JP2001244308A

JP2001244308A - 高周波信号用のプローブ

Info

Publication number: JP2001244308A
Application number: JP2000049404A
Authority: JP
Inventors: Akira Inoue; 晃井上; Takayuki Kato; 隆幸加藤; Takeshi Aso; 健阿曽; Takafumi Iwamoto; 尚文岩元; Takuzo Suetsugu; 琢三末次
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2001-09-07
Also published as: US20010017549A1; US6617864B2

Abstract

(57)【要約】【課題】数少ない試作で、精度良く、プローブの特性
インピーダンスを所望値に調整可能なプローブを提供す
る。【解決手段】被測定回路の信号電極に接続する信号端
子と、上記信号端子に接続され、チップ容量の一端を取
り付けるための第1領域を1以上備える第1線路と、上記
第1線路の接続端と反対の端に接続され、残りの端に上
記測定器との接続部を備え、該測定器の特性インピーダ
ンスと整合するインピーダンスを有する第2線路と、被
測定回路の接地電極に接続される接地端子と、上記接地
端子に接続され、上記第1領域に一対一に対応し、チッ
プ容量の残りの端を取り付けるための第2領域を１以上
備える接地導体とを備え、被測定回路よりプローブ側を
見たインピーダンスが上記第1領域及び第2領域内の所定
の位置に所定の容量値のチップ容量を取り付けたことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モノリシックマイ
クロ波集積回路等の８００ＭＨｚ以上の周波数で動作す
る高周波半導体装置の電気特性を調べる際に用いるプロ
ーブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、モノリシックマイクロ波集積
回路等の８００ＭＨｚ以上の周波数で動作する高周波半
導体装置の電気特性を調べる際に用いる高周波信号用の
プローブが知られている。

【０００３】当該プローブの特性インピーダンスZpの値
は、被測定回路である半導体装置の特性インピーダンス
と同じ値に設定される。例えば、モノリシックマイクロ
波集積回路等の高周波半導体装置では、基板に半導体チ
ップを取り付けた状態で特性インピーダンスが５０Ωと
なるように設計されている。そして、当該半導体装置に
対して用いられるプローブは、特性インピーダンスZpが
５０Ωとなるように設計される。

【０００４】図２０は、従来の高周波信号用のプローブ
１５０ａ，１５０ｂの構成を示す図である（特開平６−
２４４２６３号公報を参照）。プローブ１５０ａにおい
て、端子１５４ａ，１５４ｃは接地端子であり、接地導
体１５２ａ，１５２ｂを介して測定器１５１に接続され
ている。端子１５４ｂは、信号入出力用の端子であり、
被測定回路との整合をとるため被測定回路よりプローブ
側を見たインピーダンスが所望値Zpとなるように設計さ
れた導体１５３を介して測定器１５１に接続されてい
る。

【０００５】プローブ１５０ｂにおいて、端子１７４
ａ，１７４ｃは、接地端子であり、接地導体１７２ａ，
１７２ｂを介して測定器１５１に接続されている。端子
１７４ｂは信号入力端子であり、被測定回路との整合を
とるため特性インピーダンスZ₂がZpとなるように設計さ
れた導体１７３を介して測定器１５１に接続されてい
る。

【０００６】被測定回路である高周波半導体装置の電気
特性は、まず、半導体装置の接地電極及び信号電極に上
記プローブ１５０ａ，１５０ｂの対応する端子を接続
し、プローブ１５０ａ，１５０ｂを介して上記信号電極
に所定の信号を入出力することにより測定する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のプローブ１
５０ａ，１５０ｂでは、製造上の精度により生じる誤差
や、接地配線等に含まれる寄生容量や寄生インダクタン
ス等の影響により、設計通りのZpの特性インピーダンス
Z₂を得ることが難しかった。他方、正確に５０Ωの特性
インピーダンスZpのプローブを得るには、各部の設計値
を微妙に変化させた数多くの試作を行うことが必要であ
り、製造コストが高くなるといった問題を有していた。

【０００８】また、半導体チップを分離・組立した後の
電気特性の測定の結果、半導体チップが不良品であると
判断された場合、半導体チップを取り付け、所定の配線
を施した基板全体を不良品として取り扱うことになるた
め無駄が多かった。

【０００９】基板に取り付ける前の段階で半導体チップ
の電気特性の測定が可能になれば上記の無駄を解消する
ことができるが、当該測定を可能にするには、各半導体
チップ毎に固有に定まる所望の特性インピーダンスZp
（≠５０Ω、例えば６Ω）のプローブを用意することが
必要になる。

【００１０】上述するように、従来の技術では、所定の
特性インピーダンスZpのプローブを得るのに多数の試作
を行うことが必要となる。このため、各半導体チップに
対応する特性インピーダンスZpのプローブを用意するこ
とは、製造コストの面で実用的ではなかった。

【００１１】図２１は、上記従来のプローブ１５０ａ，
１５０ｂとは別の高周波半導体装置測定用のプローブ２
００の構成を示す図である（特開平３−２８３４４１号
公報を参照）。このプローブ２００において、端子２０
６ａ，２０６ｂは、接地端子である。端子２０７は、試
験を行う回路基板からの信号を受け取る信号入出力用の
端子であり、３つの分岐線路２０８ａ，２０８ｂ，２０
８ｃを有する線路２０８に接続されている。分岐線路２
０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃの端部には、コンデンサ２
０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃが設けられている。プロー
ブ２００の設計時、上記コンデンサ２０９ａ，２０９
ｂ，２０９ｃの値を調節することにより当該プローブ２
００のインピーダンスZpの調整を比較的簡単に行うこと
ができる。

【００１２】しかし、コンデンサ２０９ａ，２０９ｂ，
２０９ｃの値は、例えば１pf単位のように離散的にしか
変更できず、また、その取り付け位置も固定されている
ためインピーダンスZpの値を所望値に精度良く調整する
ことは難しい。このため、所望のインピーダンスZpのプ
ローブを得るためには、依然として、各部の設計値を変
化させた数多くの試作を行う必要があり、上記種々の問
題を有効に解決することはできなかった。

