JP2007214392A - Semiconductor wafer and wafer-probing method - Google Patents

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俊彦 阪下
Tomoyuki Nakayama
知之 中山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a probing needle located inside a bonding pad to be improved in positioning accuracy when a wafer is inspected, and to reduce chip size. <P>SOLUTION: In a semiconductor wafer, two or more semiconductor integrated circuit devices have been formed with external connection bonding pads on their surfaces, under a bonding pad or an additionally provided aligning pad 4A that serves as an inspection pad. It is preferable that pressure-sensing elements 9, such as transistors etc, that vary in characteristics by pressure, be arranged in an array form, and a circuit unit be provided to separately measure the characteristic variations in the pressure-sensing elements 9. According to this setup, the contact position of the probing needle 6 inside the pad 4A can be detected easily and accurately, so that alignment of a probe card can be carried out properly with the semiconductor integrated circuit device. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体ウエハおよびウエハプローブ方法に関し、特にプローブカードを位置合せする技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor wafer and a wafer probe method, and more particularly to a technique for aligning a probe card.

半導体ウエハ上に形成した複数の半導体集積回路装置は、半導体ウエハの状態で、プローブ針が配列されたプローブカードを用いて、半導体集積回路装置ごとの電気的特性の検査を行っている。   A plurality of semiconductor integrated circuit devices formed on a semiconductor wafer inspect the electrical characteristics of each semiconductor integrated circuit device using a probe card in which probe needles are arranged in the state of the semiconductor wafer.

従来の半導体ウエハの検査方法(ウエハプローブ方法)を説明する。
図11(a)(b)に示すように、半導体ウエハ1上には複数の半導体集積回路装置2が碁盤目状に形成され、各半導体集積回路装置2の外周側にスクライブレーン領域3が設けられており、各半導体集積回路装置2の主表面には、内部回路(図示せず)の配線と接続された複数のボンディングパッド4(入出力端子)が形成されている。
A conventional semiconductor wafer inspection method (wafer probe method) will be described.
As shown in FIGS. 11A and 11B, a plurality of semiconductor integrated circuit devices 2 are formed in a grid pattern on the semiconductor wafer 1, and a scribe lane region 3 is provided on the outer peripheral side of each semiconductor integrated circuit device 2. On the main surface of each semiconductor integrated circuit device 2, a plurality of bonding pads 4 (input / output terminals) connected to wirings of internal circuits (not shown) are formed.

ウエハ検査の際には、検査対象の半導体集積回路装置2(複数でもよい)の上方にプローブカード5を、互いのボンディングパッド4とプローブ針6とが対向するように配置し、次いでボンディングパッド4とプローブ針6とを接触させ、その状態でプローブ針6を通じて半導体集積回路装置2に電気信号を入出力させて検査するということを、プローブカード5を矢印で示すように順次に相対移動させて行う。   In the wafer inspection, the probe card 5 is arranged above the semiconductor integrated circuit device 2 (or a plurality of semiconductor devices) to be inspected so that the bonding pads 4 and the probe needles 6 face each other, and then the bonding pads 4 And the probe needle 6 are brought into contact with each other and the semiconductor integrated circuit device 2 is inspected by inputting / outputting electrical signals through the probe needle 6 in this state. Do.

なおその際には、たとえば図12に示すように、検査対象の半導体集積回路装置2の表面に配置されている少なくとも1つのマーク7を画像認識により読み取り、プローブカード5との位置合わせを行っている。   In this case, for example, as shown in FIG. 12, at least one mark 7 arranged on the surface of the semiconductor integrated circuit device 2 to be inspected is read by image recognition and aligned with the probe card 5. Yes.

他の位置合せ方法としては、図13に示すように、半導体集積回路装置ごとに、ボンディングパッドよりも小さい所定の面積を有する3個の導通検出用パッド8A,8B,8Cを互いに電気的に導通させて設けておき、3本のプローブ針6A,6B,6Cが3個の導通検出用パッド8A,8B,8Cに接触している場合は中央のプローブ針6Bから電気信号を観測し、その状態を適正位置とし、中央のプローブ針6Bが導通検出用パッド8Bから逸脱して電気信号が観測できない場合を不正位置とすることで、適正に位置合わせする方法が提案されている(特許文献1)。さらに他の位置合せ方法として、同一のボンディングパッドに金属配線を介して接続する2個のモニタパッドを設けておき、ボンディングパッドと一方のモニタパッドとの間に電流を供給し、ボンディングパッドと他方のモニタパッドとの間の電圧を測定して、プローブ針とボンディングパッドとの接触抵抗を求め、導通を確認する方法も提案されている(特許文献2)。
特開平6−045419号公報 特開平8−330368号公報
As another alignment method, as shown in FIG. 13, for each semiconductor integrated circuit device, three conduction detecting pads 8A, 8B, 8C having a predetermined area smaller than the bonding pad are electrically connected to each other. When the three probe needles 6A, 6B, and 6C are in contact with the three continuity detection pads 8A, 8B, and 8C, an electrical signal is observed from the central probe needle 6B, and the state Is a proper position, and the center probe needle 6B deviates from the continuity detection pad 8B and an electric signal cannot be observed. . As another alignment method, two monitor pads connected to the same bonding pad via metal wiring are provided, and a current is supplied between the bonding pad and one monitor pad, and the bonding pad and the other are connected. A method has also been proposed in which the voltage between the first and second monitor pads is measured to determine the contact resistance between the probe needle and the bonding pad, thereby confirming conduction (Patent Document 2).
JP-A-6-045419 JP-A-8-330368

