CN1952667A - 探针片粘贴架、探针卡、半导体检测装置及其制造方法 - Google Patents

探针片粘贴架、探针卡、半导体检测装置及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种探针卡，具有探针片(4)和多层布线基板(50)，探针片(4)具有与设置在晶片(1)的电极(3)接触的接触端子(4a)、从接触端子(4a)引导的布线(4c)、和与引出布线(4c)电连接的电极(4d)，多层布线基板(50)具有与探针片(4)的电极(4d)电连接的电极(50a)，接触端子(4a)和晶片(1)的电极(3)的接触通过设置1个或多个粘贴架(5)进行，上述粘接架(5)从接触端子(4a)的端子群的背面通过具有弹簧(5a)的推块(5b)使端子群受到压力而与电极(3)接触。将探针片(4)粘贴在粘贴架(5)，组合该粘贴架(5)构成同时检测多个芯片的装置。

Description

探针片粘贴架、探针卡、半导体检测装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及半导体器件的制造技术，特别是涉及适用于探针片粘贴架、探针卡、半导体检测装置及半导体器件的制造方法而有效的技术。
背景技术
以具有代表性的半导体器件的出厂形态的封装品、裸片(bare chip)及CSP为例，在图19主要示出了在晶片上形成半导体元件电路之后进行的半导体器件的制造工序中、检测工序流程的一例。
在半导体器件的制造工序中，如图19所示大致分为进行以下3项检测。首先，在晶片上形成半导体元件电路及电极的晶片状态下进行，是掌握导通状态及半导体元件的电信号工作状态的晶片检测，接着是在将半导体元件置于高温和高外加电压等的状态下剔出不稳定的半导体元件的老化检测，然后是在半导体器件出厂前掌握产品性能的选择检测。
作为用于这种半导体器件的检测的装置(半导体检测装置)的现有技术中，在晶片的面上设有多个半导体器件(芯片)，分别切开供于使用。在分别切开的半导体器件的表面排列设置有多个电极。将这样的半导体器件工业上大量生产并检测其电特性采用由从探针卡斜着出来的、用钨针形成的探针构成的连接装置(以下称为现有技术1)。该连接装置的检测中，采用的方法是通过利用了探针的挠曲的接触压来磨擦电极取得接触，检测其电特性。
另外，作为其他现有技术，有专利文献1(特开昭64-71141号公报)(以下称为现有技术2)。该技术是采用两端具有针(pin)(可动针)的弹簧探针。即，使弹簧探针的一端侧的可动针与检测对象物(例如晶片状态的半导体元件)的电极接触，使另一端侧的可动针与设置在测量电路侧的基板的端子接触，取得电连接进行检测。
另外，作为其他现有技术，有专利文献2(特开平8-50146号公报)(以下称为现有技术3)。该技术是使接触端子与检测对象物的电极接触而取得电连接进行检测的技术，上述接触端子将利用硅的各向异性蚀刻产生的孔作为型材形成。
另外，作为其他现有技术，有专利文献3(特开平5-218150号公报)、专利文献4(特开平10-38924号公报)、专利文献5(特开平10-308423号公报)、专利文献6(特开2005-24377号公报)(以下把它们称为现有技术4)。包含在现有技术4中的专利文献3的技术是如下方式的探针卡：具有在硅橡胶下方突出的突起部分中埋设了导电性小球的触点、和推压安装有该触点的区域的硅橡胶或聚氨酯的弹性体构件，用弹性体构件对多个触点整体成批加压。
此外，包含在现有技术4中的专利文献4的技术，是如下的探针卡：在中央部形成有开口，在上面形成了布线图形的平板状布线基板的开口部，安装粘贴有弹性构件的推压板，从背后对焊接有多个探针的薄膜基板加压。
此外，包含在现有技术4中的专利文献5的技术是如下技术：固定围着接触端子形成区域的框架，将其内部通过弹性片用弹簧探针推出一些，使框仿效工作，以期望的压力加压粘贴在半导体元件的焊盘，为了实现接触特性良好的测试方法，将硅的各向异向蚀刻孔作为型材形成角锥状接触端子，一体形成引出用布线及推压装置的框体，从而构成半导体元件的电特性检测用的探针卡。
此外，包含在现有技术4中的专利文献6的技术是如下方法：将角锥状接触端子形成为用于晶片电极连接及用于多层基板电极连接，使用由金属膜保证位置精度/膜强度并设有位置对准用的孔的探针片，用多针/窄间距LSI检测用的薄膜探针卡制造半导体器件。
然而，在如上所述的半导体器件的制造技术中，例如，上述现有技术1中，由钨针形成的探针对于在铝电极和焊锡电极等材料表面生成氧化物的被接触材料，通过使接触端子与电极磨擦来擦掉电极材料表面的氧化物，通过与其下面的金属导体材料接触来确保接触。该结果是，由于用接触端子磨擦电极，从而产生电极材料的碎屑，成为布线间短路及异物产生的原因，另外，电极对探针施以数百mN以上的载荷与电极磨擦而确保接触，从而很多时候会给电极带来损伤。除此之外，在测试后对电极形成引线接合或连接凸块(bump)时，若电极面粗糙，则成为连接不良的原因，成为降低可靠性的主要原因。
另一方面，在上述现有技术2中，由于以机械性结构(具有可动针的弹簧探针)形成接触端子，因而，存在不能与窄间距配置的半导体元件的电极相对应的课题。
另一方面，在上述现有技术3中，由于接触端子利用硅的蚀刻孔形成，因而，不能与窄间距形成的半导体元件的电极相对应。因此，利用该结构检测一个晶片的半导体元件时没什么问题。
但是，在作为检测对象的电极数增加时，例如同时检测晶片状态的多个半导体元件时，很难形成从接触端子向布线基板引导的布线。具体地，若接触端子数增加，则从接触端子向布线基板引导的布线数当然也增加。作为对应，考虑配置多层布线层以使来自各接触端子的布线不会短路，不过，接触端子形成在布线层上，形成好几层布线层制造工序复杂，技术上的困难性增加。
另外，在上述现有技术4中，采用的方式是用弹性体构件对多个触点整体成批加压，或者是将探针片的测试形成区域整个面用弹性体从背面推出，或者是把探针片的测试形成区域整体通过弹性片成批推出，都是把探针片的整个面成批推出的方式，与如本发明那样分成个别的块并独立推出探针片的方式不同。
发明内容
因此，本发明是提供一种能够成批检测具有窄间距电极结构的多个半导体元件的检测装置。
另外，本发明提供一种通过抑制半导体器件的检测工序的成本，从而抑制半导体器件整体的制造成本，还提高生产量的半导体器件的制造方法。
若简单说明本申请所公布的发明中具有代表性的装置的概要，则如以下。
本发明采用的方式是通过在多个架的各个架上单独/独立地粘贴探针片，以利用弹簧探针或具有弹簧的推块对探针片的接触端子区域、或者对单独或单独的群的接触端子单独进行加压的方式，从探针片的背面推压，从而实现多个芯片同时检测用的简单结构的探针卡，具体如以下。
(1)一种探针片粘贴架，其特征在于，具有探针片和粘贴在上述探针片的架，上述探针片具有与设置在晶片的电极焊盘接触的接触端子、从上述接触端子引出的布线、和与上述布线电连接的片电极，在上述架内设有用于推出上述探针片的上述接触端子的部分的推压构件。
(2)一种探针片粘贴架，其特征在于，具有探针片和粘贴在上述探针片的架，上述探针片具有与设置在晶片的电极焊盘接触的接触端子、从上述接触端子引出的布线、和与上述布线电连接的片电极，上述架为长方形。
(3)一种探针片粘贴架，其特征在于，具有探针片和粘贴在上述探针片的架，上述探针片具有与设置在晶片的电极焊盘接触的接触端子、从上述接触端子引出的布线、和与上述布线电连接的片电极，在上述架内设有用于推出上述探针片的上述接触端子的部分的推压构件，在上述探针片设有金属片。
(4)在(3)所述的探针片粘贴架中，其特征在于，上述金属片的线膨胀系数为1ppm/℃至6ppm/℃。
(5)在(3)或(4)所述的探针片粘贴架中，其特征在于，上述金属片为42合金片。