【００１３】本発明の目的は、数少ない試作で、精度良
く、特性インピーダンスZpを所望値に調整可能なプロー
ブを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の第1の高周波信
号用のプローブは、被測定回路の高周波帯における電気
試験に用いる高周波信号用のプローブであって、被測定
回路の信号電極に接続する信号端子と、一端が上記信号
端子に接続された所定のインピーダンスの第1線路であ
って、チップ容量の一端を取り付けるための第1領域を
少なくとも1つ備える第1線路と、上記第1線路の上記信
号端子が接続される端と反対側の端と接続され、残りの
端に上記電気試験を行う測定器との接続部を備え、該測
定器の特性インピーダンスと整合するインピーダンスを
有する第2線路と、被測定回路の接地電極に接続される
接地端子と、上記接地端子に接続される接地導体であっ
て、上記第1領域に一対一に対応し、チップ容量の残り
の端を取り付けるための第2領域を少なくとも１つ備え
る接地導体とを備え、被測定回路よりプローブ側を見た
インピーダンスが所望値となるように、上記第1領域及
び第2領域内の所定の位置に所定の容量値のチップ容量
を取り付けたことを特徴とする。

【００１５】本発明の第2の高周波信号用のプローブ
は、上記第1のプローブにおいて、上記接地導体は、裏
面接地導体を有する絶縁基板上に形成され、該裏面接地
導体に繋がる複数のバイアホールを備え、上記バイアホ
ールと信号端子、及び、バイアホール同士の間隔が、信
号端子に入力される高周波信号の波長λの１／４以下で
あることを特徴とする。

【００１６】本発明の第３の高周波信号用のプローブ
は、上記第1又は第2のプローブにおいて、第1線路中に
所定のチップインダクタを介在させたことを特徴とす
る。

【００１７】本発明の第４の高周波信号用のプローブ
は、上記第1乃至第３のプローブにおいて、第2領域とし
て接地導体から分岐した線路を備え、当該分岐した線路
と第1領域との間にチップ容量を取り付け、当該分岐し
た線路とチップ容量により構成されるＬＣ共振回路が、
信号端子に入力される信号の周波数の複数倍の高調波で
共振するようにしたことを特徴とする。

【００１８】本発明の第５の高周波信号用のプローブ
は、上記第1乃至第４のプローブにおいて、第1線路の信
号端子の近傍から分岐し、信号端子の電位検出用の端子
を有する高インピーダンスな分岐線路を備えることを特
徴とする。

【００１９】本発明の第６の高周波信号用のプローブ
は、第1線路と第2線路の間に、被測定回路の出力部に備
えるのと同じ，入力信号の周波数に対するインピーダン
ス特性を有するアイソレータを備えることを特徴とす
る。

【００２０】本発明の第７の高周波信号用のプローブ
は、上記第1乃至第６のプローブにおいて、接地導体に
接続され、第1線路及び第2線路を所定の間隙を持って覆
う電磁波シールド用の導体を備えることを特徴とする。

【００２１】本発明の半導体装置の検査方法は、上記第
１乃至第７の何れかのプローブを使用することを特徴と
する。

【００２２】

【発明の実施の形態】（１）発明の概要本発明のプローブは、信号入出力用の端子に接続されて
いる線路上に、一端が接地導体に接続されるチップ容量
の残りの端を所定の範囲内で任意の位置に取り付け可能
な領域を備えることを特徴とする。上記取り付け領域に
取り付けるチップ容量の容量値、及び、チップ容量の取
り付け位置を調節することにより、信号入力端から見た
プローブの特性インピーダンスZ₂の値を、精度良く所望
値に調整することができる。これにより、所望値の特性
インピーダンスのプローブを、数少ない試作により、精
度良く製造することができる。

【００２３】なお、好ましくは、上記信号入力端に接続
されている線路に更にチップインダクタを挿入したり、
当該線路に別のチップ容量の取り付け領域を設ける構成
を採用する。これにより、より細かい特性インピーダン
スZ₂の調整を可能にする。以下、上記特性を具備するプ
ローブの実施の形態1乃至３について、添付の図面を用
いて順に説明する。

【００２４】（２）実施の形態１ (2-1)プローブの構成図1の（ａ）は、実施の形態１にかかるプローブ１の上
面図であり、（ｂ）はプローブ1を信号入出力用の端子
１１側から見た側面図である。プローブ1は、裏面接地
導体２１を有する基板２０の表面に、インピーダンス整
合部２、及び接地導体１８を備える。インピーダンス整
合部２は、チップ容量１４、線路１６及び線路１７で構
成される。端子１１，１２ａ及び１２ｂは、基板２０上
より突出した形状を有する。

【００２５】被測定回路の信号電極に接続される信号入
出力用の端子１１は、特性インピーダンスZA、長さLAの
線路１７に接続されている。線路１７の他端には、チッ
プ容量１４の取り付け領域（図中の点描領域）１５ａが
設けられている。当該取り付け領域１５ａは、チップ容
量１４をはんだ付けし易いように表面に絶縁膜等を持た
ない。チップ容量１４は、上記取り付け領域１５ａの任
意の位置に取り付けることができる。前記チップ容量１
４のサイズは、例えば、縦１.０mm×横０.５mmや縦０.
６mm×横０.３mmである。取り付け領域１５ａの他端に
は、当該プローブ1を接続する測定器とインピーダンス
整合するように特性インピーダンスが５０Ωの線路１６
が設けられている。当該線路１６の他端には、線路１６
と測定器のケーブルのコネクタ（図示せず）との接合部
１３が設けられている。

【００２６】被測定回路の接地電極に接続される端子１
２ａ，１２ｂは、接地導体１８に接続されている。接地
導体１８は、チップ容量１４の残りの端子を接続する取
り付け領域（図中の点描領域）１５ｂを備える。当該取
り付け領域１５ｂと上記線路１７側に備える取り付け領
域１５ａの距離は、チップ容量１４が取り付け可能な値
に設定する。接地導体１８は、所定の間隙を持って設け
られている複数のバイアホール１０により裏面の接地導
体２１に接続されている。なお、目的とする帯域内で安
定した周波数特性を得るため、端子１１，１２ａ，１２
ｂと最も近いバイアホール１０との距離、及び、バイア
ホール１０同士の距離は、信号入出力用の端子１１に入
力される信号の波長λの１／４以下に設定する。当該設
定の理由については、後に実験データを用いつつ説明す
る。

