JP2009295707A - Probe inspection method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for preventing formation of a probe mark on a surface of a test pad in performing probe inspection using a probe card having a probe. <P>SOLUTION: An opening part on the pad 32 includes an opening part 33 opened on a surface of a chip 31, and an opening part 34 opened on a bottom part of the opening part 33 and reaching the pad 32. The opening part 33 includes a plane size larger than the opening part 34. With a predetermined amount of conductive fluid 36 filled only in the opening parts 33, 34, a chip end of a probe needle 15 is brought into in contact with the conductive fluid 36 and electric conduction between the pad 32 and the probe needle 15 is made without contacting the probe needle 15 with the pad 32 to perform the probe inspection. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、プローブ検査技術に関し、特に、電極パッドにプローブカードの探針を押し当てて半導体ウエハ上に形成された集積回路を検査する工程に適用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a probe inspection technique, and more particularly to a technique effective when applied to a process of inspecting an integrated circuit formed on a semiconductor wafer by pressing a probe of a probe card against an electrode pad.

半導体集積回路装置の検査技術としてプローブ検査がある。このプローブ検査は、所定の機能どおりに動作するか否かを確認する機能テストや、DC動作特性およびAC動作特性のテストを行って良品/不良品を判別するテスト等を含む。プローブ検査においては、ウエハ出荷対応(品質の差別化)、KGD(Known Good Die)対応(MCP(Multi-Chip Package)の歩留り向上)、およびトータルコスト低減などの要求から、ウエハ状態でプローブ検査を行う技術が用いられている。   There is a probe inspection as an inspection technique for a semiconductor integrated circuit device. This probe inspection includes a function test for confirming whether or not the device operates according to a predetermined function, a test for determining a non-defective product / defective product by performing a DC operation characteristic and an AC operation characteristic test, and the like. In probe inspection, probe inspection is performed in the wafer state in response to demands for wafer shipment (quality differentiation), KGD (Known Good Die) support (MCP (Multi-Chip Package) yield improvement), and total cost reduction. Technology to do is used.

(社)日本半導体製造装置協会編「半導体製造装置用語辞典」、第6版、日刊工業新聞社、2006年9月27日、p.322−370(非特許文献1)は、プローブ検査工程の概略およびプローブ検査工程で用いられる種々の部材について開示している。
(社)日本半導体製造装置協会編「半導体製造装置用語辞典」、第6版、日刊工業新聞社、2006年9月27日、p.322−370
“Semiconductor Manufacturing Equipment Glossary” edited by Japan Semiconductor Manufacturing Equipment Association, 6th edition, Nikkan Kogyo Shimbun, September 27, 2006, p. 322-370 (Non-Patent Document 1) discloses an outline of the probe inspection process and various members used in the probe inspection process.
“Semiconductor Manufacturing Equipment Glossary” edited by Japan Semiconductor Manufacturing Equipment Association, 6th edition, Nikkan Kogyo Shimbun, September 27, 2006, p. 322-370

近年、半導体集積回路装置の多機能化が進行し、1個の半導体チップ(以下、単にチップと記す)に複数の回路を作りこむことが進められている。また、半導体集積回路装置の製造コストを低減するために、半導体素子および配線を微細化して、半導体チップ(以下、単にチップと記す)の面積を小さくし、半導体ウエハ(以下、単にウエハと記す)1枚当たりの取得チップ数を増加することが進められている。そのため、テストパッド(ボンディングパッド)数が増加するだけでなく、テストパッドの配置が狭ピッチ化し、テストパッド1個当たりの面積も縮小されてきている。このような状況下において、カンチレバー状をはじめとする種々の探針を有するプローブカードを用いてプローブ検査を行うには、以下のような課題が存在することを本発明者は見出した。   In recent years, semiconductor integrated circuit devices have become more multifunctional, and it has been promoted to create a plurality of circuits on one semiconductor chip (hereinafter simply referred to as a chip). Further, in order to reduce the manufacturing cost of the semiconductor integrated circuit device, the semiconductor element and the wiring are miniaturized to reduce the area of the semiconductor chip (hereinafter simply referred to as a chip), and the semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as the wafer). Increasing the number of chips acquired per sheet is underway. Therefore, not only the number of test pads (bonding pads) is increased, but also the arrangement of test pads is narrowed, and the area per test pad is also reduced. Under such circumstances, the present inventors have found that the following problems exist in performing probe inspection using a probe card having various probes such as a cantilever shape.

すなわち、テストパッドに探針が接触したことにより、テストパッドの表面には、探針が接触した痕、いわゆるプローブ痕が残る。このプローブ痕が存在することにより、後にチップ実装用のボンディングワイヤをそのテストパッドへ接続した際に、ボンディングワイヤとテストパッドとの間に空隙が生じてしまい、ボンディングワイヤが接続不良となってしまうことが懸念される。   That is, when the probe comes into contact with the test pad, a trace of contact with the probe, so-called probe trace, remains on the surface of the test pad. Due to the presence of this probe mark, when a bonding wire for chip mounting is connected to the test pad later, a gap is generated between the bonding wire and the test pad, resulting in a poor connection of the bonding wire. There is concern.

また、カンチレバー状の探針は、テストパッドと接触した後で、接触した状態でテストパッドの表面で先端を所定量滑らせること(以降、オーバードライブと記す)で、テストパッドの表面の自然酸化膜を破り、テストパッドと確実に電気的に接続させることが求められる。しかしながら、テストパッド自体が小面積化したことにより、オーバードライブした探針の先端がテストパッドの周囲の表面保護膜に引っ掛かり、引っ掛かった表面保護膜を破損したり剥離したりしてしまう不具合が懸念される。パッドの膜厚自体が薄い場合には、オーバードライブにより探針がパッドを突き破ってしまうことも懸念される。   In addition, the cantilever-shaped probe slides a predetermined amount on the surface of the test pad in contact with the test pad (hereinafter referred to as “overdrive”) so that the surface of the test pad is naturally oxidized. It is required that the film be broken and securely connected to the test pad. However, because the test pad itself has been reduced in area, there is a concern that the tip of the overdriven probe will be caught by the surface protective film around the test pad, causing damage or peeling of the surface protective film. Is done. When the film thickness of the pad itself is thin, there is a concern that the probe may break through the pad due to overdrive.

また、探針がテストパッドに接触したことによる針圧は、テストパッドだけでなく探針が設けられたプローブカードにも負荷となって作用する。テストパッド数の増加に伴って探針の数も増加(多ピン化)するが、個々の探針からの針圧の総和は、このような多ピン化の進行に伴って増大する。この個々の探針からの針圧の総和がプローブカードに負荷となって作用するため、針圧の総和が増大することによってプローブカードに作用する負荷が増大し、プローブカードに反りが生じてしまう不具合が懸念される。プローブカードに反りが生じてしまった場合には、その後のプローブ検査工程において、探針の先端とテストパッドとの位置合わせが困難になってしまうことが懸念される。また、同様の針圧は、ウエハが載置されたウエハステージにも作用することから、ウエハステージに対しては、その針圧に耐え得る剛性と、針圧に対抗してウエハステージを上昇させるための十分なトルクが求められることになる。   Further, the needle pressure due to the contact of the probe with the test pad acts as a load not only on the test pad but also on the probe card provided with the probe. As the number of test pads increases, the number of probes also increases (multiple pins), but the sum of the needle pressures from the individual probes increases as the number of pins increases. Since the sum of the needle pressures from the individual probes acts as a load on the probe card, the load acting on the probe card increases due to the increase in the sum of the needle pressures, causing the probe card to warp. There are concerns about defects. When the probe card is warped, there is a concern that it is difficult to align the tip of the probe and the test pad in the subsequent probe inspection process. In addition, since the same needle pressure also acts on the wafer stage on which the wafer is placed, the wafer stage is raised against the wafer stage with rigidity capable of withstanding the needle pressure and against the needle pressure. Therefore, a sufficient torque is required.

