JP2004085247A

JP2004085247A - プローブカード

Info

Publication number: JP2004085247A
Application number: JP2002243652A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Hirao; 平尾　正吉
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2004-03-18
Also published as: US20040036491A1; US6788082B2

Abstract

【課題】各プローブピンに、バランス良く電流を流すことが出来、各プローブピンの不具合を個別に確認することが出来るプローブカードの提供。
【解決手段】検査用大電流を流すための複数のプローブピンＰ１，Ｐ２，・・ＰＮ、を備え、各プローブピンＰ１，Ｐ２，・・ＰＮを半導体装置のチップパッドに当接させたときの接触抵抗よりも大きい値のバランス抵抗Ｒ１，Ｒ２，・・ＲＮを、各プローブピンＰ１，Ｐ２，・・ＰＮに直列に接続したプローブカードにおいて、各プローブピンＰ１，Ｐ２，・・ＰＮに、チップ特性測定用とは別に、各プローブピンＰ１，Ｐ２，・・ＰＮの接触特性チェック用の配線Ｌ１，Ｌ２，・・ＬＮを設け、接触特性チェック用配線Ｌ１，Ｌ２，・・ＬＮは、各プローブピンＰ１，Ｐ２，・・ＰＮとそれに接続されたバランス抵抗Ｒ１，Ｒ２，・・ＲＮとの間に位置する接続点から、それぞれ引き出されていることを特徴とする。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプローブカードに関し、特に、半導体装置の製造過程におけるウエハ状態およびチップ状態での電気的特性検査の測定を行う際に使用するプローブカードに関するもので、特にパワーデバイス半導体装置のウエハ状態およびチップ状態のテストを行う際に使用するプローブカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、パワーデバイス半導体装置は、ユーザ側に出荷される前に、ウエハテスト、チップテスト、ファイナルテストの３段階のテストが行われる。ウエハテストはウエハ状態で行われるテストであり、チップテストは、ウエハをダイシングした後のチップの状態で行われるテストである。また、ファイナルテストは、上述のパワーデバイスのチップをモールドの中に組み込み、モジュールの状態に組み立てた後で、ユーザ側に出荷される前に行われる最終テストである。
【０００３】
ウエハテストおよびチップテストは、組み立て工程に不良チップを可能な限り流入させない、即ち、チップの状態で不良チップを可能な限りリジェクトする目的で行われる。
【０００４】
これは、組み立て工程への不良チップの流入が低い程、トータル的にみて製造コストを低く抑えることができるためである。逆に、不良チップが組み立て工程に流入する割合が高いと、不良チップだけでなく、モジュールごと、即ち、一緒に組み込まれた良品チップやその他の良品の部分までも廃棄することが必要となり、このためトータル的にみた場合、製造コストが高くなってしまう。よって、ウエハテストおよびチップテストでの不良チップのリジェクトの精度を向上させることは、製造コストの削減のために極めて重要である。
【０００５】
また、ウエハテスト、チップテストでの不良チップのリジェクト精度を上げるためには、なるべくファイナルテストに近い条件でこれらのテストを行う必要がある。とりわけ、パワーデバイスは電流容量が大きいので、ウエハテストおよびチップテストでも可能な限り大電流で測定する必要がある。
【０００６】
ウエハテストまたはチップテストを行う際は、プローブカードが一般的に使用されるが、プローブカードに設けられたタングステン等のバネ性のプローブ針（以後、「ピン」または「ニードル」と略称する）の１本当たりに流れる電流容量には制限がある。そのため、それを超える電流を流す場合、複数のピン（またはニードル）を電気的にショートして使用している。即ち、図９に示すように半導体装置チップの同一電極パッド上に複数のピン（またはニードル）を当接させて、それを電気的にショートして使用する。
【０００７】
