JP2020020662A - Semiconductor device inspection jig - Google Patents

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Abstract

To provide an inspection jig which can suppress signal attenuation inside a high-frequency substrate as much as possible when inspecting a semiconductor device, etc., having an I/O conversion function, transmitting/receiving a signal of 10 GHz or higher and equipped with electrodes at a narrow pitch of 250 μm or less.SOLUTION: The inspection jig comprises a plurality of probes, an impedance-matched high-frequency substrate 11 having contact electrodes 61 which come in contact with the probes, and holders for fixing the probes at positions where electric signal electrodes and the contact electrodes 61 are electrically connected. The high-frequency substrate 11 is provided with a ground layer 65 on one face and a circuit pattern 60 on the other face. The circuit pattern 60 includes a differential transmission area in an area A near the contact electrodes 61 coming in contact with the probes, where a pair of signal conductors 62 are wired in parallel, a single-end transmission area in an area B away from the area A where the conductor widths of the signal conductors 62 are expanded, and an area C in which the signal conductors 62 are wired heading toward signal output terminals 63.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、半導体デバイスの検査治具及び検査方法に関し、さらに詳しくは、例えばI/O変換の機能を持ち、10GHz以上の信号を送受信し、250μm以下の狭ピッチ電極を備えた半導体デバイス等を検査するための検査治具に関する。   The present invention relates to an inspection jig and an inspection method for a semiconductor device, and more specifically, for example, a semiconductor device having an I / O conversion function, transmitting and receiving signals of 10 GHz or more, and having a narrow pitch electrode of 250 μm or less. The present invention relates to an inspection jig for inspection.

半導体集積回路の検査では、半導体基板上の複数のチップ内の集積回路に所定の信号を同時入力させ、このときの出力信号の正常/異常を同時検査することで、一括動作確認を行っている。そのための検査装置としては、例えば特許文献1に記載のアライメント装置が提案されている。このアライメント装置は、プローブシートに設けられているプローブ端子と半導体ウエハに形成されている検査用電極とを正確に位置合わせできるようにした装置である。詳しくは、半導体基板の外周付近に2個の位置合わせマークを形成し、プローブ基板にも2個の位置合わせマークを形成し、これら位置合わせマークの位置をそれぞれ検出して位置ずれ量を測定している。検査基板には、位置合わせマークを検出するために2個の貫通孔が設けられ、その2個の貫通孔の上方にそれぞれ1台のCCDカメラを設置している。各CCDカメラは、検査基板の貫通孔を介して、半導体基板の位置合わせマーク及びプローブ基板の位置合わせマークを1個ずつ撮像し、撮像画像を用いて位置ずれ量を測定し、さらに、測定結果に基づいて基板載置台の位置を調整して、半導体基板の検査用電極とプローブ間の位置合わせと接触を行っている。   In the inspection of a semiconductor integrated circuit, a predetermined signal is simultaneously input to integrated circuits in a plurality of chips on a semiconductor substrate, and a normal operation / abnormality of an output signal at this time is simultaneously inspected to confirm a collective operation. . As an inspection device for that purpose, for example, an alignment device described in Patent Document 1 has been proposed. This alignment apparatus is an apparatus capable of accurately aligning a probe terminal provided on a probe sheet with an inspection electrode formed on a semiconductor wafer. More specifically, two alignment marks are formed near the outer periphery of the semiconductor substrate, two alignment marks are also formed on the probe substrate, and the positions of these alignment marks are detected to measure the amount of positional deviation. ing. The inspection board is provided with two through holes for detecting the alignment mark, and one CCD camera is installed above each of the two through holes. Each CCD camera images the alignment mark of the semiconductor substrate and the alignment mark of the probe substrate one by one through the through hole of the inspection substrate, measures the displacement amount using the captured image, and furthermore, the measurement result The position of the substrate mounting table is adjusted based on the above, so that the alignment and contact between the inspection electrode and the probe of the semiconductor substrate are performed.

近年、半導体集積回路の多品種少量生産品に対応する半導体検査装置が要請されている。特許文献2では、特許文献1のような従来型の半導体検査装置をそのまま用いたときの問題(精度、その場観察及び価格に劣る)を解決した小型基板検査装置を提案している。その小型基板検査装置は、小形の半導体基板の集積回路中の検査用電極とプローブとの間の位置あわせ精度・接触精度が高く、処理基板全体の状態をその場で観察しながら検査ができる、安価で小型な基板検査装置であって、集積回路と、集積回路の電極に当接されるプローブ端子が設けられたプローブ基板とを位置合わせするために、プローブ基板を透明にして、集積回路に設けた複数の第1の位置合わせマークとプローブ基板に設けた複数の第2の位置合わせマークとをカメラにより撮像して位置合わせするという技術である。   2. Description of the Related Art In recent years, there has been a demand for a semiconductor inspection device that can handle a large variety of small-scale products of semiconductor integrated circuits. Patent Document 2 proposes a small-sized substrate inspection device that solves the problems (inferior in accuracy, in-situ observation, and price) when a conventional semiconductor inspection device as in Patent Document 1 is used as it is. The small substrate inspection device has high positioning accuracy and contact accuracy between the inspection electrode and the probe in the integrated circuit of the small semiconductor substrate, and can inspect while observing the state of the entire processing substrate on the spot. An inexpensive and small-sized substrate inspection device, which is used to align an integrated circuit and a probe substrate provided with probe terminals to be brought into contact with electrodes of the integrated circuit. This is a technique in which a plurality of first alignment marks provided and a plurality of second alignment marks provided on a probe substrate are imaged by a camera and aligned.

半導体検査装置において、固定された半導体デバイスの電極と検査治具のプローブとの位置合わせは、半導体デバイスの上に検査治具を移動させ、半導体デバイス上の目印(使用していない電極や回路パターンなど)を目視(カメラによる一つの画像)により確認しながら、検査治具側との位置を少しずつ移動(XYZθ方向)させて調整している。   In a semiconductor inspection apparatus, the positioning of the fixed semiconductor device electrode and the inspection jig probe is performed by moving the inspection jig over the semiconductor device and marking the semiconductor device with a mark (unused electrode or circuit pattern). , Etc., while visually confirming (one image by a camera), the position with respect to the inspection jig is moved little by little (in the XYZθ direction) and adjusted.

現在の半導体デバイスでは、10GHz以上の高周波信号を送受信するなど、高速化が進んでおり、電気信号を取り出して検査する検査冶具の伝送線路もインピーダンス整合をしなければならない。また、半導体デバイスには、I/O変換機能のための複数の受光素子、発光素子及び電気信号電極を備えたものがあり、そうした半導体デバイスの検査では、受光素子と発光素子との間で光信号の送受信を行っている。また、半導体デバイスの小型化もさらに進んでおり、近年では、サイズは5mm角以下、電極ピッチは250μm以下になっている。   In current semiconductor devices, the speed is increasing, such as transmitting and receiving high-frequency signals of 10 GHz or more, and the transmission line of an inspection jig for extracting and inspecting an electric signal must also be impedance-matched. Some semiconductor devices have a plurality of light receiving elements, light emitting elements, and electric signal electrodes for an I / O conversion function. In such a semiconductor device inspection, light is transmitted between the light receiving elements and the light emitting elements. Sending and receiving signals. Further, miniaturization of semiconductor devices has been further advanced, and in recent years, the size has been reduced to 5 mm square or less, and the electrode pitch has been reduced to 250 μm or less.

ところで、近年のブロードバンドネットワークの普及と共に、信号の高速化、装置の小型化及び低コスト化が図られており、高速信号伝送にはノイズの影響を受けにくくするために、差動信号を用いるのが一般的になっている。このような差動信号伝送装置の伝送線路には、2本の信号線路(S)の間と両側にグランド(G)を配置したGSGSG構造の差動伝送線路が採用されていた。   By the way, with the widespread use of broadband networks in recent years, high-speed signals, miniaturization and low cost of devices have been achieved. In order to reduce the influence of noise on high-speed signal transmission, differential signals are used. Is becoming more common. As a transmission line of such a differential signal transmission device, a differential transmission line having a GSGSG structure in which grounds (G) are arranged between two signal lines (S) and on both sides has been adopted.