本発明の目的は、探針を有するプローブカードを用いてプローブ検査を行う際に、テストパッドの表面にプローブ痕が残ってしまうことを防止できる技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a technique capable of preventing probe marks from remaining on the surface of a test pad when a probe inspection is performed using a probe card having a probe.

また、本発明の他の目的は、探針を有するプローブカードを用いてプローブ検査を行う際に、テストパッドおよびテストパッドの周囲の表面保護膜を破損したり剥離したりしてしまう不具合を防ぐことのできる技術を提供することにある。   Another object of the present invention is to prevent a problem that a test pad and a surface protective film around the test pad are damaged or peeled when a probe inspection is performed using a probe card having a probe. It is to provide technology that can.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

本発明によるプローブ検査方法は、
(a)複数のチップ領域に区画され、前記複数のチップ領域の各々には集積回路が形成され、主面上において前記集積回路と電気的に接続する複数の電極と前記複数の電極を覆う保護絶縁膜とが形成され、前記保護絶縁膜に前記複数の電極の各々に達する複数の第1の開口部が形成された半導体ウエハを用意する工程、
(b)前記複数の電極と電気的に接続させるための複数の接触端子と、前記複数の接触端子およびテスタと電気的に接続する回路とを有するプローブカードを用意する工程、
(c)前記複数の第1の開口部の各々に導電性流体を充填する工程、
(d)前記複数の第1の開口部の各々に前記導電性流体が注入された状況下において、前記複数の接触端子の各々を前記複数の第1の開口部内へ挿入して前記導電性流体と接触させ、前記複数の接触端子の各々を対応する前記複数の電極と電気的に接続する工程、
(e)前記複数の接触端子の各々が対応する前記複数の電極と電気的に接続した状況下において、前記集積回路の電気的検査を行う工程、
を含む。
The probe inspection method according to the present invention includes:
(A) A plurality of chip areas are partitioned, and an integrated circuit is formed in each of the plurality of chip areas, and a plurality of electrodes electrically connected to the integrated circuit on a main surface and a protection covering the plurality of electrodes A step of preparing a semiconductor wafer formed with an insulating film and having a plurality of first openings reaching each of the plurality of electrodes in the protective insulating film;
(B) preparing a probe card having a plurality of contact terminals to be electrically connected to the plurality of electrodes, and a circuit to be electrically connected to the plurality of contact terminals and a tester;
(C) filling each of the plurality of first openings with a conductive fluid;
(D) Under the situation where the conductive fluid is injected into each of the plurality of first openings, the plurality of contact terminals are inserted into the plurality of first openings, and the conductive fluid is inserted. And electrically connecting each of the plurality of contact terminals with the corresponding plurality of electrodes,
(E) performing an electrical inspection of the integrated circuit in a state where each of the plurality of contact terminals is electrically connected to the corresponding plurality of electrodes;
including.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

(1)探針を有するプローブカードを用いてプローブ検査を行う際に、探針とテストパッドとが直接接触することを防止できるので、テストパッドの表面にプローブ痕が残ってしまうことを防止することができる。   (1) When performing probe inspection using a probe card having a probe, it is possible to prevent the probe and the test pad from coming into direct contact with each other, thereby preventing probe marks from remaining on the surface of the test pad. be able to.

(2)探針を有するプローブカードを用いてプローブ検査を行う際に、探針とテストパッドとが直接接触することを防止できるので、テストパッドおよびテストパッドの周囲の表面保護膜を破損したり剥離したりしてしまう不具合を防ぐことができる。   (2) When performing probe inspection using a probe card having a probe, it is possible to prevent the probe and the test pad from coming into direct contact with each other, so that the surface protective film around the test pad and the test pad may be damaged. It is possible to prevent the problem of peeling off.

(3)探針を有するプローブカードを用いてプローブ検査を行う際に、探針とテストパッドとが直接接触することを防止できるので、個々の探針からの針圧の総和が負荷となってプローブカードに作用することを防止できる。従って、プローブカードに反りが生じてしまうことを防止できる。   (3) When performing probe inspection using a probe card having a probe, it is possible to prevent direct contact between the probe and the test pad, so the sum of the needle pressures from the individual probes becomes a load. It can prevent acting on the probe card. Therefore, it is possible to prevent the probe card from being warped.

本願発明を詳細に説明する前に、本願における用語の意味を説明すると次の通りである。   Before describing the present invention in detail, the meaning of terms in the present application will be described as follows.

プローブ針、探針または単に針とは、その先端が伝統的なプローブ針状のものの他、先端が細くなった針状の接触端子、先端がピラミッド形状の接触端子、その他の形状のバンプ電極などを含むものとする。   Probe needles, probe needles or simply needles have a needle-shaped contact terminal with a narrowed tip, a pyramid-shaped contact terminal, bump electrodes with other shapes, etc. Shall be included.

プローブ検査とは、ウエハ工程が完了したウエハに対してプローバを用いて行われる電気的試験であって、チップ領域の主面上に形成された電極に上記プローブ針の先端を当てて半導体集積回路の電気的検査を行うことをいい、所定の機能通りに動作するか否かを確認する機能テストやDC動作特性およびAC動作特性のテストを行って良品/不良品を判別するものである。各チップに分割してから(またはパッケージング完了後)行われる選別テスト(最終テスト)とは区別される。   The probe inspection is an electrical test performed on a wafer for which a wafer process has been completed, using a prober, and a semiconductor integrated circuit in which the tip of the probe needle is applied to an electrode formed on the main surface of the chip region. In other words, a non-defective product / defective product is discriminated by performing a function test for confirming whether or not the device operates in accordance with a predetermined function and a DC operation characteristic and an AC operation characteristic test. This is distinguished from a screening test (final test) that is performed after dividing into chips (or after packaging is completed).

テスタ(Test System)とは、半導体集積回路を電気的に検査するものであり、所定の電圧および基準となるタイミング等の信号を発生するものをいう。また、プローブ針がチップ領域の主面上に形成された電極に接触したことを抵抗値測定により検出する検出回路を備え、その検出回路はダイオードが組み込まれることにより、逆方向電流の発生を防止している。   A tester (Test System) is for electrically inspecting a semiconductor integrated circuit and generates a signal such as a predetermined voltage and a reference timing. In addition, it is equipped with a detection circuit that detects that the probe needle is in contact with the electrode formed on the main surface of the tip area by resistance measurement. The detection circuit incorporates a diode to prevent reverse current generation. is doing.

テストヘッドとは、テスタと電気的に接続し、テスタより送信された電圧および信号を受け、電圧および詳細なタイミング等の信号を半導体集積回路に対して発生し、ポゴピンなどを介して後述するプローブカードへ信号を送るものをいう。   A test head is a probe that is electrically connected to a tester, receives a voltage and a signal transmitted from the tester, generates a signal such as a voltage and detailed timing to a semiconductor integrated circuit, and is a probe described later via a pogo pin or the like. The one that sends a signal to the card.

OSC(Oscillator System Clock)回路とは、CPU(Central Processing Unit)および周辺機能を動作させるための基準クロックを発生するシステムクロック発生回路をいう。デバイスにシステムクロックを入力すると、デバイス内で数10ビットのカウンターで分周し、分周されたクロックは、内蔵周辺モジュールの内部クロックとなる。   The OSC (Oscillator System Clock) circuit refers to a system clock generation circuit that generates a reference clock for operating a CPU (Central Processing Unit) and peripheral functions. When the system clock is input to the device, the frequency is divided by a counter of several tens of bits in the device, and the divided clock becomes an internal clock of the built-in peripheral module.