図９は従来のプローブカード構造の等価回路図であり、ｎ個のピン（またはニードル）をチップのパッド面９１に接触させ、電流Ｉを流した状態を示す。ここで、Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３，…，Ｐ_Ｎは、各ピン（またはニードル）を表し、ｒ_１，ｒ_２，ｒ_３，…，ｒ_ｎは、これらの（ピンまたはニードル）とチップのパッドとの接触抵抗を表す。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のプローブカードには以下に述べる課題がある。即ち、第１の課題は、図９に示すように、大電流を流す目的で、ピン（またはニードル）を同一パッド９１上に複数本接触させたとしても、それぞれ接触抵抗ｒ_１，ｒ_２，ｒ_３，…，ｒ_ｎは一様ではないため、各ピン（またはニードル）に流れる電流の流れ方に偏りが出てくる。即ち、各ピン（またはニードル）に流れる電流のバラツキは、各ピン（またはニードル）とパッドとの接触抵抗のバラツキに左右され、接触抵抗の最も小さいものに電流が集中し、ピン（またはニードル）が破損する。１本が破損すると次に接触抵抗の小さいものに電流が集中して、その結果、次々に破損が連続して起こることがある。
【０００９】
このように、一部のピン（またはニードル）に電流が集中することにより、チップのパッドが焼損したり、ピン（またはニードル）が焼損したり、パッドの一部の部位に電流が偏り、精度良くテスト測定ができない等の問題がある。
【００１０】
上記課題を解消するために、特開昭６０−１４２５２６号公報では、電気的特性が検査される半導体素子とプローブカードの複数の各ピン（プローブ針）との接触抵抗値より大きい抵抗を各ピンに直列に挿入し、各ピンに流れる電流値を均等にすることにより、測定中にピンが破損することを防止する技術が開示されている。以後の説明では、このような大電流を各ピンにバランス良く流すために各ピンに直列に挿入された抵抗のことを「バランス抵抗」と呼ぶものとする。
しかし、この従来構成では、大電流を各ピンにバランス良く流すための方法は示唆しているものの、プローブカードの各ピンの不良の有無を検査するためのチェック方法については何ら開示されておらず、そのため実用化に問題があった。
【００１１】
第２の課題は、プローブカードのピン（またはニードル）は、半導体装置の特性検査を繰返し行って使用しているうちに、ピン先端に汚れ等が付着してピン先端と検査パッド部との接触抵抗が変化したり、ピンのバネ性が劣化して接触抵抗が増大したりする。接触抵抗の変化は検査される半導体装置の特性検査結果を不正確なものにする。そのためプローブカードのピン（またはニードル）の定期的な検査を行い、各ピン（またはニードル）の不良の有無を日常的に確認し、もし不良があった場合には、交換する必要がある。
【００１２】
このプローブカードのピン（またはニードル）の検査には、プローブカードチェッカー（図１０の参照番号１０１で示す）が使用される。具体的には、特開平０８−２９９２１０号公報のプローブカードチェッカーに示すように、チェッカーの金属板上にプローブカードのピン（またはニードル）を弾性接触させ、金属板とプローブカードのコネクタ電極間の電気抵抗を測ることにより、各ピン（またはニードル）における異常の有無をチェックする。
【００１３】
しかし、図１０に示すように、複数のピン（またはニードル）を同一パッド上に当接させてそれらを電気的にショートして使用する場合には、上述の方法では、全ピン（または全ニードル）とプローブカードチェック用の金属板１０２との接触抵抗が、電気的に並列につながってしまうため、ピン（またはニードル）全体の異常の有無は判定できるものの、一部または個々のピン（またはニードル）に異常が有るか無いかの判別はできないといった課題があった。
【００１４】
また、特開平０５−３４７３３５号公報では、各プローブ針に直列に開閉切替スイッチを設け、プローブ針のチェック時にはチェックするプローブ針のスイッチだけをオンにし、その他のスイッチをオフにすることにより、各プローブ針一本ごとのチェックを行うことが開示されている。
【００１５】
しかし、この構成では、大電流を流すためのバランス抵抗を各プローブ針に接続すると、各プローブ針のチェックの際にバランス抵抗が直列に入ってしまうため、全くチェックできなくなってしまう。従って、大電流用のバランス抵抗を取り付けたプローブカードには使用できない。
【００１６】
また、特開平０６−１２０３１３号公報では、ウエハテスト中にプローブ針をチェックするために、チップ検査用プローブ針とは別に、プローブ針の接触状態検査用のプローブ針を設け、これらのプローブ針間の抵抗を測定して、プローブ針の接触不良の有無を確認することが開示されている。
【００１７】
しかし、この構成では、バランス抵抗を各プローブ針に接続すると、各プローブ針のチェックの際にバランス抵抗が直列に入ってしまうため、全くチェックできなくなってしまう。従って、大電流用のバランス抵抗を取り付けたプローブカードには使用できない。