(6)在(1)～(5)中任一项所述的探针片粘贴架中，其特征在于，在设有上述接触端子的面上，设有与上述晶片的接触面积比上述接触端子大的假端子。
(7)在(1)～(6)任一项所述的探针片粘贴架中，其特征在于，上述接触端子是以孔作为型材制作的，该孔利用具有结晶性的基板的各向异性蚀刻形成。
(8)在(7)所述的探针片粘贴架中，其特征在于，上述接触端子为角锥状或角锥台状的端子。
(9)在(1)～(8)任一项所述的探针片粘贴架中，其特征在于，在上述探针片上搭载了电容、电阻、保险丝中的至少一个。
(10)一种探针卡，其特征在于，具有探针片和多层布线基板，上述探针片具有与设置在晶片的电极焊盘接触的接触端子、从上述接触端子引出的布线、和与上述布线电连接的片电极，上述多层布线基板具有与上述片电极电连接的基板电极，上述接触端子和设置在上述晶片上的电极焊盘的接触通过设置1个或多个探针片粘贴架来进行，上述探针片粘贴架从上述接触端子的端子群的背面通过内置的弹簧探针使上述端子群受到压力与上述电极焊盘接触。
(11)一种探针卡，其特征在于，具有探针片和多层布线基板，上述探针片具有与设置在晶片的电极焊盘接触的接触端子、从上述接触端子引出的布线、和与上述布线电连接的片搭载连接器，上述多层布线基板具有与上述片搭载连接器电连接的多层基板搭载连接器；上述接触端子和设置在上述晶片上的电极焊盘的接触通过设置1个或多个探针片粘贴架进行，上述探针片粘贴架从上述接触端子的端子群的背面通过内置的弹簧探针使上述端子群受到压力与上述电极焊盘接触。
(12)一种探针卡，其特征在于，具有探针片、布线片和多层布线基板，上述探针片具有与设置在晶片的电极焊盘接触的接触端子、从上述接触端子引出的布线，上述布线片引出与上述布线电连接的布线，具有与该引出的布线电连接的布线片搭载连接器，上述多层布线基板具有与上述布线片搭载连接器电连接的多层基板搭载连接器；上述接触端子和设置在上述晶片上的电极焊盘的接触，通过设置1个或多个探针片粘贴架进行，该探针片粘贴架从上述接触端子的端子群的背面通过内置的弹簧探针使上述端子群受到压力而与上述电极焊盘接触。
(13)在(10)～(12)中的任一项所述的探针卡中，其特征在于，上述弹簧探针可拆卸。
(14)一种探针卡，其特征在于，具有探针片和多层布线基板，上述探针片具有与设置在晶片的电极焊盘接触的接触端子、从上述接触端子引出的布线、和与上述布线电连接的片电极，上述多层布线基板具有与上述片电极电连接的基板电极，上述接触端子和设置在上述晶片上的电极焊盘的接触通过设置1个或多个探针片粘贴架进行，该探针片粘贴架从上述接触端子的端子群的背面通过具有内置的弹簧的推块使上述端子群受到压力而与上述电极焊盘接触。
(15)一种探针卡，其特征在于，具有探针片和多层布线基板，上述探针片具有与设置在晶片的电极焊盘接触的接触端子、从上述接触端子引出的布线、和与上述布线电连接的片搭载连接器，上述多层布线基板具有与上述片搭载连接器电连接的多层基板搭载连接器；上述接触端子和设置在上述晶片上的电极焊盘的接触通过设置1个或多个探针片粘贴架进行，该探针片粘贴架从上述接触端子的端子群的背面通过具有内置的弹簧的推块使上述端子群受到压力而与上述电极焊盘接触。
(16)一种探针卡，其特征在于，具有探针片、布线片和多层布线基板，上述探针片具有与设置在晶片的电极焊盘接触的接触端子、从上述接触端子引出的布线，上述布线片引出与上述布线电连接的布线并具有与该引出的布线电连接的布线片搭载连接器，上述多层布线基板具有与上述布线片搭载连接器电连接的多层基板搭载连接器；上述接触端子和设置在上述晶片上的电极焊盘的接触通过设置1个或多个探针片粘贴架进行，该探针片粘贴架从上述接触端子的端子群的背面通过具有内置的弹簧的推块使上述端子群受到压力而与上述电极焊盘接触。
(17)在(14)～(16)中的任一项所述的探针卡中，其特征在于，上述弹簧及上述推块可拆卸。
(18)在(10)～(17)中的任一项所述的探针卡中，其特征在于，上述探针片粘贴架可拆卸。
(19)在(10)～(18)中的任一项所述的探针卡中，其特征在于，上述接触端子是以孔作为型材制作的角锥状或角锥台状端子，该孔利用具有结晶性的基板的各向异性蚀刻而形成。
(20)一种半导体检测装置，其特征在于，包括放置形成有半导体元件的晶片的试样台、具有与设置在上述晶片上的电极接触的接触端子的探针卡、和与上述探针卡连接并检测上述半导体元件的电特性的测试器，上述探针卡为(10)～(19)中的任一项所述的探针卡。
(21)一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：在晶片上制作电路、形成半导体元件的工序；检测上述半导体元件的电特性的工序；以及对上述晶片进行划片，分离为每个上述半导体元件的工序；在检测上述半导体元件的电特性的工序中，采用(10)～(19)的任意一项所述的探针卡，成批检测多个半导体元件。
本发明的其他目的、特征及优点，可以从关于附图的以下本发明的实施例记述中了解。
附图说明
图1的(a)是表示排列有半导体元件(芯片)的、作为被接触对象的晶片的斜视图，(b)是表示半导体元件(芯片)的斜视图。
图2是表示本发明的探针卡的第一实施方式的主要部分的截面图。
图3的(a)是分解表示图2所示的本发明的探针卡的第一实施方式的主要部分的结构体的斜视图，(b)是表示组装图2所示的本发明的探针卡的第一实施方式的主要部分的状态的斜视图。
图4的(a)～(f)是本发明的探针卡的推压方式或探针片的引导方式不同的其他例子的主要部分的截面图。
图5的(a)～(f)是本发明的探针卡的推压方式或探针片的引导方式不同的其他例子的主要部分的截面图。
图6的(a)～(g)是表示形成本发明的探针卡的探针片(结构体)部分的制造工艺的一部分的图。
图7的(a)～(c)是表示上述图6(a)～(g)后续的制造工艺的图。
图8是表示形成本发明的探针卡的探针片(结构体)部分的制造工艺中、为了将粘贴架粘贴在探针片上所使用的组合夹具的一例的斜视图。
图9的(a)～(d)是按照工序顺序表示形成本发明的探针卡的探针片的其他制造工艺的图。
图10的(a)、(b)是按照工序顺序表示形成本发明的探针卡的探针片的其他制造工艺的图。
图11(a)～(f)是按照工序顺序表示形成本发明的探针卡的探针片的其他制造工艺的图。
图12的(a)是表示形成本发明的探针卡的探针片的其他制造工艺的图，(b2)是从(b1)下面看形成(b1)的接触端子部的局部区域的截面图的平面图，(c2)是从(c1)下面看形成(c1)的接触端子部的局部区域的截面图的平面图。
图13的(a)是表示形成本发明的探针卡的探针片的其他制造工艺的图，(b2)是从(b1)上面看形成(b1)的接触端子部的局部区域的截面图的平面图，(c)是形成了接触端子部的局部区域的截面图。
图14是表示形成本发明的探针卡的探针片的其他制造工艺的图。
图15是表示形成本发明的探针卡的探针片的其他制造工艺的图。
图16(a)～(d)是按照工序顺序表示形成本发明的探针卡的探针片的其他制造工艺的图，(d2)是表示形成本发明的探针卡的探针片的其他制造工艺的图。
图17是表示本发明的检测系统的一实施方式的整体概略结构的图。
图18的(a)是表示检测对象晶片的半导体元件形成区域的一例的平面图，(b)是表示分成多次检测检测对象晶片时的半导体元件群分散配置的一例的平面图，(c)是表示分成多次检测检测对象晶片时半导体元件群分散配置、即与(b)成对的一例的平面图，(d)是表示把粘贴探针片而构成的探针片粘贴架进行组合配置以使与分散配置的半导体元件群相对应的一例的斜视图。
图19是表示使用了本发明的半导体检测装置的包含检测工序的半导体器件的制造方法的工序图。
