JP2008204975A - Device and method of inspecting semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の検査装置及びそれを用いた検査方法に関し、特に高温時又は低温時のプローブ検査に用いる検査装置及びそれを用いた検査方法に関する。 The present invention relates to an inspection apparatus for a semiconductor device and an inspection method using the same, and more particularly to an inspection apparatus used for probe inspection at a high temperature or a low temperature and an inspection method using the same.
近年、車載品種を中心とする半導体装置において、高温時及び低温時における信頼性評価が必須となりつつあり、高温時又は低温時でプローブ検査を実施して不良品をスクリーニングする技術が提案されている。 In recent years, reliability evaluation at high and low temperatures is indispensable for semiconductor devices centering on in-vehicle varieties, and a technique for screening defective products by performing probe inspection at high or low temperatures has been proposed. .
高温時又は低温時のプローブ検査は、検査時に各温度におけるプローブカードのプローブピンの膨張又は収縮を考慮する必要がある。しかしながら、従来はプローブカードを構成するプローブピンの加熱時間又は冷却時間とそのオーバードライブ量とは、パッド数を始めとするLSI(Large Scale Integrated Circuit)の品種条件に拘わらず、一律に且つ経験的に決められている。 In the probe inspection at a high temperature or a low temperature, it is necessary to consider expansion or contraction of the probe pin of the probe card at each temperature at the time of inspection. Conventionally, however, the heating time or cooling time of the probe pins constituting the probe card and the overdrive amount are uniform and empirical regardless of the LSI (Large Scale Integrated Circuit) type conditions including the number of pads. It is decided to.
その結果、プローブピンの膨張及び収縮が不十分となるため、検査途中でプローブピンがパッドに十分に当たらずにコンタクト不良が多発するなどして、検査効率が悪化する。 As a result, the expansion and contraction of the probe pin becomes insufficient, so that the probe pin does not sufficiently hit the pad during the inspection, and contact failure frequently occurs, and the inspection efficiency deteriorates.
この問題を解決するために、プローバ装置内に設置したプローブカードの針(プローブピン)専用の加熱冷却装置によってプローブピンを加熱又は冷却し、その後、カメラによりプローブピンのプローブカードからの高さを検出して、該プローブピンの膨張又は収縮の度合いを調べる技術が提案されている。 In order to solve this problem, the probe pin is heated or cooled by a heating / cooling device dedicated to the probe card needle (probe pin) installed in the prober device, and then the height of the probe pin from the probe card is adjusted by the camera. Techniques have been proposed for detecting and examining the degree of expansion or contraction of the probe pin.
以下、図26を参照しながら、プローブピンのプローブカードからの高さをカメラにより検出してプローブピンの膨張又は収縮を調べる従来のプローバ装置について説明する(例えば、特許文献1を参照。)。 Hereinafter, with reference to FIG. 26, a conventional prober apparatus that detects the height of the probe pin from the probe card by a camera and checks the expansion or contraction of the probe pin will be described (see, for example, Patent Document 1).
図26に示すように、プローバ装置500は、半導体装置が形成されたウエハ(基板)を上面に載置するウエハステージ501及び該ウエハステージ501の下側に設けられ、ウエハを加熱又は冷却するウエハ用過熱冷却装置502と、ウエハステージ501の側方に設けられ、プローブカード505のプローブピン506を加熱又は冷却する加熱冷却部503を有するプローブカード用加熱冷却装置504と、プローブピン506を下方から撮影するプローブピン観測カメラ507と、撮影された画像データからプローブピン506におけるプローブカード505の下面からの高さを測定するプローブピン評価装置508とから構成される。
As shown in FIG. 26, a
プローバ装置500による高温時又は低温時のプローブ検査は、まず、検査対象であるウエハをウエハステージ501の上に載置し、その後、ウエハ用加熱冷却装置502によりウエハを所定の温度にまで加熱又は冷却する。
In the probe inspection at the time of high temperature or low temperature by the
次に、プローブカード505のプローブピン506をプローブカード用加熱冷却部503の上に接触させて、プローブカード用加熱冷却装置504により所定の温度にまで加熱又は冷却する。この時のプローブピン506の膨張又は収縮の状態は、プローブピン観測カメラ507によってプローブピン506を撮影し、プローブピン評価装置508により画像を解析してプローブピン506の高さを検出して調べる。
Next, the
以上のように、従来例に係るプローブピン506の膨張又は収縮の検出方法は、プローブピン506の加熱又は冷却する工程と、プローブピン観測カメラ507によりプローブピン506を観測して、プローブピン評価装置508によりプローブピン506の高さを検出する工程とを繰り返す。これにより、プローブピンの膨張又は収縮を調べることができる。
しかしながら、前記従来の高温時又は低温時のプローブ検査におけるプローブピンの膨張又は収縮を調べる方法は、各プローブピンの高さが膨張又は収縮が飽和状態に達するまで、プローブピンを加熱又は冷却する工程と、プローブピンの高さを測定して、プローブピンの膨張又は収縮を調べる工程とを幾度も繰り返す必要があることから、作業的に非効率であるという問題がある。 However, in the conventional method for examining the expansion or contraction of the probe pin in the probe inspection at a high temperature or a low temperature, the step of heating or cooling the probe pin until the height of each probe pin reaches a saturation state. Since it is necessary to repeat the process of measuring the height of the probe pin and checking the expansion or contraction of the probe pin many times, there is a problem that the work is inefficient.
また、加熱又は冷却による各プローブピンの高さが飽和する時間を精度良く定量化することが困難である。 In addition, it is difficult to accurately quantify the time during which the height of each probe pin is saturated by heating or cooling.
さらに、プローブカードに印加するオーバードライブ量の適量を判断するのが難しいという問題や、半導体チップごとにプローバ設定データを用意しなければならないという問題もある。 Furthermore, there is a problem that it is difficult to determine an appropriate amount of overdrive to be applied to the probe card and a problem that prober setting data must be prepared for each semiconductor chip.
本発明は、前記従来の問題に鑑み、LSIのパッド数などの品種条件に応じて、高温時又は低温時のプローブ検査におけるプローブカードのプローブピンの膨張又は収縮の飽和時間とオーバードライブ量との関係を定量的に求めることができるようにし、また、高温時、常温時及び低温時のプローブカードに対する最適なオーバードライブ量を求めて、プローバ設定データをいつでも活用できるようにすることを目的とする。 In view of the above-mentioned conventional problems, the present invention relates to the saturation time and the overdrive amount of the probe pin of the probe card in the probe inspection at the high temperature or low temperature according to the product condition such as the number of pads of the LSI. The purpose is to be able to obtain the relationship quantitatively, and to obtain the optimal overdrive amount for the probe card at high temperature, normal temperature and low temperature so that the prober setting data can be used at any time .
前記の目的を達成するため、本発明は、半導体装置の検査装置を、プローブピンが接触することにより電気的特性が変化する評価素子を用いて、プローブピンの膨張又は収縮の飽和時間及びプローブカードに対するオーバードライブ量を求める構成とする。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides an inspection device for a semiconductor device, using an evaluation element whose electrical characteristics change when the probe pin comes into contact, and a saturation time of expansion or contraction of the probe pin and a probe card. The amount of overdrive with respect to is determined.
具体的に、本発明に係る第1の半導体装置の検査装置は、基板に形成された半導体装置の電気的特性をプローブカードを有するプローバを用いて検査する半導体装置の検査装置を対象とし、プローブカードに設けられたプローブピンを加熱又は冷却するプローブピン温度制御部と、プローブピン温度制御部に設けられ、プローブピンを接触するプロービング評価部と、プロービング評価部の電気的特性を検出し且つ評価するプロービング評価装置とを備え、プロービング評価装置は、高温状態又は低温状態において、プローブピンとの接触によるストレスによって変化するプロービング評価部における電気的特性から、プローブピンの膨張又は収縮の飽和時間及び基板のプローブカードに対するオーバードライブ量を求めて出力することを特徴とする。 Specifically, a first semiconductor device inspection apparatus according to the present invention is directed to a semiconductor device inspection apparatus that inspects the electrical characteristics of a semiconductor device formed on a substrate using a prober having a probe card. A probe pin temperature control unit for heating or cooling a probe pin provided on the card, a probing evaluation unit provided in the probe pin temperature control unit for contacting the probe pin, and an electrical characteristic of the probing evaluation unit are detected and evaluated. The probing evaluation device comprises a probe pin expansion or contraction saturation time and a substrate saturation time based on electrical characteristics in the probing evaluation unit that change due to stress due to contact with the probe pin in a high temperature state or a low temperature state. The feature is to obtain and output the overdrive amount for the probe card. To.
第1の半導体装置の検査装置によると、プローブピン温度制御部に設けられ、プローブピンを接触するプロービング評価部と、プロービング評価部の電気的特性を検出し且つ評価するプロービング評価装置とを備えており、プロービング評価装置は、高温状態又は低温状態において、プローブピンとの接触によるストレスによって変化するプロービング評価部における電気的特性から、プローブピンの膨張又は収縮の飽和時間及び基板のプローブカードに対するオーバードライブ量を求めて出力するため、高温又は低温時のプローブ検査におけるプローブカードのプローブピンの膨張又は収縮の飽和時間とオーバードライブ量との関係を定量的に求めることができる。 According to the inspection apparatus for a first semiconductor device, the probe pin temperature control unit includes a probing evaluation unit that contacts the probe pin, and a probing evaluation device that detects and evaluates electrical characteristics of the probing evaluation unit. The probing evaluation device determines the probe pin expansion or contraction saturation time and the amount of overdrive of the substrate relative to the probe card based on the electrical characteristics in the probing evaluation unit that change due to stress due to contact with the probe pin in a high temperature state or a low temperature state. Therefore, the relationship between the overdrive amount and the saturation time of the expansion or contraction of the probe pin of the probe card in the probe inspection at the high temperature or low temperature can be obtained quantitatively.
第1の半導体装置の検査装置において、プロービング評価部は、それぞれストレスによって電気的特性が変化する複数の評価素子が行列状に集積されてなる評価回路と、複数の評価素子のうちのいずれかを特定する行デコーダ回路及び列デコーダ回路と、評価素子に流れる電流量及び該電流量が変化した評価素子の位置を検出する電流・位置検出回路とを有していることが好ましい。 In the inspection apparatus for a first semiconductor device, the probing evaluation unit includes an evaluation circuit in which a plurality of evaluation elements whose electrical characteristics change due to stress are integrated in a matrix, and one of the plurality of evaluation elements. It is preferable to include a row decoder circuit and a column decoder circuit to be identified, and a current / position detection circuit that detects the amount of current flowing through the evaluation element and the position of the evaluation element in which the current amount has changed.
第1の半導体装置の検査装置において、プロービング評価部は、プローブピン温度制御部から分離可能であることが好ましい。 In the inspection apparatus for the first semiconductor device, the probing evaluation unit is preferably separable from the probe pin temperature control unit.