【００１８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、複数のプローブピンを電気的にショートして使う場合に、各プローブピンにバランス良く電流を流すことができ、電流が一部のピンに集中して偏った流れをすることによるチップパッドの焼損を防止するとともに、プローブピンの焼損を防止し、検査の測定精度を向上させることができ、且つ、複数のプローブピンを電気的にショートして使用する場合でも、各プローブピンの不具合の有無を個別に確認することができるプローブカードを提供することを目的とする。
【００１９】
また、本発明は、通常のプローブカード基板では、コンタクトチェック用のコネクタ電極数が不足している場合でも、各プローブピンの不具合の有無を個別に確認することができるプローブカードを提供することを目的とする。
【００２０】
さらに、本発明は、従来のプローブカードチェッカーをそのまま使用して、プローブカードの改良を実現することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様によるプローブカードは、半導体装置の製造過程において半導体装置のチップ特性検査を行う際に用いられるプローブカードであって、検査用大電流を流すために複数のプローブピンを備え、各プローブピンを上記半導体装置のチップパッドに当接させたときの接触抵抗値よりも大きい値のバランス抵抗を、各プローブピンに直列に接続したプローブカードにおいて、各プローブピンに、チップ特性測定用とは別に、各プローブピンの接触特性チェック用の配線を設け、接触特性チェック用配線は、各プローブピンとそれに接続されたバランス抵抗との間に位置する接続点から、それぞれ引き出されていることを特徴とする。
【００２２】
上記構成により、各プローブピンにバランス良く電流を流すことが可能となり、電流が一部のピンに集中して偏った流れをすることによるチップパッドの焼損を防止し、プローブピンの焼損を防止し、検査の測定精度を向上させることができるとともに、複数のプローブピンを電気的にショートして使用する場合でも、各プローブピンの不具合の有無を個別に確認することができる。
【００２３】
本発明の第２の態様によるプローブカードは、上記第１の態様において、プローブカードはその基板にチップ特性検査用のコネクタ電極部と、プローブカードチェック用のコネクタ電極部を設けたことを特徴とする。
【００２４】
上記構成により、通常のプローブカード基板では、コンタクトチェック用のコネクタ電極数が不足している場合でも、上記第１の態様と同様の効果が得られる。
【００２５】
本発明の第３の態様によるプローブカードは、上記第３の態様において、チップ特性検査用のコネクタ電極部と上記プローブカードチェック用のコネクタ電極部は同一寸法形状であり、上記プローブカード基板の互いに対向する２つの側辺部にそれぞれ設けたことを特徴とする。
【００２６】
上記構成により、プローブカード基板に同一寸法形状のコネクタを前後に２つ設けたことにより、従来のプローブカードチェッカーをそのまま使用して、プローブカードの改良を実現することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図８を用いて本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には同一の符号を付し、重複する説明については省略している。
【００２８】
図１は本発明に係るプローブカード１の基本構成を説明するための図で、検査される半導体チップのパッドに接触させ、電流Ｉを流した状態の等価回路図を示す。同図において、プローブカードは、バネ性のｎ個のピン（またはニードル）を備え、各ピンは、大電流を流す目的でバランス抵抗が直列に接続挿入されて、チップのパッドに接触している。ここで、Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３，…，Ｐ_ｎは、各ピン（またはニードル）を表し、ｒ_１，ｒ_２，ｒ_３，…，ｒ_ｎは、これらのピン（またはニードル）とチップのパッドとの接触抵抗を表す。また、Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，…，Ｒ_ｎは、これらのピン（またはニードル）に直列に接続されているバランス抵抗を表す。
【００２９】
バランス抵抗Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，…，Ｒ_ｎは同じ抵抗値であり、且つ、接触抵抗ｒ_１，ｒ_２，ｒ_３，…，ｒ_ｎに比べて充分大きな値に設定しているものとする。従って、バランス抵抗Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３，…，Ｐ_ｎ１の任意のピン（またはニードル）Ｐ_ｋに流れる電流Ｉ_Ｐｋは、