图20的(a)～(d)是表示本发明的探针卡的推压方式或探针片的引导方式不同的其他例子的主要部分的截面图。
图21的(a)～(d)是本发明的探针卡的推压方式或探针片的引出方式不同的其他例子的主要部分的截面图。
图22的(a)～(f)是本发明的探针卡的推压方式或探针片的引出方式不同的其他例子的主要部分的截面图。
具体实施方式
以下，利用附图对发明的实施方式进行详细说明。还有，在为了说明发明的实施方式而附加的各图中，具有同一功能的部分附以同一符号，省略其重复的说明。
本说明书中，主要的用语如以下定义。所谓半导体器件，不管其形态如何，无论是形成有电路的晶片状态的产品、还是半导体元件，还是之后被封装的产品(QFP、BGA、CSP等)都没有关系。所谓探针片，是一种设有与检测对象接触的接触端子和从那里引出的布线、在该布线上形成了外部连接用的电极的薄膜，以厚度10μm～100μm左右的作为对象。所谓探针卡表示具有与检测对象接触的端子、多层布线基板等的结构体(例如，图2所示的结构体)。所谓半导体检测装置表示具有探针卡和放置检测对象的试样支承系统的检测装置。
作为被检测对象一例的LSI用半导体元件(芯片)2，如图1所示，在晶片1上形成多个，然后切开供于使用。图1(a)是表示并排设置多个LSI用的半导体元件2的晶片1的斜视图，图1(b)是放大表示1个半导体元件2的斜视图。在半导体元件2的表面沿着周边排列有多个电极3。
不过，随着半导体元件高集成化，处于上述电极3进一步向高密度化及窄间距化发展的状况。作为电极的窄间距化是指0.1mm左右以下，例如0.08mm、0.03mm、其以下，作为电极的高密度化是指具有沿着周边从1列排列到2列、甚至排列到整个面的倾向。
另外，还有实施高温工作试验(85℃～150℃)的倾向，该高温工作试验是通过在高温下对半导体元件进行工作试验，从而更明确地把握半导体元件的特性及可靠性。
本发明的半导体检测装置，能够与上述电极3的高密度化及窄间距化相对应，而且使由同时测试多个芯片进行的检测、利用高速电信号(100MHz～几GHz)而进行的检测成为可能。另外，作为半导体检测装置的探针卡的局部的构成材料，由于采用具有150℃的耐热性且线膨胀率与被检测对象相同程度的材料，从而防止由于气氛温度造成的探针前端部的位置偏移。
关于本发明的探针卡的结构，用图2进行说明。
图2是表示本发明的探针卡的第一实施方式的主要部分的截面图。形成接触端子4a，从该接触端子4a通过引出布线4c把形成了与多层布线基板50的电极50a连接的电极4d的探针片4粘贴在粘贴架5上，该粘贴架5被定位固定在粘贴架固定板49上。用具有弹簧5a的推压块5b通过弹性体5c从探针片4背面推压该接触端子4a的区域，形成了引出布线4c的探针片4从粘贴架5的侧面被引出到粘贴架5的上面，电极4d与多层布线基板50的电极50a连接。
还有，要想从上述晶片1的电极3对接触端子4a、引出布线4c、电极4d、多层布线基板50的电极50a、内部布线50b及电极50c进行电连接，而适宜配置用于防止半导体器件的检测信号紊乱的电容、用于隔断电阻及不良半导体元件的过电流的保险丝等基板搭载部件进行连接。在此，电容51优选设置在尽可能靠近接触端子的附近，以获得上述效果。从接触端子引出布线并与设置在多层布线基板上的电极50a连接的本结构中，可以在接触端子4a附近的引出布线4c的中途配置上述电容51，从电极3到电容51的距离变短，从而能够谋求信号的稳定化，能够与利用高速电信号进行的半导体检测相对应。电极50a优选形成在多层配基板的半导体元件对置区域，以缩短引出布线的距离，把基板搭载部件配置在附近，容易组装。在此，所谓多层基板的半导体元件对置区域是指，多层布线基板中的探针片的上部、或者与形成在晶片上的成为检测对象的半导体元件的上部或其附近相对应的区域。
在此，关于上述探针片4及粘贴架5的代表例的构成，用图3进行说明。
图3(a)是分解表示图2的粘接架部分的局部的结构体的斜视图。在粘贴了用金属膜90进行加强的探针片4的粘接架5中插入推压块5b及弹簧5a，用弹簧推板6推压该弹簧5a，把粘贴在探针片4的背面的探针片里基板7放在该弹簧推板6上，把粘接架5放在粘接架固定板49上，固定在多层布线基板(该图中没有图示)上。
图3(b)是表示将粘接固定有探针片4的粘接架5与粘接架固定板49组装的状态的斜视图。粘接在该探针片4的粘接架5，以沿着晶片1的半导体元件群的列方向的长方形形成。
还有，图2是从图3(b)的A方向看的粘接架5的截面图。
在图4及图5及图20及图21中，示出了推压方式或探针片的引出方式不同的粘接架部分的横截面的例子。各个探针片的引出方式存在以下(1)～(4)所述的差异。
(1)是如图4(a)(c)(e)及图5(a)(c)(e)及图20(a)(c)及图21(a)(c)所示地用具有弹簧的推压块5b对形成了接触端子的区域的探针片4进行加压的方式，或者是如图4(b)(d)(f)及图5(b)(d)(f)及图20(b)(d)及图21(b)(d)所示地用弹簧探针11对形成了接触端子的区域的探针片4进行加压的方式的差异。
(2)是作为使探针卡沿着粘接架侧面引出的方式，还是如图5(a)(b)及图21(a)(b)(c)(d)所示采用粘接架两面的方式，或者是像其他例子那样探针卡只沿着粘接架的一面的差异。
(3)是如图4(a)(b)及图5(a)(b)及图21(c)(d)所示，使探针片4的电极4d与多层布线基板50的电极50a连接的方式；或者是如图20(a)(b)(c)(d)及图21(a)(b)例子那样使连接在探针片4的一端的连接器4g与多层布线基板50的连接器50d连接、或像其他例子那样使与连接在探针片4的布线片10的一端连接的连接器10a同多层布线基板50的连接器50d连接的方式的差异。
(4)是用于与带连接器10a的布线片10连接的探针片4的电极如图4(c)(d)及图5(c)(d)所示形成四角锥台的突起4e的方式；还是如图4(e)(f)及图5(e)(f)所示形成镀敷凸块4f的方式的差异。
当然，不论采用上述哪种组合都可以。
具体地说，例如(1)中用具有弹簧的推块5b对形成了接触端子的区域的探针片4加压的方式，具有探针片4和多层布线基板50，该探针片4具有与设置在晶片1的电极3接触的接触端子4a、从该接触端子4a引导的引出布线4c和与该引出布线4c电连接的电极4d，该多层布线基板50具有与探针片4的电极4d电连接的电极50a，探针片4的接触端子4a和设置在晶片1的电极3的接触通过设置探针片粘贴架进行，该探针片粘贴架从接触端子4a的端子群的背面通过具有内置的弹簧的推压块5b使端子群受到压力而与电极3接触。
另外，(1)中用弹簧探针11对形成了接触端子的区域的探针片4加压的方式，具有探针片4和多层布线基板50，该探针片4具有与设置在晶片1上的电极3接触的接触端子4a、从该接触端子4a引导的引出布线4c和与该引出布线4c电连接的电极4d，该多层布线基板50具有与探针片4的电极4d电连接的电极50a，探针片4的接触端子4a和设置在晶片1的电极3的接触通过设置探针片粘贴架进行，该探针片粘贴架从接触端子4a的端子群的背面通过内置的弹簧探针11使端子群受到压力而与电极3接触。
另外，(3)中使连接在探针片4一端的连接器4g与多层布线基板50的连接器50d连接的方式，具有探针片4和多层布线基板50，该探针片4具有与设置在晶片1的电极3接触的接触端子4a、从该接触端子4a引出的引出布线4c和与该引出布线4c电连接的连接器4g，该多层布线基板50具有与探针片4的连接器4g电连接的连接器50d，探针片4的接触端子4a和设置在晶片1的电极3的接触，通过设置探针片粘贴架进行，该探针片粘接架从接触端子4a的端子群的背面通过具有内置的弹簧的推压板5b使端子群受到压力而与电极3接触。或者，探针片4的接触端子4a和设置在晶片1的电极3的接触通过设置探针片粘贴架进行，该探针片粘贴架从接触端子4a的端子群的背面通过内置的弹簧探针11使端子群受到压力而与电极3接触。