【００２７】(2-2)等価回路の説明図２は、上記プローブ１の等価回路を示す図である。図
示するように、プローブ1の等価回路は、直列に接続さ
れる各々所定のインピーダンスの線路１６と線路１７と
の間に、他端が接地されたチップ容量１４を接続したも
のである。線路１７のインピーダンスは、取り付け領域
１５ａ内でのチップ容量１４の取り付け位置、即ち、端
子１１からの取り付け位置までの距離に応じて変化す
る。即ち、取り付け領域１５ａ内でのチップ容量１４の
取り付け位置、及び、チップ容量１４の容量値を変更す
ることによって、信号入出力用の端子１１からみたプロ
ーブ1の特性インピーダンスZ₂の値を調整することがで
きる。

【００２８】(2-3)具体例図３の（ａ）は、取り付け領域１５ａ内でのチップ容量
１４の取り付け位置、及び、チップ容量１４の容量値を
種々変化させた場合のプローブ１の特性インピーダンス
Z₂の値を示すスミス図表であり、図３の（ｂ）は、
（ａ）に示すスミス図表の点線で囲む領域の拡大図であ
る。

【００２９】図３の（ｂ）において、Ｐ1は、１０pfの
チップ容量１４を線路１７の端子１１から１２mmの位置
に取り付けた場合の特性インピーダンスZ₂を表す。Ｐ２
は、８pfのチップ容量１４を線路１７の端子１１から１
３mmの位置に取り付けた場合の特性インピーダンスZ₂を
表す。Ｐ３は、８pfのチップ容量１４を線路１７の端子
１１から１２mmの位置に取り付けた場合の特性インピー
ダンスZ₂を表す。Ｐ４は、８pfのチップ容量１４を線路
１７の端子１１から１１mmの位置に取り付けた場合の特
性インピーダンスZ₂を表す。Ｐ５は、６pfのチップ容量
１４を線路１７の端子１１から１２mmの位置に取り付け
た場合の特性インピーダンスZ₂を表す。

【００３０】Ｐ１〜Ｐ５における特性インピーダンスZ₂
は、周波数0.95GHzの信号の入力時における値を表す。
Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５で表されるインピーダンスZpを参照す
ることで理解されるように、チップ容量１４の取り付け
位置を固定した状態で、チップ容量１４の容量値を１０
pf→８pf→６pfと減少させた場合、特性インピーダンス
Z₂はスミス図表内で右下がりの向きに変化することが解
る。

【００３１】また、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４で表されるインピ
ーダンスZpを参照することで理解されるように、チップ
容量の値を８pfに固定した状態で、信号入力端子１１か
ら取り付け位置までの距離を１３mm→１２mm→１１mmと
変化させた場合、特性インピーダンスZ₂がスミス図表内
で下方向に変化することがわかる。

【００３２】上述するチップ容量１４の容量値とZ₂との
関係、及び、チップ容量１４の取り付け位置と特性イン
ピーダンスZ₂との関係を利用することにより、特性イン
ピーダンスZ₂を細かく調整することができる。また、上
記方法により特性インピーダンスZ₂を調節することによ
り、例えば線路幅により特性インピーダンスZ₂の設定を
行うプローブの場合（図２０、特開平６−２４４２６３
号公報を参照）に比べて、占有面積を減少させることが
できるといった利点を有する。例えば、信号の周波数が
0.95GHzの場合、線路幅によるインピーダンス変換で
は、４cmのサイズの線路が必要になるのに対して、プロ
ーブ1では、線路１７の長さを１２mm程度にすることが
できる。

【００３３】また、上記線路幅で特性インピーダンスZ₂
を設定する上記従来のプローブでは、製造後にプローブ
の特性インピーダンスZ₂を変更することは非常に難しい
が、プローブ1ではチップ容量１４の取り付け位置を変
更することで比較的簡単に特性インピーダンスZ₂を変更
することができるといった利点をもつ。

【００３４】(2-4)バイアホールの間隔をλ／４以下と
する理由についてプローブ1では、目標とする帯域内で安定した周波数特
性を得ることを目的として、端子１１，１２ａ，１２ｂ
と最も近いバイアホール１０との距離、及び、バイアホ
ール同士の距離を、信号入力端子１１に入力される信号
の波長λの１／４以下に設定する。以下に当該設定の理
由について説明する。

【００３５】図４は、プローブ1と同じ構成で、端子１
１，１２ａ，１２ｂと最も近いバイアホール１０との距
離、及び、バイアホール１０同士の距離を、適用される
信号（本例では周波数が約１５GHzの信号）の波長λの
約１／２にしたプローブについての通過損失と電圧定在
波比の周波数特性を表すグラフである。

【００３６】他方、図５は、端子１２ａ，１２ｂと最も
近いバイアホール１０との距離、及び、バイアホール１
０同士の距離を、適用される信号（本例では周波数が約
１５GHzの信号）の波長λの約／４にしたプローブ１に
ついての通過損失と電圧定在波比の周波数特性を表すグ
ラフである。

【００３７】図４と図５に示すグラフを対比すれば解る
ように、バイアホール１０同士の距離を約λ／２にした
プローブは目標帯域内に鋭い共振が複数箇所に現れ、不
安定な周波数特性を示すのに対し、プローブ１は安定し
た周波数特性を示す。これは、バイアホール１０同士の
距離がλ／４よりも大幅に大きくなった場合、定在波が
接地面に発生し、バイアホール１０を用いた接地ポイン
トの中間で共振するためであると考えられる。

【００３８】以上の理由により、プローブ1では、端子
１１，１２ａ，１２ｂと最も近いバイアホール１０との
距離、及び、バイアホール１０同士の距離を、適用する
信号（本例では周波数約１５GHzの信号）の波長λの１
／４以下に設定する。