しかしながら、上述した画像認識を用いる位置合せ方法では、ボンディングパッド4とプローブ針6とは間接的にアライメントされるので、またプローブ針6の位置はプローブカード5のプローバ装置本体への取付け精度にも依存するので、個々のボンディングパッド4内でのプローブ針6の位置精度が十分でなかった。   However, in the above-described alignment method using image recognition, the bonding pad 4 and the probe needle 6 are indirectly aligned, and the position of the probe needle 6 is also related to the accuracy of attaching the probe card 5 to the prober device body. Therefore, the positional accuracy of the probe needle 6 in each bonding pad 4 is not sufficient.

3個の導通検出用パッド8A,8B,8Cを利用する方法では、中央の導通検出用パッド8Bはプローブ針6A,6B,6Cの位置ばらつきより小さくすることはできず、またプローブ針6A,6B,6Cの位置合せ精度を上げることはできず、したがって導通検出用パッド8A,8B,8Cのサイズはプローブ針6A,6B,6Cの位置ばらつきに依存する。その結果、導通検出用パッド3A,3B,3Cが関連づけられるボンディングパッド4のサイズもプローブ針8A,8B,8Cの位置ばらつきに依存することになり、このことが、近年の半導体集積回路のパターンの微細化は著しいにもかかわらずチップサイズを低減できない要因となっていた。   In the method using the three continuity detection pads 8A, 8B, 8C, the central continuity detection pad 8B cannot be made smaller than the positional variation of the probe needles 6A, 6B, 6C, and the probe needles 6A, 6B. , 6C cannot be raised, and therefore the size of the conduction detection pads 8A, 8B, 8C depends on the positional variation of the probe needles 6A, 6B, 6C. As a result, the size of the bonding pad 4 to which the continuity detection pads 3A, 3B, 3C are associated also depends on the positional variation of the probe needles 8A, 8B, 8C, which is the recent pattern of semiconductor integrated circuits. Despite the remarkable miniaturization, the chip size cannot be reduced.

本発明は、上記問題に鑑み、ボンディングパッド内でのプローブ針の位置精度を向上するとともに、チップサイズを低減することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to improve the positional accuracy of a probe needle in a bonding pad and reduce the chip size.

上記課題を解決するために、本発明の半導体ウエハは、外部接続用のパッドを表面に有した複数の半導体集積回路装置が形成された半導体ウエハにおいて、前記外部接続用のパッドあるいはそれとは別個に設けた検査用のパッドの下に、圧力によって特性が変動する圧力検知素子が配置され、前記圧力検知素子の特性の変動を個別に測定するための回路部が設けられたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, a semiconductor wafer of the present invention is a semiconductor wafer on which a plurality of semiconductor integrated circuit devices having pads for external connection on the surface are formed. A pressure detecting element whose characteristic varies depending on pressure is disposed under the provided inspection pad, and a circuit unit for individually measuring the variation of the characteristic of the pressure detecting element is provided.

圧力検知素子がアレイ状に配置されるのが好ましい。圧力検知素子としてトランジスタを用いることができる。回路部は、いずれかの圧力検知素子を選択するデコード回路を有したものとすることができる。検査用のパッドと回路部の入出力用のパッドとの内の少なくとも一方は、半導体集積回路装置を個片化するためのスクライブレーンに配置されているのが好ましい。   The pressure sensing elements are preferably arranged in an array. A transistor can be used as the pressure sensing element. The circuit unit may include a decoding circuit that selects any one of the pressure detection elements. At least one of the inspection pad and the input / output pad of the circuit section is preferably arranged in a scribe lane for separating the semiconductor integrated circuit device.