高速化と高密度実装が可能な差動信号伝送装置として、例えば特許文献3では、差動伝送線路に流れる電流信号の伝送特性の確保および反射ノイズの抑制を両立させることができ、かつ差動伝送線路の面積を小さくすることができる差動信号伝送装置が提案されている。この差動信号伝送装置は、差動伝送線路と送信回路とを備え、その差動伝送線路は、誘電体層と、誘電体層の裏面に形成された裏面グランド層と、誘電体層の表面に形成された複数の信号線路とを少なくとも備え、送信回路は、抵抗R1〜R3から構成され、抵抗R1,R2の値が差動伝送線路のevenモードインピーダンスと同じ値になり、かつ抵抗R1と抵抗R3の1/2の抵抗値との並列抵抗値が差動伝送線路のoddモードインピーダンスZoddと同じ値になるように、抵抗R1〜R3の値が設定される。   As a differential signal transmission device capable of high-speed and high-density mounting, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163, the transmission characteristics of a current signal flowing through a differential transmission line can be ensured and the reflection noise can be suppressed. A differential signal transmission device capable of reducing the area of a transmission line has been proposed. The differential signal transmission device includes a differential transmission line and a transmission circuit. The differential transmission line includes a dielectric layer, a back ground layer formed on the back surface of the dielectric layer, and a front surface of the dielectric layer. The transmission circuit includes at least the resistors R1 to R3, the values of the resistors R1 and R2 become the same as the even mode impedance of the differential transmission line, and The values of the resistors R1 to R3 are set such that a parallel resistance value that is half the resistance value of the resistor R3 is equal to the odd mode impedance Zodd of the differential transmission line.

特開2000−164655号公報JP 2000-164655 A 特開2015−82587号公報JP-A-2005-82587 特開2018−7132号公報JP 2018-7132A

上記半導体デバイスの検査治具において、検査治具が備える高周波基板は、半導体デバイスからの電気信号を検査器側に伝送する過程でピッチ変換をする機能を有している。その際、信号導体S−S間を平行に保ったまま信号出力端子近辺まで配線し、信号出力端子の直前で分ける配線をした方がインピーダンスの変化点が少ない伝送線路を構築できる。しかしながら、電極ピッチが250μm以下の場合は、信号導体幅が狭いので、その配線方法では導体抵抗により減衰特性が悪化してしまうという問題がある。また、信号導体にグランド導体を沿わせてインピーダンス整合するという手段があるが、半導体デバイスの電極と高周波基板の電極とをプローブで接触させる部位では、より狭ピッチになっており、信号導体にグランド導体を沿わせること自体が困難である。   In the inspection jig for a semiconductor device, the high-frequency substrate provided in the inspection jig has a function of performing pitch conversion in a process of transmitting an electric signal from the semiconductor device to the inspection device side. At this time, it is possible to construct a transmission line with less change points of impedance by wiring up to the vicinity of the signal output terminal while keeping the signal conductors S-S parallel, and wiring the wiring immediately before the signal output terminal. However, when the electrode pitch is 250 μm or less, the signal conductor width is narrow, and there is a problem that the wiring method deteriorates attenuation characteristics due to conductor resistance. In addition, there is a means of matching the impedance of the signal conductor along the ground conductor. However, at a portion where the electrode of the semiconductor device and the electrode of the high-frequency board are brought into contact with the probe, the pitch is narrower, and the signal conductor is grounded. It is difficult to align the conductor itself.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、I/O変換の機能を持ち、10GHz以上の信号を送受信し、250μm以下の狭ピッチ電極を備えた半導体デバイス等を検査するための、半導体デバイスの検査治具を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device having an I / O conversion function, transmitting and receiving signals of 10 GHz or more, and having a narrow pitch electrode of 250 μm or less. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device inspection jig for inspecting a semiconductor device.

(1)本発明に係る半導体デバイスの検査治具は、半導体デバイスの電気特性の検査に使用される検査治具であって、
前記半導体デバイスの電気信号電極と対応する位置に設けられる前記複数のプローブと、前記プローブに接触する接触電極を有するインピーダンス整合された高周波基板と、前記電気信号電極と前記接触電極とを電気的に接続する位置に前記プローブを固定するホルダーとを備え、
前記高周波基板は、一方の面にグランド層が設けられ、他方の面に回路パターンが設けられ、前記回路パターンは、前記プローブと接触する前記接触電極付近のA領域では1対の信号導体を平行に配線している差動伝送領域と、前記A領域から離れたB領域では前記信号導体の導体幅を拡大しているシングルエンド伝送領域と、さらに前記信号導体を信号出力端子に向けて配線する領域とを有する、ことを特徴とする。
(1) A semiconductor device inspection jig according to the present invention is an inspection jig used for inspecting electrical characteristics of a semiconductor device.
The plurality of probes provided at positions corresponding to the electric signal electrodes of the semiconductor device, an impedance-matched high-frequency substrate having a contact electrode that contacts the probe, and electrically connecting the electric signal electrode and the contact electrode. A holder for fixing the probe at a position to be connected,
The high-frequency board is provided with a ground layer on one surface and a circuit pattern on the other surface, and the circuit pattern is formed by parallelizing a pair of signal conductors in an area A near the contact electrode that contacts the probe. And a single-end transmission area where the conductor width of the signal conductor is enlarged in a region B remote from the region A, and further, the signal conductor is wired toward a signal output terminal. And a region.

この発明によれば、プローブと接触する接触電極は250μm以下又は150μm以下の狭ピッチであるので、接触電極付近のA領域を、信号導体を2本(1対)平行に並べて配線した差動伝送領域(インピーダンスは例えば約100Ω)とし、その後、A領域から離れたB領域を、信号出力端子でのピッチに変換するために差動伝送路から分岐して導体幅を拡大しているシングルエンド伝送領域(インピーダンスは例えば約50Ω)としている。このような伝送路とすることにより、高周波基板内での信号の減衰を極力抑えることができる。   According to the present invention, since the contact electrodes that come into contact with the probe have a narrow pitch of 250 μm or less or 150 μm or less, the differential transmission in which two (one pair) signal conductors are arranged in parallel in the area A near the contact electrodes. Area (impedance is, for example, about 100Ω), and thereafter, the single-ended transmission in which the area B separated from the area A is branched from the differential transmission line to increase the conductor width in order to convert the area B into a pitch at the signal output terminal. The region (impedance is, for example, about 50Ω). With such a transmission path, signal attenuation in the high-frequency substrate can be suppressed as much as possible.

本発明に係る半導体デバイスの検査治具において、前記シングルエンド伝送領域の導体幅が、前記差動伝送領域の導体幅よりも1〜3倍の範囲で大きい。この発明によれば、シングルエンド伝送領域での導体幅を広げることにより、導体抵抗が小さくなってインピーダンスの変化が小さくなり、減衰特性が向上する。   In the inspection jig for a semiconductor device according to the present invention, the conductor width of the single-ended transmission region is larger than the conductor width of the differential transmission region in a range of 1 to 3 times. According to the present invention, by increasing the conductor width in the single-ended transmission region, the conductor resistance is reduced, the change in impedance is reduced, and the attenuation characteristics are improved.

本発明に係る半導体デバイスの検査治具において、前記信号出力端子に向けて配線する領域(C領域)は、前記信号導体と一定の距離をおいてグランド導体を配置したシングルエンド伝送領域である。この発明によれば、信号出力端子に向けて配線するC領域では、グランド導体を一定の距離を置いて配置することでインピーダンスを調整することができ、減衰特性の悪化を防止することができる。   In the inspection jig for a semiconductor device according to the present invention, an area (C area) to be wired toward the signal output terminal is a single-ended transmission area in which a ground conductor is arranged at a fixed distance from the signal conductor. According to the present invention, the impedance can be adjusted by arranging the ground conductor at a predetermined distance in the C region wired toward the signal output terminal, and deterioration of the attenuation characteristic can be prevented.