另外，(3)中使与连接在探针片4的布线片10的一端的连接器10a与多层布线基板50的连接器50d连接的方式，具有探针片4、布线片10和多层布线基板50，该探针片4具有与设置在晶片1的电极3接触的接触端子4a和从该接触端子4a引出的引出布线4c，该布线片10具有引出与探针片4的引出布线4c电连接的布线并与该引出布线电连接的连接器10a，该多层布线基板50具有与布线片10的连接器10a电连接的连接器50d，探针片4的接触端子4a和设置在晶片1的电极3的接触通过设置探针片粘贴架进行，该探针片粘贴架从接触端子4a的端子群的背面通过具有内置的弹簧的推压块5b使端子群受到压力而与电极3接触。或者，探针片4的接触端子4a和设置在晶片1上的电极3的接触通过设置探针片粘贴架进行，该探针片粘贴架从接触端子4a的端子群的背面通过内置的弹簧探针11使端子群受到压力而使其与电极3接触。
还有，上述结构体的例子中，举例示出了使探针片沿着粘贴架侧面引出的方式，不过，例如图22(a)(b)(c)(d)(e)(f)所示，当然也可以使粘贴在粘贴架底部的探针片4相对于多层布线基板50带有倾斜或者松驰地连接。
作为设置在探针片4的接触端子4a，可以采用角锥状或角锥台状的接触端子，该接触端子用由具有结晶性的构件的各向异性蚀刻产生的孔形成。由此，能够以小的针压(与电极的接触压为每1个针3～50mN程度)确保稳定的接触电阻(0.05Ω～0.1Ω程度)，能够防止对芯片的损伤，同时能够减小检测时产生的对半导体元件的压痕。还有，关于接触端子4a、探针片4的制造方法的详细情况与其制造方法一起在后面描述。
接下来，关于上述探针卡中所使用的第一实施方式的探针片的一例，参照图6及图7说明其制造方法。
图6按照工序顺序表示用于形成图2所示的探针卡的制造工艺中，特别是使用在作为型材的硅晶片80上通过各向异性蚀刻形成的角锥状的孔，与引出布线一起形成角锥状接触端子及连接用电极，将金属膜与聚酰亚胺片接合，对该金属膜进行构图，形成金属膜强化薄膜探针片的制造工艺。
首先，施行图6(a)所示的工序。该工序施行如下的工序：在厚度0.2～0.6mm的硅晶片80的(100)面的两面通过热氧化形成0.5μm左右的二氧化硅膜81，涂布光致抗蚀剂，利用光刻工序形成图形后，以光致抗蚀剂作为掩模，利用氟酸和氟化氨混合液蚀刻去除二氧化硅膜81。以上述二氧化硅膜81作为掩模，用强碱液(例如，氢氧化钾)对硅晶片80进行各向异性蚀刻，形成由(111)面的侧壁及(100)面的前端平整部围起来的角锥台状蚀刻孔80a。
在此，本实施例中，以硅晶片80作为型材，不过，作为型材只要是具有结晶性即可，在其范围内当然可以做各种变更。另外，在本实施例中，经由将各向异性蚀刻形成的孔形成为角锥台状，不过，其形状也可以是角锥状，在可以形成能够以小针压确保稳定的接触电阻的程度的接触端子4a的形状的范围内，能够做各种变更。
接下来，施行图6(b)所示的工序。该工序施行如下工序：利用氟酸和氟化氨混合液蚀刻去除作为掩模使用的二氧化硅膜81，再次在硅晶片80的整个面上通过湿氧中的热氧化，形成0.5μm左右的二氧化硅膜82。接着，在形成于二氧化硅膜82上的导电性覆膜83的表面形成光致抗蚀剂掩模84以使连接端子部8开口。
作为上述导电性覆膜83，例如可以利用溅射法或蒸镀法将铬进行成膜，从而形成厚度0.1μm左右的铬膜，在形成该铬膜的表面利用溅射法或蒸镀法将铜成膜，从而形成厚度1μm左右的铜膜。
接下来，施行图6(c)所示的工序。该工序施行如下工序：以上述光致抗蚀剂84作为掩模，以上述导电性覆膜83作为供电层进行电镀，一体形成接触端子4a及连接电极部4b，去除上述光致抗蚀剂掩模84。作为电镀材料，例如可以依次镀镍8a、铑8b、镍8c，使接触端子4a及连接电极部4b成为一体形成接触端子部8。
接下来，施行图6(d)所示的工序。该工序如下：形成聚酰亚胺膜85以覆盖上述接触端子部8及导电性覆膜83，从上述接触端子部8去除位于应形成引出布线连接用孔位置的该聚酰亚胺膜85，直到到达上述接触端子部8的表面，在上述聚酰亚胺膜85上形成导电性覆膜86，形成光致抗蚀剂掩模87后，对布线材料88进行镀敷。
要去除上述聚酰亚胺膜85的局部，可以采用例如激光开孔加工或在聚酰亚胺膜85表面形成铝掩模采用干法刻蚀。
作为上述导电性覆膜86，例如可以利用溅射法或蒸镀法将铬成膜，从而形成厚度0.1μm左右的铬膜，可以在形成该铬膜的表面利用溅射法或蒸镀法将铜成膜，从而形成厚度1μm左右的铜膜。另外，作为布线材料88，可以采用镀铜或在镀铜上镀镍的材料。
接下来，施行图6(e)所示的工序。该工序是在去除上述光致抗蚀剂掩模87，以布线材料88作为掩模，用软蚀刻去除导电性覆膜86之后，形成粘贴层89及金属膜90，形成用于对金属膜90进行构图的光致抗蚀剂掩模91。
在此，作为粘贴层89，可以采用例如聚酰亚胺系粘贴片、或环氧系粘贴片、或环氧系粘贴剂。另外，作为金属膜90是使42合金(为镍42％及铁58％的合金，线膨胀率4ppm/℃左右)或因瓦合金(例如为镍36％及铁64％的合金，线膨胀率1.5ppm/℃左右)那样的低线膨胀率且接近硅晶片(硅型材)80的线膨胀率的金属片(线膨胀系数1～6ppm/℃程度)，用粘贴层89与形成布线材料88的聚酰亚胺膜85贴在一起构成，从而除了实现形成的探针片强度提高、大面积化外，还能够防止检测时由于温度造成的位置偏移等，确保在各种状况下的位置精度。在这样的宗旨下，作为金属膜90，以确保老化(burn in)检测时的位置精度为目的，可以采用线膨胀率接近检测对象的半导体元件的材料。
上述粘贴工序，例如，也可以在上述图6(d)的形成接触端子部8及布线材料88的聚酰亚胺膜85上镀上布线材料88，使去除了光致抗蚀剂掩模87及导电性覆膜86的硅晶片80、粘贴层89及金属膜90重合，在1～20MPa下加压且加上粘贴层89的玻璃转移点温度(Tg)以上的温度，在真空中加热加压粘贴即可。也可以通过例如涂布环氧系粘贴剂形成粘贴层89。
接下来，施行图6(f)所示的工序。首先是利用形成在上述金属膜90上的光致抗蚀剂掩模91蚀刻金属膜90。采用42合金膜或因瓦合金片作为金属膜90时，可以用氯化亚铁溶液进行喷雾式(spray)蚀刻(喷射式(shower)蚀刻)。另外，作为光致抗蚀剂掩模91可以是液状抗蚀剂也可以膜状抗蚀剂(干膜)。接下来，去除上述光刻掩模91，用粘贴剂96把工艺环95固定在上述金属膜90上，在工艺环95的面上粘贴保护膜后，在形成了二氧化硅膜81的硅晶片80的表面贴上挖通了中央的保护膜，以该保护膜作为掩模，利用氟酸和氟化氨混合液蚀刻去除二氧化硅膜81，剥离上述保护膜，安装硅蚀刻用保护夹具100，蚀刻去除硅晶片80。
例如，作为硅蚀刻用保护夹具100，可以通过O环100c安装在固定夹具100a和不锈钢制的盖100b之间，用强碱液(例如，氢氧化钾)蚀刻去除作为型材的硅晶片80。
接下来，施行图6(g)所示的工序。该工序是在拆除上述硅蚀刻保护用的夹具100、在工艺环95的面上粘贴保护膜之后，蚀刻去除二氧化硅膜82、导电性覆膜83的铬膜及铜膜、电镀的镍膜，形成探针片结构体105。
例如，利用氟酸和氟化氨混合液蚀刻去除二氧化硅膜82，用高锰酸钾液蚀刻去除铬膜，用碱性铜蚀刻液蚀刻去除铜膜及镍膜即可。
还有，该一系列蚀刻处理的结果，使用露出于接触端子表面的镀铑是因为，很难附着作为电极3的材料的铝和焊锡等，硬度比镍高，难以被氧化，接触电阻稳定。
