JP2679684B2 - 異方導電フィルム及び異方導電フィルムを用いた半導体ウェハ測定治具 - Google Patents

異方導電フィルム及び異方導電フィルムを用いた半導体ウェハ測定治具

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、異方導電フィルム及び
半導体ウェハの測定治具に関し、特に大口径ウェハの測
定に好適な異方導電フィルムの構造及び該異方導電フィ
ルムを用いた半導体ウェハ測定治具に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の異方導電フィルムとして、例え
ば、文献(日東技報、Vol.30,No.1,May,1992
年)に報告されている日東電工製の超高密度異方導電フ
ィルムがある。
【0003】次に、図面を参照して従来の異方導電フィ
ルムを詳細に説明する。図6は、従来の異方導電フィル
ムの構成を説明するための断面図である。
【0004】図6を参照して、ポリイミドフィルム50に
設けられた貫通孔を挿通して金属の柱を形成し、その金
属の柱はフィルム表裏面でバンプ51を形成している。
【0005】この異方導電フィルムは、ポリイミドフィ
ルム50と金属のみで構成されているため、高い信頼性と
寸法安定性を持ち、例えば直径25μm、ピッチ45μ
m程度の微細なバンプを数μmの位置精度で形成するこ
とができる。
【0006】図7は、図6に示した従来の異方導電フィ
ルムの適用例を説明するための図である。
【0007】図7を参照して、ポリイミドフィルム50に
バンプ51を形成し、さらにフィルム表面に金属配線52を
形成することでファインピッチ(微細ピッチ)のコンタ
クトフレキシブル配線基板を作ることができる。
【0008】図8は、図7に示したコンタクトフレキシ
ブル配線基板を半導体ウェハの測定治具に適用した例を
模式的に示す図である。
【0009】図8を参照して、プリント回路基板55と電
気的に接続された異方導電フィルム53を弾性部材58を介
してガラスプレート57でスプリング56の付勢力により加
圧することにより、異方導電フィルム53上のバンプ54を
半導体ウェハ59のコンタクトパッド(不図示)にコンタ
クトさせ、半導体ウェハ59とプリント回路基板55とを電
気的に接続している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の異方導
電フィルムは、フィルムの貫通孔に金属を充填した構造
とされている(図6参照)ため、コンタクトの方向に弾
力性がなく、広いエリアに亘って一括してコンタクトを
行う場合、図8に示したように弾性部材58(及びスプリ
ング56)を介して裏面から異方導電フィルムを加圧する
ことが必要とされる。
【0011】このため、測定対象の半導体ウェハとプリ
ント回路基板とを対向させ、その中間に上記従来の異方
導電フィルムを挿入し最短距離で接続させるという類の
用途には上記従来の異方導電フィルムを用いることはで
きない。より詳細には、例えば所定の試験機能を具備し
たLSIテストチップ(ウェハ試験用の各種テスタ機能
をチップ内に集積化したLSI)を実装した回路基板
と、被測定半導体ウェハとを近接してコンタクトさせ、
高周波の検査をLSIチップテスターで代替させるとい
うような構成からなる半導体ウェハ測定用の新しいタイ
プの測定治具に対して、上記従来の異方導電フィルムを
適用することはできないという問題点があった。
【0012】従って、本発明はこのような問題点に鑑み
てなされたものであって、試験機能を持つテストチップ
を搭載した基板と半導体ウェハとの間に挿入して両者の
電気的コンタクトをとると共に半導体ウェハの高周波検
査を可能とする異方導電フィルムを提供することを目的
とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、電気的に絶縁性のフィルムに貫通孔を形
成し、前記貫通孔内に金属を充填すると共に該金属は前
記フィルムの表面及び裏面にてバンプを形成し、前記フ
ィルムの厚さ方向にのみ電気的に導通するように構成し
てなる第1、第2の異方導電フィルムを備え、前記第1
の異方導電フィルムは被測定物のコンタクトパッドに対
応して前記バンプを複数備え、前記第2の異方導電フィ
ルムは前記第1の異方導電フィルムの各バンプに対応し
て該バンプを中心とする同心円上にそれぞれ複数のバン
プからなるバンプ群を備え、前記第1の異方導電フィル
ムのバンプが前記第2の異方導電フィルムの対応するバ