本発明に係る半導体デバイスの検査治具において、前記半導体デバイスは受光素子を有し、前記ホルダーは前記高周波基板側に設置されて前記プローブの位置を固定する高周波基板側ホルダーと、前記半導体デバイス側に設置されて前記プローブの位置を固定する半導体デバイス側ホルダーとを備え、前記高周波基板、前記高周波基板側ホルダー及び前記半導体デバイス側ホルダーには、それぞれ、前記受光素子に光を到達させるための穴が設けられており、少なくとも前記半導体デバイス側ホルダーに設けられた穴には、前記半導体デバイスが有する電極及び/又は回路パターン等の目印に対応した2個以上の切り欠きを有する。   In the jig for inspecting a semiconductor device according to the present invention, the semiconductor device has a light-receiving element, the holder is provided on the high-frequency substrate side and fixes a position of the probe, and a high-frequency substrate-side holder; A high-frequency substrate, the high-frequency substrate-side holder and the semiconductor device-side holder, each having a hole for allowing light to reach the light-receiving element. Is provided, and at least a hole provided in the semiconductor device-side holder has two or more cutouts corresponding to marks such as electrodes and / or circuit patterns of the semiconductor device.

この発明によれば、高周波基板、高周波基板側ホルダー及び半導体デバイス側ホルダーにそれぞれ設けられた穴により、半導体デバイスが備える受光素子に光を到達させることができる。そして、少なくとも半導体デバイス側ホルダーに設けられた穴は2以上の切り欠きを有するので、その切り欠きが半導体デバイスの電極及び/又は回路パターン等の目印に対応することにより、当該検査治具が備えるプローブを、検査のための電極位置に正確に接触させるように位置決めすることができる。   According to the present invention, light can reach the light receiving element provided in the semiconductor device by the holes provided in the high-frequency substrate, the high-frequency substrate-side holder, and the semiconductor device-side holder. Since at least the hole provided in the semiconductor device-side holder has two or more notches, the notch corresponds to a mark such as an electrode and / or a circuit pattern of the semiconductor device, so that the inspection jig is provided. The probe can be positioned to make accurate contact with the electrode location for inspection.

本発明によれば、I/O変換の機能を持ち、10GHz以上の信号を送受信し、250μm以下の狭ピッチ電極を備えた半導体デバイス等を検査するための、半導体デバイスの検査治具を提供することができる。半導体デバイスの電気信号電極にプローブを介して電気的に接触する高周波基板の接触電極は、250μm以下の狭ピッチで導体幅も狭く、導体抵抗により減衰特性が悪化してしまうが、本発明では、上記A領域とB領域、さらにはC領域を設けることにより、高周波基板内での信号の減衰を極力抑えることができる。   According to the present invention, there is provided a semiconductor device inspection jig having an I / O conversion function, transmitting and receiving a signal of 10 GHz or more, and inspecting a semiconductor device or the like having a narrow pitch electrode of 250 μm or less. be able to. The contact electrode of the high-frequency substrate that is in electrical contact with the electric signal electrode of the semiconductor device via a probe has a narrow pitch of 250 μm or less and a narrow conductor width, and the attenuation characteristics are deteriorated by the conductor resistance. By providing the A region, the B region, and the C region, signal attenuation in the high-frequency substrate can be suppressed as much as possible.

本発明に係る半導体デバイスの検査治具の一例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic view showing an example of a semiconductor device inspection jig according to the present invention. 図1の検査治具において、半導体デバイス側ホルダーを半導体デバイス上に配置して位置合わせする態様を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a mode in which a semiconductor device-side holder is arranged on a semiconductor device and aligned in the inspection jig of FIG. 1. 高周波基板の配線形態の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the wiring form of a high frequency board.

本発明に係る半導体デバイスの検査治具について図面を参照しつつ説明する。本発明はその要旨の範囲で変形又は応用が可能であり、以下の実施形態に限定されない。なお、本発明の「検査治具」は「検査部品」に言い換えてもよい。   An inspection jig for a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention can be modified or applied within the scope of the gist, and is not limited to the following embodiments. The “inspection jig” of the present invention may be rephrased as “inspection component”.

[半導体デバイスの検査治具]
本発明に係る半導体デバイスの検査治具10(単に「検査治具」ともいう。)は、図1及び図2に示すように、受光素子52を有する半導体デバイス50の電気特性の検査に使用され、電気特性を検査する電気信号電極51の対応位置に設けられた複数のプローブ1を電気信号電極51に接触して電気特性を検査する半導体デバイス50の検査治具10であって、半導体デバイス50の電気信号電極51と対応する位置に設けられる複数のプローブ1と、プローブ1に接触する接触電極61を有するインピーダンス整合された高周波基板11と、電気信号電極51と接触電極61とを電気的に接続する位置にプローブ1を固定するホルダー14とを備えている。
[Inspection jig for semiconductor device]
The inspection jig 10 of a semiconductor device according to the present invention (also simply referred to as “inspection jig”) is used for inspecting electrical characteristics of a semiconductor device 50 having a light receiving element 52 as shown in FIGS. An inspection jig 10 for a semiconductor device 50 for inspecting electrical characteristics by contacting a plurality of probes 1 provided at positions corresponding to the electrical signal electrodes 51 for inspecting electrical characteristics with the semiconductor device 50; A plurality of probes 1 provided at positions corresponding to the electric signal electrodes 51 of the above, an impedance-matched high-frequency substrate 11 having a contact electrode 61 in contact with the probe 1, and the electric signal electrode 51 and the contact electrode 61 are electrically connected. And a holder 14 for fixing the probe 1 at a connection position.

この高周波基板11は、図3に示すように、一方の面にGND層65が設けられ、他方の面に回路パターン60が設けられ、回路パターン60は、プローブ1と接触する接触電極61の付近のA領域では1対の信号導体62を平行に配線している差動伝送領域と、A領域から離れたB領域では信号導体62の導体幅を拡大しているシングルエンド伝送領域と、さらに信号導体62を信号出力端子63に向けて配線するC領域とを有することに特徴がある。   As shown in FIG. 3, the high-frequency substrate 11 is provided with a GND layer 65 on one surface, a circuit pattern 60 on the other surface, and a circuit pattern 60 near a contact electrode 61 that contacts the probe 1. In the area A, a differential transmission area in which a pair of signal conductors 62 are wired in parallel, in the area B remote from the area A, a single-ended transmission area in which the conductor width of the signal conductor 62 is increased, And a C region in which the conductor 62 is wired toward the signal output terminal 63.

この検査治具10において、プローブ1と接触する高周波基板11の接触電極61は、250μm以下又は150μm以下の狭ピッチであるので、接触電極61の付近のA領域を、信号導体62を2本(1対)平行に並べて配線した差動伝送領域(インピーダンスは例えば約100Ω)とし、その後、A領域から離れたB領域を、信号出力端子63でのピッチに変換するために差動伝送路から分岐して導体幅を拡大しているシングルエンド伝送領域(インピーダンスは例えば約50Ω)としている。このような伝送路とすることにより、高周波基板内での信号の減衰を極力抑えることができる。半導体デバイス50の電気信号電極51にプローブ1を介して電気的に接触する接触電極61は、250μm以下の狭ピッチで導体幅も狭く、導体抵抗により減衰特性が悪化してしまうが、本発明では、上記A領域とB領域、さらにはC領域を設けることにより、高周波基板内での信号の減衰を極力抑えることができる。その結果、特にI/O変換の機能を持ち、10GHz以上の信号を送受信し、250μm以下の狭ピッチ電極を備えた半導体デバイス50の検査に好ましく適用できる。   In the inspection jig 10, the contact electrodes 61 of the high-frequency substrate 11 that contact the probe 1 have a narrow pitch of 250 μm or less or 150 μm or less. One pair) A differential transmission region (impedance is, for example, about 100Ω) wired in parallel, and then a region B separated from the region A is branched from the differential transmission line to convert the pitch into a pitch at the signal output terminal 63. To increase the conductor width in a single-ended transmission region (impedance is, for example, about 50Ω). With such a transmission path, signal attenuation in the high-frequency substrate can be suppressed as much as possible. The contact electrode 61 that electrically contacts the electric signal electrode 51 of the semiconductor device 50 via the probe 1 has a narrow pitch of 250 μm or less and a narrow conductor width, and the attenuation characteristic is deteriorated by the conductor resistance. By providing the A region, the B region, and the C region, the signal attenuation in the high-frequency substrate can be suppressed as much as possible. As a result, it has a function of I / O conversion, transmits and receives signals of 10 GHz or more, and can be preferably applied to the inspection of the semiconductor device 50 having a narrow pitch electrode of 250 μm or less.

各構成要素を詳しく説明する。なお、以下では、図1及び図2の検査治具10を代表例として説明する。   Each component will be described in detail. In the following, the inspection jig 10 of FIGS. 1 and 2 will be described as a representative example.

