JP2008045950A - Probe card - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウェハ上に高密度に集積されたチップの電気的特性の検査に使用されるプローブカードに関し、詳しくは高周波帯域での測定が可能なプローブカードに関するものである。 The present invention relates to a probe card used for inspecting electrical characteristics of chips that are densely integrated on a semiconductor wafer, and more particularly to a probe card capable of measurement in a high frequency band.
周知のように、半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウェハ上に多数のチップデバイスが形成された後、各チップデバイスについて電気的特性の検査を行うためにプローブテストと呼ばれる電気的測定が行われる。このプローブテストには、半導体ウェハ上に形成されたチップデバイスの電極パッド配列に対応して配列された多数のプローブを備えたプローブカードが使用される。プローブカードは、テスタに電気的に接続されるとともに、検査対象のチップデバイスの各電極パッドにこれに対応するプローブを接触させて、テスタと検査対象チップデバイスとの間でテスト信号を伝送するために用いられるものである。 As is well known, in a semiconductor device manufacturing process, after a large number of chip devices are formed on a semiconductor wafer, an electrical measurement called a probe test is performed to inspect the electrical characteristics of each chip device. . In this probe test, a probe card having a large number of probes arranged corresponding to the electrode pad arrangement of the chip device formed on the semiconductor wafer is used. The probe card is electrically connected to the tester and transmits a test signal between the tester and the test target chip device by bringing the corresponding probe into contact with each electrode pad of the test target chip device. It is used for.
さて、最近では半導体デバイスの動作速度がますます高速化しており、これに伴ってプローブテストにおいては、数百MHzという高周波数のテスト信号を用いてチップデバイスの検査が行なわれてきている。このような高周波信号を用いるプローブテストにおいては、例えば、図2aに示す平行な2本のプローブ、即ち信号用プローブ2と接地用プローブ3とを所定間隔を隔てて平行に配設したものが用いられ、平行2本線路構造に近付けるようにして、高周波における伝送損失が小さいこと、伝送信号に入り込むノイズが少ないこと、特性インピーダンスが安定していることを狙っているが、結局50Ω不整合の針長さを短くすることができなく、周波数帯域が400MHzしか達成できていない。
Recently, the operation speed of semiconductor devices has been further increased, and in accordance with this, in a probe test, a chip device is inspected using a test signal having a high frequency of several hundred MHz. In the probe test using such a high-frequency signal, for example, two parallel probes shown in FIG. 2a, that is, a
前記の平行2本線路構造とは別に同軸線路構造を採用したプローブカードが開示されている。図2bに示すように、このプローブカード1は同軸針6と該同軸針6の隣に伸びる状態のグランド針(図示しない)とを設けたものであって、該同軸針6の外被を接地用配線7−1に当接し、かつ、該外被から突出させてプローブ2を設けている。また、前記グランド針は針元を前記接地用配線7−1に接合すると共に、針の途中を前記同軸針6の先端部に接合している。また、前記同軸針6と前記グランド針を中間支持部5で接着固定した構造を呈する。(文献1)
前述のプローブカードは、プローブについてインピーダンス整合されていない芯線2の部分を短くして、伝送可能な周波数をより高い帯域まで広げることには効果を挙げている。しかし、同軸針6は、その外被を基板下面の中間支持部5で接着することにより間接的に固定されているので、芯線2それ自身を接着固定するのに比べて、プローブ2の針先の位置精度は悪くなる。また、同軸針6の一部分を隣に伸びるグランド針により外被に接着して支持しているが、これも芯線に直接の接着固定でないから針先の位置精度が向上するとは考え難い。また、同軸針6は当然芯線より径が太いから、チップデバイスの電極ピッチが極小化に向かうと、これに対応した同軸針のプローブカードは製作し難いという問題があった。
The probe card described above is effective in shortening the portion of the
本発明は、上記事情に鑑みて、これらの問題を解決するために成したものであって、半導体ウェハ上に高密度に集積されたチップの電気的特性の検査に使用する、特に高周波のパルス波を用いて検査を行うプローブカードにおいて、同軸構造を採用するとともに、同軸構造でないプローブ部分を改良すると共に、針先の位置精度を向上しても製作が容易で、高周波帯域下でも的確に半導体ウェハの検査を行えるプローブカードを提供するものである。 The present invention has been made in order to solve these problems in view of the above circumstances, and is used particularly for high-frequency pulses used for inspection of electrical characteristics of chips integrated on a semiconductor wafer at a high density. The probe card that inspects using waves adopts a coaxial structure, improves the probe part that is not coaxial, and is easy to manufacture even if the needle tip position accuracy is improved. A probe card capable of inspecting a wafer is provided.