上記した半導体ウエハ上の半導体集積回路装置をプローブカードを用いて検査する際には、前記半導体集積回路装置上の圧力検知素子を備えたパッドとプローブカードのプローブ針とを接触させ、各圧力検知素子の特性の変動を個別に測定し、測定された特性の変動量より当該パッド内におけるプローブ針の接触位置を検出し、検出結果に基づいて前記半導体集積回路装置とプローブカードとを位置合わせすることができる。   When inspecting the semiconductor integrated circuit device on the semiconductor wafer using a probe card, the pad provided with the pressure detecting element on the semiconductor integrated circuit device is brought into contact with the probe needle of the probe card to detect each pressure. The element characteristic variation is individually measured, the contact position of the probe needle in the pad is detected from the measured characteristic variation amount, and the semiconductor integrated circuit device and the probe card are aligned based on the detection result. be able to.

半導体集積回路装置上の圧力検知素子を備えたパッドに少なくとも2本のプローブ針が接触するように設計されたプローブカードを用い、前記半導体集積回路装置上の圧力検知素子を備えたパッドとプローブカードのプローブ針とを接触させ、各圧力検知素子の特性の変動を個別に測定し、測定された特性の変動量より当該パッド内における各プローブ針の接触位置を検出するとともに、各プローブ針の接触位置からプローブカードの回転を検出するようにしてもよい。   Using a probe card designed so that at least two probe needles are in contact with a pad having a pressure detecting element on a semiconductor integrated circuit device, and a pad and a probe card having the pressure detecting element on the semiconductor integrated circuit device The probe needle is contacted, the fluctuation of the characteristics of each pressure sensing element is measured individually, the contact position of each probe needle within the pad is detected from the measured fluctuation amount of the characteristic, and the contact of each probe needle You may make it detect rotation of a probe card from a position.

半導体集積回路装置上に圧力検知素子を備えたパッドが少なくとも2つ形成されているときには、前記半導体集積回路装置上の圧力検知素子を備えた各パッドとプローブカードの各プローブ針とを接触させ、各圧力検知素子の特性の変動を個別に測定し、測定された特性の変動量より各々のパッド内におけるプローブ針の接触位置を検出するとともに、各プローブ針の接触位置からプローブカードの回転を検出するようにしてもよい。   When at least two pads having a pressure detection element are formed on the semiconductor integrated circuit device, the pads having the pressure detection element on the semiconductor integrated circuit device are brought into contact with the probe needles of the probe card, Measures the fluctuations of the characteristics of each pressure sensing element individually, detects the contact position of the probe needle in each pad from the measured fluctuation amount of the characteristic, and detects the rotation of the probe card from the contact position of each probe needle You may make it do.

各圧力検知素子の特性の変動量よりプローブ針の針圧を判定し、調整することもできる。
上記した半導体ウエハから個片化された半導体集積回路装置であって、外部接続用のパッドを表面に有し、前記外部接続用のパッドあるいはそれとは別個に設けられた検査用のパッドの下に、圧力によって特性が変動する圧力検知素子がアレイ状に配置された半導体集積回路装置も本発明の一部を構成する。
It is also possible to determine and adjust the needle pressure of the probe needle from the amount of variation in the characteristics of each pressure sensing element.
A semiconductor integrated circuit device singulated from the semiconductor wafer described above, having a pad for external connection on the surface, under the pad for external connection or an inspection pad provided separately from the pad. Also, a semiconductor integrated circuit device in which pressure detecting elements whose characteristics vary with pressure are arranged in an array forms part of the present invention.

上記したウエハプローブ方法を実施するように構成されたプローブ装置も本発明の一部を構成する。   A probe apparatus configured to carry out the wafer probe method described above also forms part of the present invention.

本発明の半導体ウエハは、パッドの下に圧力検知素子を好ましくはアレイ状に配置し、各々の特性変動を個別に測定するための回路部を設けるという簡単な構成により、プローブ針が接触しているパッド内での位置を容易に精度よく検出することが可能となり、そのパッドが、外部接続用のパッドである場合はもちろん、検査用のパッドであっても当然に外部接続用のパッドと関係づけて配置されるので、プローブ針と外部接続用のパッドとの位置合せ精度を向上させることが可能となる。   The semiconductor wafer of the present invention has a simple configuration in which the pressure sensing elements are preferably arranged in an array under the pad, and a circuit unit for individually measuring each characteristic variation is provided. It is possible to easily and accurately detect the position within the pad, and not only the pad for external connection but also the pad for inspection is naturally related to the pad for external connection. Therefore, the alignment accuracy between the probe needle and the external connection pad can be improved.