【００３９】(2-4)プローブのインピーダンス整合方法以下、プローブ１のインピーダンスZpの調整方法につい
て説明する。図６の（ａ）及び（ｂ）はプローブ1のイ
ンピーダンスZ₂の調整時の状態を示す図である。インピ
ーダンスZ₂の調整は、図６の（ａ）に示すように、実施
の形態1に係るプローブ1、特性インピーダンスが５０Ω
に調整されている市販のプローブ３３、及び、プローブ
１とプローブ３３を同軸ケーブルにより接続する測定器
８０、プローブ１及びプローブ３３が備える３つの端子
同士を電気的に接続するスルー導体３４ａ〜３４ｃを用
いて行う。

【００４０】インピーダンスZ₂の調整時には、図６の
（ｂ）に示すように、スルー導体３４ａにプローブ１の
接地端子１２ａとプローブ３３の接地端子３５ａを接触
させ、スルー導体３４ｂにプローブ1の信号入出力用の
端子１１とプローブ３３の信号入出力用の端子３６を接
触させ、スルー導体３４ｃにプローブ１の接地端子１２
ｂとプローブ３３の接地端子３５ｂを接触させる。

【００４１】図７は、プローブ１のインピーダンスZ₂の
調整及び評価のフローチャートである。まず、図1に示
す構成のプローブ1を試作する（ステップＳ1）。試作し
たプローブ1の取り付け領域１５ａ，１５ｂの所定の位
置にチップ容量１４を取り付ける（ステップＳ２）。当
該チップ容量１４の取り付け方法としては、はんだ付け
が一般的であるが、容易に取り付け位置の変更可能な他
の手法を用いても良い。

【００４２】チップ容量１４の取り付け後、プローブ３
３側からプローブ１のインピーダンスZpを測定する（ス
テップＳ３）。測定したインピーダンスZ₂の値が所望値
Zpでない場合（ステップＳ４でＮＯ）、チップ容量１４
の取り付け位置、及び、チップ容量１４の容量値を変更
した後に（ステップＳ５）、ステップＳ２に戻る。測定
したインピーダンスZ₂が所望値の場合（ステップＳ４で
ＹＥＳ）、当該プローブ1を用いて被測定回路の電気特
性の測定を行う（ステップＳ６）。

【００４３】上述するように、プローブ1では、チップ
容量１４の容量値の変更及び取り付け位置の調節によ
り、製造上の制度により生じる誤差等を修正して特性イ
ンピーダンスZ₂を所望値に精度良く調整することができ
る。これにより数少ない試作で所望値の特性インピーダ
ンスZ₂を有するプローブの製造が可能となる。

【００４４】被測定回路である半導体チップの特性イン
ピーダンスZ₂のプローブを用意することで、ウェハ状態
やチップ状態の組み立て前の半導体チップに対する電気
特性の測定を実現できる。これにより、不良チップの検
出時に、無駄になる基板や配線を減少し、半導体装置の
製造コストを低減することができる。

【００４５】(2-5)インピーダンス校正基準器以下、所定のインピーダンスZ₂に調整されたプローブ1
を用いてＳパラメータの測定時に使用するインピーダン
ス校正基準器について説明する。図８は、後に説明する
基準器を用いたインピーダンス校正処理実行時の状態を
表す図である。インピーダンス校正処理は、ネットワー
クアナライザ等の測定器８０の同軸ケーブル３７ａ及び
３７ｂにそれぞれに同一の特性インピーダンスZ₂に調整
されたプローブ１を接続し、該２つのプローブ１を後に
説明する基準器に接触させた時の測定値８０の値が予定
値となるように該測定器８０を調整して行う。以下、説
明の便のため、同軸ケーブル３７ｂに接続されるプロー
ブ１をプローブ1’と表す。

【００４６】図９の（ａ）〜（ｃ）は、インピーダンス
校正時に使用する基準器を示す。図９の（ａ）は、ショ
ート基準器３９を表す。ショート基準器３９は、２枚の
導体３９ａ及び３９ｂで構成される。導体３９ａは、プ
ローブ１の接地端子１２ａ，１２ｂ、及び、信号入出力
用の端子１１を短絡する。また、導体３９ｂは、プロー
ブ１’の接地端子１２’ａ，１２’ｂ、及び、信号入出
力用の端子１１’を短絡する。

【００４７】図９の（ｂ）は、スルー基準器４０ａ〜４
０ｃを表す。スルー基準器４０ａ〜４０ｃは、プローブ
１，１’と同じ特性インピーダンスZ₂を有するコプレー
ナラインである。スルー基準器４０ａには、プローブ1
の接地端子１２ａ及びプローブ１’の接地端子１２’ａ
が接続される。スルー基準器４０ｂには、プローブ１の
信号入力端子１１及びプローブ1’の信号入力端子１
１’が接続される。スルー基準器４０ｃには、プローブ
1の接地端子１２ｂ及びプローブ1’の接地端子１２’ｂ
が接続される。

【００４８】図９の（ｃ）は、ロード基準器４１ａ，４
１ｂを表す。ロード基準器４１ａ，４１ｂは、信号導体
から見た抵抗がZpに等しい抵抗を介して接地導体に至る
パターン導体であり、図示するように、信号端子に接続
されるパッド４３ａ，４３ｂと接地端子に接続されるパ
ッド４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂとの間にインピー
ダンスZpの薄膜抵抗体４２ａ〜４２ｄを備える。

【００４９】なお、上記のショート基準器、スルー基準
器、及び、ロード基準器の他、２つのプローブ１及び
１’の各端子を空中に放置するオープン基準器（図示せ
ず）が必要である。