前記の目的を達成するために、請求項1のプローブカードの発明は、信号用配線と接地用配線とを有する基板、上記信号用配線に一端が接続された中心導体と上記接地用配線に一端が接続された外側導体とを有する同軸ケーブル、上記中心導体の他端に接合され、上記中心導体を通じて上記信号用配線に接続された信号用プローブ、および上記外側導体の他端に接合され、上記外側導体を通じて上記接地用配線に接続された接地用プローブを備えたことを特徴とする。また、請求項2のプローブカードの発明は、請求項1に記載のプローブカードにおいて、上記信号用プローブと上記接地用プローブの夫々の中間部を上記基板から突出した中間支持部により一体で上記基板に固定したことを特徴とする。また、請求項3のプローブカードの発明は、請求項1又は2に記載のプローブカードにおいて、上記信号用プローブと上記信号用プローブと平行に所定間隔を隔てた上記接地用プローブの複数対を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a probe card according to a first aspect of the present invention includes a substrate having signal wiring and grounding wiring, a central conductor having one end connected to the signal wiring, and one end to the grounding wiring. A coaxial cable having an outer conductor connected thereto, joined to the other end of the central conductor, and connected to the signal probe connected to the signal wiring through the central conductor, and joined to the other end of the outer conductor, A grounding probe connected to the grounding wiring through an outer conductor is provided. Further, the invention of the probe card according to
本発明は、同軸ケーブルの針先方向の端部から同軸構造が採れない信号用プローブを接地用プローブと所定間隔を隔てた平行2本線構造にして、複数対の信号用プローブと接地用プローブを配設することで、インピーダンス50Ω整合の不完全さを減少することができ、チップデバイスをより高い高周波帯域下で検査を行うことが可能となる。また、複数対の信号用プローブと接地用プローブの針立てを中間支持部により行うことで、針先の位置精度が確保できると共に、同軸ケーブルとの接合をし易くし、作業性が容易となって製造上好ましくなる。また、接地用プローブの接地用配線への接続を同軸プローブの外側導体を経由して行うことにより、接地用配線へ直に接続するよりも、接地回路を短くすることができ、これにより伝送特性が良好になって周波数帯域を拡げることが可能となる。 According to the present invention, a plurality of pairs of signal probes and grounding probes are arranged in such a way that a signal probe that cannot have a coaxial structure from the end in the needle tip direction of the coaxial cable is made into a parallel two-wire structure with a predetermined distance from the grounding probe By disposing, the imperfection of impedance 50Ω matching can be reduced, and the chip device can be inspected under a higher high frequency band. In addition, the needle support for the multiple pairs of signal probes and grounding probes is performed by the intermediate support part, so that the position accuracy of the needle tip can be ensured and the connection with the coaxial cable is facilitated, and the workability becomes easy. This is preferable in manufacturing. In addition, by connecting the grounding probe to the grounding wiring via the outer conductor of the coaxial probe, the grounding circuit can be shortened compared to connecting directly to the grounding wiring, thereby improving transmission characteristics. Becomes better and the frequency band can be expanded.