各圧力検知素子の特性の変動量よりプローブ針の針圧を判定し、その調整を、プローブカードのドライブ量を制御することによって直接に行うこともできる。したがって、パッド上でのプローブ針のすべりをなくすことができ、それによりパッドサイズを縮小することが可能となり、さらにそれにより半導体集積回路装置のチップサイズを縮小することも可能となる。   It is also possible to determine the needle pressure of the probe needle from the amount of variation in the characteristics of each pressure sensing element and directly adjust it by controlling the drive amount of the probe card. Therefore, slip of the probe needle on the pad can be eliminated, thereby making it possible to reduce the pad size and further reducing the chip size of the semiconductor integrated circuit device.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明の一実施形態の半導体ウエハの一部を模式的に示した平面図である。
半導体ウエハ1上には複数の半導体集積回路装置2が碁盤目状に形成され、各半導体集積回路装置2の外周側にスクライブレーン領域3が設けられており、各半導体集積回路装置2の主表面の周縁部には、中央部に形成された内部回路(図示せず)の配線と接続された複数のボンディングパッド4が形成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view schematically showing a part of a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention.
A plurality of semiconductor integrated circuit devices 2 are formed in a grid pattern on the semiconductor wafer 1, and a scribe lane region 3 is provided on the outer peripheral side of each semiconductor integrated circuit device 2. A plurality of bonding pads 4 connected to the wiring of an internal circuit (not shown) formed in the central portion are formed on the peripheral edge portion of.

この半導体ウエハ1が従来のものと相違するのは、半導体集積回路装置2上のボンディングパッド4の内の1個が、プローブカード(上述した図11参照)との位置合せの機能も担っている点である。以下、このボンディングパッド4を位置合わせ用パッド4Aと呼ぶ。   The semiconductor wafer 1 is different from the conventional one in that one of the bonding pads 4 on the semiconductor integrated circuit device 2 also has a function of alignment with the probe card (see FIG. 11 described above). Is a point. Hereinafter, the bonding pad 4 is referred to as an alignment pad 4A.

位置合わせ用パッド4Aの下には、図2に示すように、圧力によって電気的特性が変動する圧力検知素子9がアレイ状に配置されている。ここでは、位置合わせ用パッド4Aは50μm×50μmのサイズであり、その下に、ゲート幅2μm、ゲート長2μmのトランジスタがパッド外形に沿うX方向Y方向に5行5列に各々10μmピッチで配置されている。説明を容易にするために、位置合わせ用パッド4Aの外側にX方向Y方向における位置番号を付し、プローブ針6をパッド表面に接触した状態で示している。   Under the alignment pad 4A, as shown in FIG. 2, the pressure detection elements 9 whose electrical characteristics fluctuate depending on the pressure are arranged in an array. Here, the alignment pad 4A has a size of 50 μm × 50 μm, and below it, transistors with a gate width of 2 μm and a gate length of 2 μm are arranged at a pitch of 10 μm in 5 rows and 5 columns in the X and Y directions along the pad outline. Has been. For ease of explanation, a position number in the X direction and Y direction is attached to the outside of the alignment pad 4A, and the probe needle 6 is shown in contact with the pad surface.

位置合わせ用パッド4Aの下あるいは近傍には、図3に示すように、圧力検知素子9の特性変動を個別に測定するための回路部10が設けられている。圧力検知素子9としてはトランジスタが形成されている。トランジスタ、なかでもMOSトランジスタは、圧力によってその飽和電流値が変動すること、またゲート幅とゲート長が大きいほど圧力に対応して飽和電流値が大きく変動することが知られている。各トランジスタのゲート電極はデコード回路11,ゲート端子12に接続され、各トランジスタのドレイン電極はデコード回路13,ドレイン端子14に接続され、全てのトランジスタのソース電極は共通のソース端子15に接続されている。デコード回路11,13は信号入力端子16に接続されている。   Under or near the alignment pad 4A, as shown in FIG. 3, a circuit unit 10 for individually measuring the characteristic variation of the pressure detecting element 9 is provided. A transistor is formed as the pressure detection element 9. It is known that the saturation current value of a transistor, particularly a MOS transistor, varies with pressure, and that the saturation current value varies greatly with the pressure as the gate width and gate length are increased. The gate electrode of each transistor is connected to the decode circuit 11 and the gate terminal 12, the drain electrode of each transistor is connected to the decode circuit 13 and the drain terminal 14, and the source electrodes of all the transistors are connected to the common source terminal 15. Yes. The decode circuits 11 and 13 are connected to the signal input terminal 16.

そして、信号入力端子16から入力される測定位置設定信号S1は、デコード回路11によって、1個のトランジスタのゲートを選択し、ゲート端子12にゲート電圧Vgを印加することを指令するとともに、デコード回路13によって、1個のトランジスタのドレインを選択し、ドレイン端子14にドレイン電圧Vdを印加することを指令する。   Then, the measurement position setting signal S1 input from the signal input terminal 16 instructs the decoder circuit 11 to select the gate of one transistor and apply the gate voltage Vg to the gate terminal 12, and the decode circuit. 13 selects the drain of one transistor and instructs the drain terminal 14 to apply the drain voltage Vd.