X’tal回路とは、主に時計用タイマーのクロック発生回路をいう。デバイスに時計用タイマークロック(たとえば、32.768kHzおよび38.4kHz)が入力されると、デバイス内で数ビットのカウンターで分周し、分周されたクロックは、タイマーの時計用タイムベース動作に使用するクロックとなる。   The X'tal circuit is mainly a clock generation circuit for a clock timer. When a clock timer clock (for example, 32.768 kHz and 38.4 kHz) is input to the device, the clock is divided by a counter of several bits in the device, and the divided clock is used for the time base operation of the timer clock. This is the clock to use.

バイパス回路とは、電源ノイズの除去を行う回路をいい、電解コンデンサおよびセラミックコンデンサにより高周波ノイズおよび低周波ノイズの除去を行う。   The bypass circuit refers to a circuit that removes power supply noise, and removes high-frequency noise and low-frequency noise using an electrolytic capacitor and a ceramic capacitor.

AD/DA回路とは、アナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号をアナログ信号に変換する回路をいう。   An AD / DA circuit refers to a circuit that converts an analog signal into a digital signal and converts the digital signal into an analog signal.

コンタクトリングとは、ポゴピンなどを介して後述するプローブカードと電気的に接続し、テストヘッドより送られてきた信号をプローブカードへ送るものをいう。   The contact ring refers to a device that is electrically connected to a probe card, which will be described later, via a pogo pin or the like and sends a signal sent from the test head to the probe card.

プローブカードとは、ポゴピンなどを介してコンタクトリングと電気的に接続し、検査対象となるウエハと接触するプローブ針および多層配線基板などを有する構造体であり、コンタクトリングより送られてきた信号を対象となるウエハへ送るものをいう。また、OSC回路、X’tal回路、バイパス回路およびAD/DA回路等が設けられ、テスタでは発生できない信号を生成し、その信号を検査対象となるウエハへ送る場合もある。   A probe card is a structure that is electrically connected to a contact ring via a pogo pin or the like and has a probe needle and a multilayer wiring board that come into contact with a wafer to be inspected, and a signal sent from the contact ring. What is sent to the target wafer. In some cases, an OSC circuit, an X′tal circuit, a bypass circuit, an AD / DA circuit, and the like are provided to generate a signal that cannot be generated by the tester and send the signal to a wafer to be inspected.

プローバとは、コンタクトリング、プローブカードおよび検査対象となるウエハを載せるウエハステージを含む試料支持系を有する検査装置をいう。   The prober refers to an inspection apparatus having a sample support system including a contact stage, a probe card, and a wafer stage on which a wafer to be inspected is placed.

ポゴピン(POGO pin)とは、接触ピン(プランジャ(接触針))をばね(コイルスプリング)の弾性力で電極(端子)に押し当てることにより、その電極への電気的接続を行うようにした接触針をいい、金属製の管内に配置されたばねが金属ボールを介して接触ピンへ弾性力を伝える構成となっている。   Pogo pin (POGO pin) is a contact that makes electrical connection to the electrode by pressing the contact pin (plunger (contact needle)) against the electrode (terminal) by the elastic force of the spring (coil spring). A needle is called, and a spring arranged in a metal tube transmits elastic force to a contact pin via a metal ball.

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。   In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like.

また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。   Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、実施例等において構成要素等について、「Aからなる」、「Aよりなる」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。   Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. In addition, when referring to the constituent elements in the embodiments, etc., “consisting of A” and “consisting of A” do not exclude other elements unless specifically stated that only the elements are included. Needless to say.

同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。   Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.

また、材料等について言及するときは、特にそうでない旨を明記したとき、または、原理的または状況的にそうでないときを除き、特定した材料は主要な材料であって、副次的要素、添加物、付加要素等を排除するものではない。たとえば、シリコン部材は特に明示した場合等を除き、純粋なシリコンの場合だけでなく、添加不純物、シリコンを主要な要素とする2元、3元等の合金(たとえばSiGe)等を含むものとする。   In addition, when referring to materials, etc., unless specified otherwise, or in principle or not in principle, the specified material is the main material, and includes sub-elements, additions Things, additional elements, etc. are not excluded. For example, unless otherwise specified, the silicon member includes not only pure silicon but also an additive impurity, a binary or ternary alloy (for example, SiGe) having silicon as a main element.

また、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   In addition, components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted.

また、本実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするために部分的にハッチングを付す場合がある。   In the drawings used in the present embodiment, even a plan view may be partially hatched to make the drawings easy to see.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、本実施の形態におけるプローブ検査工程で用いるテスタ1および治具の構成と、テスト信号の流れとを示す説明図である。図1に示すように、その治具は、テストヘッド2、コンタクトリング4、プローブカード5およびウエハステージ6などから形成されており、プローブカード5およびウエハステージ6はプローバ7内に収容されている。また、コンタクトリング4は、テストヘッド2に含まれている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of the tester 1 and jig used in the probe inspection process in the present embodiment and the flow of test signals. As shown in FIG. 1, the jig is formed of a test head 2, a contact ring 4, a probe card 5, a wafer stage 6 and the like, and the probe card 5 and the wafer stage 6 are accommodated in a prober 7. . The contact ring 4 is included in the test head 2.

内部に種々の回路が設けられたテストヘッド2は、テスタ1と電気的に接続している。   The test head 2 provided with various circuits therein is electrically connected to the tester 1.

コンタクトリング4には、その内部に設けられた回路と電気的に接続する複数のポゴピン11が設けられている。コンタクトリング4内の回路は、テストヘッド2内の回路およびテスタ1と電気的に接続している。また、ポゴピン11の先端はプローバ7内のプローブカード5側に向けられている。また、複数のポゴピン11の先端が、プローブカード5に設けられたコネクトパッドと接続することにより、コンタクトリング4とプローブカード5とを電気的に接続することができる。   The contact ring 4 is provided with a plurality of pogo pins 11 that are electrically connected to a circuit provided therein. The circuit in the contact ring 4 is electrically connected to the circuit in the test head 2 and the tester 1. The tip of the pogo pin 11 is directed toward the probe card 5 in the prober 7. Further, the tips of the plurality of pogo pins 11 are connected to the connect pads provided on the probe card 5, whereby the contact ring 4 and the probe card 5 can be electrically connected.

プローブカード5には、ウエハステージ6上に載置された検査対象となるウエハ14と対向するように複数のプローブ針(接触端子)15が設けられている。これら複数のプローブ針15は、プローブカード5に含まれる所定の回路を介してコンタクトリング4と電気的に接続している。ウエハ14は、その主面が複数のチップ領域に区画され、各チップ領域には、半導体集積回路およびその半導体集積回路と電気的に接続する複数のパッドが形成されている。ウエハステージ6は、ウエハ14を吸着および固定し、ステージベースSTB上に設けられたXステージXSG、YステージYSGおよびZステージZSGによって水平方向および高さ方向の動作を行う。ZステージZSGの動作によってウエハステージ6が上昇し、複数のプローブ針15がそれらパッドと接触することにより、テスタ1、テストヘッド2、コンタクトリング4、プローブカード5およびウエハ14内に形成された半導体集積回路が電気的に接続し、その半導体集積回路に検査信号を送ることによってプローブ検査を行うことができる。   The probe card 5 is provided with a plurality of probe needles (contact terminals) 15 so as to face the wafer 14 to be inspected placed on the wafer stage 6. The plurality of probe needles 15 are electrically connected to the contact ring 4 through a predetermined circuit included in the probe card 5. The main surface of the wafer 14 is partitioned into a plurality of chip regions, and a semiconductor integrated circuit and a plurality of pads electrically connected to the semiconductor integrated circuit are formed in each chip region. The wafer stage 6 sucks and fixes the wafer 14 and performs horizontal and height operations by the X stage XSG, Y stage YSG, and Z stage ZSG provided on the stage base STB. The semiconductor stage formed in the tester 1, test head 2, contact ring 4, probe card 5, and wafer 14 by the wafer stage 6 being raised by the operation of the Z stage ZSG and the plurality of probe needles 15 coming into contact with these pads. The probe test can be performed by electrically connecting the integrated circuit and sending a test signal to the semiconductor integrated circuit.