ンプ群の略中心に嵌合するように位置合わせして組み立
てられて成ることを特徴とする異方導電フィルムを提供
する。
【0014】本発明の異方導電フィルムにおいては、好
ましくは、前記第1、第2の異方導電フィルムからなる
異方導電フィルムを複数段積み重ねて構成したことを特
徴とする。
【0015】また、本発明の異方導電フィルムにおいて
は、好ましくは、前記各バンプが、略半球型の突起形状
を有し、前記第2の異方導電フィルムが、前記第1の異
方導電フィルムのバンプに位置合わせして組み立てた際
に前記第1の異方導電フィルムの一のバンプに当接して
配置される少なくとも3つのバンプからなるバンプ群を
備えたことを特徴とする。
【0016】さらに、本発明は、半導体ウェハのテスト
機能の一部または全部を具備するLSIテストチップ
と、前記LSIテストチップを実装する基板と、前記基
板の前記LSIテストチップの実装面と反対側の面に導
電性接着剤で固定された異方導電フィルムと、を備え、
前記異方導電フィルムが、電気的に絶縁性のフィルムに
貫通孔を形成し、前記貫通孔内に金属を充填すると共に
該金属は前記フィルムの表面及び裏面にてバンプを形成
し、前記フィルムの厚さ方向にのみ電気的に導通するよ
うに構成されてなる第1、第2の異方導電フィルムを備
え、前記第1の異方導電フィルムは被測定半導体ウェハ
のコンタクトパッドに対応して前記バンプを複数備え、
前記第2の異方導電フィルムは前記第1の異方導電フィ
ルムの各バンプに対応して該バンプを中心とする同心円
上にそれぞれ複数のバンプからなるバンプ群を備え、前
記第1の異方導電フィルムのバンプが前記第2の異方導
電フィルムの対応するバンプ群の略中心に嵌合するよう
に位置合わせして組み立てられて成ることを特徴とする
半導体ウェハ測定治具を提供する。
【0017】
【作用】上記構成のもと、本発明の異方導電フィルム
は、バンプ付きの2つの異方導電フィルムの一方のバン
プが、他方の異方導電フィルムのバンプの同心円上に配
置されたバンプ群の中心に嵌合するように重ね合わせた
構成としたことにより、コンタクト方向に弾力性を持た
せることが可能とされ、大面積の2つの部品を対向させ
てその間にこのコンタクトを挿入して両者を短距離でコ
ンタクトさせるという用途に好適に適用することができ
る。
【0018】また、本発明の半導体ウェハ測定治具によ
れば、試験機能の一部または全部を有するLSIテスト
チップを実装した基板に、コンタクト方向に弾力性を持
つ異方導電フィルムを取り付けた構成としたことによ
り、大面積の被測定半導体ウェハに対して真上から近接
してコンタクトさせることが可能となり、高周波の検査
をLSIテストチップ内で代替することができる。
【0019】
【実施例】図面を参照して、本発明の実施例を以下に説
明する。
【0020】
【実施例1】図1は、本発明の第1の実施例に係る異方
導電フィルムの構成を説明するための図である。
【0021】図1を参照して、本実施例に係る異方導電
フィルム1は、フィルム4の両面に複数のバンプ3が形
成された第1の異方導電フィルム2と、第1の異方導電
フィルム2の各バンプ3に当接するようにフィルム4′
の両面に複数のバンプ3′が形成された第2の異方導電
フィルム5とからなり、第1、第2の異方導電フィルム
2、5はフィルム4、4′の素材と同一の材料(例えば
シリコーンゴム等)からなる接着剤6で互いに固定され
ている。
【0022】図2は、図1に示した異方導電フィルム1
を第2の異方導電フィルム5側から見た平面図である。
【0023】図2を参照して、第1の異方導電フィルム
2のバンプ(「第1のバンプ」ともいう)3を中心とし
て第2の異方導電フィルム5のバンプ(「第2のバン
プ」ともいう)3′が同心円上に3個配置されている。
本実施例においては、第1のバンプ3の同心円上に第2
のバンプ3′を少なくとも3個配置したことにより、第
1のバンプ3の位置を規制することが可能となり、この
ため両方のバンプの相対位置を安定して確保できる。
【0024】図3(a)及び図3(b)は、図2に示し
た本実施例における構造の弾性機能を説明するための側
面図である。
【0025】図3(a)は、フィルム4、4′がフラッ
ト(平坦)な状態で第1及び第2の異方導電フィルム
2、5の各バンプ3、3′が当接して、被測定物7のパ
ッド8と電気的な接続が行われている状態を模式的に示
している。図3(b)は、図3(a)に示す状態からさ
らに第1の異方導電フィルム2を被測定物7側に加圧し
た場合を想定してこれを模式的に示したものである。