したがって、たとえば上記の図2に示したように位置合わせ用パッド4Aにプローブ針6が接触した状態で、信号入力端子16から測定位置設定信号S1が与えられると、圧力検知素子9としての各トランジスタの位置に相応する測定位置が順次に指定され、各測定位置のトランジスタでプローブ針6の針圧に応じたドレイン電流が流れ、ソース端子15より測定信号S2として出力される。   Therefore, for example, when the measurement position setting signal S1 is given from the signal input terminal 16 in a state where the probe needle 6 is in contact with the positioning pad 4A as shown in FIG. The measurement positions corresponding to the positions are sequentially designated, and a drain current corresponding to the needle pressure of the probe needle 6 flows through the transistors at each measurement position, and is output from the source terminal 15 as the measurement signal S2.

図4は、上記の位置合わせ用パッド4A内の図2に示した位置にプローブ針6が接触したときのドレイン電流の変動率を示す。位置(2,2)のドレイン電流の変動率は6%であるのに対し、それ以外の位置ではドレイン電流の変動はない。このことより、位置(2,2)を、プローブ針6が接触している位置として検出することができる。   FIG. 4 shows the variation rate of the drain current when the probe needle 6 contacts the position shown in FIG. 2 in the positioning pad 4A. The fluctuation rate of the drain current at position (2, 2) is 6%, whereas there is no fluctuation of the drain current at other positions. Thus, the position (2, 2) can be detected as the position where the probe needle 6 is in contact.

このようにして、圧力検知素子9としてのトランジスタの特性の変動から、プローブ針6が位置合わせ用パッド4A内のどの位置に接触しているのかを容易に検出することができる。そして検出結果に基づいて、半導体集積回路装置2とプローブカード5とが適正に対面するように位置合わせ(位置補正)することができる。   In this way, it is possible to easily detect which position in the alignment pad 4A the probe needle 6 is in contact with from the variation in characteristics of the transistor as the pressure detection element 9. Based on the detection result, alignment (position correction) can be performed so that the semiconductor integrated circuit device 2 and the probe card 5 face each other appropriately.

位置合わせ用パッド4Aの下に配置する圧力検知素子9のサイズや数などは上記のように限定されるものではなく、たとえば圧力検知素子9の配置のピッチを変えることにより、プローブ針6の接触位置(測定位置)を検出する位置精度を変えることができる。圧力検知素子9は、圧力に応じて特性が変動する素子であれば、トランジスタ以外の素子であってよい。   The size and number of the pressure detection elements 9 arranged below the alignment pad 4A are not limited as described above. For example, by changing the arrangement pitch of the pressure detection elements 9, the contact of the probe needle 6 can be changed. The position accuracy for detecting the position (measurement position) can be changed. The pressure detection element 9 may be an element other than a transistor as long as the characteristic varies depending on the pressure.

図5は、上記の位置合わせ用パッド4Aにプローブ針6が接触したときの、プローブ荷重とドレイン電流変動との相関図である。図示されているように、プローブ荷重とドレイン電流変動量とは、ほぼ比例関係にある。したがって、ドレイン電流変動量からプローブ針6の針圧が過重であるか判定することができ、過重である場合にはプローブカードのドライブ量を制御することによって直接に調整することができる。よって、位置合わせ用パッド4A上でのプローブ針6のすべりをなくすことができ、それによりパッドサイズを縮小することが可能となり、さらにそれにより半導体集積回路装置のチップサイズを縮小することも可能となる。   FIG. 5 is a correlation diagram between the probe load and the drain current fluctuation when the probe needle 6 is in contact with the positioning pad 4A. As shown in the figure, the probe load and the drain current fluctuation amount are substantially proportional to each other. Therefore, it can be determined whether the needle pressure of the probe needle 6 is excessive from the drain current fluctuation amount, and if it is excessive, it can be directly adjusted by controlling the drive amount of the probe card. Therefore, it is possible to eliminate the sliding of the probe needle 6 on the alignment pad 4A, thereby making it possible to reduce the pad size and further reduce the chip size of the semiconductor integrated circuit device. Become.