本発明による請求項1〜3に記載のプローブカードによれば、信号用プローブと接地用プローブを複数対として配設し、かつ、平行2本線構造と同軸構造を併用することにより、システムLSI、LCDドライバ等を対象にして、より高い高周波帯域でのパルス波を用いてチップデバイスの検査を行うことが可能となり、ひいては、高速度処理に対応したチップデバイスの検査にも十分対応できる。また、複数対の信号用プローブと接地用プローブの針先における位置精度の確保を中間支持部により行い、かつ、同軸ケーブルとの接続作業を容易にする簡易な構成を採用しているから製造も容易であって経済的であり、かつ、プローブ針先の位置精度の向上と維持ができる。また複数対の信号用プローブと接地用プローブが針先から平行2本線構造で、ある長さを確保できるから、集積度の高いチップの検査に必要なプローブとして、針の外径・間隔の小さいプローブを有するプローブカード構造にも十分適用できる。 According to the probe card according to the first to third aspects of the present invention, a plurality of pairs of signal probes and ground probes are provided, and a system LSI, It is possible to inspect chip devices using a pulse wave in a higher frequency band for LCD drivers and the like, and thus it is possible to sufficiently inspect chip devices compatible with high-speed processing. In addition, it is possible to manufacture because it has a simple structure that ensures the positional accuracy at the needle tips of multiple pairs of signal probes and grounding probes by the intermediate support part and facilitates the connection work with the coaxial cable. It is easy and economical, and the position accuracy of the probe needle tip can be improved and maintained. In addition, since multiple pairs of signal probes and grounding probes have a parallel two-wire structure from the tip of the needle and a certain length can be secured, the probe has a small outer diameter and interval as a probe necessary for inspection of a highly integrated chip. The present invention can be sufficiently applied to a probe card structure having a probe.
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。図1は、本発明の実施の形態であるプローブカードであって、aは模式的断面図、bはA−A矢視断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a probe card according to an embodiment of the present invention, in which a is a schematic cross-sectional view and b is a cross-sectional view taken along line AA.
図1を用いて、本発明の実施の形態であるプローブカード1について説明すると、プローブカード1は、主として複数対の信号用プローブ2と接地用プローブ3と、該信号用プローブ2と延在して接続する中心導体6−1と外側導体6−2とその間に介在する誘電体6−3とからなる同軸ケーブル6と、中心導体6−1の針元側と電気的接触を行う基板7と、該同軸ケーブル6の外側導体6−2と接続する基板7上の接地用配線7−1と、から構成される。また、接地用プローブ3は信号用プローブ2と平行に所定間隔を隔てて配設すると共に、同軸ケーブル6の外側導体6−2の針先側端部に電気的に接続して、かつ、該外側導体6−2は、前述のように、その針元側端部を接地用配線7−1に接続する。即ち、接地用プローブ3は同軸ケーブル6の外側導体6−2を経由して接地用配線7−1に接続する。
A
また、図1a、bに示すように、接地用プローブ3を信号用プローブ2の下側(基板より遠い位置)に配設することで、プローブ針先部、即ち針先から先端部の曲げまでの距離を接地用プローブ3の方がより短くすることができるので、インピーダンス特性をより改善することができ、ひいては高周波帯域を高くすることが可能となる。
Further, as shown in FIGS. 1a and 1b, by arranging the