【0026】フィルム素材にシリコーンゴム等弾力性の
あるものを用いると、フィルムは平面方向に僅かではあ
るが伸縮できるため、第1の異方導電フィルム2のバン
プ3から横方向の力を受けた第2の異方導電フィルム5
のバンプ3′は、パッド8との接触点を支点として傾
き、この動きと連動して第1の異方導電フィルム2のバ
ンプ3がコンタクト方向に沈み込むことができる。
【0027】また、この一連の動作において、第2の異
方導電フィルム5のバンプ3′と被測定物7のパッド8
との間に摺動箇所が生じ、パッド8の表面に例えば酸化
膜が存在するような場合にもバンプ3′との摺動により
この酸化膜が破られ、安定したコンタクトが行えること
になる。
【0028】
【実施例2】図4は、本発明に係る異方導電フィルムの
第2の実施例を説明する図である。図4を参照して、本
実施例は、図1〜図3に示した前記第1の実施例にかか
る異方導電フィルムを3枚重ねたものである。
【0029】図4に示すように、異方導電フィルム1、
1′、1″を3枚重ねることにより、沈み込み量を3倍
にすることができる。すなわち、このように異方導電フ
ィルムを多層化することにより、弾性機能を増加させる
ことができる。
【0030】
【実施例3】図5は、本発明の一実施例に係る半導体ウ
ェハ測定治具の構成を説明するための図である。本実施
例の半導体ウェハ測定治具においては、前記第1、第2
の実施例で説明した異方導電フィルムを介して半導体ウ
ェハと基板とのコンタクトがとられている。
【0031】図5を参照して、半導体ウェハ測定治具9
は、半導体ウェハ14の試験機能(例えばLSIテスタ
等における各種試験用回路群)の一部または全部を半導
体集積回路化してなるLSIテストチップ10と、LS
Iテストチップ10を実装する基板11と、基板11の
LSIテストチップ10の実装面と反対側の端面におい
て導電性接着剤12にて固定された異方導電フィルム1
3と、から構成されている。
【0032】また、半導体測定治具9は、ケーブル17
を介して外部簡易テスタ18に電気的に接続されてお
り、外部簡易テスタ18と電源、信号及び検査結果の送
受信を行うことができる。
【0033】測定対象の半導体ウェハ14は、XYステ
ージ16上に設置された真空ウェハチャック15で固定
されており、ステップアンドリピート動作により半導体
ウェハ14の任意の測定場所を選択できるように構成さ
れている。
【0034】このような構成としたことにより、本実施
例においては、半導体ウェハ14と、テスト機能を有す
るLSIテストチップ10とを極めて短い距離で直接電
気的に接続することが可能とされ、高周波の検査を精度
良く行うことができる。そして、本実施例においては、
大面積(大口径)の半導体ウェハ14の試験においても
被試験半導体装置との電気的コンタクトを安定・確実な
ものとし、半導体ウェハ上の半導体装置を多数個同時に
並列テストを行うことが可能とされ、従来のウェハプロ
ーバとLSIテスタを用いる方式に比べ、半導体ウェハ
の試験時間を大幅に短縮し、テスト・コストを削減する
ことができる。
【0035】以上、本発明を上記実施例に即して説明し
たが、本発明は上記態様にのみ限定されず、本発明の原
理に準ずる各種態様を含むことは勿論である。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る異方
導電フィルムは、従来の一層のバンプ付き導電フィルム
がコンタクト方向に弾力性を持っていないのに対して、
二つのバンプ付き導電フィルムを一方のバンプが他方の
バンプの同心円上に配置されたバンプ群の中心に嵌合す
るように重ね合わせた構成にすることにより、コンタク
ト方向に弾力性を持たせることが可能とされ、大面積の
2つの部品を対向させてその間にこのコンタクトを挿入
して両者を短距離でコンタクトさせるという用途に好適
に適用することができるという効果を有する。
【0037】また、本発明に係る半導体ウェハ測定治具
は、試験機能の一部または全部を有するLSIテストチ
ップを実装した基板に、コンタクト方向に弾力性を持つ
異方導電フィルムを取り付けた構成としたことにより、
大面積の被測定半導体ウェハに対して真上から近接して
コンタクトさせることが可能となり、高周波の検査をL
SIテストチップ内で代替することができ、高周波検査
を高精度に低コストにて行うことができるという効果を
有する。そして、本発明によれば大面積の半導体ウェハ
の試験における電気的コンタクトを安定・確実なものと