[検査治具の代表例]
図1及び図2に示す検査治具10は、受光素子52を有する半導体デバイス50の電気特性の検査に使用される検査治具である。プローブ1は、電気特性を検査する電気信号電極51の対応位置に設けられ、一方の端部をその電気信号電極51に接触し、他方の端部を高周波基板11の接触電極61に接触する。高周波基板11は、プローブ1を伝送した電気信号を、高周波基板11内の信号導体62で信号出力端子63まで伝送させる。ホルダー14は、図1に示すように、プローブ1を保持するものであり、高周波基板側に設置されてプローブ1の位置を固定する高周波基板側ホルダー12と、半導体デバイス側に設置されてプローブ1の位置を固定する半導体デバイス側ホルダー13とを備え、高周波基板11、高周波基板側ホルダー12及び半導体デバイス側ホルダー13には、図1に示すように、それぞれ、受光素子52に光を到達させるための穴20が設けられており、少なくとも半導体デバイス側ホルダー13に設けられた穴20には、半導体デバイス50が有する電極54及び/又は回路パターン53等の目印(53,54)に対応した2個以上の切り欠き21が設けられている。
[Typical examples of inspection jigs]
The inspection jig 10 shown in FIGS. 1 and 2 is an inspection jig used for inspecting electrical characteristics of the semiconductor device 50 having the light receiving element 52. The probe 1 is provided at a position corresponding to the electric signal electrode 51 for inspecting electric characteristics, and has one end in contact with the electric signal electrode 51 and the other end in contact with the contact electrode 61 of the high-frequency substrate 11. The high-frequency board 11 transmits the electric signal transmitted from the probe 1 to the signal output terminal 63 via the signal conductor 62 in the high-frequency board 11. As shown in FIG. 1, the holder 14 holds the probe 1. The holder 14 is provided on the high-frequency substrate and fixes the position of the probe 1. The holder 14 is provided on the semiconductor device and the probe 1 is provided on the semiconductor device. 1. The high-frequency substrate 11, the high-frequency substrate-side holder 12, and the semiconductor device-side holder 13 are provided with the semiconductor device-side holder 13 for fixing the position of the light-receiving element 52, as shown in FIG. And at least two holes 20 provided in the semiconductor device side holder 13 corresponding to the marks (53, 54) such as the electrodes 54 and / or the circuit patterns 53 of the semiconductor device 50. The above notch 21 is provided.

この検査治具10では、図1に示すように、高周波基板側に撮像装置40を配置し、その撮像装置40で得た画像を見ながら、半導体デバイス上の目印53,54と、半導体デバイス側ホルダー13に少なくとも設けられた切り欠き21との位置合わせを行い、その位置合わせにより、半導体デバイス上の電気信号電極51とプローブ1とを位置合わせする。この位置合わせは半導体デバイスステージ(図示しない)又は検査治具ステージ(図示しない)の一方又は両方を移動して行うことができ、半導体デバイス50の電気特性を検査する電気信号電極51の対応位置に設けられた複数のプローブ1を電極に接触して半導体デバイスの電気特性を正確に検査することができる。   In this inspection jig 10, as shown in FIG. 1, an imaging device 40 is arranged on the high-frequency substrate side, and while observing the image obtained by the imaging device 40, the marks 53 and 54 on the semiconductor device and the semiconductor device side The positioning is performed with at least the notch 21 provided in the holder 13, and the positioning is performed to align the electric signal electrode 51 on the semiconductor device with the probe 1. This alignment can be performed by moving one or both of the semiconductor device stage (not shown) and the inspection jig stage (not shown), and is performed at a position corresponding to the electric signal electrode 51 for inspecting the electrical characteristics of the semiconductor device 50. The plurality of probes 1 provided can be brought into contact with the electrodes to accurately inspect the electrical characteristics of the semiconductor device.

そして、この検査治具10は、高周波基板11、高周波基板側ホルダー12及び半導体デバイス側ホルダー13にそれぞれ穴20を設け、その穴20により、半導体デバイス50が備える受光素子52に光を到達させて半導体デバイスが備えるI/O変換機能を動作させ又は動作させないで検査することができる。こうした位置合わせは、目視又は撮像装置40で得た画像を見ながら手動又は自動で行うが、少なくとも半導体デバイス側ホルダー13に設けられた穴20には2以上の切り欠き21(図3参照)が設けられているので、その切り欠き21を半導体デバイス50の目印(電極54、回路パターン53等)に対応させて位置調整する。その結果、検査治具10が備えるプローブ1を、半導体デバイス50の電気信号電極51に正確に接触させることができる。   The inspection jig 10 is provided with holes 20 in the high-frequency substrate 11, the high-frequency substrate-side holder 12, and the semiconductor device-side holder 13, and allows the light to reach the light receiving element 52 of the semiconductor device 50 through the holes 20. The inspection can be performed with or without activating the I / O conversion function provided in the semiconductor device. Such alignment is performed manually or automatically while visually observing or viewing the image obtained by the imaging device 40. At least two notches 21 (see FIG. 3) are provided in at least the hole 20 provided in the semiconductor device side holder 13. Since it is provided, the position of the notch 21 is adjusted so as to correspond to the mark (the electrode 54, the circuit pattern 53, etc.) of the semiconductor device 50. As a result, the probe 1 included in the inspection jig 10 can be brought into accurate contact with the electric signal electrode 51 of the semiconductor device 50.

(半導体デバイス)
半導体デバイス50は、図1に示すように、本発明に係る検査治具10の検査対象である。この半導体デバイス50は、受光素子52を有するものであれば特に限定されないが、10GHz以上の高周波信号を送受信する高速デバイスである。具体的には、受光素子、発光素子及び電気信号電極等を任意に同一面に有するI/O変換機能を備えたものを好ましく挙げることができる。こうした半導体デバイス50は、10GHz以上の高周波で駆動し、受光素子と発光素子との間で光信号の送受信を行っている。また、小型化もさらに進んでおり、サイズは5mm角以下、電極ピッチは250μm以下、さらに150μm以下の狭ピッチ電極を備えたものに対して好ましく検査できる。
(Semiconductor device)
As shown in FIG. 1, the semiconductor device 50 is an inspection target of the inspection jig 10 according to the present invention. The semiconductor device 50 is not particularly limited as long as it has the light receiving element 52, but is a high-speed device that transmits and receives a high-frequency signal of 10 GHz or more. Specifically, a device having an I / O conversion function in which a light receiving element, a light emitting element, an electric signal electrode, and the like are arbitrarily provided on the same surface can be preferably cited. Such a semiconductor device 50 is driven at a high frequency of 10 GHz or more, and transmits and receives an optical signal between a light receiving element and a light emitting element. In addition, miniaturization is further advanced, and the inspection can be preferably performed on a device having a narrow pitch electrode having a size of 5 mm square or less, an electrode pitch of 250 μm or less, and further 150 μm or less.

一例としては、100Gbpsの光信号を受信し、25Gbpsで4ラインの電気信号で発信する半導体デバイス50を挙げることができる。この半導体デバイス50は、5mm角以下のサイズの受光素子52を複数個備え、同一面に電気信号を発信する電気信号電極51を150μmピッチで複数個有しているもの等を例示できる。   As an example, there is a semiconductor device 50 that receives an optical signal of 100 Gbps and transmits the signal as an electrical signal of 4 lines at 25 Gbps. The semiconductor device 50 may be, for example, a device provided with a plurality of light receiving elements 52 having a size of 5 mm square or less and having a plurality of electric signal electrodes 51 for transmitting electric signals on the same surface at a pitch of 150 μm.

(高周波基板)
高周波基板11は、図1に示すように、プローブ1の位置を固定するホルダー14(高周波基板側ホルダー12と半導体デバイス側ホルダー13)に接合して一体化した検査治具10を構成している。高周波基板11は、半導体デバイス50に対して、ホルダー14を挟んだ反対側の位置に設けられている。
(High frequency substrate)
As shown in FIG. 1, the high-frequency substrate 11 constitutes an inspection jig 10 which is joined to and integrated with a holder 14 (high-frequency substrate-side holder 12 and semiconductor device-side holder 13) for fixing the position of the probe 1. . The high-frequency substrate 11 is provided at a position opposite to the semiconductor device 50 with the holder 14 interposed therebetween.