【００５０】一方、同軸ケーブル３７ａに接続されるプ
ローブの特性インピーダンスがＺ１、同軸ケーブル３７
ｂに接続されるプローブの特性インピーダンスがＺ２
（但しＺ１≠Ｚ２）の場合、以下の設定のスルー基準器
及びロード基準器を用いることでインピーダンス構成を
行うことができる。即ち、スルー基準器４０ａ，４０
ｂ，４０ｃの代わりに、同軸ケーブル３７ａに接続され
るプローブを接続する側から見て、パターン内部にイン
ピーダンスをＺ1からＺ２に変換する回路を備えるコプ
レーナラインを備えるスルー基準器４０ａ'，４０ｂ'，
４０ｃ'を採用する。ロード基準器４１ａ，４１ｂ，４
１ｃと同一の構成であって、抵抗Ｚ１の薄膜抵抗体４２
ａ'，４２ｂ'、及び、抵抗Ｚ２の薄膜抵抗体４２ｃ'，
４２ｄ'を備えるロード基準器４１ａ'，４１ｂ'，４１
ｃ'を採用する。

【００５１】(2-6)プローブの改良例一般に特性インピーダンス５０Ωの線路を用いたプロー
ブに比べ、特性インピーダンスを低く設定したプローブ
の場合、信号線路と同一面上の接地導体との距離が大き
くなり、また、調整が必要なため、空きスペースも大き
くなる。この結果、信号電力のシールドが不充分になり
やすく、外来ノイズの混入や信号電力の漏洩を招きやす
くなる。

【００５２】そこで、上記外来ノイズによる影響等を緩
和するため、図1に示したプローブ１の信号端子側の面
にシールド用の導体を設けることが好ましい。図１０
は、上記シールド用導体２２を設けたプローブ1の改良
例を上から見た図であり、（ｂ）は、該プローブ1の改
良例を端子側から見た側面図である。図示するように、
シールド用接地導体２２は、上下の端が接地導体１８に
接続され、プローブ1内の５０配線１６、線路１７及び
チップ容量１４をブリッジ状に所定の間隔を持って覆う
ように、好ましくは、完全に覆うように設ける。

【００５３】上記構成のプローブ1の改良例では、シー
ルド用接地導体２２を設けることにより、外来雑音の混
入や信号電力の漏洩を有効に回避することができる。

【００５４】(2-7)端子の形成工程以下、高アスペクト比であって断面矩形状の接地端子１
２ａ，１２ｂ、信号入出力用の端子１１の形成方法につ
いて説明する。図１１は、プローブ1の端子１１，１２
ａ，１２ｂの製造工程について説明するための図であ
る。まず、ベースメタル層形成工程として、図１１の
（ａ）に示すように、ステンレス製の支持金属板５０の
上に、銅をメッキ蒸着してベースメタル層５１を形成す
る。

【００５５】次に、パターン形成工程として、まず、ベ
ースメタル層５１上にフォトレジスト層５２を形成す
る。次に、図１１の（ｂ）に示すように、周知のフォト
リソグラフィによりフォトレジスト層５２に特性のパタ
ーンのフォトマスク５３を施して露光する。この後、図
１１の（ｃ）に示すように、フォトレジスト層１８を現
像して端子１１，１２ａ，１２ｂを含む配線部分のフォ
トレジスト層５２を除去し、開口部５４を形成する。な
お、フォトレジスト層５２としては、ネガ型及びポジ型
の何れの型のフォトレジストを利用しても良い。

【００５６】以下の処理では、開口部５４を有するフォ
トレジスト層５２を、パターン配線形成用のマスクとし
て利用する。なお、予め開口部５４に相当する孔を有す
るフィルムをマスクとして利用しても良い。この場合、
上記の工程は不要となる。

【００５７】メッキ処理工程として、図１１の（ｄ）に
示すように、フォトレジスト層５２の開口部５４に電解
メッキ処理を施すことにより、端子１１，１２ａ，１２
ｂを含む配線パターンとなるＮｉ合金層５５を形成す
る。上記電解メッキ処理の後、図１１の（ｅ）に示すよ
うに、マスクとして利用したフォトレジスト層５２を除
去する。

【００５８】フィルム被着工程として、図１１の（ｆ）
に示すように、ニッケル（Ｎｉ）合金層５５の上であっ
て、端子１１，１２ａ，１２ｂを除く場所に、樹脂フィ
ルム５６を接着剤５７により接着する。この樹脂フィル
ム５６は、ポリイミド樹脂５８に金属フィルム（銅箔）
５９が一体に設けられた２層テープである。上記ポリイ
ミド樹脂５８が図1に示す基板２０に相当し、金属フィ
ルム５９が図1に示す裏面接地導体２１に相当する。当
該フィルム被着工程の前に、二層テープの内、金属フィ
ルム５９に、フォトリソグラフィにより銅エッチングを
施してグラウンド面を形成しておく。当該フィルム蒸着
工程では、二層テープのポリイミド樹脂５８を接着剤５
７を介してニッケル合金層５５に被着させる。なお、金
属フィルム５９は、銅箔に加えてニッケル又はニッケル
合金等を用いても良い。

【００５９】分離工程として、図１１の（ｇ）に示すよ
うに、樹脂フィルム５６とパターン配線５５とベースメ
タル層５１とからなる部分を、支持金属板５０から分離
させた後に銅エッチングを実行し、樹脂フィルム５６に
パターン配線５５を接着させた状態にする。

【００６０】金コーティング工程として、図１１の
（ｈ）に示すように、露光状態のパターン配線５５に金
メッキを施す。このとき、樹脂フィルム５６から突出状
態とされる端子１１，１２ａ，１２ｂは、表面全体に金
層６０が形成される。

【００６１】以上の工程により高アスペクト比であって
断面矩形状の端子１１、１２ａ、及び、１２ｂ（パター
ン配線５５）が形成される。

【００６２】(2-8)変形例１以下、プローブ1の変形例について説明する。一般にウ
ェハ上での半導体装置の電気特性の測定は、外部のバイ
アス回路からのバイアス電圧をプローブの信号線路を用
いて印加して行う。しかし、この場合、バイアス電源と
被測定回路の間に数100mΩ〜数Ωの寄生抵抗が入り込む
ため電圧降下が生じ、信号入出力用の端子から被測定回
路の電極端子に所望のバイアス電圧を印加できない場合
がある。

【００６３】プローブ１の変形例では、信号入出力用の
端子１１の近くにセンス回路を設ける。当該センス回路
を用いることで、端子１１に印加されているバイアス電
圧の値を寄生容量による影響を1桁以上下げた状態で測
定することができる。当該センス回路により測定される
電位に基づいて、印加電圧の値を修正するバイアス回路
を用いることで、より適切なバイアス電圧の印加が可能
になる。