本発明に係る第2の半導体装置の検査装置は、基板に形成された半導体装置の電気的特性をプローブカードを有するプローバを用いて検査する半導体装置の検査装置を対象とし、基板を加熱又は冷却する基板温度制御部と、基板に形成された複数のパッド電極の下側に設けられたプロービング評価部と、プロービング評価部の電気的特性を検出し且つ評価するプロービング評価装置とを備え、プロービング評価装置は、高温状態又は低温状態において、プローブピンとの接触によるストレスによって変化するプロービング評価部における電気的特性から、プローブピンの膨張又は収縮の飽和時間及び基板のプローブカードに対するオーバードライブ量を求めて出力することを特徴とする。 A second semiconductor device inspection apparatus according to the present invention is directed to a semiconductor device inspection apparatus that inspects the electrical characteristics of a semiconductor device formed on a substrate using a prober having a probe card, and heats or cools the substrate. And a probing evaluation unit that detects and evaluates electrical characteristics of the probing evaluation unit, and performs probing evaluation. The device calculates and outputs the saturation time of probe pin expansion or contraction and the amount of overdrive to the probe card on the board from the electrical characteristics in the probing evaluation section that changes due to stress due to contact with the probe pin in a high temperature state or a low temperature state. It is characterized by doing.
第2の半導体装置の検査装置によると、基板に形成された複数のパッド電極の下側に設けられたプロービング評価部と、プロービング評価部の電気的特性を検出し且つ評価するプロービング評価装置とを備えており、プロービング評価装置は、高温状態又は低温状態において、プローブピンとの接触によるストレスによって変化するプロービング評価部における電気的特性から、プローブピンの膨張又は収縮の飽和時間及び基板のプローブカードに対するオーバードライブ量を求めて出力するため、高温又は低温時のプローブ検査におけるプローブカードのプローブピンの膨張又は収縮の飽和時間とオーバードライブ量との関係を定量的に求めることができる。 According to the second semiconductor device inspection apparatus, the probing evaluation unit provided below the plurality of pad electrodes formed on the substrate, and the probing evaluation unit for detecting and evaluating the electrical characteristics of the probing evaluation unit The probing evaluation device is provided with a probe pin expansion / contraction saturation time and a substrate over the probe card from the electrical characteristics in the probing evaluation section that change due to stress due to contact with the probe pin in a high temperature state or a low temperature state. Since the drive amount is obtained and outputted, the relationship between the overdrive amount and the saturation time of the expansion or contraction of the probe pin of the probe card in the probe inspection at a high or low temperature can be quantitatively obtained.
第2の半導体装置の検査装置において、プロービング評価部は、それぞれストレスによって電気的特性が変化する複数の評価素子が行列状に集積されてなる評価回路と、複数の評価素子のうちのいずれかを特定する行デコーダ回路及び列デコーダ回路と、評価素子に流れる電流量及び該電流量が変化した評価素子の位置を検出する電流・位置検出回路とを有していることが好ましい。 In the inspection apparatus for the second semiconductor device, the probing evaluation unit includes an evaluation circuit in which a plurality of evaluation elements whose electrical characteristics change due to stress are integrated in a matrix, and one of the plurality of evaluation elements. It is preferable to include a row decoder circuit and a column decoder circuit to be identified, and a current / position detection circuit that detects the amount of current flowing through the evaluation element and the position of the evaluation element in which the current amount has changed.
第2の半導体装置の検査装置において、プロービング評価部は、ストレスによって電気的特性が変化する単体の評価素子と、評価素子に流れる電流量を検出する電流検出回路とを有していることが好ましい。 In the second semiconductor device inspection apparatus, the probing evaluation unit preferably includes a single evaluation element whose electrical characteristics change due to stress and a current detection circuit that detects the amount of current flowing through the evaluation element. .
第2の半導体装置の検査装置において、プロービング評価装置は、半導体装置に形成されていることが好ましい。 In the second semiconductor device inspection apparatus, the probing evaluation apparatus is preferably formed in the semiconductor device.
また、第2の半導体装置の検査装置において、プロービング評価装置は、半導体装置の外部に形成されていることが好ましい。 In the second semiconductor device inspection apparatus, the probing evaluation apparatus is preferably formed outside the semiconductor device.
第2の半導体装置の検査装置は、半導体基板上に形成され、半導体装置に電気信号を印加するIOパッド電極と、IOパッド電極とプロービング評価部とを接続するヒューズ回路とをさらに備えていることが好ましい。 The inspection apparatus for the second semiconductor device further includes an IO pad electrode that is formed on the semiconductor substrate and applies an electrical signal to the semiconductor device, and a fuse circuit that connects the IO pad electrode and the probing evaluation unit. Is preferred.
また、第2の半導体装置の検査装置は、半導体基板上に形成され、半導体装置に電気信号を印加するIOパッド電極と、IOパッド電極とプロービング評価部との間、及びIOパッド電極と半導体装置を構成する回路との間を選択的に接続するセレクタ回路とをさらに備えていることが好ましい。 In addition, a second semiconductor device inspection device is formed on a semiconductor substrate and applies an electrical signal to the semiconductor device, between the IO pad electrode and the probing evaluation unit, and between the IO pad electrode and the semiconductor device. It is preferable to further include a selector circuit that selectively connects between the circuits constituting the circuit.
第2の半導体装置の検査装置において、半導体装置は基板に形成されたスクライブラインを挟んで複数形成されており、プロービング評価部及びプロービング評価装置は、スクライブラインに形成され、プロービング評価部は、ストレスによって電気的特性が変化する単体の評価素子と、評価素子に流れる電流量を検出する電流検出回路とを有していることが好ましい。 In the second semiconductor device inspection apparatus, a plurality of semiconductor devices are formed across the scribe line formed on the substrate, the probing evaluation unit and the probing evaluation unit are formed on the scribe line, and the probing evaluation unit It is preferable to have a single evaluation element whose electrical characteristics change depending on the current and a current detection circuit that detects the amount of current flowing through the evaluation element.
第1又は第2の半導体装置の検査装置は、出力されたプローブピンの膨張又は収縮の飽和時間、及び基板のプローブカードに対するオーバードライブ量の値を保持するデータ保持手段と、データ保持手段とプローバとを接続するネットワーク手段とをさらに備え、他の半導体装置の検査において、データ保持手段に保持されたデータを初期設定値として用いることが好ましい。 The inspection apparatus for the first or second semiconductor device includes a data holding means for holding the output probe pin expansion or contraction saturation time and the value of the overdrive amount for the probe card on the substrate, the data holding means and the prober. It is preferable that the network means for connecting the data holding means is further provided, and the data held in the data holding means is used as an initial set value in the inspection of another semiconductor device.
本発明に係る第1の半導体装置の検査方法は、半導体装置が形成された基板を加熱又は冷却する基板温度制御部と、プローブカードに設けられたプローブピンを加熱又は冷却するプローブピン温度制御部と、プローブピン温度制御部に設けられ、プローブピンを接触するプロービング評価部と、プロービング評価部の電気的特性を検出し且つ評価するプロービング評価装置とを有する半導体装置の検査方法を対象とし、基板温度制御部及びプローブピン温度制御部により、半導体装置及びプローブピンを所定の温度にまでそれぞれ加熱又は冷却する工程(a)と、半導体装置に設けられたパッド電極にプローブピンを接触させる際のプローブ応力に相当するオーバードライブ量を初期設定する工程(b)と、所定の温度において、プローブピンをプロービング評価部に、初期設定されたオーバードライブ量で接触させる工程(c)と、プロービング評価部にプローブピンを接触させた時の、プローブピンの膨張又は収縮によるプロービング評価部を流れる電流値の変動量を所定時間ごとに測定して保持する工程(d)と、保持された電流値の複数の変動量を累積して累積度数データを求める工程(e)と、求めた累積度数データと、あらかじめ設定された保護膜とプローブピンとが正常に接触した時の電流値の変動量の基準値とを比較する工程(f)と、工程(f)における累積度数データが基準値に到達した場合には、オーバードライブ量が適切と判断し、一方、工程(f)における累積度数データが基準値に到達していない場合には、オーバードライブ量が不適切と判断する工程(g)と、工程(g)においてオーバードライブ量が適切と判断された場合は、半導体装置の検査を開始し、一方、工程(g)においてオーバードライブ量が不適切と判断された場合は、オーバードライブ量が適切な値となるまで、工程(b)から工程(g)までを繰り返す工程(h)とを備えていることを特徴とする。 A first semiconductor device inspection method according to the present invention includes a substrate temperature control unit that heats or cools a substrate on which a semiconductor device is formed, and a probe pin temperature control unit that heats or cools probe pins provided on a probe card. And a probing evaluation unit that is provided in the probe pin temperature control unit and that contacts the probe pin, and a probing evaluation device that detects and evaluates the electrical characteristics of the probing evaluation unit, and a substrate, A step (a) of heating or cooling the semiconductor device and the probe pin to a predetermined temperature by the temperature control unit and the probe pin temperature control unit, respectively, and a probe for bringing the probe pin into contact with a pad electrode provided in the semiconductor device A step (b) of initializing an overdrive amount corresponding to the stress, and a probe probe at a predetermined temperature; (C) in which the probe pin is brought into contact with the probing evaluation unit with an initial overdrive amount, and a current value flowing through the probing evaluation unit due to expansion or contraction of the probe pin when the probe pin is brought into contact with the probing evaluation unit. A step (d) of measuring and holding the amount of fluctuation every predetermined time, a step (e) of accumulating a plurality of amounts of fluctuation of the held current value to obtain cumulative frequency data, the obtained cumulative frequency data, The step (f) for comparing the reference value of the amount of fluctuation of the current value when the preset protective film and the probe pin are in normal contact with the cumulative frequency data in the step (f) reaches the reference value Determines that the overdrive amount is appropriate. On the other hand, if the cumulative frequency data in step (f) does not reach the reference value, the overdrive amount is determined to be inappropriate. When the overdrive amount is determined to be appropriate in (g) and step (g), the semiconductor device inspection is started. On the other hand, if the overdrive amount is determined to be inappropriate in step (g), And a step (h) of repeating the steps (b) to (g) until the overdrive amount becomes an appropriate value.