図2は上記プローブカード5の平面図であり、図3は図2中のA−A線に沿った断面を示したものである。また、図4は、プローブカード5を形成する配線基板18の平面図である。   FIG. 2 is a plan view of the probe card 5, and FIG. 3 shows a cross section taken along the line AA in FIG. FIG. 4 is a plan view of the wiring board 18 that forms the probe card 5.

図2〜図4に示すように、配線基板18の主面には、たとえば外周からコネクトパッド17が配置された外周パッド領域20、配線基板18の裏面に取り付けられたプローブ針15と電気的に接続するパッド21が配置された内周パッド領域22、および電子部品が搭載される電子部品搭載領域23が設けられている。コネクトパッド17とパッド21とは、配線基板18の内部に設けられた配線を介して所定のもの同士が電気的に接続されている。   As shown in FIGS. 2 to 4, the main surface of the wiring board 18 is electrically connected to, for example, the outer peripheral pad region 20 in which the connect pads 17 are arranged from the outer periphery and the probe needle 15 attached to the rear surface of the wiring board 18. An inner peripheral pad region 22 where the pads 21 to be connected are arranged and an electronic component mounting region 23 where electronic components are mounted are provided. Connect pads 17 and pads 21 are electrically connected to each other through wiring provided inside the wiring board 18.

本実施の形態において、プローブカード5には、OSC回路、X’tal回路、バイパス回路およびAD/DA回路等の検査用回路が設けられている。これら検査用回路は、配線基板18の上面(主面)に取り付けられたリレー26、27、コンデンサ28、水晶発振子29、およびIC30などの電子部品と、これら電子部品と電気的に接続された配線基板18の内部に設けられた配線等から形成されている。   In the present embodiment, the probe card 5 is provided with inspection circuits such as an OSC circuit, an X′tal circuit, a bypass circuit, and an AD / DA circuit. These inspection circuits are electrically connected to electronic components such as relays 26 and 27, a capacitor 28, a crystal oscillator 29, and an IC 30 attached to the upper surface (main surface) of the wiring board 18, and these electronic components. The wiring board 18 is formed from wiring or the like provided inside.

リレー26、27は、電子部品搭載領域23の外周に沿って1列で配列されている。また、リレー26、27として、検査用回路を形成する上で必要な特性を満たすもののうち外形寸法が可能な限り小さいものを選択することにより、リレー26、27の密集を避けることができるようになるので、リレー26、27から発生する熱を逃がしやすくすることができる。すなわち、温度上昇によるリレー26、27の動作不良を防ぐことが可能となる。また、リレー26、27から発生した熱を逃がしやすくできることにより、リレー26、27を含む電子部品にかかる熱的負荷を低減できるので、それら電子部品を長寿命化することが可能となる。   The relays 26 and 27 are arranged in a line along the outer periphery of the electronic component mounting area 23. Further, by selecting relays 26 and 27 that satisfy the characteristics required for forming the inspection circuit and having the smallest possible external dimensions, the relays 26 and 27 can be prevented from being crowded. Therefore, the heat generated from the relays 26 and 27 can be easily released. That is, it is possible to prevent malfunction of the relays 26 and 27 due to temperature rise. Further, since the heat generated from the relays 26 and 27 can be easily released, the thermal load applied to the electronic components including the relays 26 and 27 can be reduced, so that the lifetime of the electronic components can be extended.

上記検査用回路がプローブカード5より上部の部材に設けられている場合には、ウエハ14に形成された半導体集積回路の微細化および回路動作の高速化に伴って以下のような不具合の発生が懸念される。すなわち、OSC回路およびX’tal回路のようなクロック発生器の近くを、たとえばテストヘッド2より送られてきた信号が通過すると、クロストーク等に起因するノイズが発生し、正常なクロック(信号波形)を発生できなくなる。ノイズの混じった信号を受信した検査対象の半導体集積回路については、誤動作を起こすことが懸念され、正確なプローブ検査を行えなくなる不具合が懸念される。このような理由から、上記の検査用回路は検査対象のウエハ14にできるだけ近い位置、すなわちプローブカード5に設けることが好ましい。   When the inspection circuit is provided on a member above the probe card 5, the following problems occur with the miniaturization of the semiconductor integrated circuit formed on the wafer 14 and the speeding up of the circuit operation. Concerned. That is, when a signal sent from, for example, the test head 2 passes near a clock generator such as the OSC circuit and the X′tal circuit, noise due to crosstalk or the like is generated, and a normal clock (signal waveform) is generated. ) Cannot be generated. A semiconductor integrated circuit to be inspected that has received a signal mixed with noise is liable to malfunction, and there is a concern that the probe cannot be accurately inspected. For this reason, it is preferable to provide the above-described inspection circuit at a position as close as possible to the wafer 14 to be inspected, that is, on the probe card 5.

図5は、複数のチップ31が区画されたウエハ14の平面図である。なお、本実施の形態のプローブ検査は、これら複数のチップ31が区画されたウエハ14に対して行うものである。また、図6は、そのチップ31の平面と、その一部を拡大したものを図示している。このチップ31は、たとえば単結晶シリコン基板からなる。また、チップ31の主面の周辺部には、チップ31内に形成されている半導体集積回路と電気的に接続する多数のパッド(電極)32が配置されている。   FIG. 5 is a plan view of the wafer 14 in which a plurality of chips 31 are partitioned. The probe inspection according to the present embodiment is performed on the wafer 14 on which the plurality of chips 31 are partitioned. FIG. 6 shows the plane of the chip 31 and an enlarged view of a part thereof. The chip 31 is made of, for example, a single crystal silicon substrate. In addition, a large number of pads (electrodes) 32 that are electrically connected to a semiconductor integrated circuit formed in the chip 31 are arranged on the periphery of the main surface of the chip 31.

また、上記チップ31は、ウエハ14の主面に区画された多数のチップ領域に半導体製造技術を使って種々の半導体集積回路や入出力端子(パッド32)を形成した後、ウエハ14をダイシングしてチップ領域を個片化することにより製造することができる。また、本実施の形態において、上記プローブ検査は、ウエハ14をダイシングする前に各チップ領域に対して実施するものである。なお、以後プローブ検査(パッド32とプローブ針15とが接触する工程)を説明する際に、特に明記しない場合には、チップ31はウエハ14をダイシングする前の各チップ領域を示すものとする。   The chip 31 is formed by forming various semiconductor integrated circuits and input / output terminals (pads 32) using a semiconductor manufacturing technique in a large number of chip regions defined on the main surface of the wafer 14, and then dicing the wafer 14. Thus, it can be manufactured by dividing the chip area into individual pieces. In the present embodiment, the probe inspection is performed on each chip area before dicing the wafer 14. In the following description of the probe inspection (the step in which the pad 32 and the probe needle 15 come into contact), unless otherwise specified, the chip 31 indicates each chip region before the wafer 14 is diced.

図7および図8は、チップ31におけるパッド32付近の要部断面を示したものである。   7 and 8 show a cross section of the main part in the vicinity of the pad 32 in the chip 31. FIG.