【００６４】図１２は、変形例1に係るプローブ７０の
構成を示す図である。プローブ1と同じ構成物には同じ
参照番号を付して重複した説明は省く。センス回路は、
線路１７より分岐するセンス線路２８及び該センス線路
２８の端部に設けられるチップ抵抗２９により構成され
る。また、図１３は、変形例1に係るプローブ７０の等
価回路を示す。本図において、端子１１からセンス線路
２８の分岐点までの線路１７を線路１７ａとして表し、
センス線路２８の分岐点以降の線路１７を線路１７ｂと
して表す。図示するように、変形例1に係るプローブ７
０の等価回路は、各々所定のインピーダンスの線路１
６，１７ｂ及び１７ａが直列に接続され、線路１６と線
路１７ｂとの間に他端の設置されたチップ容量１４が接
続され、線路１７ｂと線路１７ａとの間にセンス線路２
８及びチップ抵抗２９が接続されている。

【００６５】上記構成の変形例1に係るプローブ７０で
は、センス回路を設けたことによる線路１７に流れる信
号への影響を少なくするため、一般的にセンス線路２８
は高インピーダンスな線路を採用し、チップ抵抗２９に
は高抵抗なものを用いる。センス線路２８及びチップ抵
抗２９を設けることにより生じるプローブ７０の特性イ
ンピーダンスZpの変化は、チップ容量１４の取り付け位
置、又は、チップ容量１４の容量値を変更することによ
り補償することができる。

【００６６】なお、高抵抗なチップ抵抗２９の代わりに
高周波信号の入力時に高抵抗となるチョークコイルを用
いても良い。

【００６７】(2-9)変形例２以下、プローブ1の変形例２について考察する。変形例
２に係るプローブ７１は、例えば出力部にアイソレータ
を使用する高周波用のパワーアンプを被測定回路とす
る。アイソレータのインピーダンスは、一定（例えば５
０Ω）ではなく、入力される信号の周波数に応じて変化
することが知られている。このため、当該アイソレータ
を備えるパワーアンプの電気特性を測定する場合、出力
部より出力される信号の周波数に応じてプローブ１のイ
ンピーダンスZ₂を整合する必要が生じる。そこで、変形
例２に係るプローブ７１では、信号入出力用の端子１１
に接続される線路１７に、被測定回路のパワーアンプの
備えるアイソレータと同じ周波数−インピーダンス特性
を示すアイソレータを備えることを特徴とする。

【００６８】図１４は、変形例２に係るプローブ７１の
構成を示す図である。プローブ1と同じ構成物には同じ
参照番号を付し、ここでの重複した説明は省く。図示す
るように、変形例2に係るプローブ７１は、被測定回路
のパワーアンプの備えるアイソレータと同じ周波数−イ
ンピーダンス特性のアイソレータをチップ容量１４の取
り付け部１５ａの後段の線路３１と線路１６との間に備
える。なお、アイソレータ３０は、移動体通信用の表面
実装型の物の場合、縦７mm×横７mm×厚さ２mm程度の大
きさであり、プローブ７１に十分実装可能なサイズであ
る。

【００６９】図１５は、変形例２に係るプローブ７１の
等価回路を示す図である。変形例2に係るプローブ７１
の等価回路は、互いに直接に接続される線路１６、線路
３１及び線路１７の内、線路１６と線路３１との間にア
イソレータ３０を設けると共に、線路３１と線路１７と
の間に一端の設置されたチップ容量１４を接続したもの
である。アイソレータ３０を備えることにより生じる特
性インピーダンスZ₂の変動は、チップ容量１４の取り付
け位置、又は、チップ容量１４の容量値を変更すること
で修正する。

【００７０】上記構成のプローブ７１を用意すること
で、出力部にアイソレータを備え、出力する信号の周波
数に応じてインピーダンスの変動する被測定回路に対し
ても、実使用時と同様の条件下で適切な電気特性の測定
を行うことができる。

【００７１】（３）実施の形態２以下、実施の形態２に係るプローブ７２について説明す
る。図１６は、実施の形態２に係るプローブ７２の構成
を示す図である。実施の形態1に係るプローブ1と同じ構
成物には同じ参照番号を付し、ここでの重複した説明は
省く。

【００７２】実施の形態２に係るプローブ７２は、実施
の形態1に係るプローブ1（図1を参照）の線路１７に、
例えば、縦１mm×横０．５mm、又は、縦０．６mm×横
０．３mmのチップインダクタ２０を挿入したことを特徴
とする。当該チップインダクタ２０を設けることによ
り、実際の信号入力端子１１からコネクタへの接続部１
３までの実際の長さよりも電気的な長さを長くすること
ができる。換言すれば、要求される特性インピーダンス
Zpのインダクタンス成分が一定の場合、線路１７の短縮
化、即ちプローブの小型化を図ることができる。

【００７３】また、チップ容量１４の容量値の変更、チ
ップ容量１４の取り付け位置の調節、更にチップインダ
クタ２０の値の変更を行うことにより、プローブ1に比
べてより細かくかつ広範囲に特性インピーダンスZ₂を調
節することが可能となる。

【００７４】図１７は、プローブ７２の等価回路を示す
図である。本図において、端子１１からチップインダク
タ２０までの線路１７を線路１７ａと表し、チップイン
ダクタ２０以降の線路１７を線路１７ｂと表す。図示す
るように、変形例２に係るプローブ７２の等価回路は、
各々所定のインピーダンスの線路１６，１７ｂ及び１７
ａが直列に接続され、線路１６と線路１７ｂとの間に他
端の設置されたチップ容量１４が接続され、線路１７ｂ
と線路１７ａとの間にチップインダクタ２０が挿入され
ている。

【００７５】上記構成のプローブ７２には、上記実施の
形態1のプローブ1と同様に、シールド用導体２２を設け
るのが好ましい（図１０を参照）。これにより外来ノイ
ズによる悪影響を低減することができる。