本発明に係る第2の半導体装置の検査方法は、半導体装置が形成された基板を加熱又は冷却する基板温度制御部と、基板に形成された複数のパッド電極の下側に設けられたプロービング評価部と、プロービング評価部の電気的特性を検出し且つ評価するプロービング評価装置とを有する半導体装置の検査方法を対象とし、基板温度制御部により、半導体装置及びプローブピンを所定の温度にまでそれぞれ加熱又は冷却する工程(a)と、半導体装置に設けられたパッド電極にプローブピンを接触させる際のプローブ応力に相当するオーバードライブ量を初期設定する工程(b)と、所定の温度において、プローブピンをプロービング評価部上のパッド電極に、初期設定されたオーバードライブ量で接触させる工程(c)と、プロービング評価部の電極パッドにプローブピンを接触させた時の、プローブピンの膨張又は収縮によるプロービング評価部を流れる電流値の変動量を所定時間ごとに測定して保持する工程(d)と、保持された電流値の複数の変動量を累積して累積度数データを求める工程(e)と、求めた累積度数データと、あらかじめ設定されたパッド電極とプローブピンとが正常に接触した時の電流値の変動量の基準値とを比較する工程(f)と、工程(f)における累積度数データが基準値に到達した場合には、オーバードライブ量が適切と判断し、一方、工程(f)における累積度数データが基準値に到達していない場合には、オーバードライブ量が不適切と判断する工程(g)と、工程(g)においてオーバードライブ量が適切と判断された場合は、半導体装置の検査を開始し、一方、工程(g)においてオーバードライブ量が不適切と判断された場合は、オーバードライブ量が適切な値となるまで、工程(b)から工程(g)までを繰り返す工程(h)とを備えていることを特徴とする。 A second semiconductor device inspection method according to the present invention includes a substrate temperature control unit that heats or cools a substrate on which a semiconductor device is formed, and probing evaluation provided below a plurality of pad electrodes formed on the substrate. And a probing evaluation device that detects and evaluates the electrical characteristics of the probing evaluation unit, and the substrate temperature control unit heats the semiconductor device and the probe pin to a predetermined temperature, respectively. Or a step (a) of cooling, a step (b) of initializing an overdrive amount corresponding to the probe stress when the probe pin is brought into contact with a pad electrode provided in the semiconductor device, and a probe pin at a predetermined temperature. A step (c) of contacting the pad electrode on the probing evaluation part with an initial overdrive amount, and probing evaluation A step (d) of measuring and holding the fluctuation amount of the current value flowing through the probing evaluation section due to the expansion or contraction of the probe pin when the probe pin is brought into contact with the electrode pad of the probe pin, and the held current A step (e) for accumulating a plurality of fluctuation values of the value to obtain cumulative frequency data, the obtained cumulative frequency data, and the fluctuation amount of the current value when the preset pad electrode and the probe pin normally contact each other. When the cumulative frequency data in the step (f) for comparing with the reference value and the cumulative frequency data in the step (f) reach the standard value, it is determined that the overdrive amount is appropriate, while the cumulative frequency data in the step (f) is When the reference value has not been reached, the semiconductor device includes the step (g) for determining that the overdrive amount is inappropriate and the step (g) for determining that the overdrive amount is appropriate. On the other hand, if the overdrive amount is determined to be inappropriate in the step (g), the step (b) to the step (g) are repeated until the overdrive amount becomes an appropriate value ( h).
第1又は第2の半導体装置の検査方法において、プロービング評価部は、複数の評価素子を含み、工程(d)は、プロービング評価部における各評価素子を流れる電流値の変動量の経時変化を複数回測定することにより、各評価素子を流れる電流値の変動量の経時変化がなくなるまでの飽和時間を求める工程を含み、工程(e)において、累積度数データは、評価素子ごとに求められた飽和時間により求めることが好ましい。 In the first or second semiconductor device inspection method, the probing evaluation unit includes a plurality of evaluation elements, and the step (d) includes a plurality of time-dependent changes in the amount of change in the current value flowing through each evaluation element in the probing evaluation unit. Including a step of obtaining a saturation time until the change of the current value flowing through each evaluation element does not change with time by measuring once, and in step (e), the cumulative frequency data is the saturation obtained for each evaluation element. It is preferable to obtain by time.
また、第1又は第2の半導体装置の検査方法において、プロービング評価部は、それぞれが単体の評価素子を含む複数が設けられており、工程(d)は、各プロービング評価部における評価素子を流れる電流値の変動量の経時変化を複数回測定することにより、各プロービング評価部の評価素子を流れる電流値の変動量の経時変化がなくなるまでの飽和時間を求める工程を含み、工程(e)において、累積度数データは、プロービング評価部ごとに求められた飽和時間により求めることが好ましい。 In the first or second semiconductor device inspection method, a plurality of probing evaluation units each including a single evaluation element are provided, and step (d) flows through the evaluation elements in each probing evaluation unit. In step (e), a step of obtaining a saturation time until there is no change over time in the amount of variation in the current value flowing through the evaluation element of each probing evaluation unit by measuring the variation over time in the amount of variation in the current value, The cumulative frequency data is preferably obtained from the saturation time obtained for each probing evaluation unit.
第1又は第2の半導体装置の検査方法は、工程(h)よりも後に、求められたオーバードライブ量の適切な値を、他の半導体装置の検査時の初期設定値に用いる工程(I)をさらに備えていることが好ましい。 In the first or second semiconductor device inspection method, after the step (h), an appropriate value of the obtained overdrive amount is used as an initial set value at the time of inspection of another semiconductor device (I). Is preferably further provided.
また、第1又は第2の半導体装置の検査方法は、工程(h)よりも後に、求められた飽和時間を、他の半導体装置の検査時の初期設定値に用いる工程(I)をさらに備えていることが好ましい。 The inspection method for the first or second semiconductor device further includes a step (I) of using the obtained saturation time as an initial set value at the time of inspection of another semiconductor device after the step (h). It is preferable.
本発明に係る半導体装置の検査装置及びそれを用いた検査方法によると、LSIごとにパッド数が異なる等の品種条件に応じて、高温時又は低温時のプローブ検査におけるプローブカードのプローブピンの膨張又は収縮が飽和する飽和時間とオーバードライブ量との関係を定量的に取得することができる。その上、高温時、常温時及び低温時のプローブカードに適切なオーバードライブ量をいつでも活用することができる。 According to the semiconductor device inspection apparatus and the inspection method using the same according to the present invention, the expansion of the probe pin of the probe card in the probe inspection at high temperature or low temperature according to the product condition such as the number of pads being different for each LSI Alternatively, the relationship between the saturation time at which the contraction is saturated and the overdrive amount can be quantitatively acquired. In addition, an appropriate amount of overdrive can be used at any time for probe cards at high temperatures, normal temperatures, and low temperatures.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の検査装置について図面を参照しながら説明する。
(First embodiment)
A semiconductor device inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の検査装置を模式的に示している。図1に示すように、第1の実施形態に係るプローバ装置100は、複数の半導体装置が形成されたウエハ(基板)を上面に載置するウエハステージ101と、該ウエハステージ101の下側に設けられ、ウエハを加熱又は冷却するウエハ用過熱冷却装置102と、ウエハステージ101の側方に設けられ、プローブカード106に設けられた複数のプローブピン107を加熱又は冷却し、上面が保護膜103に覆われ且つプローブカード106に対するオーバードライブ量とプローブピン107の膨張又は収縮の飽和時間とを電気的に調べるプロービング評価回路104と、該プロービング評価回路104の下側に設けられ、プローブピン107を加熱又は冷却するプローブピン用加熱冷却装置105と、プロービング評価回路104と配線108により接続され、プロービング評価回路104の電気的特性をモニタし且つ評価するプロービング評価装置109とから構成される。
FIG. 1 schematically shows a semiconductor device inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
プロービング評価回路104の上面を覆う保護膜は、プロービング評価回路104のプローブピン107との接触による損傷を防止できればよく、例えばアルミニウム(Al)からなる金属膜、さらには、窒化チタン、窒化シリコン又は酸化シリコン等の絶縁膜を用いることができる。
The protective film covering the upper surface of the probing
図2(a)にプロービング評価回路104の平面構成を示す。図2(a)に示すように、プロービング評価回路104は、プローブカードのプローブピンが接触するプロービング領域200に、例えばそれぞれがトランジスタからなり、プローブピンの応力によって流れる電流値が変動する複数の評価素子201が行列状(アレイ状)に配置されている。ここで、評価素子となるトランジスタには、電界効果トランジスタ又はバイポーラトランジスタを用いることができる。
FIG. 2A shows a planar configuration of the probing
プロービング領域200の周囲には、行デコーダ用配線202を介して各評価素子201と接続され、Y方向のアドレスを指定する行デコーダ回路203と、列デコーダ用配線204を介して各評価素子201と接続され、X方向のアドレスを指定する列デコーダ回路205と、電流・位置検出回路用配線206を介して各評価素子201と接続され、各評価素子201に流れる電流値及びプローブピンの膨張又は収縮によって電流が流れる評価素子201のアドレス位置の変動を検出する電流・位置検出回路207とがそれぞれ配置されている。
Around the probing
図2(b)は1つの評価素子201を示しており、プロービング領域200のプローブ応力により1ビットの電流値が変動し、端子として電流・位置検出回路用端子201a、列デコーダ用端子201b及び行デコーダ用端子201cを有している。
FIG. 2B shows one
ここで、プロービング評価回路104において、プローブピンの応力(プローブ応力)により電流値が変動する実験データを示す。図3はアレイ状に配置された複数の評価素子201に、複数のプローブピン107が接触する様子を模式的に表わしている。
Here, in the probing
図4(a)は、保護膜103の下に、アレイ状に配置されたトランジスタからなる複数の評価素子201に、1本のプローブピン107が接触している状態を表わしている。これにより、図4(b)に示すように、プローブピン107の接触応力が加わっている評価素子201を示すアドレスにおいて、プローブ応力による電流変動特性が観測される。図4(b)に示す電流変動特性からは、該当するアドレスの評価素子201に流れる電流の最大電流の変動量は、約10%の増大であることが分かる。
FIG. 4A shows a state in which one
図5(a)は、各評価素子201に、図5(b)に示すSRAM(Static Random Access Memory)セル208を用いた場合を示す。図5(c)に示すように、プローブピン107の接触応力が加わっている評価素子201を示すアドレスにおいて、プローブ応力による電流変動特性が観測される。図5(c)に示す電流変動特性からは、該当するアドレスの1ビットのSRAMセル208に流れる電流209の最大電流の変動量は、約4%の増大であることが分かる。
FIG. 5A shows a case where an SRAM (Static Random Access Memory)
このように、第1の実施形態によると、高温時又は低温時のプローブ検査におけるプローブカード106のプローブピン107の膨張又は収縮の飽和時間と高温時、常温時又は低温時のプローブカード106に対する適切なオーバードライブ量を決定することができる。
Thus, according to the first embodiment, the saturation time of expansion or contraction of the
また、半導体装置(半導体チップ)の端子形状及び半導体装置のサイズに制限されることなく、プローブカード106のプローブピン107に対応することができる。
Further, the
(第1の実施形態の一変形例)
図6(a)は本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の検査装置におけるプロービング評価回路104を含むプロービング評価回路装置300の模式的な断面構成を示し、図6(b)はプロービング評価回路装置300の平面構成を示している。
(One modification of the first embodiment)
FIG. 6A shows a schematic cross-sectional configuration of a probing
図6(a)及び図6(b)に示すように、本変形例に係るプロービング評価回路装置300は、上面のほぼ全面が保護膜103で覆われたプロービング評価回路104が、プローブピン用加熱冷却装置105と分離可能な構造を採る。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the probing
具体的には、プロービング評価回路104は、プロービング評価回路ボード301に組み込まれ、プロービング評価回路ボード301が、プローブピン用加熱冷却装置105の上に設けられたプロービング評価ボード302の上に脱着可能に保持されると共に、電気的に接続されている。
Specifically, the probing
プロービング評価回路104とプロービング評価回路ボード301とは、プロービング評価回路104のプロービング評価回路端子104a、配線303及びプロービング評価回路ボード301のプロービング評価回路ボード端子304により電気的に接続されている。また、プロービング評価回路ボード301とプロービング評価ボード302とは、プロービング評価回路ボード301のプロービング評価回路ボードピン305及びプロービング評価ボード302のプロービング評価ボード端子306により電気的に接続されている。
The probing
このように、本変形例によると、プロービング評価回路104を組み込んだプロービング評価回路ボード301の性能の劣化、故障又は仕様変更等が生じたとしても、新たなプロービング評価回路ボード301、すなわち新たなプロービング評価回路104と容易に交換することができる。
As described above, according to this modification, even if the performance degradation, failure, or specification change of the probing
(検査方法)
以下、前記のように構成された半導体装置の検査装置を用いた検査方法について図面を参照しながら説明する。
(Inspection method)
Hereinafter, an inspection method using the semiconductor device inspection apparatus configured as described above will be described with reference to the drawings.