図6に示すように、位置合わせ用パッド4Aに同時に2本のプローブ針6が接触するように、位置合わせ用パッド4Aあるいはプローブカードを構成してもよい。
このようにすると、図7に示すように、各プローブ針6の接触位置の下の圧力検知素子9の特性が変動するので、測定される特性の変動量より位置合わせ用パッド4A内における各プローブ針6の接触位置を検出できるとともに、両プローブ針6の接触位置からプローブカードの相対回転角度θを検出することができる。よって、検出結果に基づいて、半導体集積回路装置とプローブカードとを適正に対面するように位置合わせ(位置補正)することが可能である。位置合わせ用パッド4Aに同時に接触するプローブ針6の数は3本以上であってもよい。
As shown in FIG. 6, the alignment pad 4A or the probe card may be configured such that the two probe needles 6 are in contact with the alignment pad 4A at the same time.
In this way, as shown in FIG. 7, the characteristics of the pressure detecting element 9 under the contact position of each probe needle 6 vary, so that each probe in the alignment pad 4A is determined based on the measured characteristic variation. The contact position of the needle 6 can be detected, and the relative rotation angle θ of the probe card can be detected from the contact position of both probe needles 6. Therefore, based on the detection result, the semiconductor integrated circuit device and the probe card can be aligned (position correction) so as to face each other properly. The number of probe needles 6 that simultaneously contact the alignment pad 4A may be three or more.

図8に示すように、2つの位置合わせ用パッド4Aを、たとえば半導体集積回路装置2内の対角の位置に配置してもよい。このことにより、2つの位置合わせ用パッド4Aに同時に接触する2本のプローブ針6の接触位置を検出できるとともに、両プローブ針6の接触位置からプローブカードの相対回転角度を検出することができる。よって、検出結果に基づいて、半導体集積回路装置とプローブカードとを適正に対面するように位置合わせ(位置補正)することが可能である。半導体集積回路装置内に配置する位置合わせ用パッド4Aの数は3個以上であってもよい。   As shown in FIG. 8, the two alignment pads 4 </ b> A may be arranged at diagonal positions in the semiconductor integrated circuit device 2, for example. As a result, the contact position of the two probe needles 6 that are simultaneously in contact with the two alignment pads 4A can be detected, and the relative rotation angle of the probe card can be detected from the contact position of both probe needles 6. Therefore, based on the detection result, the semiconductor integrated circuit device and the probe card can be aligned (position correction) so as to face each other properly. The number of alignment pads 4A arranged in the semiconductor integrated circuit device may be three or more.

図9に示すように、外部接続用のパッド4とは別個の専用の位置合わせ用パッド4Bを、半導体集積回路装置2の外部、たとえばスクライブレーン領域3に配置してもよい。
ここでは、上述した回路部10の入出力用のパッド(ゲート端子12、ドレイン端子14、ソース端子15、信号入力端子16)もスクライブレーン領域に配置している。
As shown in FIG. 9, a dedicated alignment pad 4 </ b> B separate from the external connection pad 4 may be arranged outside the semiconductor integrated circuit device 2, for example, in the scribe lane region 3.
Here, the input / output pads (gate terminal 12, drain terminal 14, source terminal 15, signal input terminal 16) of the circuit unit 10 described above are also arranged in the scribe lane region.

位置合わせ用パッド4Bを、半導体集積回路装置2内に配置してもよいが、それよりも、このようにスクライブレーン領域3に配置した方が、チップサイズを低減することが可能になり、有利である。専用の位置合わせ用パッド4Bに対しては専用のプローブ針をプローブカードに設けておく必要がある。   The alignment pad 4B may be arranged in the semiconductor integrated circuit device 2, but it is advantageous to arrange the pad 4B in the scribe lane region 3 in this way because the chip size can be reduced. It is. For the dedicated positioning pad 4B, a dedicated probe needle needs to be provided on the probe card.

図10は、上記した本発明のウエハプローブ方法を実施するためのプローブ装置の構成を示す。このプローブ装置は、プローブ針6が配列されたプローブカード5と、半導体ウエハ1を搭載する移動自在なウエハステージ21と、プローブ針6を通じて半導体ウエハ1に測定位置設定信号S1を送る測定位置設定回路22と、測定位置設定信号S1に応答して半導体ウエハ1からプローブ針6を通じて送られる測定信号S2から電気特性の変動量を測定する測定回路23と、位置補正部24とを備えている。   FIG. 10 shows the configuration of a probe apparatus for carrying out the wafer probe method of the present invention described above. This probe apparatus includes a probe card 5 on which probe needles 6 are arranged, a movable wafer stage 21 on which a semiconductor wafer 1 is mounted, and a measurement position setting circuit that sends a measurement position setting signal S1 to the semiconductor wafer 1 through the probe needles 6. 22, a measurement circuit 23 that measures the amount of variation in electrical characteristics from a measurement signal S 2 sent from the semiconductor wafer 1 through the probe needle 6 in response to the measurement position setting signal S 1, and a position correction unit 24.