パッド32上の開口部(第1の開口部)は、チップ31の表面に開口する開口部(第2の開口部)33と、開口部33の底部の一部で開口し、パッド32に達する開口部(第3の開口部)34とからなり、開口部33は、開口部34に比べて大きな平面サイズを有している。パッド32は、チップ31の四辺に沿って配列されていることから、相対的に平面でチップ31の内側の方向では、パッド32が配置されておらず、平面サイズの大きな開口部33を形成することができる。   The opening (first opening) on the pad 32 opens at the opening (second opening) 33 opening on the surface of the chip 31 and a part of the bottom of the opening 33 and reaches the pad 32. An opening (third opening) 34 is formed, and the opening 33 has a larger planar size than the opening 34. Since the pads 32 are arranged along the four sides of the chip 31, the pads 32 are not arranged in a relatively planar direction inside the chip 31, and an opening 33 having a large planar size is formed. be able to.

ここで、図9〜図11は、これら開口部33、34の種々の平面パターンを示したものである。このような構造の開口部33、34は、たとえばフォトリソグラフィ技術によりパターニングされたフォトレジスト膜をマスクとしてパッド32上の表面保護膜35をエッチングすることで開口部33のパターンを形成した後に、新たにフォトリソグラフィ技術によりパターニングされたフォトレジスト膜をマスクとして開口部33下の表面保護膜(保護絶縁膜)35をエッチングすることで開口部34のパターンを形成することで実現できる。なお、表面保護膜35は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜あるいはこれらの積層膜等から形成されている。   Here, FIGS. 9 to 11 show various plane patterns of the openings 33 and 34. The openings 33 and 34 having such a structure are newly formed after the pattern of the openings 33 is formed by etching the surface protection film 35 on the pad 32 using, for example, a photoresist film patterned by photolithography as a mask. The pattern of the opening 34 can be realized by etching the surface protective film (protective insulating film) 35 below the opening 33 using a photoresist film patterned by photolithography as a mask. The surface protective film 35 is formed from a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated film thereof.

本実施の形態では、上記のような開口部33、34にのみ所定量の導電性流体36を充填した状況下でプローブ検査を実施する。その導電性流体36としては、プローブ検査後にウエハ14の洗浄によりから除去できるものが好ましく、水銀あるいは導電性インク等を例示することができる。   In the present embodiment, the probe inspection is performed in a state where a predetermined amount of the conductive fluid 36 is filled only in the openings 33 and 34 as described above. The conductive fluid 36 is preferably one that can be removed by cleaning the wafer 14 after probe inspection, and examples thereof include mercury or conductive ink.

本実施の形態のプローブ検査は、開口部33、34に導電性流体36が充填された状況下において、プローブ針15の先端をその導電性流体36と接触させて、パッド32とプローブ針15との電気的導通を取ることで実施する。前述のように、開口部33は、開口部34より大きな平面サイズで形成されており、開口部33の平面パターン次第では、開口部33、34に導電性流体36を充填することで、パッド32が小型化している場合でも、パッド32の平面サイズを擬似的に大型化することができる。それにより、パッド32が小型化している場合でも、プローブ針15とパッド32とを電気的に接触させやすくすることができる。   In the probe inspection according to the present embodiment, the pad 32, the probe needle 15 and the probe needle 15 are contacted with the tip of the probe needle 15 in contact with the conductive fluid 36 in a state where the openings 33 and 34 are filled with the conductive fluid 36. It is implemented by taking electrical continuity. As described above, the opening 33 is formed in a larger plane size than the opening 34. Depending on the plane pattern of the opening 33, the pad 33 is filled with the conductive fluid 36 depending on the opening 33, 34. Even when the size of the pad 32 is reduced, the planar size of the pad 32 can be increased in a pseudo manner. Thereby, even when the pad 32 is downsized, the probe needle 15 and the pad 32 can be easily brought into electrical contact.

開口部33の平面パターンとしては、開口部34の平面パターンをそのままチップ31の平面内側方向へ拡大したパターン(図9参照)、および開口部34の平面パターンをチップ31の平面内側方向へ拡大し、さらにパッド32の配列方向へも拡大したパターン(図10参照)等を例示できる。また、特定の開口部33の平面パターンについては、チップ31の主面上の特定位置まで長く引き回してもよい(図11参照)。その理由については後述する。   As the planar pattern of the opening 33, a pattern (see FIG. 9) in which the planar pattern of the opening 34 is directly expanded in the plane inner direction of the chip 31, and the planar pattern of the opening 34 is expanded in the plane inner direction of the chip 31. Furthermore, a pattern (see FIG. 10) enlarged in the arrangement direction of the pads 32 can be exemplified. Further, the planar pattern of the specific opening 33 may be extended to a specific position on the main surface of the chip 31 (see FIG. 11). The reason will be described later.

前述したように、パッド32が特に平面サイズで小型化している場合には、図10に示したように、開口部33の平面パターンをパッド32の配列方向へも拡大することで、パッド32の平面サイズを擬似的に可能な限り大型化することができる。しかしながら、隣接するパッド32の間隔が近接している場合には、開口部33の平面パターンをパッド32の配列方向へも拡大することが困難となる場合がある。そのような場合には、図11に示したように、チップ31の主面上の所望の位置まで開口部33の平面パターンを引き回すことができるので、チップ31の主面上の所望の位置にて所望のサイズで開口部33を設けることが可能となる。また、チップ31の主面上の所望の位置にて所望のサイズで開口部33を設けることが可能となることから、パッド32の多ピン化が進んだ場合でも、プローブカード5においては、余裕を持ってプローブ針15の針立てを行うことが可能となる。   As described above, when the pad 32 is reduced in size especially in the plane size, as shown in FIG. 10, the plane pattern of the opening 33 is expanded also in the arrangement direction of the pad 32, thereby The plane size can be increased as much as possible in a pseudo manner. However, when the spacing between adjacent pads 32 is close, it may be difficult to expand the planar pattern of the opening 33 in the direction in which the pads 32 are arranged. In such a case, as shown in FIG. 11, the planar pattern of the opening 33 can be routed to a desired position on the main surface of the chip 31, so that the desired position on the main surface of the chip 31 can be obtained. Thus, the opening 33 can be provided in a desired size. In addition, since it is possible to provide the opening 33 with a desired size at a desired position on the main surface of the chip 31, even if the number of pins of the pad 32 is increased, the probe card 5 has a margin. It is possible to hold the probe needle 15 by holding the needle.

本実施の形態では、プローブ針15の先端が導電性流体36に接触した時点で、パッド32と電気的に接続されたチップ31内の半導体集積回路とプローブ針15とが電気的に導通し、プローブ針15の抵抗値に顕著な変化が現れる。テスタ1内には、プローブ針15の各々に対応する検知回路が個別に設けられており、このプローブ針15の抵抗値の変化をその検知回路により監視することにより、プローブ針15の先端と導電性流体36との接触を検出できるようになる。すなわち、テスタ1がすべてのプローブ針15の先端と導電性流体36との接触を検出した時点で、ウエハ14を搭載したウエハステージ6の上昇を停止することにより、プローブ針15の先端がパッド32もしくは開口部33下の表面保護膜35と接触してしまうことを防止できるようになる。その結果、プローブ検査後において、パッド32の表面にプローブ針15によるプローブ痕が残ってしまうことを防ぐことができる。すなわち、後の工程でパッド32に接続するチップ31実装用のボンディングワイヤが接続不良を起こしてしまうことを防ぐことができる。   In the present embodiment, when the tip of the probe needle 15 comes into contact with the conductive fluid 36, the semiconductor integrated circuit in the chip 31 electrically connected to the pad 32 and the probe needle 15 are electrically connected, A significant change appears in the resistance value of the probe needle 15. In the tester 1, a detection circuit corresponding to each of the probe needles 15 is individually provided. By monitoring a change in the resistance value of the probe needle 15 by the detection circuit, the tip of the probe needle 15 is electrically connected. The contact with the sexual fluid 36 can be detected. That is, when the tester 1 detects contact between the tips of all the probe needles 15 and the conductive fluid 36, the tip of the probe needles 15 is moved to the pads 32 by stopping the ascent of the wafer stage 6 on which the wafer 14 is mounted. Alternatively, contact with the surface protective film 35 under the opening 33 can be prevented. As a result, it is possible to prevent the probe marks due to the probe needles 15 from remaining on the surface of the pad 32 after the probe inspection. That is, it is possible to prevent the bonding wire for mounting the chip 31 connected to the pad 32 from causing a connection failure in a later process.