ここでは、高温時、常温時及び低温時のプローブカードに対する適切なオーバードライブ量、並びに高温時又は低温時のプローブ検査におけるプローブカードのプローブピンの膨張又は収縮の飽和時間を評価して、オーバードライブ量及び飽和時間を定量的に決定する方法を説明する。 Here, overdrive is evaluated by evaluating the appropriate overdrive amount for the probe card at high temperature, normal temperature and low temperature, and the saturation time of probe pin expansion or contraction in probe inspection at high temperature or low temperature. A method for quantitatively determining the amount and the saturation time will be described.
図7(a)は、プローブピン107が保護膜103と非接触の状態であって、電流変動特性の初期値を示している。このときの具体的なプローブピン107とプロービング領域200との位置関係は図7(b)に示す通りである。
FIG. 7A shows the initial value of the current fluctuation characteristic when the
図8(a)は、プローブピン107が保護膜103と接触した状態におけるプローブ応力による電流変動特性を示している。図4(b)及び図5(c)に示したように、プロービング領域200を流れる電流量はプローブ応力によって増大する。この状態で、常温、高温及び低温の各温度条件下において、保護膜103上のプローブピン107の電流変動量が基準値、すなわち保護膜103とプローブピン107とが十分に接触している時に観測される電流の変動量に達しているか否かを確認して、オーバードライブ量を決定する。このときの具体的なプローブピン107とプロービング領域200との位置関係を図8(b)に示す。
FIG. 8A shows current fluctuation characteristics due to probe stress when the
図9(a)は、プローブピン107が保護膜103と接触した状態におけるプローブピン107の膨張時又は収縮時のプローブ応力による電流変動特性を示している。ここでは、保護膜103に接触するプローブピン107は、保護膜103上で膨張又は収縮している。このときの具体的なプローブピン107とプロービング領域200との位置関係を図9(b)に示す。ここで、例えばプローブピン107の膨張時には、プローブカードの下面からの高さが増すため、電流値の変動量はプローブカードのオーバードライブ量の基準値よりも大きくなる。逆に、プローブピン107の収縮時には、プローブカードの下面からの高さが小さくなるため、電流値の変動量はオーバードライブ量の基準値よりも小さくなる。そこで、加熱又は冷却された保護膜103と接触するプローブピン107の応力による電流変動特性が、膨張又は収縮の前後において変動する時間を確認して、プローブピン107の膨張又は収縮の飽和時間を決定する。ここで、膨張又は収縮の前後とは、常温状態から加熱状態に又は常温状態から冷却状態に遷移する前後をいう。
FIG. 9A shows current fluctuation characteristics due to probe stress when the
このように、本実施形態に係る検査方法によると、高温時、常温時及び低温時のプローブカード106に対する適切なオーバードライブ量と、高温時又は低温時のプローブ検査におけるプローブカード106のプローブピン107の膨張又は収縮の飽和時間とを定量的に決定することができる。
As described above, according to the inspection method according to the present embodiment, an appropriate overdrive amount for the
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の検査装置について図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a semiconductor device inspection apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図10は本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の検査装置の要部の平面構成を模式的に表わしている。第2の実施形態に係る半導体装置の検査装置は、第1の実施形態とは異なり、ウエハに形成された半導体装置に組み込まれている。 FIG. 10 schematically shows a planar configuration of the main part of the semiconductor device inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention. Unlike the first embodiment, the semiconductor device inspection apparatus according to the second embodiment is incorporated in a semiconductor device formed on a wafer.
図10に示すように、ウエハ310は、チップ状に分割される1つの半導体装置(半導体チップ)におけるチップ内部領域Aと、該チップ内部領域Aの周辺部に入出力端子を設ける領域であるパッド形成領域Bとがチップバウンダリ311により区画されている。
As shown in FIG. 10, a
パッド形成領域Bには、それぞれアレイ状に配置された複数の評価素子を有するプロービング領域200A、200B、200Cが形成されている。各プロービング領域200A、200B、200Cの上面には、保護膜を兼ねるパッド電極313がそれぞれ形成されている。ここで、各プロービング領域200A、200B、200Cに配置される各評価素子には、第1の実施形態と同様に、プローブ応力によって電流値が変動するトランジスタ又はSRAMセル等を用いることができる。なお、第2の実施形態においては、各プロービング領域200A、200B、200Cごとに、1つのプローブピンが接触する。
In the pad forming region B, probing
チップ内部領域Aには、配線317を介して各プロービング領域200A、200B、200Cの各評価素子と接続され、Y方向のアドレスを指定する行デコーダ回路314と、配線318を介して各プロービング領域200A、200B、200Cの各評価素子と接続され、X方向のアドレスを指定する列デコーダ回路315と、配線319を介して各プロービング領域200A、200B、200Cの各評価素子と接続され、各評価素子に流れる電流値及びプローブピンの膨張又は収縮によって電流が流れる評価素子のアドレス位置の変動を検出する電流・位置検出回路316が形成されている。ここで、各パッド電極313は配線320により、電流・位置検出回路316と接続されている。
The chip internal area A is connected to each evaluation element in each of the probing
また、電流・位置検出回路316は、配線321により行デコーダ回路314と接続され、配線322により列デコーダ回路315と接続されている。
The current /
(第2の実施形態の一変形例)
図11に本発明の第2の実施形態の一変形例を示す。図11において、図10に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
(One Modification of Second Embodiment)
FIG. 11 shows a modification of the second embodiment of the present invention. In FIG. 11, the same components as those shown in FIG.
図11に示すように、本変形例に係る半導体装置の検査装置は、各プロービング領域200A、200B、200Cをパッド形成領域Bではなくチップ内部領域Aに形成している。
As shown in FIG. 11, the inspection apparatus for a semiconductor device according to the present modification forms the probing
このように、第2の実施形態及びその一変形例によると、ウエハ310上に形成された半導体装置である製品又はTEG(Test Element Group)等に、本発明に係る半導体装置の検査装置を形成することにより、高温時又は低温時のプローブ検査におけるプローブカードのプローブピンの膨張又は収縮の飽和時間と、高温時、常温時及び低温時のプローブカードに対する適切なオーバードライブ量とを直接に評価することができるため、データ精度を高めることができる。
As described above, according to the second embodiment and one modification thereof, the semiconductor device inspection apparatus according to the present invention is formed on a product or a TEG (Test Element Group) which is a semiconductor device formed on the
(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の検査装置について図面を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, a semiconductor device inspection apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図12は本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の検査装置の要部の平面構成を模式的に表わしている。第3の実施形態に係る半導体装置の検査装置は、第2の実施形態と異なり、各プロービング領域200D、200E、200Fに配する評価素子をそれぞれ単体のトランジスタにより構成している。
FIG. 12 schematically shows a planar configuration of a main part of an inspection apparatus for a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. In the semiconductor device inspection apparatus according to the third embodiment, unlike the second embodiment, the evaluation elements arranged in the probing
具体的には、図12に示すように、半導体チップのパッド形成領域Bには、プローブ応力によって電流値が変動する評価素子としての単体のトランジスタが配されたプロービング領域200D、200E、200Fが形成されている。各プロービング領域200D、200E、200Fの上面には、保護膜を兼ねるパッド電極313が形成されている。
Specifically, as shown in FIG. 12, in the pad formation region B of the semiconductor chip, probing
なお、第3の実施形態においては、各プロービング領域200D、200E、200Fごとに、1つのプローブピンが接触する。
In the third embodiment, one probe pin comes into contact with each probing
チップ内部領域Aには、配線319を介して各プロービング領域200D、200E、200Fの評価素子と接続され、各評価素子に流れる電流値の変動を検出する電流検出回路326が形成されている。各パッド電極313は配線320により、電流検出回路326と接続されている。
In the chip internal area A, a
(第3の実施形態の第1変形例)
図13に本発明の第3の実施形態の第1変形例を示す。図13において、図12に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
(First Modification of Third Embodiment)
FIG. 13 shows a first modification of the third embodiment of the present invention. In FIG. 13, the same components as those shown in FIG.
図13に示すように、第1変形例に係る半導体装置の検査装置は、各プロービング領域200D、200E、200Fをパッド形成領域Bではなくチップ内部領域Aに形成している。
As shown in FIG. 13, the semiconductor device inspection apparatus according to the first modification forms the probing
(第3の実施形態の第2変形例)
図14に本発明の第3の実施形態の第2変形例を示す。図14において、図12に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。
(Second modification of the third embodiment)
FIG. 14 shows a second modification of the third embodiment of the present invention. 14, the same components as those shown in FIG. 12 are denoted by the same reference numerals.
