，所述电源、所述运算放大器、所述第一电阻和器件按以上顺序串联连接，所述电源与所述运算放大器的同相输入端连接，
所述器件检查电路还包括：
第一反馈电路，其将所述第一电阻与所述器件之间的电压施加到所述运算放大器的反相输入端；和
第二反馈电路，其将所述运算放大器和所述第一电阻之间的节点与所述运算放大器的同相输入端连接，
所述第二反馈电路具有第二电阻。
10.一种探针卡，其特征在于：
包括运算放大器、第一电阻和探针，使该探针与器件接触来检查所述器件的电特性，
具有电流测量功能的电源、所述运算放大器、所述第一电阻、所述探针和所述器件按以上顺序串联连接，所述电源与所述运算放大器的同相输入端连接，
所述探针卡还包括：
第一反馈电路，其将所述第一电阻和所述器件之间的电压施加到所述运算放大器的反相输入端；和
第二反馈电路，其将所述运算放大器和所述第一电阻之间的节点与所述运算放大器的同相输入端连接，
所述第二反馈电路具有第二电阻。
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