特に、1つのパッド32に対し、目的別にプローブ針15を複数回電気的に接触させて複数回の検査を実施する場合には、プローブ針15が直接パッド32と接触させてしまうと、パッド32に与えるダメージの増加が懸念されるが、プローブ針15とパッド32とが直接接触しない本実施の形態によれば、そのような不具合を防ぐことができる。   In particular, when a plurality of inspections are performed by bringing the probe needles 15 into electrical contact with a single pad 32 for a plurality of purposes, if the probe needles 15 are in direct contact with the pad 32, the pads 32. However, according to the present embodiment in which the probe needle 15 and the pad 32 are not in direct contact, such a problem can be prevented.

また、本実施の形態によれば、プローブ針15の先端とパッド32とを接触させることなくプローブ検査を実施できるようになるので、プローブ針15のオーバードライブが不要となる。その結果、プローブ針15が接触することによるパッド32の破損を防止できるようになる。さらに、プローブ針15の先端は、平面サイズの大きな開口部33で導電性流体36と接触するので、プローブ針15の先端が開口部33の側壁に引っ掛かってしまうことを防止できる。すなわち、プローブ針15の先端が開口部33の側壁に引っ掛かってしまうことによる表面保護膜35の剥離を防止できるようになる。   Further, according to the present embodiment, probe inspection can be performed without bringing the tip of the probe needle 15 into contact with the pad 32, so that overdrive of the probe needle 15 becomes unnecessary. As a result, the pad 32 can be prevented from being damaged due to the contact of the probe needle 15. Furthermore, since the tip of the probe needle 15 contacts the conductive fluid 36 through the opening 33 having a large planar size, the tip of the probe needle 15 can be prevented from being caught by the side wall of the opening 33. That is, the surface protective film 35 can be prevented from being peeled off due to the tip of the probe needle 15 being caught on the side wall of the opening 33.

また、本実施の形態によれば、プローブ針15の先端とパッド32とは直接接触しないので、プローブ針15の先端にオーバードライブに起因するパッド32の削り屑が付着してしまうことを防止できる。このようなパッド32の削り屑は、プローブ針15の先端での導通不良の原因となることから、定期的にクリーニングによる除去が必要となるが、本実施の形態によれば、そのクリーニング自体を省略することができる。   In addition, according to the present embodiment, the tip of the probe needle 15 and the pad 32 are not in direct contact with each other, so that it is possible to prevent the shavings of the pad 32 due to overdrive from adhering to the tip of the probe needle 15. . Such shavings of the pad 32 cause a conduction failure at the tip of the probe needle 15 and therefore must be periodically removed by cleaning. According to the present embodiment, the cleaning itself is performed. Can be omitted.

ところで、本実施の形態のプローブ検査時には、プローブ針15の先端は、パッド32とは直接接触せずに導電性流体36と接触することでパッド32と電気的に接続することから、プローブ針15の先端と導電性流体36との接触位置は、開口部33内のどこであってもよいが、好ましくは開口部33のうち下部に開口部34が開口していない位置がよい。これは、プローブカード5とウエハ14とを近づけた際に、万が一、プローブ針15の先端がパッド32と接触してしまうことを避けるためである。また、プローブカード5に設けるプローブ針は、図7〜図9に示したようなカンチレバー状のプローブ針15の代わりに、図12に示すようなポゴピン状のプローブ針(接触端子)15Aとしてもよい。図12に示すポゴピン状のプローブ針15Aは、金属製の管(保持部材)TUB内に配置されたばね(弾性体)SPRが金属ボールMBLを介して接触ピン(接触針)PLGへ弾性力を伝える構成となっており、万が一、接触ピンPLGがパッド32と接触してしまった場合でも、接触時の衝撃をばねSPRが吸収し、パッド32へのダメージを防ぐことを可能としている。   By the way, at the time of probe inspection according to the present embodiment, the tip of the probe needle 15 is not directly in contact with the pad 32 but is in electrical contact with the pad 32 by being in contact with the conductive fluid 36. The contact position between the front end of the conductive fluid 36 and the conductive fluid 36 may be anywhere in the opening 33, but preferably the position where the opening 34 does not open in the lower part of the opening 33. This is to prevent the tip of the probe needle 15 from coming into contact with the pad 32 when the probe card 5 and the wafer 14 are brought close to each other. Further, the probe needle provided on the probe card 5 may be a pogo pin-like probe needle (contact terminal) 15A as shown in FIG. 12 instead of the cantilever-like probe needle 15 as shown in FIGS. . In the pogo pin-like probe needle 15A shown in FIG. 12, a spring (elastic body) SPR disposed in a metal tube (holding member) TUB transmits an elastic force to a contact pin (contact needle) PLG via a metal ball MBL. Even if the contact pin PLG comes into contact with the pad 32, the spring SPR absorbs the impact at the time of contact, and it is possible to prevent damage to the pad 32.

また、本実施の形態のプローブ検査時には、プローブ針15の先端とパッド32とは直接接触しないことから、パッド32の下部に設けられた配線および半導体素子にダメージを与えてしまうことを防止できる。すなわち、図7および図8に示すように、チップ31を形成する半導体基板41(ウエハ14)の主面(素子形成面)において、パッド32の下部に半導体素子となるp型半導体領域42、n型半導体領域43および配線44、45を形成することが可能となる。   Further, at the time of the probe inspection of the present embodiment, the tip of the probe needle 15 and the pad 32 are not in direct contact with each other, so that it is possible to prevent the wiring and the semiconductor element provided below the pad 32 from being damaged. That is, as shown in FIGS. 7 and 8, on the main surface (element formation surface) of the semiconductor substrate 41 (wafer 14) on which the chip 31 is formed, a p-type semiconductor region 42, n serving as a semiconductor element, is formed below the pad 32. The type semiconductor region 43 and the wirings 44 and 45 can be formed.

ところで、パッド32が増加した場合には、プローブ針15も多ピン化することになる。プローブ針15がパッド32に直接接触する場合には、プローブ針15による針圧がパッド32だけでなくプローブ針15が設けられたプローブカード5にも負荷となって作用する。そのため、個々のプローブ針15からの針圧の総和は、このような多ピン化の進行に伴って増大することになる。このような場合には、この個々のプローブ針15からの針圧の総和がプローブカード5に負荷となって作用するため、針圧の総和が増大することによってプローブカード5に作用する負荷が増大し、プローブカード5に反りが生じてしまう不具合が懸念される。プローブカード5に反りが生じてしまった場合には、その後のプローブ検査工程において、プローブ針15の先端とパッド32との位置合わせが困難になってしまうことが懸念される。また、同様の針圧は、ウエハ14が載置されたウエハステージ6にも作用することから、ウエハステージ6に対しては、その針圧に耐え得る剛性が求められ、ウエハステージ6を上昇させるZステージZSGは対しては、針圧に対抗してウエハステージ6を上昇させるための十分なトルクが求められることになる。   By the way, when the pad 32 is increased, the probe needle 15 is also multi-pinned. When the probe needle 15 directly contacts the pad 32, the needle pressure by the probe needle 15 acts as a load not only on the pad 32 but also on the probe card 5 on which the probe needle 15 is provided. Therefore, the sum of the needle pressures from the individual probe needles 15 increases as the number of pins increases. In such a case, since the sum of the needle pressures from the individual probe needles 15 acts as a load on the probe card 5, the load acting on the probe card 5 increases as the sum of the needle pressures increases. However, there is a concern that the probe card 5 may be warped. If the probe card 5 is warped, there is a concern that it is difficult to align the tip of the probe needle 15 and the pad 32 in the subsequent probe inspection process. In addition, since the same stylus pressure also acts on the wafer stage 6 on which the wafer 14 is placed, the wafer stage 6 is required to have rigidity capable of withstanding the stylus pressure, and the wafer stage 6 is raised. For the Z stage ZSG, sufficient torque is required to raise the wafer stage 6 against the needle pressure.