図14に示すように、第2変形例に係るプロービング評価回路104は、ウエハ310に形成された第1の半導体チップ領域340Aと第2の半導体チップ領域340Bとの間に設けられるウエハ310の分割領域(切削領域)であるスクライブ領域Cに形成されている。
As shown in FIG. 14, the probing
具体的には、ウエハ310のスクライブ領域Cには、評価素子としての単体のトランジスタが配されたプロービング領域200D、200E、200Fが形成されている。各プロービング領域200D、200E、200Fの上面には、保護膜を兼ねるパッド電極313が形成されている。
Specifically, in the scribe region C of the
さらにスクライブ領域Cには、配線319を介して各プロービング領域200D、200E、200Fの評価素子と接続され、各評価素子に流れる電流値の変動を検出する電流検出回路326が形成されている。各パッド電極313は配線320により、電流検出回路326と接続されている。
Further, in the scribe region C, a
このように、第3の実施形態及び第1変形例は、製品又はTEG等の半導体チップ全般に適用することができる。また、第2変形例は、主にウエハ310のスクライブ領域C上に形成される製品又はTEG等の半導体チップに適用することができる。
As described above, the third embodiment and the first modification can be applied to general semiconductor chips such as products or TEGs. Further, the second modification can be applied mainly to a product formed on the scribe region C of the
第3の実施形態及びその変形例によると、製品となる半導体装置又はTEG等を使用して、簡単な回路構成で、高温時又は低温時のプローブ検査におけるプローブカードのプローブピンの膨張又は収縮の飽和時間と、高温時、常温時及び低温時のプローブカードに対する適切なオーバードライブ量とを直接に評価できるため、データ精度を高めることができる。また、第2変形例においては、スクライブ領域の有効活用ができる。 According to the third embodiment and the modification thereof, the expansion or contraction of the probe pin of the probe card in the probe inspection at a high temperature or a low temperature can be performed with a simple circuit configuration by using a semiconductor device or TEG as a product. Since the saturation time and the appropriate amount of overdrive for the probe card at high temperature, normal temperature, and low temperature can be directly evaluated, data accuracy can be improved. In the second modification, the scribe area can be effectively used.
(検査方法)
以下、前記のように構成された半導体装置の検査装置を用いた検査方法について図面を参照しながら説明する。
(Inspection method)
Hereinafter, an inspection method using the semiconductor device inspection apparatus configured as described above will be described with reference to the drawings.
ここでは、高温時、常温時及び低温時のプローブカードに対する適切なオーバードライブ量、並びに高温時又は低温時のプローブ検査におけるプローブカードのプローブピンの膨張又は収縮の飽和時間を評価して、オーバードライブ量及び飽和時間を定量的に決定する方法を説明する。 Here, overdrive is evaluated by evaluating the appropriate overdrive amount for the probe card at high temperature, normal temperature and low temperature, and the saturation time of probe pin expansion or contraction in probe inspection at high temperature or low temperature. A method for quantitatively determining the amount and the saturation time will be described.
図15(a)は、プローブピン107がパッド電極313と非接触の状態であって、電流変動特性の初期値を示している。このときの具体的なプローブピン107とプロービング領域200との位置関係は図15(b)に示す通りである。
FIG. 15A shows the initial value of the current fluctuation characteristic when the
図16(a)は、プローブピン107がパッド電極313と接触した状態におけるプローブ応力による電流変動特性を示している。このように、単体のトランジスタからなる評価素子を流れる電流量は、プローブ応力によって増大する。ここで、常温、高温及び低温の各温度条件下において、各パッド電極313上のプローブピン107の電流の変動量が基準値、すなわちパッド電極313とプローブピン107とが十分に接触している時に観測される電流の変動量に達しているか否かを確認して、オーバードライブ量を決定する。このときの具体的なプローブピン107とプロービング領域200との位置関係を図16(b)及び図16(c)に示す。
FIG. 16A shows current fluctuation characteristics due to probe stress when the
図16(b)は高温時におけるプローブピン107を示し、プローブピン107がパッド電極313と膨張した状態で接触している。図16(a)及び図16(b)に示すように、パッド電極313上でプローブピン107が膨張して、評価素子の中心部に近接することにより、常温時と比べて電流の変動量が増大している。
FIG. 16B shows the
これに対し、図16(c)は低温時におけるプローブピン107を示し、プローブピン107がパッド電極313と収縮した状態で接触している。図16(a)及び図16(c)に示すように、パッド電極313上でプローブピン107が収縮して、評価素子の中心部から離れることにより、常温時と比べて電流の変動量が減少している。
In contrast, FIG. 16C shows the
第3の実施形態においては、各パッド電極313と接触するプローブピン107の応力による電流変動特性が、膨張又は収縮の前後において電流変動量の増減が安定する時間を確認して、プローブピン107の膨張又は収縮の飽和時間を決定する。前述したように、膨張又は収縮の前後とは、常温状態から加熱状態に又は常温状態から冷却状態に遷移する前後をいう。
In the third embodiment, the current fluctuation characteristics due to the stress of the
第3の実施形態によると、高温時、常温時及び低温時のプローブカードに対する最適なオーバードライブ量と、高温時又は低温時のプローブ検査におけるプローブカードのプローブピンの膨張又は収縮の飽和時間とを定量的に取得することができる。 According to the third embodiment, the optimum overdrive amount for the probe card at high temperature, normal temperature, and low temperature, and the saturation time of expansion or contraction of the probe pin of the probe card in the probe inspection at high temperature or low temperature It can be obtained quantitatively.
(第4の実施形態)
以下、本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の検査装置について図面を参照しながら説明する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a semiconductor device inspection apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図17は本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の検査装置であって、第2の実施形態に係る検査装置の信号線を省略して電源系統のみの配線を表わしている。図17において、図10に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。 FIG. 17 shows an inspection apparatus for a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention, in which signal lines of the inspection apparatus according to the second embodiment are omitted and only wiring of the power supply system is shown. In FIG. 17, the same components as those shown in FIG.
図17に示すように、ウエハ310上には、電気信号の入出力用のIOパッド電極であって、ここでは電源供給用の電源パッド電極312が形成されている。電源パッド電極312からは、第1の電源配線330、ヒューズ回路331、第2の電源配線332及び第3の電源配線333を経由して、各パッド電極313の下側に複数の評価素子がアレイ状に形成されたプロービング領域200A、200B、200Cと、行デコーダ回路314と、列デコーダ回路315と、電流・位置検出回路316とに電源電圧がそれぞれ供給される。なお、電源パッド電極312は、本発明に係るプロービング評価回路以外にも直接に他の回路と接続されており、他の回路にも電源電圧が供給可能である。
As shown in FIG. 17, an IO pad electrode for inputting / outputting electrical signals, which is a power
なお、各プロービング領域200A、200B、200C上のパッド電極313は、他の回路に対しても各種の信号を入出力可能な構成とすることができる。
Note that the
第4の実施形態の特徴として、プローブカードのプローブピンの膨張又は収縮の飽和時間と、高温時、常温時及び低温時のプローブカードに対するオーバードライブ量の評価とが終了した後に、ヒューズ回路331を切断して、プロービング領域200A、200B、200Cの各評価素子、行デコーダ回路314、列デコーダ回路315及び電流・位置検出回路316への電源電圧の供給を遮断することができる。その結果、検査終了後には、製品としての半導体装置又はTEG等を通常動作で使用する際には、プロービング評価回路に電源電圧が供給されなくなるため、余分な電力消費を抑えることができる。
As a feature of the fourth embodiment, after the saturation time of the expansion or contraction of the probe pin of the probe card and the evaluation of the overdrive amount with respect to the probe card at high temperature, normal temperature and low temperature are completed, the
(第4の実施形態の一変形例)
図18は本発明の第4の実施形態の一変形例に係る半導体装置の検査装置であって、第3の実施形態に係る検査装置の信号線を省略して電源系統のみの配線を表わしている。図18において、図12に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
(One Modification of Fourth Embodiment)
FIG. 18 shows an inspection apparatus for a semiconductor device according to a modification of the fourth embodiment of the present invention, in which the signal lines of the inspection apparatus according to the third embodiment are omitted and only the power supply system is represented. Yes. In FIG. 18, the same components as those shown in FIG.
図18に示すように、ウエハ310上には、電源供給用の電源パッド電極312が形成されている。電源パッド電極312からは、第1の電源配線330、ヒューズ回路331及び第2の電源配線332を経由して、各パッド電極313の下側に単体の評価素子が形成されたプロービング領域200D、200E、200Fと、電流検出回路326とに電源電圧が供給される。なお、電源パッド電極312は、本発明に係るプロービング評価回路以外にも直接に他の回路と接続されており、他の回路にも電源電圧が供給可能である。また、各プロービング領域200D、200E、200F上のパッド電極313においても、各種の信号を他の回路に対して入出力可能な構成とすることができる。
As shown in FIG. 18, a power
このように、第1変形例においても、検査終了後に、ヒューズ回路331を切断することにより、製品としての半導体装置又はTEG等を通常動作で使用する際に、プロービング評価回路に電源電圧が供給されなくなるため、余分な電力消費を抑えることができる。
As described above, also in the first modified example, the power supply voltage is supplied to the probing evaluation circuit when the semiconductor device or TEG as a product is used in normal operation by cutting the
(第5の実施形態)
以下、本発明の第5の実施形態に係る半導体装置の検査装置について図面を参照しながら説明する。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a semiconductor device inspection apparatus according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図19は本発明の第5の実施形態に係る半導体装置の検査装置を模式的に表わしている。図19において、図10に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。 FIG. 19 schematically shows a semiconductor device inspection apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 19, the same components as those shown in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
第5の実施形態においては、通常の半導体装置又はTEGに用いられるパッド電極を、プローブピンプの膨張又は収縮の飽和時間及びプローブカードに対するオーバードライブ量の評価時にも共有可能な配線構成とする。 In the fifth embodiment, the pad electrode used in a normal semiconductor device or TEG has a wiring configuration that can be shared even when the probe pin expansion or contraction saturation time and the overdrive amount for the probe card are evaluated.
図19に示すように、各パッド電極313からの配線320はセレクタ回路335と接続されており、該セレクタ回路335により、電流・位置検出回路316と接続される配線323又は他の回路と接続される配線324が選択される。
As shown in FIG. 19, the
(第5の実施形態の一変形例)
図20は本発明の第5の実施形態の一変形例に係る半導体装置の検査装置を模式的に表わしている。図20において、図12に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
(One Modification of Fifth Embodiment)
FIG. 20 schematically shows an inspection apparatus for a semiconductor device according to a modification of the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 20, the same components as those shown in FIG.