そして、測定位置設定回路21で設定された測定位置と測定回路23での測定結果とに基づいて、上述の位置合わせ用パッド4A,4Bの下の電気特性が変動している圧力検知素子9を特定して、位置合わせ用パッド4A,4B内でのプローブ針6の接触位置を検出し、その検出結果と基準位置設定とを比較し、所定の差があれば位置補正を決定し、ウエハステージ21に向けて位置補正信号S3を出力する。   Then, based on the measurement position set by the measurement position setting circuit 21 and the measurement result by the measurement circuit 23, the pressure detection element 9 in which the electrical characteristics under the alignment pads 4A and 4B described above are fluctuated. Specifically, the contact position of the probe needle 6 in the alignment pads 4A and 4B is detected, the detection result is compared with the reference position setting, and if there is a predetermined difference, the position correction is determined, and the wafer stage The position correction signal S3 is output toward the position 21.

本発明の半導体ウエハおよびウエハプローブ方法は、半導体ウエハに形成された半導体集積回路装置の検査の高品質化、高効率化に有用であるとともに、半導体集積回路装置のチップサイズの縮小に有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The semiconductor wafer and the wafer probe method of the present invention are useful for improving the quality and efficiency of the inspection of the semiconductor integrated circuit device formed on the semiconductor wafer, and for reducing the chip size of the semiconductor integrated circuit device. .

本発明の一実施形態の半導体ウエハの一部を模式的に示した平面図The top view which showed typically a part of semiconductor wafer of one Embodiment of this invention 図1の半導体ウエハ上の半導体集積回路装置に形成された位置合わせ用パッドの位置合わせ原理を説明する外観図FIG. 1 is an external view for explaining the principle of alignment of alignment pads formed on a semiconductor integrated circuit device on the semiconductor wafer of FIG. 位置合わせ用パッドの下あるいは近傍の構成を示す回路図Circuit diagram showing the configuration under or near the alignment pad 位置合わせ用パッドにプローブ針が接触したときのドレイン電流変動率を示す模式図Schematic diagram showing the drain current fluctuation rate when the probe needle contacts the alignment pad 位置合わせ用パッドにプローブ針が接触したときのプローブ荷重とドレイン電流変動との相関図Correlation diagram of probe load and drain current fluctuation when the probe needle contacts the alignment pad 位置合わせ用パッドに2本のプローブ針が接触したときの位置合わせ原理を説明する外観図External view explaining the principle of alignment when two probe needles are in contact with the alignment pad 図6の状態でのドレイン電流変動率を示す模式図Schematic diagram showing the drain current fluctuation rate in the state of FIG. 本発明の他の実施形態の半導体ウエハの一部を模式的に示した平面図The top view which showed typically a part of semiconductor wafer of other embodiment of this invention 本発明のさらに他の実施形態の半導体ウエハの一部を模式的に示した平面図The top view which showed typically a part of semiconductor wafer of further another embodiment of this invention 本発明のウエハプローブ方法を実施するためのプローブ装置の構成図Configuration diagram of a probe apparatus for carrying out the wafer probe method of the present invention 従来より行われているウエハ検査方法を説明する平面図および断面図Plan view and sectional view for explaining a conventional wafer inspection method プローブカードとの位置合わせのためのマークが形成されている従来の半導体ウエハの一部平面図Partial plan view of a conventional semiconductor wafer on which a mark for alignment with a probe card is formed プローブカードとの位置合わせのための導通検出用パッドが形成されている従来の半導体ウエハの一部平面図Partial plan view of a conventional semiconductor wafer on which a conduction detection pad for alignment with a probe card is formed

符号の説明Explanation of symbols

1・・・半導体ウエハ
2・・・半導体集積回路装置
3・・・スクライブレーン
4・・・ボンディングパッド
4A,4B ・位置合わせ用パッド
5・・・プローブカード
6・・・プローブ針
9・・・圧力検出素子
10・・・回路部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor wafer 2 ... Semiconductor integrated circuit device 3 ... Scribe lane 4 ... Bonding pad
4A, 4B ・ Positioning pad 5 ... Probe card 6 ... Probe needle 9 ... Pressure detection element
10 ... Circuit part

Claims (11)