また、信号用プローブ2と接地用プローブ3は、ばね性と耐磨耗性を有する導電性金属、例えばパラジウム合金やレニウムタングステン合金製のカンチレバー型プローブが用いられる。同軸ケーブル6の中心導体6−1は銅などの良導体金属を用い、誘電体6−3は伝送損失の低減を図るための比誘電率の小さい絶縁物、即ち弗素系樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレン樹脂が用いられる。また、同軸ケーブル6の外側導体6−2は導電性金属、例えば銅やアルミニウム又はそれらの合金が用いられ、通常網状である。また、信号用プローブ2と中心導体6−1とを半田付で接続する代わりに信号用プローブ2と中心導体6−1とを一体的に成型した信号用プローブ2として構成してもよい。
The
また、基板7は、信号用プローブ2に繋がる同軸ケーブル6の中心導体6−1が接続する信号用配線8を配設する合成樹脂製のプリント板であって、信号用プローブ2群とテスタ(図示しない)との導通を図るものである。また、基板7の下面には、同軸ケーブル6の外側導体6−2を半田付で接続する接地用配線7−1が配設される。また、接地用プローブ3はその針元を同軸ケーブル6の円筒形状を有する外側導体6−2の針先側端部に半田付で接続するとともに、外側導体6−2の針元側端部を接地用配線7−1に半田付して接続する。このように、接地用プローブ3は同軸ケーブル6の外側導体6−2を経由して接地用配線7−1に接続することにより、接地用プローブ3の接地回路を短くすることができ、伝送特性が良好になって周波数帯域を拡げることが可能となる。
The
また、信号用プローブ2群及び信号用プローブ2と対になって平行に所定間隔を隔ててた接地用プローブ3群の針先の位置精度を高め、かつ、それぞれの信号用プローブ2と接地用プローブ3の間隔を一定に保つために、信号用プローブ2群及び接地用プローブ3群の中間部を中間支持部5により支持・固定する。また、前記中間支持部5は信号用プローブ2群と隣接する接地用プローブ3群の針先を正確に位置決めするための支持板5−1と、前記支持板5−1と前記プローブ2、3群の中間部とを固着する樹脂固定部5−2と、から構成される。前記支持板5−1は通常セラミック製で、環状形の板である。
Further, the position accuracy of the needle tips of the
本発明に係わるプローブカード1の同軸部の製作について説明すると、各信号用プローブ2の針元側端面と同軸ケーブル6の中心導体6−1の針先側端面とを半田付で接続して接続部9を形成し、同様に、各接地用プローブ3の針元側端面と同軸ケーブル6の外側導体6−2の針先側端面とを半田付で接続して接続部9を形成する。次いで、信号用プローブ2群と接地用プローブ3群が接続された同軸ケーブル6群の針元側にある中心導体6−1は接続部9で信号用配線8と半田付により接続し、外側導体6−2は基板7上の設置用基板7−1に半田付して接続する。このように同軸ケーブル6群が配設されて、プローブカード1ができあがる。また、信号用プローブ2群と接地用プローブ3群とも中間支持部5から針元側は平面的に扇状に展開することが可能であり、前記同軸ケーブル6群との接続作業を容易にすることができる。
The production of the coaxial portion of the
本発明に係わるプローブカード1の作用を説明すると、信号用プローブ2と接地用プローブ3はプローブ長さが作業性により約15mmであって、平行2本線路構造で配設すると共に、それぞれの長さが約15mmの50Ω同軸ケーブル6であって、直径約0.15mmの中心導体6−1と外側導体6−2に接続されている。このように、信号用プローブ2と接地用プローブ3の針先から基板7への接続が、平行2本線路構造と同軸線路構造とから構成されるプローブの伝送線路構成であるので、高周波における伝送損失を小さくし、特性インピーダンスを安定させることが可能となった。これにより、パルス波信号にてシステムLSIやLCDドライバ等のロジックチップデバイスの電気的特性を検査するのに用いられるプロ−ブカード1の周波数帯域を約1.1GHzに高めることに達成できた。因みに、図2aの針長さ約30mmの平行2本線路構造のプローブ2,3の場合は周波数帯域約400MHzしか達成できなかった。このように、本発明に係わるプローブカードにおいては、半導体ウェハのチップデバイスの電気的特性検査に使用する周波数を約3倍まで上昇させることができる。
The operation of the
半導体ウェハにおいて、高集積化チップデバイスの電気的特性の検査に高周波帯域の信号、特にパルス波を用いるプローブカードに利用することができる。 In a semiconductor wafer, it can be used for a probe card that uses a signal in a high frequency band, particularly a pulse wave, for inspection of electrical characteristics of a highly integrated chip device.
1:プローブカード 2:信号用プローブ 3:接地用プローブ 4:針元 5:中間支持部 5−1:支持板
5−2:樹脂固定部 6:同軸ケーブル 6−1:中心導体 6−2:外側導体 6−3:誘電体 7:基板 7−1:接地用配線 8:信号用配線 9:接続部
1: Probe card 2: Signal probe 3: Grounding probe 4: Needle base 5: Intermediate support portion 5-1: Support plate
5-2: Resin fixing part 6: Coaxial cable 6-1: Center conductor 6-2: Outer conductor 6-3: Dielectric 7: Substrate 7-1: Grounding wiring 8: Signaling wiring 9: Connection part
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