し、テスト時間の短縮、テスト・コストの削減を達成す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る異方導電フィルムの一実施例の構
成を示す図である。
【図2】本発明に係る異方導電フィルムの一実施例の平
面図である。
【図3】本発明に係る異方導電フィルムの一実施例にお
ける弾性機能を説明するための図である。
【図4】本発明に係る異方導電フィルムの第2の実施例
の構成を示す図である
【図5】本発明に係る半導体ウェハ測定治具の一実施例
の構成を示す図である。
【図6】従来の異方導電フィルムの構成を示す図であ
る。
【図7】図6に示した従来の異方導電フィルムを用いた
コンタクトフレキシブル配線基板の構成を示す図であ
る。
【図8】図7のコンタクトフレキシブル配線基板を用い
た半導体ウェハの測定治具の構成を説明するための図で
ある。
【符号の説明】
1、1′、1″、13、53 異方導電フィルム 2 第1の異方導電フィルム 3、3′、51、54 バンプ 4、4′ フィルム 5 第2の異方導電フィルム 6 接着剤 7 被測定物 8 パッド 9 半導体ウェハ測定治具 10 LSIテストチップ 11 基板 12 導電性接着剤 14、59 半導体ウェハ 15 真空ウェハチャック 16 XYステージ 17 ケーブル 18 外部簡易テスタ 50 ポリイミド 52 金属配線 55 プリント回路基板 56 スプリング 57 ガラスプレート 58 弾性材

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気的に絶縁性のフィルムに貫通孔を形成
    し、前記貫通孔内に金属を充填すると共に該金属は前記
    フィルムの表面及び裏面にてバンプを形成し、前記フィ
    ルムの厚さ方向にのみ電気的に導通するように構成して
    なる第1、第2の異方導電フィルムを備え、 前記第1の異方導電フィルムは被測定物のコンタクトパ
    ッドに対応して前記バンプを複数備え、 前記第2の異方導電フィルムは前記第1の異方導電フィ
    ルムの各バンプに対応して該バンプを中心とする同心円
    上にそれぞれ複数のバンプからなるバンプ群を備え、 前記第1の異方導電フィルムのバンプが前記第2の異方
    導電フィルムの対応するバンプ群の略中心に嵌合するよ
    うに位置合わせして組み立てられて成ることを特徴とす
    る異方導電フィルム。
  2. 【請求項2】前記第1、第2の異方導電フィルムからな
    る異方導電フィルムを複数段積み重ねて構成したことを
    特徴とする請求項1記載の異方導電フィルム。
  3. 【請求項3】前記各バンプが、略半球型の突起形状を有
    し、前記第2の異方導電フィルムが、前記第1の異方導
    電フィルムのバンプに位置合わせして組み立てた際に前
    記第1の異方導電フィルムの一のバンプに当接して配置
    される少なくとも3つのバンプからなるバンプ群を備え
    たことを特徴とする請求項1記載の異方導電フィルム。
  4. 【請求項4】半導体ウェハのテスト機能の一部または全
    部を具備するLSIテストチップと、 前記LSIテストチップを実装する基板と、 前記基板の前記LSIテストチップの実装面と反対側の
    面に導電性接着剤で固定された異方導電フィルムと、 を備え、 前記異方導電フィルムが、電気的に絶縁性のフィルムに
    貫通孔を形成し、前記貫通孔内に金属を充填すると共に
    該金属は前記フィルムの表面及び裏面にてバンプを形成
    し、前記フィルムの厚さ方向にのみ電気的に導通するよ
    うに構成されてなる第1、第2の異方導電フィルムを備
    え、 前記第1の異方導電フィルムは被測定半導体ウェハのコ
    ンタクトパッドに対応して前記バンプを複数備え、 前記第2の異方導電フィルムは前記第1の異方導電フィ
    ルムの各バンプに対応して該バンプを中心とする同心円
    上にそれぞれ複数のバンプからなるバンプ群を備え、 前記第1の異方導電フィルムのバンプが前記第2の異方
    導電フィルムの対応するバンプ群の略中心に嵌合するよ
    うに位置合わせして組み立てられて成ることを特徴とす
    る半導体ウェハ測定治具。
  5. 【請求項5】前記第1、第2の異方導電フィルムからな
    る異方導電フィルムを複数段積み重ねたことを特徴とす
    る請求項4記載の半導体ウェハ測定治具。
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