図20に示すように、各パッド電極313からの配線320はセレクタ回路335と接続されており、該セレクタ回路335により、電流検出回路326と接続される配線323又は他の回路と接続される配線324が選択される。
As shown in FIG. 20, the
このように、第5の実施形態及びその一変形例によると、セレクタ回路335によって、各配線323を選択することにより、プローブピンの膨張又は収縮の飽和時間及びプローブカードに対するオーバードライブ量の評価を実施することができる。
As described above, according to the fifth embodiment and one modification thereof, the
また、セレクタ回路335によって、各配線324を選択することにより、製品としての半導体装置又はTEG等の通常動作を実行できる。これにより、プローブ検査時にも、半導体装置等のパッド電極313を使用することができるため、製品としての半導体装置用のパッド電極とプローブ検査用のパッド電極とのように、パッド電極を機能ごとに設ける必要がない。すなわち、プローブピン評価回路用のパッド電極を増設する必要がない。
Further, by selecting each
(第6の実施形態)
以下、本発明の第6の実施形態に係る半導体装置の検査装置について図面を参照しながら説明する。
(Sixth embodiment)
A semiconductor device inspection apparatus according to a sixth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第6の実施形態は、第2〜第5の実施形態に係る半導体装置の検査装置の実装方法の具体例を示している。これらの実装方法により、プローブピンの膨張又は収縮の飽和時間及びプローブカードに対するオーバードライブ量の評価データのデータ数を容易に増やすことができる。 The sixth embodiment shows a specific example of the mounting method of the semiconductor device inspection apparatus according to the second to fifth embodiments. With these mounting methods, it is possible to easily increase the number of data of evaluation data of the probe pin expansion or contraction saturation time and the overdrive amount for the probe card.
図21(a)に示す構成は、ウエハ310に、本発明の第2の実施形態、その一変形例、第4の実施形態又は第5の実施形態に係る半導体装置の検査装置のみを含む複数の半導体チップ領域350Aが形成された構成である。従って、各半導体チップ領域350Aに形成されるプロービング評価回路のプロービング領域には、複数の評価素子がアレイ状に配置されている。
The configuration shown in FIG. 21A includes a plurality of
図21(b)に示す構成は、ウエハ310に、少なくとも2つの半導体チップ領域350Aと、製品となる半導体装置を含む複数の半導体チップ領域351とが混載された構成である。
The configuration shown in FIG. 21B is a configuration in which a
図21(c)に示す構成は、ウエハ310に、本発明の第3の実施形態、その第1変形例、第4の実施形態の一変形例又は第5の実施形態の一変形例に係る半導体装置の検査装置のみを含む複数の半導体チップ領域350Bが形成された構成である。従って、各半導体チップ領域350Bに形成されるプロービング評価回路のプロービング領域には、単体の評価素子が形成されている。
The configuration shown in FIG. 21C relates to a
図21(d)に示す構成は、ウエハ310に、少なくとも2つの半導体チップ領域350Bと、製品となる半導体装置を含む複数の半導体チップ領域351とが混載された構成である。
The configuration shown in FIG. 21D is a configuration in which at least two
次に、図22(a)に示す構成は、ウエハ310に、本発明の第2の実施形態、その一変形例、第4の実施形態又は第5の実施形態に係る半導体装置の検査装置を製品となる半導体装置に組み込んだ複数の半導体チップ領域352Aを有する構成である。従って、各半導体チップ領域352Aに形成されるプロービング評価回路のプロービング領域には、複数の評価素子がアレイ状に配置されている。
Next, in the configuration shown in FIG. 22A, the semiconductor device inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention, a modification thereof, the fourth embodiment, or the fifth embodiment is applied to the
図22(b)に示す構成は、ウエハ310に、本発明の第3の実施形態、その第1変形例、第4の実施形態の一変形例又は第5の実施形態の一変形例に係る半導体装置の検査装置を製品となる半導体装置に組み込んだ複数の半導体チップ領域352Bを有する構成である。従って、各半導体チップ領域352Bに形成されるプロービング評価回路のプロービング領域には、単体の評価素子が形成されている。
The configuration shown in FIG. 22B relates to a
図22(c)に示す構成は、本発明の第3の実施形態の第2変形例に係る半導体装置の検査装置360が、製品となる半導体装置を含む複数の半導体チップ領域351のスクライブ領域の一部に形成された構成である。ここで、図22(c)に示すように、スクライブ領域の残部には、検査装置360に代えて、プロセス制御用モジュール(PCM)361を形成してもよい。なお、半導体装置の検査装置360をスクライブ領域の全部に形成してもよい。
In the configuration shown in FIG. 22C, the semiconductor
このように、第6の実施形態によると、ウエハレベルで、高温時又は低温時のプローブ検査におけるプローブカードのプローブピンの膨張又は収縮の飽和時間と、高温時、常温時及び低温時のプローブカードに対する適切なオーバードライブ量を直接に評価できると共に、一のウエハ310に対して評価データのデータ数を増やすことができる。これにより、データ精度を高めることができる。
Thus, according to the sixth embodiment, at the wafer level, the saturation time of the expansion or contraction of the probe pins of the probe card in the probe inspection at the high temperature or low temperature, and the probe card at the high temperature, normal temperature and low temperature The appropriate overdrive amount can be directly evaluated, and the number of evaluation data for one
(第7の実施形態)
以下、本発明の第7の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Seventh embodiment)
The seventh embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図23(a)及び図23(b)は本発明の第7の実施形態に係る半導体装置の検査装置を用いた検査方法の検査フローを表わしている。 FIG. 23A and FIG. 23B show an inspection flow of an inspection method using the semiconductor device inspection apparatus according to the seventh embodiment of the present invention.
ここでは、第1の実施形態に係る半導体装置の検査装置及び第3の実施形態に係る半導体装置の検査装置を用いた検査方法において、プローブピンの膨張又は収縮の飽和時間、又はプローブカードに対するオーバードライブ量の評価データのデータ数を増やすことにより、プローブピンの膨張又は収縮の飽和時間とオーバードライブ量のパラメータとを高精度で決定する。 Here, in the inspection method using the semiconductor device inspection apparatus according to the first embodiment and the semiconductor device inspection apparatus according to the third embodiment, the saturation time of the expansion or contraction of the probe pin, or the over time with respect to the probe card By increasing the number of drive amount evaluation data, the probe pin expansion or contraction saturation time and the overdrive amount parameter are determined with high accuracy.
まず、図23(a)はプローブカードに対するオーバードライブ量を決定するフローである。 First, FIG. 23A is a flow for determining the overdrive amount for the probe card.
図23(a)に示すように、まず、工程ST01において、測定する半導体装置の品種ごとに設定された各検査項目の測定条件を含むプローバ設定ファイルを選択することにより、初期設定を行なう。 As shown in FIG. 23A, first, in step ST01, initial setting is performed by selecting a prober setting file including measurement conditions for each inspection item set for each type of semiconductor device to be measured.
次に、工程ST02において、プローブピンをプロービング評価回路上の保護膜又はパッド電極に押し付ける際の基準となるオーバードライブ量を設定する。 Next, in step ST02, an overdrive amount serving as a reference when pressing the probe pin against the protective film or pad electrode on the probing evaluation circuit is set.
次に、工程ST03において、プロービング評価回路のプローブ応力による電流値の変動量を測定する。 Next, in step ST03, the amount of change in the current value due to the probe stress of the probing evaluation circuit is measured.
次に、工程ST04において、電流値の変動量を前回測定分に累積してその累積度数を求める。 Next, in step ST04, the fluctuation amount of the current value is accumulated in the previous measurement, and the accumulated frequency is obtained.
次に、工程ST05において、プロービング評価回路における電流値の変動量の累積度数の結果が、保護膜又はパッド電極とプローブピンとが十分に接触している場合に観測される基準となる電流変動量を満たしているか否かを判定する。ここで、判定が真(OK)の場合は、次の工程ST06において、設定されているオーバードライブ量を採用することを決定する。これに対し、判定が偽(NG)の場合は、再度、工程ST02から工程ST05までを、工程ST05の判定がOKになるまで繰り返す。 Next, in step ST05, the result of the cumulative frequency variation of the current value in the probing evaluation circuit is a reference current variation amount observed when the protective film or the pad electrode is sufficiently in contact with the probe pin. It is determined whether it is satisfied. Here, when the determination is true (OK), in the next step ST06, it is determined to use the set overdrive amount. On the other hand, if the determination is false (NG), the process from step ST02 to step ST05 is repeated again until the determination in step ST05 is OK.
次に、図23(b)により、プローブピンの膨張又は収縮の飽和時間を決定する方法を説明する。 Next, a method of determining the saturation time of the expansion or contraction of the probe pin will be described with reference to FIG.
まず、工程ST11において、測定する半導体装置の品種ごとに設定された各検査項目の測定条件を含むプローバ設定ファイルを選択することにより、初期設定を行なう。 First, in step ST11, initial setting is performed by selecting a prober setting file including measurement conditions for each inspection item set for each type of semiconductor device to be measured.
次に、工程ST12において、プロービング評価回路上でプローブピンが膨張又は収縮する時間を測定する。このとき、測定する半導体チップ領域の個数N(但し、Nは2以上の整数とする。)を指定して、そのチップ領域のN個分だけプローブピンの膨張又は収縮時間を測定する。 Next, in step ST12, the time for the probe pin to expand or contract on the probing evaluation circuit is measured. At this time, the number N of semiconductor chip regions to be measured (where N is an integer equal to or greater than 2) is specified, and the probe pin expansion or contraction time is measured for N chip regions.
次に、工程ST13において、プローブピンの膨張時間又は収縮時間をN個分累積してその累積度数を求める。 Next, in step ST13, N times of expansion times or contraction times of the probe pins are accumulated to obtain the cumulative frequency.
次に、工程ST14において、求めた累積度数により、プローブピンの膨張又は収縮の飽和時間を求める。 Next, in step ST14, the saturation time of the expansion or contraction of the probe pin is obtained from the obtained cumulative frequency.
このように、第7の実施形態によると、高温時、常温時及び低温時のプローブカードに対する最適なオーバードライブ量と、高温時又は低温時のプローブ検査におけるプローブカードのプローブピンの膨張又は収縮の飽和時間とを高精度に決定することができる。 Thus, according to the seventh embodiment, the optimum overdrive amount for the probe card at high temperature, normal temperature, and low temperature, and the expansion or contraction of the probe pin of the probe card in the probe inspection at high temperature or low temperature The saturation time can be determined with high accuracy.
(第8の実施形態)
以下、本発明の第8の実施形態に係る半導体装置の検査装置について図面を参照しながら説明する。
(Eighth embodiment)
A semiconductor device inspection apparatus according to an eighth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図24は本発明の第8の実施形態に係る半導体装置の検査装置の構成を模式的に表わしている。 FIG. 24 schematically shows the configuration of a semiconductor device inspection apparatus according to the eighth embodiment of the present invention.
図24に示すように、第7の実施形態により得られた各半導体チップのプローバ設定データ400を複数収集して、半導体チップのプローバ設定用のデータベース401に蓄積する。プローバ装置403とデータベース401とは、データ線404によってオンライン接続されている。
As shown in FIG. 24, a plurality of
このように、第8の実施形態によると、高温時、常温時及び低温時のプローブカードに対する適切なオーバードライブ量、並びに高温時又は低温時のプローブ検査におけるプローブカードのプローブピンの膨張又は収縮の飽和時間とをデータベース401に保持しておく。これにより、検査対象の半導体装置(半導体チップ)を、本発明に係る検査装置を含むプローバ装置403で検査する際には、データベース401に保持されたオーバードライブ量及びプローブピンの膨張又は収縮の飽和時間の各データを活用することができる。従って、データベース401を構築した後は、プローバ装置403を用いた半導体装置の検査は、定量的なデータにより検査精度が向上すると共に、検査時間を大幅に短縮することができる。
Thus, according to the eighth embodiment, an appropriate overdrive amount for the probe card at high temperature, normal temperature and low temperature, and expansion or contraction of the probe pin of the probe card in the probe inspection at high temperature or low temperature. The saturation time is stored in the
(検査方法)
以下、前記のように構成された半導体装置の検査装置を用いた検査方法について図面を参照しながら説明する。
(Inspection method)
Hereinafter, an inspection method using the semiconductor device inspection apparatus configured as described above will be described with reference to the drawings.