接下来，施行图7(a)所示的工序。后面的图7(a)～(c)的截面概略图是从图3(b)的B方向看粘贴架5的图。该工序是在固定有上述工艺环95的探针片4上开孔加工形成顶销孔97a及顶销孔98b。探针片4的开孔加工可以施行激光开孔、或者干法刻蚀、冲孔加工等。
接下来，施行图7(b)所示的工序。该工序是使用顶销97，将涂布了粘贴剂71的粘贴架5，用该粘贴架5的顶销孔97b及上述探针片4的顶销孔97a进行定位，放置在用顶销98定位保持于接触端子保护台70上的探针片4上，用粘贴架推板72把上述粘贴架5加压固定在探针片4上。
接下来，施行图7(c)所示的工序。该工序是取下上述粘贴架推板72，拆除顶销97及顶销98，把固定了粘贴架5的探针片4冲切成要求的形状。要冲切探针片4，可以施行激光切割、或脱模、刀切割等。探针片的脱模形状为符合如图4及图5及图20及图21及图22所示的探针片的构成的形状，例如，如图3的代表例所示，组装粘贴架，形成如图2的代表例所示的探针卡。
图8是表示为了把粘贴架5粘贴在探针片4上所使用的组装夹具的一例的斜视图。可以使用本粘贴夹具，实施上述图7(b)所述的组装操作。
接下来，关于与上述第一实施方式的探针片的制造工艺稍微不同的第二实施方式的探针片，参照图9说明其制造工艺。
图9(a)～(d)按照工序顺序表示形成探针卡的探针片的其他制造工艺。
首先，与上述同样施行如下工序：在图6(a)所示的硅晶片80上形成角锥状蚀刻孔80a后，利用氟酸和氟化氨的混合液蚀刻去除作为掩模使用的二氧化硅膜，再次在硅晶片80的整个面上，通过湿氧中的热氧化，形成0.5μm左右的二氧化硅膜82后，实施图9(a)所示的工序。该工序所施行的工序是在二氧化硅膜82的表面形成导电性覆膜83，接下来在导电性覆膜83的表面，形成聚酰亚胺膜75，接着去除位于应形成接触端子4a位置的聚酰亚胺膜75直到到达上述导电性覆膜83的表面。
作为上述导电性覆膜83，可以利用例如溅射法或蒸镀法将铬成膜，从而形成厚度0.1μm左右的铬膜，在形成该铬膜的表面利用溅射法或蒸镀法将铜成膜，从而形成厚度1μm左右的铜膜。要去除上述聚酰亚胺膜75，可以采用例如激光开孔加工或在聚酰亚胺膜75的表面形成铝掩模进行干法刻蚀。
接下来，施行图9(b)所示的工序。首先，在露出该聚酰亚胺膜75的开口部的导电性覆膜83上，将该导电性覆膜83作为电极，以硬度高的材料为主要成分进行电镀，一体形成接触端子4a及连接电极部4b。接着，在上述接触端子部8及聚酰亚胺膜75上形成导电性覆膜86，形成光致抗蚀剂掩模87后，镀上布线材料88。
作为上述硬度高的电镀材料，例如可以依次电镀镍8a、铑8b、镍8c，使接触端子4a及连接电极部4b成为一体形成接触端子部8。
作为上述导电性覆膜86，例如可以利用溅射法或蒸镀法将铬成膜，从而形成厚度0.1μm左右的铬膜，在形成了该铬膜的表面利用溅射法或蒸镀法将铜成膜，从而形成厚度1μm左右的铜膜。另外，作为布线材料88，可以使用铜或在铜上镀镍。
接下来，施行图9(c)所示的工序。该工序是在去除上述光致抗蚀剂掩膜87，以布线材料88作为掩模，以软蚀刻去除导电性覆膜86后，形成粘贴层89及金属膜90，在上述金属膜90形成光致抗蚀剂掩模91。
在此，作为粘贴层89，可以采用例如聚酰亚胺系粘贴片或环氧系粘贴片。另外，作为金属膜90，是将42合金(镍42％及铁58％的合金，线膨胀率4ppm/℃左右)或因瓦合金(例如为镍36％及铁64％的合金，线膨胀率1.5ppm/℃左右)这样的低线膨胀率且线膨胀率接近硅晶片(硅型材)80的金属片，用粘贴层89与形成了布线材料88的聚酰亚胺膜75贴合构成，从而除了谋求形成的探针片4强度提高、大面积化以外，还能够防止检测时由温度造成的位置偏移等，确保在各种状况下的位置精度。在这样的宗旨下，作为金属膜90，以确保老化检测时的位置精度为目的，可以使用线膨胀率接近检测对象的半导体元件的材料。
上述粘贴工序，例如，也可以在上述图9(b)的形成接触端子部8及布线材料88的聚酰亚胺膜75上镀上布线材料88，使去除了光致抗蚀剂掩模87及导电性覆膜86的硅晶片80、粘贴层89及金属膜90重合，在1～20MPa下加压且加上粘贴层89的玻璃转移点温度(Tg)以上的温度，在真空中加热加压粘贴即可。也可以通过例如涂布环氧系粘贴剂形成粘贴层89。
接下来，施行图9(d)所示的工序。该工序经过与图6(f)同样的工序，制作探针片结构体105。
采用该探针片结构体105，经过与图7(a)～(c)同样的粘贴架5的粘贴作业，形成如图2代表例所示的探针卡。
关于第三实施方式的探针片的制造工艺，参照图10说明其制造工序。
本探针片的制造方法，与图9中所述的探针片的制造方法同样，不同的部分在于，在从接触端子4a引出的引出布线的布线材料88上形成外部连接用的镀敷凸块77。该镀敷凸块77作为电极(凸块)4f使用，用于与连接在如图4(e)及(f)、图5(e)及(f)所示例子那样的多层布线基板50的电极用的引出布线片10的电极进行连接。
关于形成上述镀敷凸块77的制造方法的一例，用图10进行以下说明。
图10(a)，首先以与图9(a)～(c)同样的工序施行形成接触端子4a的工序后，去除位于应形成镀敷凸块77位置的粘贴层89直到到达布线材料88的表面，形成孔76。
要去除上述粘贴层89，可以采用例如激光开孔加工或在粘贴层89的表面形成铝掩模进行干法刻蚀。
接下来，施行图10(b)所示的工序。该工序是在露出于上述粘贴层89的孔76的布线材料88上，以导电性覆膜83作为电极进行电镀，形成镀敷凸块77a后，在该镀敷凸块77a的表面形成镀层77b。然后，经过与图6(f)同样的工序，制作探针片结构体105。
作为上述镀敷材料，例如可以镀铜或镍作为镀敷凸块77a，可以镀金作为镀层77b。
采用该探针片结构体105，经过与图7(a)～(c)同样的粘贴架5的粘贴操作，形成探针卡。
关于第四实施方式的探针片的制造工艺，我们对于采用选择镀膜形成探针片的制造方法的一例，参照图11说明其制造工序。
首先，施行图11(a)所示的工序。该工序经由与图6(a)、图6(b)同样的工序，在硅晶片80上形成角锥状蚀刻孔，在其表面形成二氧化硅膜82和导电性覆膜83，与图6(b)不同的是在形成连接端子4a的部分形成光致抗蚀剂60的图形。在此，取代光致抗蚀剂可以采用干膜。
接下来，施行图11(b)所示的工序。以上述导电性覆膜83作为电极，镀上选择镀膜61。作为选择镀膜61，例如镀上10～50μm的铜。
接下来，施行图11(c)所示的工序。该工序是去除光致抗蚀剂60，在选择镀膜(镀铜层)61的表面形成干膜62的图形。
接下来，施行图11(d)所示的工序。该工序是以上述干膜62作为掩模，以导电性覆膜83及选择镀膜61作为电极，以硬度高的材料为主要成分进行电镀，一体形成接触端子4a及连接电极部4b。作为上述硬度高的电镀材料，例如可以依次镀镍8a、铑8b、镍8c，使接触端子4a及连接电极部4b成为一体形成接触端子部8。然后去除干膜62。
接下来，用与图6(d)～图6(e)同样的工序，形成图11(e)所示的引出布线的布线材料88及期望的金属膜90的图形。
接下来，经由与图6(f)～图6(g)同样的工序，形成图11(f)所示的探针片结构体105。与图6(g)不同点在于去除选择镀膜61的工序是新加上的。
关于第五实施方式的探针片的制造工艺，参照图12说明其制造工序。
本探针片的制造方法，为了确保接触端子的高度(从聚酰亚胺膜的突出量)，与图11同样采用初始形成选择蚀刻用的镀膜的例子，示出了在形成了接触端子的引出布线之间形成狭缝使其更具有柔软性的例子。作为狭缝形成前的探针片，当然可以采用图6～图10的制造方法。
本探针片的制造方法，经过与图11(a)～(f)同样的工序，制作图12(a)状态的探针片结构体。