高周波基板11は、図3に示すように、上記半導体デバイス50の検査に使用されるものであり、インピーダンス整合のために、片面(裏面ともいう。)にGND層65を有し、他方の面(表面ともいう。)に回路パターン60を有した高周波伝送可能な基板である。この高周波基板11は、表面の回路パターン60と裏面のGND層65との間に絶縁層(図示しない)が設けられている。絶縁層としては、例えば低誘電率のフッ素系絶縁材料(例えばPFA等)を挙げることができ、その厚さは特に限定されない。   As shown in FIG. 3, the high-frequency substrate 11 is used for inspecting the semiconductor device 50, and has a GND layer 65 on one surface (also referred to as a back surface) for impedance matching, and the other surface. A substrate having a circuit pattern 60 (also referred to as a front surface) and capable of high-frequency transmission. The high-frequency substrate 11 is provided with an insulating layer (not shown) between the circuit pattern 60 on the front surface and the GND layer 65 on the rear surface. As the insulating layer, for example, a fluorine-based insulating material having a low dielectric constant (such as PFA) can be given, and the thickness is not particularly limited.

高周波基板11において、近年の小型化・集積化した半導体デバイス50に対応したものとして、プローブ1と接触する接触電極61は250μm以下又は150μm以下の狭ピッチである。この接触電極61から配線を開始する信号導体62a,62bのピッチが150μmの場合、導体幅が70μmで導体間が80μmの精密配線となる。信号導体62a,62bをその狭ピッチのまま信号出力端子63までインピーダンス整合させて配線することは困難である。本発明は、回路パターン60について、プローブ1と接触する接触電極61付近のA領域では、1対の信号導体62a,62bを平行に配線している差動伝送領域とし、そのA領域から離れたB領域では信号導体62a,62bの導体幅を連続的又は段階的に拡大しているシングルエンド伝送領域とし、さらに信号導体62a,62bを信号出力端子63に向けて配線する領域(C領域)としている点に特徴がある。このような伝送路とすることにより、高周波基板内での信号の減衰を極力抑えることができる。   In the high-frequency substrate 11, the contact electrodes 61 that come into contact with the probe 1 have a narrow pitch of 250 μm or less or 150 μm or less, corresponding to recent miniaturized and integrated semiconductor devices 50. When the pitch between the signal conductors 62a and 62b starting wiring from the contact electrode 61 is 150 μm, the precision wiring has a conductor width of 70 μm and a distance between conductors of 80 μm. It is difficult to connect the signal conductors 62a and 62b to the signal output terminal 63 while maintaining their narrow pitches with impedance matching. According to the present invention, in the circuit pattern 60, in a region A near the contact electrode 61 that contacts the probe 1, a pair of signal conductors 62a and 62b is a differential transmission region in which wiring is performed in parallel, and is separated from the region A. The B region is a single-ended transmission region in which the conductor widths of the signal conductors 62a and 62b are continuously or stepwise enlarged, and a region (C region) in which the signal conductors 62a and 62b are wired toward the signal output terminal 63. There is a feature in the point. With such a transmission path, signal attenuation in the high-frequency substrate can be suppressed as much as possible.

差動伝送領域は、図3では、接触電極61の付近でA領域として表している。このA領域では、接触電極61と同じピッチで1対の信号導体62(62a,62b)を平行に配線している。A領域は、必要に応じてA1領域とA2領域に分けることができる。A1領域は、1対の信号導体同士が同じピッチであり、隣の1対の信号導体とも同じ間隔としている差動伝送領域であり、接触電極61の近くの領域である。A2領域は、必ずしも必須ではなく、1対の信号導体同士は同じピッチであるが、隣の1対の信号導体との間を拡大している差動伝送領域であり、B領域に緩やかに移行するための領域である。このA2領域により、図3に示すように、B領域に移行し易くなる。隣の1対の信号導体との間を拡大幅は特に限定されず、高周波基板11全体の回路パターンとの関係で任意に設計することができる。   In FIG. 3, the differential transmission area is represented as an area A near the contact electrode 61. In the region A, a pair of signal conductors 62 (62a, 62b) are wired in parallel at the same pitch as the contact electrodes 61. The A region can be divided into an A1 region and an A2 region as necessary. The A1 region is a differential transmission region in which a pair of signal conductors have the same pitch and an adjacent pair of signal conductors have the same interval, and is a region near the contact electrode 61. The A2 area is not necessarily essential, and the pair of signal conductors has the same pitch, but is a differential transmission area extending between the adjacent pair of signal conductors, and gradually shifts to the B area. It is an area for doing. The region A2 facilitates transition to the region B as shown in FIG. The enlargement width between the adjacent pair of signal conductors is not particularly limited, and can be arbitrarily designed in relation to the circuit pattern of the entire high-frequency board 11.

シングルエンド伝送領域は、図3では、信号出力端子63でのピッチに変換するための領域であり、A領域の差動伝送路から分岐して各信号導体62a,62bの導体幅を拡大している。このシングルエンド伝送領域は、A領域から離れたB領域として表している。B領域での導体幅の拡大は、連続的であってもよいし段階的であってもよい。導体幅が拡大することにより、導体抵抗が低下しインピーダンスを例えば100Ωから50Ωに小さくすることも可能となる。なお、B領域の導体幅を、A領域の導体幅よりも1〜3倍の範囲で大きくすることが可能であり、インピーダンスを容易に調整することができる。なお、導体幅の拡大は、導体抵抗を調整する役割があるので、導体幅とともに導体厚さを併せて変化させて導体抵抗を調整することも同じ意味合いである。   In FIG. 3, the single-ended transmission area is an area for converting the pitch at the signal output terminal 63. The single-ended transmission area is branched from the differential transmission path in the A area to expand the conductor width of each signal conductor 62a, 62b. I have. This single-ended transmission area is represented as a B area away from the A area. The expansion of the conductor width in the region B may be continuous or stepwise. As the conductor width increases, the conductor resistance decreases and the impedance can be reduced, for example, from 100Ω to 50Ω. Note that the conductor width of the region B can be made larger than the conductor width of the region A by 1 to 3 times, and the impedance can be easily adjusted. In addition, since the expansion of the conductor width has a role of adjusting the conductor resistance, adjusting the conductor resistance by changing the conductor thickness together with the conductor width has the same meaning.

C領域は、図3に示すように、信号導体62を、B領域からさらに信号出力端子63に向けて配線する領域であり、信号導体62と一定の距離をおいてGND導体64を配置したシングルエンド伝送領域であり、GND導体配置領域ともいうことができる。信号出力端子63に向けて配線するC領域では、GND導体64を一定の距離を置いて配置することで、インピーダンスを調整することができ、減衰特性の悪化を防止することができる。このGND導体64は、裏面のGND層65とビア(スルーホールの内周にメッキで接続)で接構成されている。高周波基板11では、プローブ1に接触する接触電極61付近のA領域(インピーダンスは例えば100Ω)での信号導体62a,62bは幅が細くピッチも狭いけれども、その信号導体62a,62bのピッチを拡大しただけではインピーダンスが変化してしまう。B領域では導体抵抗が下がるように導体幅を拡大して所定のインピーダンス(例えば50Ω)とすることができ、さらにC領域でGND導体64を沿わせることにより、インピーダンス(た50Ω)を一定且つ安定にすることができる。   As shown in FIG. 3, the C region is a region where the signal conductor 62 is further routed from the B region toward the signal output terminal 63. The single region in which the GND conductor 64 is arranged at a certain distance from the signal conductor 62. It is an end transmission area and can also be referred to as a GND conductor arrangement area. By arranging the GND conductor 64 at a certain distance in the C region wired toward the signal output terminal 63, the impedance can be adjusted and the deterioration of the attenuation characteristic can be prevented. The GND conductor 64 is in contact with the GND layer 65 on the rear surface by a via (connected to the inner periphery of the through hole by plating). In the high-frequency board 11, the signal conductors 62a and 62b in the region A (impedance is, for example, 100Ω) near the contact electrode 61 that contacts the probe 1 have a small width and a narrow pitch, but the pitch of the signal conductors 62a and 62b is enlarged. The impedance will change if it is used alone. In the region B, the conductor width can be increased to a predetermined impedance (for example, 50Ω) so as to reduce the conductor resistance. In addition, the impedance (50Ω) can be made constant and stable by extending the GND conductor 64 in the region C. Can be