【００７６】また、当該構成のプローブ７２は、上記実
施の形態1のプローブ１の変形例1及び変形例２と同様
に、センス回路を設けても良いし（図１２を参照）、ア
イソレータを取り付けても良い（図１４を参照）。な
お、プローブ７２にセンス回路やアイソレータを設けた
場合の効果については、プローブ1の変形例1及び変形例
2の説明の欄で説明したのと同じであるため重複した説
明は省く。

【００７７】（４）実施の形態３以下、実施の形態３に係るプローブ７３について説明す
る。実施の形態３に係るプローブ７３は、信号入出力用
の端子に接続される線路１７に複数のチップ容量を接続
することを特徴とする。図１８は、実施の形態３に係る
プローブ７３の構成を示す。実施の形態1に係るプロー
ブ1と同じ構成物には同じ参照番号を付し、ここでの重
複した説明は省く。図示するように、実施の形態３に係
るプローブ７３は、実施の形態１に係るプローブ1に、
更に、別のチップ容量の取り付け領域として分岐線路２
６を設け、当該分岐線路２６と線路１７との間にチップ
容量２７を取り付けたものである。

【００７８】図１９は、実施の形態３に係るプローブ７
３の等価回路を示す図である。本図において、端子１１
からチップ容量２７の取り付け位置までの線路１７を線
路１７ａと表し、上記チップ容量２７の取り付け位置以
降の線路１７を線路１７ｂと表す。図示するように、変
形例３に係るプローブ７３の等価回路は、各々所定のイ
ンピーダンスの線路１６，１７ｂ及び１７ａが直列に接
続され、線路１６と線路１７ｂとの間に他端の設置され
たチップ容量１４が接続され、線路１７ｂと線路１７ａ
との間にチップ容量２７及び所定のインピーダンスの分
岐線路２６が接続されている。

【００７９】上記構成を採用することで、プローブ７３
は、線路１７ａとチップ容量２７、線路１７ｂとチップ
容量１４により2段のローパス型インピーダンス変換回
路を備えることになり、より細かくかつ広範囲にインピ
ーダンスZ₂を調整することが可能となり、この結果、回
路のＱ値を低く抑えることができる。

【００８０】更に、チップ容量２７及び分岐線路２６で
構成されるＬＣ共振回路を、信号端子に入力される高周
波信号の周波数の２倍又は３倍の高調波にて共振するよ
うに設定すれば、上記高調波におけるショート点を線路
１７との接続点に形成することができる。これにより、
チップ容量１４の取り付け位置を調節して線路１７ａの
インピーダンスを所望値に設定することによって、高調
波を所望の位相で全反射する所謂高調波整合回路をプロ
ーブ７３に内臓することができる。また、チップ容量２
７の容量値と分岐線路２６の線路長を変えることによ
り、容易に高調波整合の調整を行うことができる。

【００８１】上記構成のプローブ７３は、上記実施の形
態1のプローブ1と同様に、シールド用導体２２を設ける
のが好ましい（図１０を参照）。これにより外来ノイズ
による悪影響を低減することができる。

【００８２】また、当該構成のプローブ７３は、上記実
施の形態1のプローブ１の変形例1及び変形例２と同様
に、センス回路を設けても良いし（図１２を参照）、ア
イソレータを取り付けても良い（図１４を参照）。な
お、プローブ７３にセンス回路やアイソレータを設けた
場合の効果については、プローブ1の変形例1及び変形例
2の説明の欄で説明したのと同じであるため重複した説
明は省く。

【００８３】

【発明の効果】本発明の第1の高周波信号用のプローブ
は、チップ容量の容量値、及び、チップ容量の取り付け
位置を調整することで、特性インピーダンスの値を容易
に微調することができる。これにより、所望の特性イン
ピーダンスのプローブを得るのに必要な試作の数を大幅
に減少することができる。

【００８４】本発明の第2の高周波信号用のプローブ
は、上記第1のプローブにおいて、裏面接地導体に接続
されるバイアホールの間隔を入力される信号の波長λの
1／４以下とすることにより、入力信号の損失を低減
し、目標とする帯域内で安定した周波数特性を得ること
ができる。

【００８５】本発明の第３の高周波信号用のプローブ
は、上記第1又は第2のプローブにおいて、第1線路中に
チップインダクタを採用することで、所望の特性インピ
ーダンスを得るのに要するプローブのサイズを小型化す
ることができる。

【００８６】本発明の第４の高周波信号用のプローブ
は、上記第1乃至第３のプローブにおいて、更に、分岐
した線路とチョップ容量とで構成するＬＣ共振回路を、
信号端子に入力される高周波信号の周波数の複数倍の高
調波で共振するように設定するこ。これにより信号端子
に入力される高調波におけるショート点を第1線路とチ
ップ容量との接続点に形成することができる。当該構成
において、第1線路上のチップ容量の取り付け位置から
信号端子までの距離を調節することによって、高周波信
号を所望の位相で全反射する所謂高調波整合をプローブ
上で実現することができる。また、チップ容量の容量値
と分岐線路の線路長を変更することにより、高周波整合
の調整を簡単に行うことができる。

【００８７】本発明の第５のプローブは、上記第1乃至
第４のプローブにおいて、更に、信号端子の電位検出用
の端子より当該信号端子に印加される信号の電位を検出
して、信号端子に正確な電圧の信号を印加することが可
能となる。

【００８８】本発明の第６のプローブは、上記第1乃至
第５のプローブにおいて、更に、被測定回路の出力部に
備えるのと同じ，入力信号の周波数に対するインピーダ
ンス特性を有するアイソレータを用いることで、より実
使用状態と同じ環境下で正確な電気試験を行うことが可
能となる。

【００８９】本発明の第７のプローブは、上記第1乃至
第６のプローブにおいて、更に、電磁波シールド用の導
体を備えることで、外来ノイズ等による影響を低減し、
より高精度な電気試験を実現可能にする。

【００９０】本発明の半導体装置の検査方法は、被検査
回路よりプローブ側を見たインピーダンスが所望値に正
確に設定されている上記第１乃至第７の何れかのプロー
ブを用いることで、より適切な検査を実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態1に係るプローブの構成を示す図
である。