其后，如图12(b1)，用激光去除形成接触端子部8的区域的粘贴层89及没有用布线材料88覆盖的部分的聚酰亚胺膜85，由布线材料88及聚酰亚胺膜85a形成双臂梁支承接触端子4a的结构。还有，也可以利用干法刻蚀去除粘贴层89及聚酰亚胺膜85。
还有，图12(b2)是从图12(b1)下面看图12(b1)的形成了接触端子部8的一部分区域的平面图。如此，通过分开接触端子部8的两侧，从而能够对形成了接触端子部8的聚酰亚胺膜赋予更具有柔软性的单独的仿效工作。
还有，在形成图12(a)状态的探针片结构体时，通过缩短比接触端子部8形成得长的布线材料88的长度，如图12(c1)，用激光去除形成了接触端子部8的粘贴层89及没有用布线材料88覆盖的部分的聚酰亚胺膜85，由布线材料88及聚酰亚胺膜85b也可以形成单臂梁支承接触端子4a的结构。图12(c2)是从图12(c1)的下面看图12(c1)的形成接触端子部8的局部区域的平面图。如此，由于把接触端子部8单独分开，从而能够赋予比上述方式的探针片更容易可动的各个仿效工作。
还有，为了确保更稳定的接触电阻值，如图13(a)所示，也可在与接触端子部对应的部分形成由弹性材料93a构成的弹性体。
作为弹性体，例如可以印刷或分配(dispense)涂敷由弹性树脂形成的弹性材料93a、也可以设置硅片或弹性线材。或者，也可以涂布感光性弹性材料(例如，感光性硅树脂)，在与接触端子部对应的部分形成图形。
弹性体可以形成在粘贴层89，也可以形成在如图12所示那样部分去除了粘贴层89及聚酰亚胺膜85的探针片上。图13(b1)及图13(c)示出在双臂梁结构上形成了弹性树脂93b的例子及设置弹性线材93c的例子。还有，图13(b2)是从图13(b1)下面看图13(b1)的形成接触端子部8的局部区域的平面图。
还有，关于在探针片的结构体上形成弹性体的方式叙述了几种，不过，无论在上述哪个探针片的结构体上都能适用弹性体形成，这是不言而喻的。
作为弹性体的作用，是用于缓和当许多接触端子的前端与排列配置在晶片1上的电极3接触时作为整体的冲击，同时，依靠局部性的变形吸收探针片上形成的各个接触端子前端高度的几μm左右以下的不均匀，仿效排列在晶片1上的各电极3高度的±0.5μm左右的不均匀，进行由均匀的咬入的接触。
还有，作为高速电信号检测用的探针，为了尽可能防止电信号的紊乱，优选在探针片上形成了接地层的结构。例如，图14或图15所示，在形成引出布线的布线材料88的面上，再形成聚酰亚胺膜106和接地层107，再形成由上述粘贴层89及金属膜90构成的图形即可。
或者，也可以尽可能地留下金属膜90，作为接地层利用。作为金属膜90，采用42合金或因瓦合金时，根据需要，可以在表面镀铜或金等，从而形成更稳定的接地层。
还有，也可以把以接触端子4a的形状为基准的假端子108，设置在探针片的任意部位，防止初始载荷集中在接触端子群的局部部位。以下参照图16，说明该假端子的结构及制造工序。
本探针片的制造方法，与图6～图15中所述的探针片的制造方法同样，不同的主要部分是与接触端子4a同时设置以接触端子形状为基准的假端子108。该假端子108用于防止与晶片1的电极3接触时探针片4的变形，防止初始载荷集中在接触端子群的局部。其形状可以与接触端子4a不同，如图16所示，可以是底面积(与晶片1的接触面积)比接触端子4a大的角锥台状。在其他探针片的制造方法中，当然也同样可以设置假端子108。
关于形成上述假端子的制造方法的一例，下面用图16进行说明。
首先，施行图16(a)所示的工序。该工序施行如下工序：在厚度0.2～0.6mm的硅晶片80的(100)面的两面利用热氧化形成0.5μm左右的二氧化硅膜81，利用光致抗蚀剂掩模，用氟酸和氟化氨混合液蚀刻去除二氧化硅膜81。接下来施行如下工序：以局部被蚀刻的二氧化硅膜81作为掩模，利用强碱液(例如，氢氧化钾)对硅晶片80进行各向异性蚀刻，形成角锥状或角锥台状蚀刻孔80a及80b。
接下来，施行图16(b)所示的工序。该工序如下：利用氟酸和氟化氨混合液蚀刻去除作为掩模使用的二氧化硅膜81，再次在硅晶片80的整个面上，通过在湿氧中的热氧化，形成0.5μm左右的二氧化硅膜82，在二氧化硅膜82的表面形成导电性覆膜83之后，在上述导电性覆膜83的表面，形成光致抗蚀剂膜，接着，去除位于应形成接触端子4a的位置的光致抗蚀剂膜，直到到达上述导电性覆膜83的表面，在露出于该光致抗蚀剂膜开口部的导电性覆膜83上以该导电性覆膜83作为电极，以硬度高的材料为主成分进行电镀，一体形成接触端子4a及连接电极部4b之后，去除该光致抗蚀剂。作为硬度高的电镀材料，例如可以依次电镀镍8a、铑8b、镍8c，使接触端子4a及连接电极部4b成为一体形成接触端子部8。
接下来，经过与图6(d)～(e)同样的工序，从图16(c)阶段，经过与图6(f)～(g)同样的工序，制作成图16(d)所示的探针片结构体105。
另外，在图16(b)的工序中，也可以实施部分去除形成假端子108位置的光致抗蚀剂膜并去除位于应形成假端子108位置的光致抗蚀剂膜直到到达上述导电性覆膜83表面的加工，可以用与接触端子部8相同的材料构成形成假端子108b，制作成图16(d2)所示的探针片结构体105b。
接下来，关于采用了以上说明的本发明的探针卡(测试装置)的半导体检测装置的一例，用图17进行说明。图17是表示包括采用了本发明的图2的实施方式的探针结构体的半导体检测装置的检测系统的整体结构的图。还有，在采用了上述实施方式的探针结构体的变形例的半导体检测装置中也同样。
在检测系统的整体构成中，探针卡作为晶片探针构成。该检测系统包括支承作为被检测对象的半导体晶片1的试样支承系统160、控制试样支承系统160工作的驱动控制系统150、进行晶片1的温度控制的温度控制系统140、和进行半导体元件(芯片)2的电特性检测的测试器170。该半导体晶片1排列有许多半导体元件(芯片)，在各半导体元件的表面排列有作为外部连接电极的多个电极3。试样支承系统160，由拆装自由地放置半导体晶片1且呈大致水平设置的试样台162、垂直配置以支承该试样台162的升降轴164、升降驱动该升降轴164的升降驱动部165和支承该升降驱动部165的X-Y载物台167构成。X-Y载物台167，固定在筐体166上。升降驱动部165，由例如步进马达等构成。试样台162水平及垂直方向的定位工作，通过组合X-Y载物台167在水平面内的移动工作和依靠升降驱动部165进行的上下活动等来进行。另外，在试样台162上设有没有图示的转动机构，能够进行水平面内试样台162的转动位移。
在试样台162上方配置有探针卡120。即，例如，图2所示的探针卡120及多层布线基板50，以平行对置的姿势设置在该试样台162上。各个接触端子4a介由该探针卡120的探针片4上设置的引出布线4c、电极4d，通过多层布线基板50的50a及内部布线50b，与设置在该多层布线基板50的电极50c连接，介由与该电极50c连接的电缆171，与测试器170连接。
驱动控制系统150介由电缆172与测试器170连接。另外，驱动控制系统150向试样支承系统160的各驱动部的驱动器传送控制信号，控制其工作。即，驱动控制系统150的内部具备计算机，对照介由电缆172被传递的测试器170的测试工作的进行信息，控制试样支承系统160的工作。另外，驱动控制系统150，具备操作部151，接收有关驱动控制的各种指示的输入，例如接收手动操作的指示。
在试样台162上，具备用于加热半导体元件2的加热器141。温度控制系统140通过控制试样台162上的加热器141或冷却夹具，从而控制搭载在试样台162上的半导体晶片1的温度。另外，温度控制系统140具备操作部151，接收有关温度控制的各种指示的输入，例如接收手动操作的指示。