なお、高周波基板11は、表面には回路パターン60が高密度配線され、裏面にはGND層65が配置されていることから、GND層65が設けられた位置には穴が開けられないし、大きな穴や余計な穴を開けるスペースもない。しかし、本発明では、高周波基板11の構造設計により、伝送線路のインピーダンスを保持したまま、図2及び図3に示すような小さな穴20をあけている。その穴20は、半導体デバイス50が有する受光素子52を含む位置に開けられ、検査器(図示しない)側の光ファイバー(図示しない)から照射される光信号を受光素子で受光することができる。さらに、図1に示すように、撮像装置40で得た画像を見ながら、図2に示す半導体デバイス上の目印53,54と、半導体デバイス側ホルダー13に少なくとも設けられた切り欠き21とを、目視又は撮像して位置決め調整することで、半導体デバイス50と検査治具10との位置合わせを行い、半導体デバイス50が備える電気信号電極51と、検査治具10が備えるプローブ1とを位置合わせしたうえで接触させることができる。   Since the high-frequency substrate 11 is provided with the circuit patterns 60 on the front surface at high density and the GND layer 65 on the rear surface, no holes are formed at the positions where the GND layers 65 are provided, and the high-frequency substrate 11 is large. There is no space for holes or extra holes. However, in the present invention, due to the structural design of the high-frequency substrate 11, small holes 20 as shown in FIGS. 2 and 3 are formed while maintaining the impedance of the transmission line. The hole 20 is opened at a position including the light receiving element 52 of the semiconductor device 50, and the light receiving element can receive an optical signal emitted from an optical fiber (not shown) on the side of an inspection device (not shown). Further, as shown in FIG. 1, while observing the image obtained by the imaging device 40, the marks 53 and 54 on the semiconductor device and the notch 21 provided at least in the semiconductor device side holder 13 shown in FIG. The position of the semiconductor device 50 and the inspection jig 10 were aligned by visual or image pickup and position adjustment, and the electric signal electrode 51 of the semiconductor device 50 was aligned with the probe 1 of the inspection jig 10. Contact.

(高周波基板側ホルダー)
高周波基板側ホルダー12は、図1に示すように、プローブ1の位置を固定するホルダー14(高周波基板側ホルダー12と半導体デバイス側ホルダー13)のうち、高周波基板側に位置するホルダーである。高周波基板側ホルダー12は、半導体デバイス側ホルダー13と一定の距離を空けて設置されている。こうすることにより、適当なインピーダンス整合を実現しやすくなる。なお、高周波基板側ホルダー12は、加工性、絶縁性、誘電率等を考慮して選択された樹脂材料で形成されていればよい。例えば、加工性の観点では、ポリエステル系樹脂等の加工性の良い樹脂を採用でき、低誘電率の観点では、フッ素系樹脂材料等の樹脂を採用でき、インピーダンスへの影響を小さくすることができる。また、反射特性を最少とするために、厚さは薄い方が望ましい。また、インピーダンス整合のために、プローブ1が設けられる位置での高周波基板側ホルダー12と半導体デバイス側ホルダー13との間は、プローブ1の周囲に誘電体を設けないことが好ましい。
(High frequency substrate side holder)
As shown in FIG. 1, the high-frequency substrate-side holder 12 is a holder located on the high-frequency substrate side among holders 14 (the high-frequency substrate-side holder 12 and the semiconductor device-side holder 13) for fixing the position of the probe 1. The high-frequency substrate-side holder 12 is installed at a certain distance from the semiconductor device-side holder 13. This makes it easier to achieve appropriate impedance matching. Note that the high-frequency substrate-side holder 12 may be formed of a resin material selected in consideration of workability, insulation, dielectric constant, and the like. For example, from the viewpoint of workability, a resin having good workability such as a polyester-based resin can be employed, and from the viewpoint of a low dielectric constant, a resin such as a fluorine-based resin material can be employed, and the influence on impedance can be reduced. . In order to minimize the reflection characteristics, it is desirable that the thickness is small. Further, for impedance matching, it is preferable that no dielectric is provided around the probe 1 between the high-frequency substrate-side holder 12 and the semiconductor device-side holder 13 at the position where the probe 1 is provided.

高周波基板側ホルダー12には、例えば図2に示すように、プローブ1を挿通させるためのプローブ穴22と、上記した高周波基板11と同様、光信号を送受信させるための穴20とが少なくとも設けられている。穴20への切り欠きは、少なくとも半導体デバイス側ホルダー13には設けられているが、高周波基板側ホルダー12には設けられていなくてもよいし、必要に応じて設けられていてもよい。   For example, as shown in FIG. 2, the high-frequency substrate side holder 12 is provided with at least a probe hole 22 for inserting the probe 1 and a hole 20 for transmitting and receiving an optical signal as in the high-frequency substrate 11 described above. ing. The notch in the hole 20 is provided at least in the semiconductor device-side holder 13, but may not be provided in the high-frequency substrate-side holder 12, or may be provided as needed.

なお、高周波基板側ホルダー12には、後述する半導体デバイス側ホルダー13と同様の堀り込み部を設けてもよい。こうすることにより、高周波基板側ホルダーを薄くすることができる。   The high-frequency substrate-side holder 12 may be provided with a dug portion similar to the semiconductor device-side holder 13 described later. By doing so, the thickness of the high-frequency substrate side holder can be reduced.

(半導体デバイス側ホルダー)
半導体デバイス側ホルダー13は、図1及び図2に示すように、プローブ1の位置を固定するホルダー14(高周波基板側ホルダー12と半導体デバイス側ホルダー13)のうち、半導体デバイス側に位置するホルダーである。半導体デバイス側ホルダー13は、適当なインピーダンス整合を実現しやすくするため、高周波基板側ホルダー12と一定の距離を空けて設置されている。例えば、高周波基板側ホルダー12と半導体デバイス側ホルダー13とは、上面からみた形状がロの字形状のプレート15を間に介して固定され、高周波基板側ホルダー12と半導体デバイス側ホルダー13との間の空間16が一定の空間距離を保つように構成されている。この半導体デバイス側ホルダー13も、高周波基板側ホルダー12と同様、加工性、絶縁性、誘電率等を考慮して選択された樹脂材料で形成されていればよい。例えば、加工性の観点では、ポリエステル系樹脂等の加工性の良い樹脂を採用でき、低誘電率の観点では、フッ素系樹脂材料等の樹脂を採用でき、インピーダンスへの影響を小さくすることができる。また、反射特性を最少とするために、厚さは薄い方が望ましい。
(Semiconductor device side holder)
As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor device side holder 13 is a holder located on the semiconductor device side among holders 14 (the high frequency substrate side holder 12 and the semiconductor device side holder 13) for fixing the position of the probe 1. is there. The semiconductor device-side holder 13 is installed at a certain distance from the high-frequency substrate-side holder 12 in order to easily realize appropriate impedance matching. For example, the high-frequency substrate-side holder 12 and the semiconductor device-side holder 13 are fixed via a plate 15 having a rectangular shape when viewed from above, and the high-frequency substrate-side holder 12 and the semiconductor device-side holder 13 are fixed. Is configured to maintain a constant spatial distance. The semiconductor device side holder 13 may be formed of a resin material selected in consideration of workability, insulation, dielectric constant, and the like, similarly to the high frequency substrate side holder 12. For example, from the viewpoint of workability, a resin having good workability such as a polyester-based resin can be employed, and from the viewpoint of a low dielectric constant, a resin such as a fluorine-based resin material can be employed, and the influence on impedance can be reduced. . In order to minimize the reflection characteristics, it is desirable that the thickness is small.