となり、各ピン（またはニードル）には、印可した電流の１／ｎづつバランス良く電流が流れる。
【００３０】
これにより、電流が一部のピンに集中して偏った流れをすることによるチップパッドの破損を防止するとともに、プローブカードのピンまたはニードルの破損を防止し、検査の測定精度を向上させることができる。
【００３１】
（実施の形態１）
図２は本発明の実施の形態１に係るプローブカード１の好ましい構造例の等価回路図を示す。本実施の形態１では、バランス抵抗Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，…，Ｒ_ｎが接続されたｎ個のピン（またはニードル）Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３，…，Ｐ_ｎよりプローブカードのコンタクトチェック用の配線Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３，…，Ｌ_ｎを接続したプローブカード構成の等価回路図を示す。図２に示すように、各ピンとそれに接続されたバランス抵抗との間に位置する接続点から、それぞれコンタクトチェック用の配線が引き出されている。
【００３２】
また、図３は、図２のプローブカード１において、プローブカードチェッカー１０１を使用して、コンタクトチェックを行った場合の等価回路図を示す。Ｐ_１〜Ｐ_Ｎはピン（またはニードル）、Ｒはバランス抵抗、ｒ_１’〜ｒ_ｎ’は各ピンＰ_１〜Ｐ_Ｎとプローブカードチェッカー用の金属板１０２との接触抵抗を表す。
【００３３】
このように図３では、金属板との接触抵抗ｒ_１’　〜ｒ_ｎ’を測定し、各ピンＰ_１〜Ｐ_Ｎのコンタクトチェックを行い、コンタクトチェックのためにプローブカードチェッカー用の金属板にプローブカードのピンまたはニードルが接触されている。
【００３４】
このような構成とすることにより、例えば１列目のピンＰ_１に注目した場合、プローブカードチェック時の接触抵抗ｒ_１’と並列に下記の抵抗：

