JP2005506542A - 半導体チップを試験するための試験針、および、その製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、１つの端部が止め具によって固定され、他の端部が接触先端部を備えた、半導体チップを試験するための試験針に関するものである。また、本発明は、試験針を形成するための複数の処理工程を有する、半導体チップを試験するための試験針の製造方法に関するものである。また、本発明の目的は、試験針の耐用年数を延ばすことにある。この目的を、試験針の少なくとも接触先端部の表面に、化学的に不活性で導電性の、半導体チップの接触面の材料よりも硬質の材料からなる層を形成することによって、達成する。

Description

【０００１】
本発明は、１つの端部が止め具によって固定され、もう一方の端部（freien Ende）が接触先端部（Kontaktspitze）を有する、半導体チップを試験するための試験針に関するものである。また、本発明は、半導体チップを試験するための、複数の処理工程を有する試験針の製造方法に関するものである。
【０００２】
半導体チップの試験は、単独で、または、ディスクに固定して（im Scheibenverband）行われる。このとき、接触面（例えば、ボンディングパッド（Bondpads））をチップに電気的に接触させ、試験針を介して試験回路に接続する。この試験回路を介して、チップ上の回路に電気試験信号を供給し、この試験信号に対する反応を測定・評価する。ここでは、名目上の機能とは異なる反応（Verhalten）を確認した場合、エラーがあると測定されたチップを拒否するか、または、後のエラーを補正するためにエラーパラメータを確定する。
【０００３】
この試験針を接触面に接触させるために、各試験針と、それに応じた接触面との間の相対動作を順に（aufeinander）実行する必要がある。通常、この動作を接地（Touchdown）と呼ぶ。試験針と接触面との接触を改善するために、この試験針には先端部が取り付けられている。
【０００４】
実際には、この先端部は、接地の数によっては酸化し、変形することが実証されている。この結果、接触面の接触抵抗が高くなる。しかし、まさに半導体測定技術においては、接触先端部の機械的安定性の高さ、および、接触抵抗の低さが、決定的に重要である。
【０００５】
現在のところ、測定信頼性を上げるために、接触先端部の様々な洗浄方法（接着薄片（Klebefolien）または洗浄ウェハーへ接触するような方法）が用いられている。しかし、従来の洗浄方法を用いると、接触先端部が大きく湾曲してしまう。さらに、酸化物が針先端部においてひび割れる（Aufbrechen）ために、いわゆる過励振（Overdrive）を上げるか、または、接地を２倍にする（Doppel-Touchdown）ことができる。しかし、これにより、接触パッドが損傷してしまい、このことは、次の方法工程（例えば、ワイヤボンディングまたは測定するための他の接触）に不都合である。
【０００６】
これらの接触先端部は、半導体チップの接触面と接触することによって損傷される。この損傷は、一方では、接触面上で接触先端部が引っかかれること（Kratzen）により生じ、接触抵抗を低減するために、部分的には故意に引き起こされる。他方、試験電圧を印加する際の微細溶接のために、さらに接触先端部の表面から、材料がかき出される（herausgerissen）。この接触先端部の損傷によって、測定結果の信頼性が低下し、維持費（Wartungsaufwand）が上がり、試験針の耐用年数が短くなる。特に、探触子ケーブル（probecards）を用いた場合、試験針の耐用年数が短いと、コストのかかる探触子ケーブルが早期に故障してしまう。
【０００７】
半導体構造を試験するための試験針の使用は、以前から知られた従来技術であり、例えば、ＵＳ５,０２３,５６１またはＥＰ０ ６６０ ３８７ Ｂ１に開示されている。ここでは、これらの文献が、試験針の形成および特に先端部の形状に関するものであるが、上記問題は解決されていない。
【０００８】
本発明の目的は、試験針の耐用年数を延ばすことにある。
【０００９】
構造面から（Anordnungsseitig）、本発明の目的を、試験針の少なくとも接触先端部の表面に、化学的に不活性で導電性の、および、半導体チップの接触面の材料よりも硬質の材料からなる層を、形成することによって、達成する。この層によって、接触面との微細溶接を防止できる。さらに、この硬度によって、接触先端部の機械的磨耗が低減される。したがって、全体として、このように被膜することにより、試験針の耐用年数が延びる。この層材料が化学的に不活性であることにより、半導体チップの他の製造プロセスに対する不都合な影響を防止できる。
【００１０】
本発明の１形態では、試験針の全表面または試験針の大部分に、上記層が形成されている。接触先端部以外の試験針の表面領域にこの層を塗布すること（Aufbringen）によって、一方では、この層が導電性であるので、機能性に対する不都合な影響はなくなる。他方では、この塗布は、製造プロセスにおいて有効である。なぜなら、ここでは、接触先端部に特別の処理を施して試験針の残りの部分を被覆する必要はなく、試験針を全て被覆することができるからである。
【００１１】
本発明の特に有用な形態では、この層は、窒化チタンを含んでいる。窒化チタンは、一方では、必要な基準を正確に満たしているが、他方では、半導体製造の分野においてよく知られている層材料である。したがって、半導体製造業者自身も、わずかなコストで被膜することができる。
【００１２】
この際、試験針の表面と窒化チタン層との間において、窒化チタン層の下に、チタンからなる、種層（Keimschicht）または接着層を配置することが、有用である場合がある。これにより、一方では、製造の際に、通常、アルミニウム、パラジウム、または、タングステンからなる試験針の基本材料上での窒化チタン層の成長が簡易化され、他方では、付着強度が改善される。
【００１３】
また、方法の側面から、本発明の目的を、試験針の、少なくとも接触先端部の領域を、好ましくは全体を、化学的に不活性で導電性であり、かつ、半導体チップの接触面の材料よりも硬質の材料を用いて被覆することにより解決する。このように被膜することにより、試験針の製造プロセスにおいて著しい消耗（Aufwand）は起こらない。さらには、試験針を使用する際の試験針の機械的・電気的磨耗を著しく低減でき、つまりはその耐用年数を延ばすことができる。
【００１４】
本発明の方法の特に有用な形態では、試験針を窒化チタンによって被覆する。この材料を用いて、製造プロセス中に半導体ディスクも被覆する。したがって、一方では、場合によってはむしろ試験針を使用する（Anwender）際に用いられる（vorhandenen）、簡単な手段によって、被膜することができるし、他方では、技術的に知られていない材料を使用する必要がない。これにより、残りの工程（Technologie）への不都合な影響を回避できる。
【００１５】
窒化チタン層の成長を簡易化して、試験針の基本材料への付着を改善するために、窒化チタンによって被覆する前に、試験針をチタンによって覆い、次に、窒化チタンによって被覆することが、有用である。
【００１６】
また、半導体製造技術の分野において知られている、有効な方法として、物理的気相成長法（ＰＶＤ）を示す。そのために、ＰＶＤ法を用いて、好ましくは反応性磁電管スパッタ法（Magnetron-Sputterverfahren）によって、試験針を被覆することが、有用である。
【００１７】
ここでは、反応ガスアルゴンおよび窒素の下で、標的（Target）からチタンを添加することにより、試験針を被覆することが有効である。
【００１８】
窒化チタン層の下に（unter）チタンからなる種層または接着層を生成する場合、チタンおよび窒化チタンを用いて、試験針を同じ場所で（in situ）被覆することが、形状を有効なものにするためには有用である。なぜなら、これにより、プロセス室の中で被膜プロセスを行うことができ、このプロセスを中断する必要がないからである。
【００１９】
チタン（Ｔｉ）と窒素（Ｎ）との化学量論的比（stoechimetrische Verhaeltnis）がＴｉ：Ｎ＝１である被膜が、特に適していることが実証されている。
【００２０】
次に、本発明を、実施例に沿って詳述する。添付図面は、方法技術的な経過および被覆された試験針を概略的に示す図である。
【００２１】
前の処理工程では、試験針１を製造した。この試験針１の使用時には、試験針１は、探触子ケーブルであってもよい止め具（図示せず）に固定されている。この試験針の他の端部２には接触先端部３が取り付けられている。
【００２２】
この試験針１を、チタンからなる標的５を備えた磁電管（図示せず）が配置された真空プロセス室４に、挿入する。ここでは、試験針の接触先端部３が標的５の方向に面している（つまり、標的５と向かい合って位置している）ように、試験針１を真空プロセス室４に挿入する。
【００２３】
真空プロセス室４を真空状態にした後、発生したプロセスプラズマによって、標的の材料（つまり、種層および接着層としてのチタン）を試験針１に塗布する。次に、アルゴンと窒素との反応ガス混合を注入する。これにより、プロセスプラズマ中に窒化チタンが発生し、試験針に層６として堆積する。
【００２４】
この層６は、半導体チップの接触面（図示せず）材料と比べて、非常に硬質である。また、この材料は、導電性であり、かつ、化学的に不活性でもある。これにより、試験針１の磨耗を著しく減らすことができ、したがって、その耐用年数を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】方法技術的な経過および被覆された試験針を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１ 試験針
２ 他の端部
３ 接触先端部
４ 真空プロセス室
５ 標的
６ 層