半導体デバイス側ホルダー13にも、例えば図3に示すように、プローブ1を挿通させるためのプローブ穴22と、光信号を送受信させるための穴20とが少なくとも設けられている。この半導体デバイス側ホルダー13では、図2及び図3に示すように、穴20への切り欠き21が設けられている。切り欠き21は、半導体デバイス上の目印53,54と最も近い位置に配置される半導体デバイス側ホルダー13に、その目印53,54と対応するように設ける。こうすることで、目視確認も容易であるし、撮像装置(カメラ)40の焦点を最も合わせやすく、正確な位置決めを可能とするのに最も有効である。   For example, as shown in FIG. 3, the semiconductor device side holder 13 is also provided with at least a probe hole 22 for inserting the probe 1 and a hole 20 for transmitting and receiving an optical signal. In the semiconductor device-side holder 13, as shown in FIGS. 2 and 3, a notch 21 to the hole 20 is provided. The notch 21 is provided in the semiconductor device-side holder 13 located closest to the marks 53 and 54 on the semiconductor device so as to correspond to the marks 53 and 54. By doing so, visual confirmation is easy and the focus of the imaging device (camera) 40 is most easily adjusted, which is the most effective in enabling accurate positioning.

半導体デバイス側ホルダー13に設けられた穴20の大きさは、高周波基板11及び高周波基板側ホルダー12に設けられた穴よりも小さい。こうすることにより、高周波基板側から、半導体デバイス側ホルダー13に設けられた切り欠き21を目視や撮像装置40で観察し易くなる。   The size of the hole 20 provided in the semiconductor device side holder 13 is smaller than the holes provided in the high frequency substrate 11 and the high frequency substrate side holder 12. By doing so, the notch 21 provided in the semiconductor device-side holder 13 can be easily observed visually or by the imaging device 40 from the high-frequency substrate side.

半導体デバイス側ホルダー13は、検査治具10に組み込む際に必要な機械的強度が必要であるが、その機械的強度を確保するために、半導体デバイス側ホルダー13の厚さを一定の厚さ(1.15mm以上)とすることが望ましい。しかし、その厚さが厚くなり過ぎると、高周波基板側の撮像装置(カメラ)40から半導体デバイス側ホルダー13の切り欠き21と半導体デバイス上の目印53,54とを撮像する場合、半導体デバイス側ホルダー13の高周波基板側の面と半導体デバイス上の目印53,54との距離が大きくなってしまうので、焦点を双方同時に合わせることができない。そのため、半導体デバイス側ホルダー13の高周波基板側の面を薄くするための掘り込み部18を設けることが好ましい。この堀り込み部18により、前記した距離を短くすることができ、焦点を合わせ易くすることができる。また、半導体デバイス50をはめ込むための半導体デバイス側の面にも掘り込み部17を必要に応じて設けてもよく、中央部分の厚さをさらに薄くすることが可能である。   The semiconductor device-side holder 13 needs to have a mechanical strength necessary for assembling into the inspection jig 10. In order to secure the mechanical strength, the semiconductor device-side holder 13 has a certain thickness ( 1.15 mm or more). However, if the thickness becomes too thick, when imaging the notch 21 of the semiconductor device side holder 13 and the marks 53 and 54 on the semiconductor device from the imaging device (camera) 40 on the high frequency substrate side, the semiconductor device side holder Since the distance between the surface 13 on the high-frequency substrate side and the marks 53 and 54 on the semiconductor device becomes large, it is impossible to focus on both at the same time. Therefore, it is preferable to provide a dug portion 18 for thinning the surface of the semiconductor device side holder 13 on the high frequency substrate side. With the dug portion 18, the above-described distance can be shortened, and focusing can be facilitated. Also, a dug portion 17 may be provided on the surface on the semiconductor device side for mounting the semiconductor device 50 as necessary, and the thickness of the central portion can be further reduced.

(プローブ)
プローブ1は、図1及び図2に示すように、半導体デバイス50の電気特性の検査に適用され、半導体デバイス50の電気特性を検査する電気信号電極51に位置決めされたうえで接触し、電気特性を検査する。プローブ1は、既述したように、ホルダー14(高周波基板側ホルダー12と半導体デバイス側ホルダー13)で保持されている。
(probe)
As shown in FIGS. 1 and 2, the probe 1 is applied to the inspection of the electrical characteristics of the semiconductor device 50, and is positioned on and contacted with the electrical signal electrode 51 for inspecting the electrical characteristics of the semiconductor device 50. To inspect. As described above, the probe 1 is held by the holder 14 (the high-frequency substrate-side holder 12 and the semiconductor device-side holder 13).

プローブは、信号用プローブと、GND用プローブとを含む。信号用プローブ1は、半導体デバイス50の電気信号電極51と高周波基板11の接触電極61とに接触する。一方、GND用プローブ1は、半導体デバイス50のGND電極と高周波基板11のGND用電極とに接触する。なお、このGND用プローブが接触する高周波基板11のGND用電極は、ビアを通じて基板裏面のGND層65に接続されている。   The probe includes a signal probe and a GND probe. The signal probe 1 contacts the electric signal electrode 51 of the semiconductor device 50 and the contact electrode 61 of the high-frequency substrate 11. On the other hand, the GND probe 1 contacts the GND electrode of the semiconductor device 50 and the GND electrode of the high-frequency substrate 11. The GND electrode of the high-frequency substrate 11 with which the GND probe comes into contact is connected to the GND layer 65 on the rear surface of the substrate through a via.

プローブ1は、高周波基板11と半導体デバイス50とを電気的に接続する。高周波基板11の回路パターンとGND層との距離が決められているので、インピーダンス整合させるためには、プローブ1の太さが制限される。例えば、高周波基板11の回路パターンのピッチが250μmの場合は、プローブ1の直径は90〜120μm程度であることが好ましい。また、半導体デバイス50が発信する例えば25Gbps(12.5GHz)程度の信号で共振しないように、プローブ1の長さも5mm以下に制限されることが好ましい。   The probe 1 electrically connects the high-frequency substrate 11 and the semiconductor device 50. Since the distance between the circuit pattern of the high-frequency substrate 11 and the GND layer is determined, the thickness of the probe 1 is limited in order to perform impedance matching. For example, when the pitch of the circuit pattern of the high-frequency board 11 is 250 μm, the diameter of the probe 1 is preferably about 90 to 120 μm. Further, it is preferable that the length of the probe 1 is also limited to 5 mm or less so that the semiconductor device 50 does not resonate with a signal of, for example, about 25 Gbps (12.5 GHz).

プローブ1の構造(図示しない)は特に限定されないが、プローブ金属部とプローブ胴体部とで構成され、プローブ金属部のうち、一方のプローブ先端は半導体デバイス50の電気信号電極51に接触し、他方のプローブ後端は高周波基板11の接触電極61に接触又は接合している。なお、プローブ金属部は、そのたわみを利用して電気信号電極51に接触する単線型プローブであってもよいし、中間にスプリング等の弾性部材を介してスプリング等の弾力で両方又は一方の電極に接触する複合型プローブであってもよい。単線型プローブの場合は、プローブ胴体部には絶縁層が設けられていることが好ましい。複合型プローブの場合は、プローブ胴体部は導電性又は絶縁性のスリーブで構成され、そのスリーブ内に、先端側プローブ、スプリング等の弾性部材、後端側プローブがその順で配置されている。   Although the structure (not shown) of the probe 1 is not particularly limited, the probe 1 includes a probe metal part and a probe body part, and one probe tip of the probe metal part contacts the electric signal electrode 51 of the semiconductor device 50 and the other part. Of the probe is in contact with or joined to the contact electrode 61 of the high-frequency substrate 11. The probe metal portion may be a single-wire type probe that contacts the electric signal electrode 51 by using its bending, or may be an elastic member such as a spring or the like with an elastic member such as a spring to provide both or one of the electrodes. The probe may be a composite probe that comes into contact with the probe. In the case of a single wire probe, it is preferable that an insulating layer is provided on the probe body. In the case of the composite probe, the probe body is formed of a conductive or insulating sleeve, and a distal probe, an elastic member such as a spring, and a rear probe are arranged in that sleeve in that order.

(検査方法)
検査治具10で行う検査方法は、図1及び図2に示すように、高周波基板側に撮像装置40を配置し、その撮像装置40で得た画像を見ながら、半導体デバイス上の目印(電極54及び/又は回路パターン53)と、半導体デバイス側ホルダー13に少なくとも設けられた切り欠き21との位置合わせを行い、その位置合わせにより、半導体デバイス上の電極51とプローブ1とを位置合わせする。位置合わせされたプローブ1は、半導体デバイス50の電気特性を検査する電極51に接触して半導体デバイス50の電気特性を正確に検査する。
(Inspection methods)
As shown in FIGS. 1 and 2, the inspection method performed by the inspection jig 10 is to arrange an image pickup device 40 on the high-frequency substrate side and to observe a mark (electrode) on a semiconductor device while viewing an image obtained by the image pickup device 40. 54 and / or the circuit pattern 53) and the notch 21 provided at least in the semiconductor device-side holder 13, and the electrode 51 on the semiconductor device and the probe 1 are aligned. The aligned probe 1 contacts the electrode 51 for inspecting the electrical characteristics of the semiconductor device 50 and accurately inspects the electrical characteristics of the semiconductor device 50.