以下，对半导体检测装置的工作进行说明。首先，作为被检测对象的半导体晶片1，定位放置在试样台162上，驱动控制X-Y载物台167及转动机构，把在半导体晶片1上排列的多个半导体元件上形成的电极3群定位于在探针卡120上并排配置的多个接触端子群的正下方。然后，驱动控制系统150使升降驱动部165工作，从多个电极3的整体的面与接触端子前端接触的时刻到成为抬高20μm～150μm程度的状态使试样台162上升，由此，利用具有弹簧的推压块5b通过弹性体5c从探针片4的背面使探针片4的并排设有接触端子4a的区域部伸出，通过基于适当的载荷的推入，使接触端子4a群的各个前端与排列在半导体晶片1上的电极3进行接触，各接触端子4与各电极3之间以低电阻(0.01Ω～0.1Ω)连接。
再有，通过电缆171、多层布线基板50及接触端子4a，在形成于半导体晶片1上的半导体元件和测试器170之间，进行工作电力和工作检测信号等的收发，判断该半导体元件的工作特性的可否等。再有，上述一系统列检测工作，是针对在半导体晶片1上形成的多个半导体元件实施的，判断工作特性的可否等。
以上，作为探针片结构体，叙述了图2中所示的例子，不过，各种探针片结构体当然也能够适用于上述任意一种探针卡。
接下来，关于采用了上述半导体检测装置的检测方法的更具体的应用例，用图18说明其一例。
图18(a)是表示形成在晶片110上的作为被检测对象的半导体元件形成区域110a的平面图，作为检测半导体元件形成区域110a的探针，与半导体元件群的图形对应，制作1种或根据需要制作2种以上探针卡，该探针卡组合了与如图18(b)及图18(c)所示那样分散配置的半导体元件群110b及110c(图中斜线部分)接触的探针片粘贴架，该探针卡用于顺次检测用，从而可以检测整个半导体元件形成区域110a。例如，图18(d)所示，排列长方形的探针片粘贴架并固定在多层布线基板(没有图示)上，把晶片支承台往Y方向移动1个芯片的量，往X方向移动形成1个探针片结构体的芯片数的量并检测晶片，从而如图18所示能够利用同时顺次检测半导体元件群110b、110c，利用2次检测晶片整体的方法，能够以最小限的接地次数检测半导体元件形成区域110a的整个芯片，从而能够实现检测效率的提高。
还有，接地次数不限于2次当然也没有关系。
本发明的探针片粘贴架，是按照形成在作为检测对象的晶片上的半导体元件(芯片)的整体配置，把多个探针片粘贴架进行组合，从而能够自由地设计接触端子的配置图形。从而在每次接地的移动时，能够极力减少重复测试的芯片区域、选择效率高的移动图形，能够设计/构成接地次数少、效率高的检测装置。
若如上所述按照形成在检测对象的晶片上的半导体元件的整体配置设计半导体检测装置的探针片粘贴架，则在芯片焊盘上没有重复测试的区域，从而最小限地抑制朝向晶片焊盘的测试痕迹，提高后面引线接合或凸块形成的可靠性。
再有，即使探针片结构体的接触端子，伸出到没有形成芯片的区域，也是由独立的弹簧从探针片的背面垂直推压各个连接端子的结构，此外，即使是数百μm的行程，载荷的增加也抑制在10％以下左右，从而与晶片接触的接触端子，以大致恒定的规定载荷接触，对不接触的端子不会施加过多的载荷，从而能够防止晶片及接触端子的损伤。
如以上说明，根据本实施方式的探针片结构体，在形成通过上述图2～图16的制造工艺的探针片时，能够将接触端子4a做成角锥形状或角锥台形状等的接触端子，从而与现有的半球状镀敷凸块和平面电极彼此等的接触相比较，用具有硬度的接触端子以低接触压突破电极的表面氧化物或表面杂质等，与真正的金属电极材料接触，由此能够实现稳定的接触特性值，另外，通过用线膨胀率与硅晶片相同的金属膜90裱里(裏打ち)的光刻工序形成探针片，即使接触区域为大面积，也能够容易地实现探针片的接触端子群和半导体元件的电极群的、前端位置精度良好的接触。
以上，根据实施方式对本发明者创造的发明进行了具体的说明，不过，本发明当然并不限定于上述实施方式，在不脱离其要旨的范围内可以作各种变更。例如，在本实施方式中，作为探针卡的探针片粘贴架，示出了采用具有图2的结构的探针卡粘贴架的例子，不过，当然也可以采用图4～图16那样的探针片结构体。
最后，关于采用了上述半导体检测装置的包括检测工序、或检测方法在内的半导体器件的制造方法的代表例，参照图19进行说明。
(1)本发明的半导体器件的制造方法，具有：在晶片上制作电路形成半导体器件的工序(半导体元件电路形成)；利用本发明的半导体检测装置，按照晶片级(wafer level)成批检测多个半导体器件电特性的工序(晶片检测)；切断晶片并分离成各个半导体元件的工序(划片)；以及用树脂等密封半导体元件的工序(组装/密封)。然后，经过老化、选择检测、外观检测，作为芯片封装品出厂。
(2)本发明的半导体器件的制造方法，具有：在晶片上制作电路形成半导体元件的工序(半导体元件电路形成)；利用本发明的半导体检测装置，按照晶片级成批检测多个半导体器件电特性的工序(晶片检测)；以及切断晶片并分离成各个半导体元件的工序(划片)。然后，经过安装芯片检测用的管套、老化、选择检测、从管套上拆除、外观检测，作为裸片出厂品出厂。
(3)本发明的半导体器件的制造方法，具有：在晶片上制作电路形成半导体器件的工序(半导体元件电路形成)；以及利用本发明的半导体检测装置，按照晶片级成批检测多个半导体器件电特性的工序(晶片检测)。然后，经过老化、选择检测、外观检测，作为整片出厂品出厂。在该老化、选择检测中也利用本发明的半导体检测装置进行检测。
(4)本发明的半导体器件的制造方法，具有：在晶片上制作电路形成半导体器件的工序(半导体元件电路形成)；以及利用本发明的半导体检测装置，按照晶片级成批检测多个半导体器件电特性的工序(晶片检测)。然后，经过老化、外观检测、切断晶片并分离成各个半导体元件的工序(划片)，经过外观检测作为裸片出厂品出厂。该老化、选择检测中也利用本发明的半导体检测装置进行检测。
(5)本发明的半导体器件的制造方法，具有：在晶片上制作电路形成半导体器件的工序(半导体元件电路形成)，分割晶片的工序(晶片分割)，利用本发明的半导体检测装置按照分割了的晶片级成批检测多个半导体器件电特性的工序(分割晶片检测)。然后，经过老化、选择检测、外观检测，作为分割晶片出厂品出厂。在该老化、选择检测中也利用本发明的半导体检测装置进行检测。
(6)本发明的半导体器件的制造方法，具有：在晶片上制作电路形成半导体器件的工序(半导体元件电路形成)；分割晶片的工序(晶片分割)；以及利用本发明的半导体检测装置，按照已分割的晶片级成批检测多个半导体器件的电特性的工序(分割晶片检测)。然后，经过老化、选择检测，切割已分割的晶片并分离成各个半导体元件的工序(划片)和外观检测，作为裸片出厂品出厂。在该老化、选择检测中也利用本发明的半导体检测装置进行检测。
(7)本发明的半导体器件的制造方法，具有：在晶片上制作电路形成半导体器件的工序(半导体元件电路形成)；在晶片上形成树脂层等的工序(树脂层形成)；以及利用本发明的半导体检测装置，成批检测在形成了树脂层等的晶片上形成的多个半导体元件的电特性的工序(晶片检测)。然后，经过老化、选择检测，经过切断晶片并分离成各个半导体元件的工序(划片)和外观检测，作为CSP出厂品出厂。在该老化、选择检测中也利用本发明的半导体检测装置进行检测。
(8)本发明的半导体器件的制造方法，具有：在晶片上制作电路形成半导体器件的工序(半导体元件电路形成)；在晶片上形成树脂层等的工序(树脂层形成)；以及利用本发明的半导体检测装置成批检测在形成树脂层等的晶片上形成的多个半导体元件的电特性的工序(晶片检测)。然后，经过老化、选择检测、外观检测，作为整片CSP出厂品出厂。在该老化、选择检测中也利用本发明的半导体检测装置进行检测。