図25に示すように、まず、工程ST21において、プローバ装置403とデータベース401との立ち上げ処理(初期化処理)を行なう。
As shown in FIG. 25, first, in step ST21, start-up processing (initialization processing) between the
次に、工程ST22において、プローバ装置403において、検査対象の半導体チップと同一の又は類似の半導体チップの情報を選択する。
Next, in step ST22, the
次に、工程ST23において、プローバ装置403が、あらかじめ構築されたプローバ設定用のデータベース401を活用する。
Next, in step ST23, the
次に、工程ST24において、プローブピンのオーバードライブ量と膨張又は収縮の時間とをプローバ装置403に設定する。このとき、常温時のプローブ検査であればオーバードライブ量のみを設定する。
Next, in step ST24, the probe pin overdrive amount and the expansion or contraction time are set in the
次に、工程ST25において、高温時のプローブ検査の場合には、プローブピンを所定時間だけ加熱し、また、低温時のプローブ検査の場合には、プローブピンを所定時間だけ冷却する。本工程は、高温時又は低温時のプローブ検査にのみ行なう。また、加熱又は冷却の所定時間は前の工程ST24で設定される。 Next, in step ST25, in the case of a probe inspection at a high temperature, the probe pin is heated for a predetermined time. In the case of a probe inspection at a low temperature, the probe pin is cooled for a predetermined time. This step is performed only for probe inspection at high temperature or low temperature. The predetermined time for heating or cooling is set in the previous step ST24.
次に、工程ST26において、高温時、常温時又は低温時におけるプローバ装置403による半導体チップの検査を開始する。
Next, in step ST26, inspection of the semiconductor chip by the
このように、第8の実施形態によると、プローバ設定データをあらかじめ蓄積したデータベース401を活用することにより、プローバ装置403に、プローブカードのオーバードライブ量及びプローブピンの膨張又は収縮の飽和時間の所望のデータが設定される。これにより、検査準備を速やかに行なえるので、プローブ検査の効率を大幅に向上することができる。
As described above, according to the eighth embodiment, by using the
本発明に係る半導体装置の検査装置及びそれを用いた検査方法は、高温時又は低温時のプローブ検査におけるプローブカードのプローブピンの膨張又は収縮の飽和時間とオーバードライブ量との関係を定量的に取得でき、特に高温時又は低温時のプローブ検査に用いる検査装置及び検査方法等に有用である。 The inspection apparatus for a semiconductor device and the inspection method using the same according to the present invention quantitatively determine the relationship between the overdrive amount and the saturation time of the expansion or contraction of the probe pin of the probe card in the probe inspection at high temperature or low temperature. It can be obtained and is particularly useful for an inspection apparatus and inspection method used for probe inspection at high temperature or low temperature.
A チップ内部領域
B パッド形成領域
C スクライブ領域
100 プローバ装置
101 ウエハステージ
102 ウエハ用過熱冷却装置
103 保護膜(プロービング評価部)
104 プロービング評価回路(プロービング評価部)
104a プロービング評価回路端子
105 プローブピン用加熱冷却装置(プローブピン温度制御部)
106 プローブカード
107 プローブピン
108 配線
109 プロービング評価装置
200 プロービング領域
200A プロービング領域
200B プロービング領域
200C プロービング領域
200D プロービング領域
200E プロービング領域
200F プロービング領域
201 評価素子
201a 電流・位置検出回路用端子
201b 列デコーダ用端子
201c 行デコーダ用端子
202 行デコーダ用配線
203 行デコーダ回路
204 列デコーダ用配線
205 列デコーダ回路
206 電流・位置検出回路用配線
207 電流・位置検出回路
208 SRAMセル
209 電流
300 プロービング評価回路装置
301 プロービング評価回路ボード
302 プロービング評価ボード
303 配線
304 プロービング評価回路ボード端子
305 プロービング評価回路ボードピン
306 プロービング評価ボード端子
310 ウエハ
311 チップバウンダリ
312 電源パッド電極
313 パッド電極
314 行デコーダ回路
315 列デコーダ回路
316 電流・位置検出回路
317 配線
318 配線
319 配線
320 配線
321 配線
322 配線
323 配線
324 配線
326 電流検出回路
330 第1の電源配線
331 ヒューズ回路
332 第2の電源配線
333 第3の電源配線
335 セレクタ回路
340A 第1の半導体チップ領域
340B 第2の半導体チップ領域
350A 半導体チップ領域(検査専用チップ)
350B 半導体チップ領域(検査専用チップ)
351 半導体チップ領域(製品チップ)
352A 半導体チップ領域(検査回路混載チップ)
352B 半導体チップ領域(検査回路混載チップ)
360 半導体装置の検査装置
361 プロセス制御用モジュール
400 半導体チップのプローバ設定データ
401 データベース
403 プローバ装置
404 データ線
A Chip inner area B Pad forming area
104 Probing evaluation circuit (probing evaluation unit)
104a Probing
106
350B semiconductor chip area (chip for inspection)
351 Semiconductor chip area (product chip)
352A Semiconductor chip area (inspection circuit mixed chip)
352B Semiconductor chip area (inspection circuit mixed chip)
360 Semiconductor
Claims (18)
前記プローブカードに設けられたプローブピンを加熱又は冷却するプローブピン温度制御部と、
前記プローブピン温度制御部に設けられ、前記プローブピンを接触するプロービング評価部と、
前記プロービング評価部の電気的特性を検出し且つ評価するプロービング評価装置とを備え、
前記プロービング評価装置は、高温状態又は低温状態において、前記プローブピンとの接触によるストレスによって変化する前記プロービング評価部における電気的特性から、前記プローブピンの膨張又は収縮の飽和時間、及び前記基板の前記プローブカードに対するオーバードライブ量を求めて出力することを特徴とする半導体装置の検査装置。 A semiconductor device inspection apparatus for inspecting electrical characteristics of a semiconductor device formed on a substrate using a prober having a probe card,
A probe pin temperature controller for heating or cooling a probe pin provided on the probe card;
Provided in the probe pin temperature control unit, and a probing evaluation unit that contacts the probe pin;
A probing evaluation device for detecting and evaluating the electrical characteristics of the probing evaluation unit,
The probing evaluation apparatus is configured to detect the saturation time of expansion or contraction of the probe pin and the probe of the substrate based on the electrical characteristics in the probing evaluation unit that change due to stress due to contact with the probe pin in a high temperature state or a low temperature state. An inspection apparatus for a semiconductor device, characterized in that an overdrive amount for a card is obtained and output.
それぞれストレスによって電気的特性が変化する複数の評価素子が行列状に集積されてなる評価回路と、
前記複数の評価素子のうちのいずれかを特定する行デコーダ回路及び列デコーダ回路と、
前記評価素子に流れる電流量及び該電流量が変化した評価素子の位置を検出する電流・位置検出回路とを有していることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の検査装置。 The probing evaluation unit
An evaluation circuit in which a plurality of evaluation elements whose electrical characteristics change due to stress are integrated in a matrix;
A row decoder circuit and a column decoder circuit for specifying any of the plurality of evaluation elements;
2. The semiconductor device inspection apparatus according to claim 1, further comprising a current / position detection circuit that detects a current amount flowing through the evaluation element and a position of the evaluation element in which the current amount has changed.
前記基板を加熱又は冷却する基板温度制御部と、
前記基板に形成された複数のパッド電極の下側に設けられたプロービング評価部と、
前記プロービング評価部の電気的特性を検出し且つ評価するプロービング評価装置とを備え、
前記プロービング評価装置は、高温状態又は低温状態において、前記プローブピンとの接触によるストレスによって変化する前記プロービング評価部における電気的特性から、前記プローブピンの膨張又は収縮の飽和時間、及び前記基板の前記プローブカードに対するオーバードライブ量を求めて出力することを特徴とする半導体装置の検査装置。 A semiconductor device inspection apparatus for inspecting electrical characteristics of a semiconductor device formed on a substrate using a prober having a probe card,
A substrate temperature controller for heating or cooling the substrate;
A probing evaluation unit provided on the lower side of the plurality of pad electrodes formed on the substrate;
A probing evaluation device for detecting and evaluating the electrical characteristics of the probing evaluation unit,
The probing evaluation apparatus is configured to detect the saturation time of expansion or contraction of the probe pin and the probe of the substrate based on the electrical characteristics in the probing evaluation unit that change due to stress due to contact with the probe pin in a high temperature state or a low temperature state. An inspection apparatus for a semiconductor device, characterized in that an overdrive amount for a card is obtained and output.
それぞれストレスによって電気的特性が変化する複数の評価素子が行列状に集積されてなる評価回路と、
前記複数の評価素子のうちのいずれかを特定する行デコーダ回路及び列デコーダ回路と、
前記評価素子に流れる電流量及び該電流量が変化した評価素子の位置を検出する電流・位置検出回路とを有していることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の検査装置。 The probing evaluation unit
An evaluation circuit in which a plurality of evaluation elements whose electrical characteristics change due to stress are integrated in a matrix;
A row decoder circuit and a column decoder circuit for specifying any of the plurality of evaluation elements;
5. The inspection apparatus for a semiconductor device according to claim 4, further comprising: a current / position detection circuit that detects a current amount flowing through the evaluation element and a position of the evaluation element in which the current amount has changed.
ストレスによって電気的特性が変化する単体の評価素子と、
前記評価素子に流れる電流量を検出する電流検出回路とを有していることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の検査装置。 The probing evaluation unit
A single evaluation element whose electrical characteristics change due to stress,
5. The semiconductor device inspection apparatus according to claim 4, further comprising a current detection circuit that detects an amount of current flowing through the evaluation element.
前記IOパッド電極と前記プロービング評価部とを接続するヒューズ回路とをさらに備えていることを特徴とする請求項4〜6のうちのいずれか1項に記載の半導体装置の検査装置。 An IO pad electrode formed on the semiconductor substrate and applying an electrical signal to the semiconductor device;
7. The semiconductor device inspection apparatus according to claim 4, further comprising a fuse circuit that connects the IO pad electrode and the probing evaluation unit. 8.