なお、撮像装置40は特に限定されず、CCDカメラ等を用いることができる。位置決めのための微調整手段も特に限定されず、XYZθ方向に駆動するステージ等を自動又は手動で動作させることにより行うことができる。なお、微調整手段は、当該分野又は関連分野で通常行われる手段であるので、本願ではその説明を省略する。   Note that the imaging device 40 is not particularly limited, and a CCD camera or the like can be used. The fine adjustment means for positioning is not particularly limited, and can be performed by automatically or manually operating a stage or the like driven in the XYZθ directions. Note that the fine adjustment means is a means usually performed in this field or related fields, and therefore, the description thereof is omitted in the present application.

以上説明したように、本発明は、検査時において、プローブ1を構成する各接触ピン2A,2Bの一方又は両方が可動して、各接触ピン2A,2Bが電極(半導体デバイスの電気信号電極51及び高周波基板11の接触電極61)に接触する。本発明では、高周波基板11について、上記A領域とB領域、さらにはC領域を設けることにより、高周波基板内での信号の減衰を極力抑えることができ、I/O変換の機能を持ち、10GHz以上の信号を送受信し、250μm以下の狭ピッチ電極を備えた半導体デバイス等を検査するための好ましい検査治具を提供できる。   As described above, according to the present invention, at the time of inspection, one or both of the contact pins 2A and 2B constituting the probe 1 move, and each of the contact pins 2A and 2B becomes an electrode (the electric signal electrode 51 of the semiconductor device). And the contact electrode 61) of the high-frequency substrate 11. In the present invention, by providing the high-frequency board 11 with the above-described area A, area B, and area C, signal attenuation in the high-frequency board can be suppressed as much as possible. A preferable inspection jig for transmitting and receiving the above signals and inspecting a semiconductor device or the like having a narrow pitch electrode of 250 μm or less can be provided.

1 プローブ
10 検査治具
11 高周波基板
12 高周波基板側ホルダー
13 半導体デバイス側ホルダー
14 ホルダー
15 プレート
16 空間
17 半導体デバイス側の掘り込み部
18 高周波基板側ホルダー側の掘り込み部
20 穴
21 切り欠き
22 プローブ穴
30 信号出力端子部材
40 撮像装置(カメラ)
50 半導体デバイス
51 プローブが接触する電気信号電極
52 受光素子(光学素子)
53 目印(回路パターン)
54 目印(電極)
55 基材
60 高周波基板の回路パターン
61 接触電極
62,62a,62b 1対の信号導体
63 信号出力端子
64 表面のグランド(GND)導体
65 裏面のグランド(GND)層
A 接触電極と同じピッチで1対の信号導体を平行に配線している差動伝送領域
A1 1対の信号導体同士は同じピッチであり、隣の1対の信号導体とも同じ間隔としている領域
接触電極と同じピッチで1対の信号導体を平行に配線している領域
A2 1対の信号導体同士は同じピッチであるが、隣の1対の信号導体との間を拡大している領域
B 信号導体の導体幅を拡大している領域
C 信号出力端子に向けて配線する領域(グランド導体配置領域)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Probe 10 Inspection jig 11 High frequency substrate 12 High frequency substrate side holder 13 Semiconductor device side holder 14 Holder 15 Plate 16 Space 17 Semiconductor device side dug part 18 High frequency substrate side holder dug part 20 Hole 21 Notch 22 Probe Hole 30 Signal output terminal member 40 Imaging device (camera)
Reference Signs List 50 semiconductor device 51 electric signal electrode contacted by probe 52 light receiving element (optical element)
53 Mark (circuit pattern)
54 Marks (electrodes)
55 substrate 60 circuit pattern of high-frequency substrate 61 contact electrode 62, 62a, 62b pair of signal conductors 63 signal output terminal 64 ground (GND) conductor on front surface 65 ground (GND) layer on rear surface A 1 at the same pitch as contact electrode A differential transmission area in which a pair of signal conductors are wired in parallel A1 A pair of signal conductors has the same pitch, and a pair of adjacent signal conductors has the same interval. Area A2 where signal conductors are wired in parallel A2 A pair of signal conductors have the same pitch, but area between adjacent pair of signal conductors is enlarged. B Conductor width of signal conductor is enlarged. Area C area to be wired to the signal output terminal (ground conductor arrangement area)

Claims (4)

半導体デバイスの電気特性の検査に使用される検査治具であって、
前記半導体デバイスの電気信号電極と対応する位置に設けられる前記複数のプローブと、前記プローブに接触する接触電極を有するインピーダンス整合された高周波基板と、前記電気信号電極と前記接触電極とを電気的に接続する位置に前記プローブを固定するホルダーとを備え、
前記高周波基板は、一方の面にグランド層が設けられ、他方の面に回路パターンが設けられ、前記回路パターンは、前記プローブと接触する前記接触電極付近のA領域では1対の信号導体を平行に配線している差動伝送領域と、前記A領域から離れたB領域では前記信号導体の導体幅を拡大しているシングルエンド伝送領域と、さらに前記信号導体を信号出力端子に向けて配線する領域とを有する、ことを特徴とする半導体デバイスの検査治具。
An inspection jig used for inspecting electrical characteristics of a semiconductor device,
The plurality of probes provided at positions corresponding to the electric signal electrodes of the semiconductor device, an impedance-matched high-frequency substrate having a contact electrode that contacts the probe, and electrically connecting the electric signal electrode and the contact electrode. A holder for fixing the probe at a position to be connected,
The high-frequency board is provided with a ground layer on one surface and a circuit pattern on the other surface, and the circuit pattern is formed by parallelizing a pair of signal conductors in an area A near the contact electrode that contacts the probe. And a single-end transmission area where the conductor width of the signal conductor is enlarged in a region B remote from the region A, and further, the signal conductor is wired toward a signal output terminal. An inspection jig for a semiconductor device, comprising a region.
前記シングルエンド伝送領域の導体幅が、前記差動伝送領域の導体幅よりも1〜3倍の範囲で大きい、請求項1に記載の半導体デバイスの検査治具。   The inspection jig for a semiconductor device according to claim 1, wherein a conductor width of the single-ended transmission region is larger than a conductor width of the differential transmission region in a range of 1 to 3 times. 前記信号出力端子に向けて配線する領域(C領域)は、前記信号導体と一定の距離をおいてグランド導体を配置したシングルエンド伝送領域である、請求項1又は2に記載の半導体デバイスの検査治具。   3. The semiconductor device inspection according to claim 1, wherein the area (C area) wired toward the signal output terminal is a single-ended transmission area in which a ground conductor is arranged at a fixed distance from the signal conductor. 4. jig. 前記半導体デバイスは受光素子を有し、前記ホルダーは前記高周波基板側に設置されて前記プローブの位置を固定する高周波基板側ホルダーと、前記半導体デバイス側に設置されて前記プローブの位置を固定する半導体デバイス側ホルダーとを備え、前記高周波基板、前記高周波基板側ホルダー及び前記半導体デバイス側ホルダーには、それぞれ、前記受光素子に光を到達させるための穴が設けられており、少なくとも前記半導体デバイス側ホルダーに設けられた穴には、前記半導体デバイスが有する電極及び/又は回路パターン等の目印に対応した2個以上の切り欠きを有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体デバイスの検査治具。
The semiconductor device has a light receiving element, the holder is installed on the high frequency substrate side and fixes the position of the probe, and a semiconductor is installed on the semiconductor device side and fixes the position of the probe. A device-side holder, wherein the high-frequency substrate, the high-frequency substrate-side holder, and the semiconductor device-side holder are each provided with a hole for allowing light to reach the light-receiving element, and at least the semiconductor device-side holder The semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the hole provided in the semiconductor device has two or more cutouts corresponding to marks such as electrodes and / or circuit patterns of the semiconductor device. Inspection jig.
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