(9)本发明的半导体器件的制造方法，具有：在晶片上制作电路并形成半导体器件的工序(半导体元件电路形成)；在晶片上形成树脂层等的工序(树脂层形成)；对形成了树脂层等的晶片进行分割的工序(晶片分割)；以及利用本发明的半导体检测装置，按照已分割的晶片级成批检测多个半导体器件的电特性的工序(分割晶片检测)。然后，经过老化、选择检测、外观检测，作为分割晶片CSP出厂品出厂。在该老化、选择检测中也利用本发明的半导体检测装置进行检测。
(10)本发明的半导体器件的制造方法，具有：在晶片上制作电路形成半导体器件的工序(半导体元件电路形成)；在晶片上形成树脂层等的工序(树脂层形成)；对形成了树脂层等的晶片进行分割的工序(晶片分割)；以及利用本发明的半导体检测装置，按照已分割的晶片级成批检测多个半导体器件的电特性的工序(分割晶片检测)。然后，经过老化、选择检测，切断晶片并分离成各个半导体元件的工序(划片)，经过外观检测，作为CSP出厂品出厂。在该老化、选择检测中也利用本发明的半导体检测装置进行检测。
由于上述的半导体器件的制造方法中的检测半导体元件的电特性的工序，采用本发明的探针卡，从而能够获得位置精度好且良好的接触特性。
即，由于采用角锥形状或角锥台形状的接触端子4a进行检测，从而能够以低接触压实现稳定的接触特性，能够不损伤下部的半导体元件进行检测，上述接触端子4a利用具有结晶性的基板的各向异性蚀刻产生的孔作为型材进行镀敷形成。另外，多个接触端子4a形成用线膨胀率与晶片1相同的金属膜90包围的结构，因此，检测工作时接触端子也受不到多余的应力，能够实现晶片1与电极3的相对位置精确的接触。
再有，对半导体元件的电极的压痕小，而且成为点(在角锥形状或角锥台形状上为凹状的点)，因而在该电极表面留下几乎没有压痕的平整的区域，即使多次进行如图19所示的检测工序那样依靠接触进行的检测也能够对应。
特别是在初始特性检测、老化、选择检测等多次检测工序时，由于搭载了检测用部件的探针片4的构成是使突起状的接触端子与半导体元件的检测用电极加压接触，从而半导体元件的一系列检测工序造成的对晶片1的电极3的测试痕迹少，在整个检测工序结束后对焊盘的损伤也少，能够提高之后的半导体元件的连接工序(引线接合、焊锡凸块形成、金凸块形成、金锡接合等)的可靠性。
另外，使在柔软薄膜探针片4上形成的四角锥或四角锥台状的接触端子，通过各探针片粘贴架的组装而与晶片的电极接触，从而能够以简便的推压机构使各接触端子确实地接触，即使大面积也能够实现能够对应的稳定的接触电阻值。
另外，由于采用薄膜布线电路技术，从而在接触端子附近，能够容易配置/搭载必要的部件(例如，电容、电阻器、保险丝、连接器)，能够实现稳定的检测和电路等。
以上，根据实施方式对本发明者创造的发明进行了具体的说明，不过，本发明当然并不限定于上述实施方式，在不脱离其要旨的范围内可以作各种变更。
若对根据本申请所公布的发明中代表性的方案所获得的效果进行简单说明，则如下。
(1)能够提供一种检测装置，确保接触端子的前端位置精度，能够确实地检测具有多个检测用电极、窄间距、大面积分散的电极的半导体元件。
(2)做成采用独立的弹簧从探针片背面垂直推压各个接触端子或接触端子群的结构，即使是数百μm的行程，载荷的增加也是10％以下左右，从而接触端子以几乎恒定的规定载荷接触，能够使接触端子与多个检测用电极、窄间距、大面积分散的电极，在一定的接触载荷下接触，能够提供可确实检测半导体元件的检测装置。
(3)能够提供在接触端子的附近搭载检测电路用的电子部件的结构，提供能够确保与电极的良好连接、提高电特性及可靠性的半导体器件的制造方法。
(4)形成了接触端子的探针片与独立的接触架粘贴，制作单独的探针片粘贴架，组合1个或多个该探针片粘贴架构成探针卡，因而，图形变更有自由度，单独的交换也容易，提高组装性，抑制检测装置的组装成本及维护成本，抑制半导体器件的检测工序的成本，从而能够提供一种抑制半导体器件整体的制造成本的半导体器件的制造方法。
(5)关于晶片的边界部分，即使在测试半导体元件(芯片)的状态，由于采用于独立的弹簧从探针片背面垂直推压各个接触端子或接触端子群的结构，不会对不接触的端子施加过多的载荷，因而能够防止晶片及接触端子损伤。
上述记述虽然针对的是实施例，但本发明并不限于此，在本发明的精神和附加的权利请求范围内，本领域的技术人员很明白可以进行各种变更及修改。

Claims (17)

1.一种探针片粘贴架，其特征在于，具有：
探针片，具有与设置在晶片的电极焊盘接触的接触端子、从上述接触端子引出的布线、和与上述布线电连接的片电极；以及
粘贴在上述探针片的架；
在上述架内设有用于推出上述探针片的上述接触端子的部分的推压构件。
2.根据权利要求1所述的探针片粘贴架，其特征在于，上述架为长方形。
3.根据权利要求1所述的探针片粘贴架，其特征在于，在上述探针片设有金属片。
4.根据权利要求3所述的探针片粘贴架，其特征在于，上述金属片的线膨胀系数为1ppm/℃至6ppm/℃。
5.根据权利要求3所述的探针片粘贴架，其特征在于，上述金属片为42合金片。
6.根据权利要求1所述的探针片粘贴架，其特征在于，在设置了上述接触端子的面上，设有与上述晶片的接触面积比上述接触端子大的假端子。
7.根据权利要求1所述的探针片粘贴架，其特征在于，上述接触端子将孔作为型材被制作出，上述孔是利用具有结晶性的基板的各向异性蚀刻形成的。
8.根据权利要求7所述的探针片粘贴架，其特征在于，上述接触端子是角锥状或角锥台状的端子。
9.根据权利要求1所述的探针片粘贴架，其特征在于，在上述探针片上搭载电容、电阻、保险丝中的至少一个。
10.一种探针卡，其特征在于，具有：
探针片，具有与设置在晶片的电极焊盘接触的接触端子、从上述接触端子引出的布线和与上述布线电连接的片电极；以及
多层布线基板，具有与上述片电极电连接的基板电极，
上述接触端子和设置在上述晶片的电极焊盘的接触通过设置1个或多个探针片粘贴架进行，上述探针片粘贴架从上述接触端子的端子群的背面通过内置的弹簧探针使上述端子群受到压力而与上述电极焊盘接触。
11.根据权利要求10所述的探针卡，其特征在于，上述弹簧探针可拆卸。
12.一种探针卡，其特征在于，具有：
探针片，具有与设置在晶片的电极焊盘接触的接触端子、从上述接触端子引出的布线、和与上述布线电连接的片电极；以及
多层布线基板，具有与上述片电极电连接的基板电极；
上述接触端子和设置在上述晶片的电极焊盘的接触通过设置1个或多个探针片粘贴架进行，上述探针片粘贴架从上述接触端子的端子群的背面通过具有内置的弹簧的推块使上述端子群受到压力而与上述电极焊盘接触。
13.根据权利要求12所述的探针卡，其特征在于，上述弹簧及上述推块可拆卸。
14.根据权利要求10所述的探针卡，其特征在于，上述探针片粘贴架可拆卸。
15.根据权利要求10所述的探针卡，其特征在于，上述接触端子是将孔作为型材制作出的角锥状或角锥台状端子，上述孔利用具有结晶性的基板的各向异性蚀刻形成。
16.一种半导体检测装置，其特征在于，包括：
试样台，放置形成有半导体元件的晶片；
探针卡，具有与设置在上述晶片的电极接触的接触端子；以及
测试器，与上述探针卡连接，检测上述半导体元件的电特性；
上述探针卡为权利要求10所述的探针卡。
17.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：
在晶片上制作电路并形成半导体元件的工序；
检测上述半导体元件的电特性的工序；以及
对上述晶片进行划片并分离成各个上述半导体元件的工序；
在检测上述半导体元件的电特性的工序中，使用权利要求10所述的探针卡成批检测多个半导体元件。
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