一方、本実施の形態によれば、前述したように、プローブ針15の先端は、パッド32とは直接接触せず、導電性流体36と接触するので、プローブ検査時におけるプローブ針15による針圧が発生しない、もしくはそれに近い状態となる。そのため、プローブ針15の多ピン化が進んだ場合でも、プローブカード5にはプローブ針15からの負荷が作用しなくなるので、プローブカード5の反りを防止できるようになる。また、ウエハステージ6については、プローブ針15からの針圧に耐え得る剛性は不要とすることができるので、ウエハステージ6の構造設計を容易にすることができる。さらに、ZステージZSGについても、針圧に対抗してウエハステージ6を上昇させるためのトルクは不要とすることができるので、ZステージZSG構造設計についても容易にすることができる。   On the other hand, according to the present embodiment, as described above, the tip of the probe needle 15 is not in direct contact with the pad 32 but in contact with the conductive fluid 36. Does not occur or is close to it. Therefore, even when the number of pins of the probe needle 15 is increased, a load from the probe needle 15 does not act on the probe card 5, so that the warp of the probe card 5 can be prevented. In addition, since the wafer stage 6 can be made rigid enough to withstand the needle pressure from the probe needle 15, the structure design of the wafer stage 6 can be facilitated. Furthermore, since the Z stage ZSG can also eliminate the need for torque for raising the wafer stage 6 against the needle pressure, the Z stage ZSG structure can be easily designed.

なお、プローブ針15が導電性流体36と接触しても、プローブ針15とパッド32との電気的導通が取れない場合には、パッド32の表面に自然酸化膜が形成されていることが考えられる。そのような場合には、プローブ検査を実施する前に、予めアルミニウム酸化物を溶かす溶剤を用いたウエハ14の処理で、パッド32の表面に形成されてしまった自然酸化膜を除去する工程を加えてもよい。   If the probe needle 15 and the pad 32 cannot be electrically connected even when the probe needle 15 comes into contact with the conductive fluid 36, it is considered that a natural oxide film is formed on the surface of the pad 32. It is done. In such a case, before performing the probe inspection, a process of removing a natural oxide film formed on the surface of the pad 32 by processing the wafer 14 using a solvent that dissolves aluminum oxide in advance is added. May be.

(実施の形態2)
前記実施の形態1にて、図1に示したプローブ検査工程で用いる治具においては、コンタクトリング4とプローブカード5とが、複数のポゴピン11を介して接続されている。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, in the jig used in the probe inspection process shown in FIG. 1, the contact ring 4 and the probe card 5 are connected via a plurality of pogo pins 11.

ところで、ポゴピン11の本数は、たとえばプローブカード5に設けられたプローブ針15の数に対応するものである。プローブ針15の多ピン化に伴ってポゴピン11の本数が増えるに従って、ポゴピン11からプローブカード5に作用する負荷が増加することになり、プローブカード5がポゴピン11からの負荷によって反ってしまったり破損してしまったりする不具合が懸念される。   By the way, the number of pogo pins 11 corresponds to the number of probe needles 15 provided on the probe card 5, for example. As the number of pogo pins 11 increases as the number of probe needles 15 increases, the load acting on the probe card 5 from the pogo pins 11 increases, and the probe card 5 is warped or damaged by the load from the pogo pins 11. There is concern about malfunctions that may occur.

そこで、本実施の形態2では、プローブカード5において、複数のポゴピン11を前記実施の形態1で説明した導電性流体36(図7および図8参照)と同様の導電性流体で受けることを例示する。   Therefore, in the second embodiment, the probe card 5 receives a plurality of pogo pins 11 with the same conductive fluid as the conductive fluid 36 described in the first embodiment (see FIGS. 7 and 8). To do.

すなわち、図13および図14に示すように、プローブカード5の上面に、複数のポゴピン11の各々に対応するカップ状の受け部5Aを複数設け、受け部5A内に所定量の導電性流体5Bを充填する。ポゴピン11は、プローブカード5と電気的に接続する時に、導電性流体5Bとのみ接触し、カップ5Aとは接触しないようにする。それにより、ポゴピン11(コンタクトリング4)とプローブカード5とは、電気的に接続しつつも、ポゴピン11からの負荷がプローブカード5には加わらないようにすることができる。その結果、プローブカード5がポゴピン11からの負荷によって反ってしまったり破損してしまったりする不具合を防ぐことが可能となる。   That is, as shown in FIGS. 13 and 14, a plurality of cup-shaped receiving portions 5A corresponding to each of the plurality of pogo pins 11 are provided on the upper surface of the probe card 5, and a predetermined amount of conductive fluid 5B is provided in the receiving portion 5A. Fill. When the pogo pin 11 is electrically connected to the probe card 5, it contacts only the conductive fluid 5B and does not contact the cup 5A. Thereby, the pogo pin 11 (contact ring 4) and the probe card 5 can be electrically connected, but the load from the pogo pin 11 can be prevented from being applied to the probe card 5. As a result, it is possible to prevent a problem that the probe card 5 is warped or damaged by the load from the pogo pin 11.

本発明のプローブ検査方法は、プローブ針をチップ表面のパッドに接触させて行うプローブ検査工程に適用することができる。   The probe inspection method of the present invention can be applied to a probe inspection process performed by bringing a probe needle into contact with a pad on the chip surface.