【図２】実施の形態1に係るプローブの等価回路を示
す図である。

【図３】プローブに備えるチップ容量の容量値、及
び、取り付け位置によるプローブの特性インピーダンス
Z₂を示す図である。

【図４】バイアホール間の間隔を約λ／２とした場合
の通過損失と電圧定在波比の周波数特性を示すグラフで
ある。

【図５】バイアホール間の間隔を約λ／４とした場合
の通過損失と電圧定在波比の周波数特性を示すグラフで
ある。

【図６】特性インピーダンスZ₂の調整時の状態を表す
図である。

【図７】特性インピーダンスZ₂の調整処理のフローチ
ャートである。

【図８】特性インピーダンス調整後のプローブを用い
たインピーダンス校正処理実行時の状態を表す図であ
る。

【図９】インピーダンス校正処理時に使用する基準器
を示す図である。

【図１０】シールドを備えるプローブを示す図であ
る。

【図１１】プローブの接地端子及び信号入力端子の製
造工程を示す図である。

【図１２】センス線路を備えるプローブの構成を示す
図である。

【図１３】プローブの等価回路を示す図である。

【図１４】アイソレータを備えるプローブの構成を示
す図である。

【図１５】プローブの等価回路を示す図である。

【図１６】チップインダクタを備えるプローブの構成
を示す図である。

【図１７】プローブの等価回路を示す図である。

【図１８】チップ容量を2つ備えるプローブの構成を
示す図である。

【図１９】プローブの等価回路を示す図である。

【図２０】従来のプローブの構成を示す図である。

【図２１】従来のプローブの構成を示す図である。

【符号の説明】

１，７０，７１，７２，７３プローブ、２インピー
ダンス整合部、１０バイヤホール、１１信号入力端
子、１２ａ，１２ｂ接地端子、１３測定器に接続さ
れるケーブルの接続端子、１４チップ容量、１５チッ
プ容量の取り付け部、１６５０Ω線路、１７，３１
線路、１８接地導体、１９チップインダクタ、２０
基板、２１裏面接地導体、２２シールド用導体、
２６分岐線路、２７チップ容量、２８センス線
路、２９チップ抵抗、３０アイソレータ、３３５
０Ωプローブ、３４ａ，３４ｂ，３４ｃスルー導体、
３７ａ，３７ｂ５０Ω同軸ケーブル、３９ａ，３９
ｂ，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４１ａ，４１ｂインピ
ーダンス校正基準器、８０測定器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤隆幸東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者阿曽健兵庫県三田市テクノパーク12番地６三菱マテリアル株式会社内 (72)発明者岩元尚文兵庫県三田市テクノパーク12番地６三菱マテリアル株式会社内 (72)発明者末次琢三兵庫県三田市テクノパーク12番地６三菱マテリアル株式会社内Ｆターム(参考） 2G003 AA10 AB01 AE03 AG03 AG12 AH05 2G011 AA01 AB06 AB09 AC32 AF07 4M106 AA02 BA01 CA09 DD03 DD15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定回路の高周波帯における電気試験
に用いる高周波信号用のプローブであって、被測定回路の信号電極に接続する信号端子と、一端が上記信号端子に接続された所定のインピーダンス
の第1線路であって、チップ容量の一端を取り付けるた
めの第1領域を少なくとも1つ備える第1線路と、上記第1線路の上記信号端子が接続される端と反対側の
端と接続され、残りの端に上記電気試験を行う測定器と
の接続部を備え、該測定器の特性インピーダンスと整合
するインピーダンスを有する第2線路と、被測定回路の接地電極に接続される接地端子と、上記接地端子に接続される接地導体であって、上記第1
領域に一対一に対応し、チップ容量の残りの端を取り付
けるための第2領域を少なくとも１つ備える接地導体と
を備え、被測定回路よりプローブ側を見たインピーダンスが所望
値となるように上記第1領域及び第2領域内の所定の位置
に所定の容量値のチップ容量を取り付けたことを特徴と
する高周波信号用のプローブ。
【請求項２】請求項1に記載の高周波信号用のプロー
ブであって、上記接地導体は、裏面接地導体を有する絶縁基板上に形
成され、該裏面接地導体に繋がる複数のバイアホールを
備え、上記バイアホールと信号端子、及び、バイアホール同士
の間隔が、信号端子に入力される高周波信号の波長λの
１／４以下であることを特徴とする高周波信号用のプロ
ーブ。
【請求項３】請求項1又は請求項2に記載の高周波信号
用のプローブであって、第1線路中に所定のチップインダクタを介在させたこと
を特徴とする高周波信号用のプローブ。
【請求項４】請求項1乃至請求項３の何れかに記載の
高周波信号用のプローブにおいて、第2領域として接地導体から分岐した線路を備え、当該
分岐した線路と第1領域との間にチップ容量を取り付
け、当該分岐した線路とチップ容量により構成されるＬ
Ｃ共振回路が、信号端子に入力される信号の周波数の複
数倍の高調波で共振するようにしたことを特徴とする高
周波信号用のプローブ。
【請求項５】請求項1乃至請求項４の何れかに記載の
高周波信号用のプローブにおいて、第1線路の信号端子の近傍から分岐し、信号端子の電位
検出用の端子を有する高インピーダンスな分岐線路を備
えることを特徴とする高周波信号用のプローブ。
【請求項６】請求項1乃至請求項５の何れかに記載の
高周波信号用のプローブにおいて、第1線路と第2線路の間に、被測定回路の出力部に備える
のと同じ，入力信号の周波数に対するインピーダンス特
性を有するアイソレータを備えることを特徴とする高周
波信号用のプローブ。
【請求項７】請求項１乃至請求項６の何れかに記載の
高周波信号用のプローブにおいて、接地導体に接続され、第1線路及び第2線路を所定の間隙
を持って覆う電磁波シールド用の導体を備えることを特
徴とする高周波信号用のプローブ。
【請求項８】請求項１乃至請求項７の何れかに記載の
プローブを使用する半導体装置の検査方法。