外部接続用のパッドを表面に有した複数の半導体集積回路装置が形成された半導体ウエハにおいて、前記外部接続用のパッドあるいはそれとは別個に設けた検査用のパッドの下に、圧力によって特性が変動する圧力検知素子が配置され、前記圧力検知素子の特性の変動を個別に測定するための回路部が設けられた半導体ウエハ。   In a semiconductor wafer formed with a plurality of semiconductor integrated circuit devices having external connection pads on the surface, characteristics vary depending on pressure under the external connection pads or inspection pads provided separately from the external connection pads. A semiconductor wafer provided with a circuit unit for measuring a variation in characteristics of the pressure detection element individually. 圧力検知素子がアレイ状に配置された請求項1記載の半導体ウエハ。   The semiconductor wafer according to claim 1, wherein the pressure detection elements are arranged in an array. 圧力検知素子がトランジスタである請求項1記載の半導体ウエハ。   The semiconductor wafer according to claim 1, wherein the pressure sensing element is a transistor. 回路部は、いずれかの圧力検知素子を選択するデコード回路を有している請求項1記載の半導体ウエハ。   The semiconductor wafer according to claim 1, wherein the circuit unit includes a decoding circuit that selects any one of the pressure detection elements. 検査用のパッドと回路部の入出力用のパッドとの内の少なくとも一方は、半導体集積回路装置を個片化するためのスクライブレーンに配置されている請求項1記載の半導体ウエハ。   2. The semiconductor wafer according to claim 1, wherein at least one of the inspection pad and the input / output pad of the circuit unit is arranged in a scribe lane for separating the semiconductor integrated circuit device. 請求項1記載の半導体ウエハ上の半導体集積回路装置をプローブカードを用いて検査するウエハプローブ方法であって、前記半導体集積回路装置上の圧力検知素子を備えたパッドとプローブカードのプローブ針とを接触させ、各圧力検知素子の特性の変動を個別に測定し、測定された特性の変動量より当該パッド内におけるプローブ針の接触位置を検出し、検出結果に基づいて前記半導体集積回路装置とプローブカードとを位置合わせするウエハプローブ方法。   A wafer probe method for inspecting a semiconductor integrated circuit device on a semiconductor wafer according to claim 1 using a probe card, comprising: a pad provided with a pressure detecting element on the semiconductor integrated circuit device; and a probe needle of the probe card. Contact is made, and the variation of the characteristics of each pressure sensing element is individually measured, the contact position of the probe needle in the pad is detected from the measured variation amount of the characteristic, and the semiconductor integrated circuit device and the probe are detected based on the detection result A wafer probe method for aligning a card. 半導体集積回路装置上の圧力検知素子を備えたパッドに少なくとも2本のプローブ針が接触するように設計されたプローブカードを用い、前記半導体集積回路装置上の圧力検知素子を備えたパッドとプローブカードのプローブ針とを接触させ、各圧力検知素子の特性の変動を個別に測定し、測定された特性の変動量より当該パッド内における各プローブ針の接触位置を検出するとともに、各プローブ針の接触位置からプローブカードの回転を検出する請求項6記載のウエハプローブ方法。   Using a probe card designed so that at least two probe needles are in contact with a pad having a pressure detecting element on a semiconductor integrated circuit device, and a pad and a probe card having the pressure detecting element on the semiconductor integrated circuit device The probe needle is contacted, the fluctuation of the characteristics of each pressure sensing element is measured individually, the contact position of each probe needle within the pad is detected from the measured fluctuation amount of the characteristic, and the contact of each probe needle The wafer probe method according to claim 6, wherein the rotation of the probe card is detected from the position. 半導体集積回路装置上に圧力検知素子を備えたパッドが少なくとも2つ形成されているときには、前記半導体集積回路装置上の圧力検知素子を備えた各パッドとプローブカードの各プローブ針とを接触させ、各圧力検知素子の特性の変動を個別に測定し、測定された特性の変動量より各々のパッド内におけるプローブ針の接触位置を検出するとともに、各プローブ針の接触位置からプローブカードの回転を検出する請求項6記載のウエハプローブ方法。   When at least two pads having a pressure detection element are formed on the semiconductor integrated circuit device, the pads having the pressure detection element on the semiconductor integrated circuit device are brought into contact with the probe needles of the probe card, Measures the fluctuations of the characteristics of each pressure sensing element individually, detects the contact position of the probe needle in each pad from the measured fluctuation amount of the characteristic, and detects the rotation of the probe card from the contact position of each probe needle The wafer probe method according to claim 6. 各圧力検知素子の特性の変動量よりプローブ針の針圧を判定し調整する請求項6〜請求項8のいずれかに記載のウエハプローブ方法。   The wafer probe method according to any one of claims 6 to 8, wherein the probe pressure of the probe needle is determined and adjusted based on a variation amount of characteristics of each pressure detection element. 請求項1記載の半導体ウエハから個片化された半導体集積回路装置であって、外部接続用のパッドを表面に有し、前記外部接続用のパッドあるいはそれとは別個に設けられた検査用のパッドの下に、圧力によって特性が変動する圧力検知素子がアレイ状に配置された半導体集積回路装置。   2. A semiconductor integrated circuit device singulated from a semiconductor wafer according to claim 1, wherein a pad for external connection is provided on the surface, and the pad for external connection or a pad for inspection provided separately from the pad. A semiconductor integrated circuit device in which pressure sensing elements whose characteristics vary with pressure are arranged in an array. 請求項6記載のウエハプローブ方法を実施するように構成されたプローブ装置。   A probe apparatus configured to perform the wafer probe method according to claim 6.
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