前記IOパッド電極と前記プロービング評価部との間、及び前記IOパッド電極と前記半導体装置を構成する回路との間を選択的に接続するセレクタ回路とをさらに備えていることを特徴とする請求項4〜6のうちのいずれか1項に記載の半導体装置の検査装置。 An IO pad electrode formed on the semiconductor substrate and applying an electrical signal to the semiconductor device;
The circuit further comprises a selector circuit that selectively connects between the IO pad electrode and the probing evaluation unit, and between the IO pad electrode and a circuit constituting the semiconductor device. The inspection apparatus for a semiconductor device according to any one of 4 to 6.
前記プロービング評価部及びプロービング評価装置は、前記スクライブラインに形成され、
前記プロービング評価部は、ストレスによって電気的特性が変化する単体の評価素子と、前記評価素子に流れる電流量を検出する電流検出回路とを有していることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の検査装置。 A plurality of the semiconductor devices are formed across a scribe line formed on the substrate,
The probing evaluation unit and the probing evaluation device are formed on the scribe line,
The said probing evaluation part has a single evaluation element from which an electrical characteristic changes with stress, and the electric current detection circuit which detects the electric current amount which flows into the said evaluation element, The Claim 4 characterized by the above-mentioned. Inspection equipment for semiconductor devices.
前記データ保持手段と前記プローバとを接続するネットワーク手段とをさらに備え、
他の半導体装置の検査において、前記データ保持手段に保持されたデータを初期設定値として用いることを特徴とする請求項1又は4に記載の半導体装置の検査装置。 Data holding means for holding the output saturation time of the probe pin expansion or contraction and the value of the overdrive amount of the substrate with respect to the probe card;
Network means for connecting the data holding means and the prober;
5. The semiconductor device inspection apparatus according to claim 1, wherein the data held in the data holding means is used as an initial setting value in the inspection of another semiconductor device.
前記基板温度制御部及び前記プローブピン温度制御部により、前記半導体装置及び前記プローブピンを所定の温度にまでそれぞれ加熱又は冷却する工程(a)と、
前記半導体装置に設けられたパッド電極に前記プローブピンを接触させる際のプローブ応力に相当するオーバードライブ量を初期設定する工程(b)と、
前記所定の温度において、前記プローブピンを前記プロービング評価部に、初期設定された前記オーバードライブ量で接触させる工程(c)と、
前記プロービング評価部に前記プローブピンを接触させた時の、前記プローブピンの膨張又は収縮による前記プロービング評価部を流れる電流値の変動量を所定時間ごとに測定して保持する工程(d)と、
保持された前記電流値の複数の変動量を累積して累積度数データを求める工程(e)と、
求めた前記累積度数データと、あらかじめ設定された前記保護膜と前記プローブピンとが正常に接触した時の電流値の変動量の基準値とを比較する工程(f)と、
前記工程(f)における前記累積度数データが前記基準値に到達した場合には、前記オーバードライブ量が適切と判断し、一方、前記工程(f)における前記累積度数データが前記基準値に到達していない場合には、前記オーバードライブ量が不適切と判断する工程(g)と、
前記工程(g)において前記オーバードライブ量が適切と判断された場合は、前記半導体装置の検査を開始し、一方、前記工程(g)において前記オーバードライブ量が不適切と判断された場合は、前記オーバードライブ量が適切な値となるまで、前記工程(b)から前記工程(g)までを繰り返す工程(h)とを備えていることを特徴とする半導体装置の検査方法。 A substrate temperature control unit for heating or cooling a substrate on which a semiconductor device is formed; a probe pin temperature control unit for heating or cooling a probe pin provided on a probe card; and the probe pin temperature control unit provided with the probe A method for inspecting a semiconductor device, comprising: a probing evaluation unit that contacts a pin; and a probing evaluation device that detects and evaluates electrical characteristics of the probing evaluation unit,
(A) heating or cooling the semiconductor device and the probe pin to a predetermined temperature by the substrate temperature control unit and the probe pin temperature control unit, respectively;
A step (b) of initially setting an overdrive amount corresponding to a probe stress when the probe pin is brought into contact with a pad electrode provided in the semiconductor device;
(C) bringing the probe pin into contact with the probing evaluation unit at the predetermined temperature at the initially set overdrive amount;
A step (d) of measuring and holding, every predetermined time, a fluctuation amount of a current value flowing through the probing evaluation unit due to expansion or contraction of the probe pin when the probe pin is brought into contact with the probing evaluation unit;
A step (e) of obtaining a cumulative frequency data by accumulating a plurality of fluctuation amounts of the held current value;
A step (f) of comparing the obtained cumulative frequency data with a reference value of a fluctuation amount of a current value when the protective film and the probe pin set in advance are in normal contact;
When the cumulative frequency data in the step (f) reaches the reference value, the overdrive amount is determined to be appropriate, while the cumulative frequency data in the step (f) reaches the reference value. If not, the step (g) of determining that the overdrive amount is inappropriate;
When it is determined that the overdrive amount is appropriate in the step (g), the semiconductor device inspection is started. On the other hand, when the overdrive amount is determined inappropriate in the step (g), And a step (h) of repeating the step (b) to the step (g) until the overdrive amount becomes an appropriate value.
前記基板温度制御部により、前記半導体装置及び前記プローブピンを所定の温度にまでそれぞれ加熱又は冷却する工程(a)と、
前記半導体装置に設けられたパッド電極に前記プローブピンを接触させる際のプローブ応力に相当するオーバードライブ量を初期設定する工程(b)と、
前記所定の温度において、前記プローブピンを前記プロービング評価部上の前記パッド電極に、初期設定された前記オーバードライブ量で接触させる工程(c)と、
前記プロービング評価部の前記電極パッドに前記プローブピンを接触させた時の、前記プローブピンの膨張又は収縮による前記プロービング評価部を流れる電流値の変動量を所定時間ごとに測定して保持する工程(d)と、
保持された前記電流値の複数の変動量を累積して累積度数データを求める工程(e)と、
求めた前記累積度数データと、あらかじめ設定された前記パッド電極と前記プローブピンとが正常に接触した時の電流値の変動量の基準値とを比較する工程(f)と、
前記工程(f)における前記累積度数データが前記基準値に到達した場合には、前記オーバードライブ量が適切と判断し、一方、前記工程(f)における前記累積度数データが前記基準値に到達していない場合には、前記オーバードライブ量が不適切と判断する工程(g)と、
前記工程(g)において前記オーバードライブ量が適切と判断された場合は、前記半導体装置の検査を開始し、一方、前記工程(g)において前記オーバードライブ量が不適切と判断された場合は、前記オーバードライブ量が適切な値となるまで、前記工程(b)から前記工程(g)までを繰り返す工程(h)とを備えていることを特徴とする半導体装置の検査方法。 A substrate temperature control unit for heating or cooling a substrate on which a semiconductor device is formed, a probing evaluation unit provided below a plurality of pad electrodes formed on the substrate, and detecting electrical characteristics of the probing evaluation unit And an inspection method for a semiconductor device having a probing evaluation device for evaluating,
(A) heating or cooling the semiconductor device and the probe pin to a predetermined temperature by the substrate temperature control unit;
A step (b) of initially setting an overdrive amount corresponding to a probe stress when the probe pin is brought into contact with a pad electrode provided in the semiconductor device;
(C) bringing the probe pin into contact with the pad electrode on the probing evaluation unit at the predetermined temperature with the initially set overdrive amount;
A step of measuring and holding, every predetermined time, a fluctuation amount of a current value flowing through the probing evaluation unit due to expansion or contraction of the probe pin when the probe pin is brought into contact with the electrode pad of the probing evaluation unit ( d) and
A step (e) of obtaining a cumulative frequency data by accumulating a plurality of fluctuation amounts of the held current value;
A step (f) of comparing the obtained cumulative frequency data with a reference value of a fluctuation amount of a current value when the pad electrode and the probe pin set in advance are in normal contact;
When the cumulative frequency data in the step (f) reaches the reference value, the overdrive amount is determined to be appropriate, while the cumulative frequency data in the step (f) reaches the reference value. If not, the step (g) of determining that the overdrive amount is inappropriate;
When it is determined that the overdrive amount is appropriate in the step (g), the semiconductor device inspection is started. On the other hand, when the overdrive amount is determined inappropriate in the step (g), And a step (h) of repeating the step (b) to the step (g) until the overdrive amount becomes an appropriate value.
前記工程(d)は、前記プロービング評価部における前記各評価素子を流れる電流値の変動量の経時変化を複数回測定することにより、前記各評価素子を流れる電流値の変動量の経時変化がなくなるまでの飽和時間を求める工程を含み、
前記工程(e)において、前記累積度数データは、前記評価素子ごとに求められた前記飽和時間により求めることを特徴とする請求項13又は14に記載の半導体検査装置の検査方法。 The probing evaluation unit includes a plurality of evaluation elements,
In the step (d), the change over time in the amount of change in the current value flowing through each evaluation element in the probing evaluation unit is measured a plurality of times, thereby eliminating the change over time in the amount of change in the current value flowing through each evaluation element. Including the step of obtaining the saturation time until
15. The inspection method for a semiconductor inspection apparatus according to claim 13, wherein in the step (e), the cumulative frequency data is obtained from the saturation time obtained for each of the evaluation elements.
前記工程(d)は、前記各プロービング評価部における前記評価素子を流れる電流値の変動量の経時変化を複数回測定することにより、前記各プロービング評価部の前記評価素子を流れる電流値の変動量の経時変化がなくなるまでの飽和時間を求める工程を含み、
前記工程(e)において、前記累積度数データは、前記プロービング評価部ごとに求められた前記飽和時間により求めることを特徴とする請求項13又は14に記載の半導体検査装置の検査方法。 The probing evaluation unit is provided with a plurality of each including a single evaluation element,
In the step (d), the amount of change in the current value flowing through the evaluation element of each probing evaluation unit is measured by measuring the change over time of the amount of change in the current value flowing through the evaluation element in each probing evaluation unit. Including a step of obtaining a saturation time until no change with time occurs,
15. The semiconductor inspection apparatus inspection method according to claim 13, wherein in the step (e), the cumulative frequency data is obtained from the saturation time obtained for each probing evaluation unit.
前記オーバードライブ量の適切な値を、他の半導体装置の検査時の初期設定値に用いる工程(I)をさらに備えていることを特徴とする請求項13又は14に記載の半導体装置の検査方法。 After the step (h),
15. The method of inspecting a semiconductor device according to claim 13, further comprising a step (I) of using an appropriate value of the overdrive amount as an initial set value at the time of inspection of another semiconductor device. .
前記飽和時間を、他の半導体装置の検査時の初期設定値に用いる工程(I)をさらに備えていることを特徴とする請求項15又は16に記載の半導体装置の検査方法。 After the step (h),
17. The semiconductor device inspection method according to claim 15, further comprising a step (I) of using the saturation time as an initial set value at the time of inspection of another semiconductor device.
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