Claims (11)

1. １つの端部が止め具によって固定され、他の端部が接触先端部を備えた、半導体チップを試験するための試験針（Sondennagel）において、
   上記試験針の少なくとも接触先端部の表面に、化学的に不活性で導電性の、半導体チップの接触面の材料よりも硬質の材料からなる層が、形成されていることを特徴とする試験針。
2. 上記層が、試験針の全表面または試験針の大部分に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の試験針。
3. 上記層が窒化チタンを含んでいることを特徴とする請求項１または２に記載の試験針。
4. 上記試験針の表面と窒化チタン層との間において、上記窒化チタン層の下に、チタンからなる接着層が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の試験針。
5. 半導体チップを試験するための、複数の処理工程を有する試験針の製造方法において、
   上記試験針の、少なくとも接触先端部の領域を、好ましくは全体を、化学的に不活性で導電性であり、かつ、半導体チップの接触面の材料よりも硬質の材料を用いて被覆することを特徴とする方法。
6. 上記試験針を窒化チタンによって被覆することを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 上記試験針を、窒化チタンによって被覆する前に、チタンによって覆い、次に、窒化チタンによって被覆することを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 上記試験針を、ＰＶＤ法を用いて、好ましくは反応性磁電管スパッタ法によって被覆することを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 反応ガスアルゴンおよび窒素の下で、標的からチタンを添加することにより、試験針を被覆することを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. チタンおよび窒化チタンを用いて、試験針を同じ場所で（in situ)被覆することを特徴とする、請求項８または９のいずれか１項に記載の方法。
11. 化学量論的比がＴｉ：Ｎ＝１であることを特徴とする、請求項６〜１０のいずれか１項に記載の方法。

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