本発明の一実施の形態であるプローブ検査工程で用いるテスタおよび治具の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the tester and jig | tool used at the probe test | inspection process which is one embodiment of this invention. 図1中に示したプローブカードの平面図である。It is a top view of the probe card shown in FIG. 図2中のA−A線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the AA line in FIG. 図1中に示したプローブカードを形成する配線基板の平面図である。It is a top view of the wiring board which forms the probe card shown in FIG. 本発明の一実施の形態であるプローブカードを用いてプローブ検査を行う対象の半導体チップ領域が形成された半導体ウエハの平面図である。It is a top view of the semiconductor wafer in which the semiconductor chip area | region of the object which performs a probe test | inspection using the probe card which is one embodiment of this invention was formed. 本発明の一実施の形態であるプローブカードを用いてプローブ検査を行う対象の半導体チップの平面図である。It is a top view of the semiconductor chip of the object which carries out a probe test using the probe card which is one embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態であるプローブカードを用いてプローブ検査を行う対象の半導体チップの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the semiconductor chip of the object which carries out a probe test | inspection using the probe card which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるプローブカードを用いてプローブ検査を行う対象の半導体チップの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the semiconductor chip of the object which carries out a probe test | inspection using the probe card which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるプローブカードを用いてプローブ検査を行う対象の半導体チップの要部平面図である。It is a principal part top view of the semiconductor chip of the object which performs a probe test | inspection using the probe card which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるプローブカードを用いてプローブ検査を行う対象の半導体チップの要部平面図である。It is a principal part top view of the semiconductor chip of the object which carries out a probe test | inspection using the probe card which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるプローブカードを用いてプローブ検査を行う対象の半導体チップの要部平面図である。It is a principal part top view of the semiconductor chip of the object which performs a probe test | inspection using the probe card which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるプローブカードに設けられたポゴピン状のプローブ針の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the probe needle | hook of the pogo pin shape provided in the probe card which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるプローブ検査工程で用いる治具におけるコンタクトリングとプローブカードとの接続状態を説明する要部断面図である。It is principal part sectional drawing explaining the connection state of the contact ring and probe card in the jig | tool used at the probe test | inspection process which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態であるプローブ検査工程で用いる治具におけるコンタクトリングとプローブカードとの接続部を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the connection part of the contact ring and probe card in the jig | tool used at the probe test | inspection process which is one embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 テスタ
2 テストヘッド
4 コンタクトリング
5 プローブカード
5A 受け部
5B 導電性流体
6 ウエハステージ
7 プローバ
11 ポゴピン
14 ウエハ
15、15A プローブ針(接触端子)
18 配線基板
20 外周パッド領域
21 パッド
22 内周パッド領域
23 電子部品搭載領域
26、27 リレー
28 コンデンサ
29 水晶発振子
30 IC
31 チップ
32 パッド(電極)
33 開口部(第2の開口部)
34 開口部(第3の開口部)
35 表面保護膜(保護絶縁膜)
36 導電性流体
41 半導体基板
42 p型半導体領域
43 n型半導体領域
44、45 配線
MBL 金属ボール
PLG 接触ピン(接触針)
SPR ばね(弾性体)
STB ステージベース
TUB 管(保持部材)
XSG Xステージ
YSG Yステージ
ZSG Zステージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tester 2 Test head 4 Contact ring 5 Probe card 5A Receiving part 5B Conductive fluid 6 Wafer stage 7 Prober 11 Pogo pin 14 Wafer 15, 15A Probe needle (contact terminal)
18 Wiring board 20 Peripheral pad area 21 Pad 22 Inner peripheral pad area 23 Electronic component mounting area 26, 27 Relay 28 Capacitor 29 Crystal oscillator 30 IC
31 chip 32 pad (electrode)
33 opening (second opening)
34 opening (third opening)
35 Surface protective film (protective insulating film)
36 conductive fluid 41 semiconductor substrate 42 p-type semiconductor region 43 n-type semiconductor region 44, 45 wiring MBL metal ball PLG contact pin (contact needle)
SPR spring (elastic body)
STB stage base TUB tube (holding member)
XSG X stage YSG Y stage ZSG Z stage

Claims (7)

(a)複数のチップ領域に区画され、前記複数のチップ領域の各々には集積回路が形成され、主面上において前記集積回路と電気的に接続する複数の電極と前記複数の電極を覆う保護絶縁膜とが形成され、前記保護絶縁膜に前記複数の電極の各々に達する複数の第1の開口部が形成された半導体ウエハを用意する工程、
(b)前記複数の電極と電気的に接続させるための複数の接触端子と、前記複数の接触端子およびテスタと電気的に接続する回路とを有するプローブカードを用意する工程、
(c)前記複数の第1の開口部の各々に導電性流体を充填する工程、
(d)前記複数の第1の開口部の各々に前記導電性流体が充填された状況下において、前記複数の接触端子の各々を前記複数の第1の開口部内へ挿入して前記導電性流体と接触させ、前記複数の接触端子の各々を対応する前記複数の電極と電気的に接続する工程、
(e)前記複数の接触端子の各々が対応する前記複数の電極と電気的に接続した状況下において、前記集積回路の電気的検査を行う工程、
を含むことを特徴とするプローブ検査方法。
(A) A plurality of chip areas are partitioned, and an integrated circuit is formed in each of the plurality of chip areas, and a plurality of electrodes electrically connected to the integrated circuit on a main surface and a protection covering the plurality of electrodes A step of preparing a semiconductor wafer formed with an insulating film and having a plurality of first openings reaching each of the plurality of electrodes in the protective insulating film;
(B) preparing a probe card having a plurality of contact terminals to be electrically connected to the plurality of electrodes, and a circuit to be electrically connected to the plurality of contact terminals and the tester;
(C) filling each of the plurality of first openings with a conductive fluid;
(D) In a situation where each of the plurality of first openings is filled with the conductive fluid, each of the plurality of contact terminals is inserted into the plurality of first openings and the conductive fluid is inserted. And electrically connecting each of the plurality of contact terminals with the corresponding plurality of electrodes,
(E) performing an electrical inspection of the integrated circuit in a state where each of the plurality of contact terminals is electrically connected to the corresponding plurality of electrodes;
A probe inspection method comprising:
請求項1記載のプローブ検査方法において、
前記複数の第1の開口部の各々は、第2の開口部と、前記第2の開口部の底部の一部から前記電極に達する第3の開口部とから形成されていることを特徴とするプローブ検査方法。
The probe inspection method according to claim 1,
Each of the plurality of first openings is formed of a second opening and a third opening that reaches the electrode from a part of the bottom of the second opening. Probe inspection method.
請求項1または2記載のプローブ検査方法において、
前記複数の電極の下部には、前記集積回路を形成する配線または半導体素子が形成されていることを特徴とするプローブ検査方法。
The probe inspection method according to claim 1 or 2,
A probe inspection method, wherein wirings or semiconductor elements forming the integrated circuit are formed below the plurality of electrodes.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のプローブ検査方法において、
前記テスタは、前記複数の接触端子に各々対応する複数の検知回路を有し、
前記(d)工程および前記(e)工程は、前記半導体ウエハをウエハステージに載置および吸着した状況下で行い、
前記(d)工程は、前記ウエハステージに前記半導体ウエハを吸着した状況下で前記ウエハステージを上昇させることで行い、すべての前記複数の検知回路が各々対応する前記接触端子と前記導電性流体とが接触したことを検知した時点で前記ウエハステージの上昇を停止することを特徴とするプローブ検査方法。
In the probe inspection method according to any one of claims 1 to 3,
The tester has a plurality of detection circuits respectively corresponding to the plurality of contact terminals,
The step (d) and the step (e) are performed under the condition where the semiconductor wafer is placed and sucked on a wafer stage,
The step (d) is performed by raising the wafer stage in a state where the semiconductor wafer is adsorbed to the wafer stage, and the contact terminals, the conductive fluid, and the corresponding detection circuits respectively correspond to the plurality of detection circuits. A probe inspection method, wherein the rising of the wafer stage is stopped when it is detected that the contact is made.
請求項1〜4のいずれか1項に記載のプローブ検査方法において、
1つの前記チップ領域に対して、前記(d)工程および前記(e)工程を複数回実施することを特徴とするプローブ検査方法。
In the probe inspection method according to any one of claims 1 to 4,
The probe inspection method, wherein the step (d) and the step (e) are performed a plurality of times for one chip region.
請求項1〜5のいずれか1項に記載のプローブ検査方法において、
前記導電性流体は、水銀あるいは導電性インクであることを特徴とするプローブ検査方法。
In the probe inspection method according to any one of claims 1 to 5,
The probe inspection method, wherein the conductive fluid is mercury or conductive ink.
請求項1〜6のいずれか1項に記載のプローブ検査方法において、
前記接触端子の各々は、前記(d)工程において前記導電性流体と接触する接触針と、前記接触針に弾性を供給する弾性体と、前記接触針および前記弾性体を保持する保持部材とから形成されていることを特徴とするプローブ検査方法。
In the probe inspection method according to any one of claims 1 to 6,
Each of the contact terminals includes a contact needle that contacts the conductive fluid in the step (d), an elastic body that supplies elasticity to the contact needle, and a holding member that holds the contact needle and the elastic body. A probe inspection method characterized by being formed.
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