が接続されていることになる。しかし、１列目のピンＰ_１に接続されたバランス抵抗Ｒ_１はプローブカードチェック時の接触抵抗ｒ_１’よりも充分に大きいので、接触抵抗ｒ_１’の合否を判定する上では、これらの抵抗は障害とはならない。ちなみに、当該金属板には、通常、金メッキを施されたものが使用されるので、プローブカードチェック時の当該接触抵抗ｒ_１’は、チップパッドとピン（またはニードル）との接触抵抗ｒ_１に比べて、さらに小さい。
【００３５】
同様に２列目以降のピンＰ_２〜Ｐ_ｎに関しても、各ピン（またはニードル）のコンタクトチェックを個別に行うことができる。なお、図３の構成では、各バランス抵抗は同一の抵抗値Ｒを有する場合を例示している。
【００３６】
（実施の形態２）
図４〜図６は本発明の実施の形態２に係るプローブカード用マザーボード４（以後、「プローブカード基板」と呼ぶ）を示す上面図である。図７は従来のプローブカード基板４を比較のために示す上面図である。
【００３７】
図７に示す従来のプローブカード基板４の場合には、基板の片側だけにコネクタ電極５が設けられている。しかし、このコネクタ電極５は、チップテストおよびウエハテスト用に使用され、空き電極が残っていない場合があり、そのため図２および図３に示すような各ピン（またはニードル）よりチップ特性測定用とは別に、各ピンのコンタクトチェック専用の配線Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３，…，Ｌ_ｎを設けた構成のプローブカードを実現できない場合がある。
【００３８】
そこで図４〜図６に示すように、ウエハテスト用およびチップテスト用とは別に、プローブカードチェック用のコネクタ電極部６を設ける。このように構成することにより、ウエハテスト用およびチップテスト用のコネクタ電極５が使用されて空き電極が無い場合でも、プローブカードチェック用のコネクタ電極部６を使用することができる。
【００３９】
これらのプローブカード基板４の使用方法としては、ウエハテストおよびチップテストの際は、ウエハテスト用およびチップテスト用のコネクタ電極５をテスタのコネクタ（不図示）に差込み、プローブカードチェックの場合はプローブカードチェック用のコネクタ電極部６を当該チェッカー１０１に差込んで使用する。
【００４０】
（実施の形態３）
前述の実施の形態２の変形例として、図８は本発明の実施の形態３に係るプローブカード基板４を示す。本実施の形態では、基板４の片側に設けた通常のウエハテスト用およびチップテスト用のコネクタ電極部５とは別に、それと反対側にプローブカードチェック用のコネクタ電極部６を設け、上記ウエハテスト用およびチップテスト用のコネクタ電極部５と全く同一の寸法形状に形成する。
【００４１】
このように構成することにより、従来のプローブカードチェッカー１０１を使用して、プローブカードチェックの改良型を実現することができる。
【００４２】
なお、本発明の実施の形態１〜３ではパワーデバイス半導体装置のウエハ状態およびチップ状態のテストを行う際に使用するプローブカードを代表例として説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の半導体装置の製造工程における検査用に使用されるプローブカードにも適用できるものである。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の態様によるプローブカードは、検査用大電流を流すために複数のプローブピンを備え、各プローブピンを上記半導体装置のチップパッドに当接させたときの接触抵抗値よりも大きい値のバランス抵抗を、各プローブピンに直列に接続するとともに、各プローブピンに、チップ特性測定用とは別に、各プローブピンの接触特性チェック用の配線を設け、接触特性チェック用配線は、各プローブピンとそれに接続されたバランス抵抗との間に位置する接続点から、それぞれ引き出されていることにより、各プローブピンにバランス良く電流を流すことが可能であり、電流が一部のピンに集中して偏った流れをすることによるチップパッドの焼損を防止でき、プローブピンの焼損を防止し、検査の測定精度を向上させることができるとともに、複数のプローブピンを電気的にショートして使用する場合でも、各プローブピンの不具合の有無を個別に確認することができる。
【００４４】
本発明の第２の態様によるプローブカードは、プローブカードはその基板にチップ特性検査用のコネクタ電極部と、プローブカードチェック用のコネクタ電極部を設けたことにより、通常のプローブカード基板では、コンタクトチェック用のコネクタ電極数が不足している場合でも、上記第１の態様と同様の効果が得られる。
【００４５】
本発明の第３の態様によるプローブカードは、チップ特性検査用のコネクタ電極部と上記プローブカードチェック用のコネクタ電極部は同一寸法形状とし、上記プローブカード基板の対向する側辺に２つ設けたことにより、従来のプローブカードチェッカーをそのまま使用して、プローブカードの改良を実現することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプローブカードの基本構成を説明するための等価回路図
【図２】本発明の実施の形態１に係るプローブカードの等価回路図
【図３】図２のプローブカードにおいてコンタクトチェックを行った場合の等価回路図
【図４】本発明の実施の形態２に係るプローブカード基板の一例の上面図
【図５】本発明の実施の形態２に係るプローブカード基板の一例の上面図
【図６】本発明の実施の形態２に係るプローブカード基板の一例の上面図
【図７】従来のプローブカード基板の上面図
【図８】本発明の実施の形態３に係るプローブカード基板の上面図
【図９】従来のプローブカードの等価回路図
【図１０】図９のプローブカードにおいてコンタクトチェックを行った場合の等価回路図
【符号の説明】
１，２　プローブカード、　　４　プローブカード基板、　　５，６　コネクタ電極部、　　１０１　プローブカードチェッカー、　　１０２　金属板、　　Ｐ_１〜Ｐ_ｎ　プローブピン、　　ｒ_１〜ｒ_ｎ　接触抵抗、　　Ｒ_１〜Ｒ_ｎ　バランス抵抗、　　Ｌ_１〜Ｌ_ｎ　コンタクトチェック用配線。

Claims

半導体装置の製造過程で該半導体装置のチップ特性検査を行う際に用いるプローブカードであって、検査用大電流を流すために複数のプローブピンを備え、該複数の各プローブピンを上記半導体装置のチップパッドに当接させたときの接触抵抗値よりも大きい値の抵抗を、上記各プローブピンに直列に接続したプローブカードにおいて、
上記各プローブピンに、チップ特性測定用とは別に、上記各プローブピンの接触特性チェック用の配線を設け、該接触特性チェック用配線は、上記各プローブピンとそれに直列に接続された上記抵抗との間に位置する接続点から、それぞれ引き出されていることを特徴とするプローブカード。
上記プローブカードはその基板にチップ特性検査用のコネクタ電極部と、プローブカードチェック用のコネクタ電極部を設けた請求項１記載のプローブカード。
上記チップ特性検査用のコネクタ電極部と上記プローブカードチェック用のコネクタ電極部は同一寸法形状であり、上記プローブカード基板の互いに対向する２つの側辺部にそれぞれ設けた請求項２記載のプローブカード。