JP3504949B2 - テストヘッドと分離可能なチップ接続装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、半導体回路面の機能テストのためのテスト
ヘッドと分離可能なチップ接続装置及び半導体回路面を
この種の装置を使用してテストする方法に関する。

【０００２】 半導体回路は今日プレーナ技術で製造されている。チ
ップ上に達成し得る複雑性はチップの大きさ及び達成し
得るパターンの微細性により制約される。互いに接続さ
れている多数の半導体チップからなる系の性能は、従来
技術では主として接続端子（パッド）を介しての個々の
チップ間に可能な接続部の数、異なるチップ間（インタ
ーフェース回路とプリント配線板）のこの種の接続部を
介しての信号伝送速度の低さ、複雑なチップの場合極め
て細分化された導電路により制約される速度及びインタ
ーフェース回路の大きな電力消費量により著しく制約さ
れる。

【０００３】 プレーナ技術を使用した場合の上記の制約は三次元の
配線技術で克服することができる。機能面を上下に重ね
て配置することはこれらの部材を僅かな経費で１つの面
内に導電性に並列に接続することを可能にし、更に速度
を制約するチップ間接続を回避させる。更にまたこのよ
うな立体的に集積された半導体チップは機能性が高まる
のもかかわらず同一の容器内に配設可能である。

【０００４】 機能性チップの収量における不必要な損失を蒙らない
ようにするためには、テスト済みの完全に機能すると見
なされる回路面のみを上下に重ねて接続することが必要
である。これは、回路面が自立した即ち独自に機能する
回路である限り問題はない。このような回路では、回路
を個別化して容器に容れる前に、回路が形成されるウェ
ハ上でテストすることができる。回路面がその垂直方向
に隣接する回路面との相互作用のもとに初めて機能する
場合には、これらの回路面のテストは特別に措置するこ
となく異なる回路面との損傷なしには分離不可能な組立
て後に初めて可能となるが、しかしこのような措置はそ
の獲得し得る収量を激減させるので回避しなければなら
ない。

【０００５】 通常テストすべき回路はボンドパッド上に微細なテス
トチップを置くことにより接続される。しかしパッドは
立体集積のために備えられた回路面の接続接触部よりも
はるかに大きな寸法を有している。更に接触部の数は極
めて多い（約10000〜100000個）。接触箇所の微細な寸
法及びその数の多さが通常のテストチップの使用を排除
する。他のテスト方法では電子光学技術を使用する。し
かしこれは自立的な回路面を必要とし、上述のように立
体集積では実現不可能の前提条件を必要とする。特に絶
縁されている回路面の場合電圧の供給はまだ保証されて
いない。従ってこれらのテスト方法は立体集積のために
備えられている個々の半導体回路面のテストには使用す
ることができない。

【０００６】 本発明の課題は、特に非自立的な回路を有するような
半導体回路面を立体集積の前に機能テストを実施できる
ような可能性を提供することにある。

【０００７】 この課題は請求項１に記載の装置又は請求項９に記載
の方法により解決される。その他の実施態様は従属請求
項から明らかである。

【０００８】 本発明による装置では半導体回路面のテストヘッドと
の分離可能な接続は、液状接触部をテストヘッド内の接
続のために設けられた箇所に取り付けるようにして実現
される。

【０００９】 これによりテストされる半導体回路面はこのテストヘッ
ドと接続可能であり、導電性接続部と接続されているテ
ストヘッドの液状接触部を介して機能テストのための電
気的接続が行われる。この種の接触部は最小空間内に数
多くまた各々最小寸法で形成可能である。更にテストヘ
ッドは場合によっては異なる回路面のための接触部を有
していてもよく、従って同じテストヘッドを立体集積の
ために備えられた、異なる回路面のテストに使用するこ
とができる。個々の回路面は単に分離可能にテストヘッ
ドと接続されており、損傷することなくこのテストヘッ
ドと分離可能である。このテストヘッドは当該回路面の
作動及びテストに必要な集積論理回路を含んでいてもよ
い。

【００１０】 本発明による装置の基本的な構造及びその使用方法を
ごく簡単に図１及び図２に基づき以下に説明する。

【００１１】 図１の配置に基づく機能テストでは、テストすべき回
路面１は下側で支持板２と固く接合されており、この支
持板は一方では薄い回路面１の機械的安定化に役立ち、
他方ではこの支持板に接続されているヒートシンク３内
に熱を排除する働きをする。図１には概略的に、その上
に組み込むべき別の回路面と垂直方向の接続のために設
けられている接触面４がこのテストすべき回路面１の上
面に示されている。本発明による装置のテストヘッド５
は例えば同様にヒートシンク６に結合されていると有利
であり、テスト接触部７と共にテストすべき回路面１に
向かって整列されている。テストヘッド５の接触部７は
回路面１の電気的に接続すべき接触面４に対向して配置
されている。上述のようにテストヘッド５は例えば他の
回路面をテストするために用いられる付加的なテスト接
触部７を含むこともできる。テスト接触部７は希溶液状
で粘性の材料又は弾性の材料で形成することができる。
この種のテスト接触部７をどのように形成するかは図２
から明らかである。

【００１２】 図２は回路面との接続のために設けられたテストヘッ
ド５の上側の一部を断面図で示すものである。この部分
は１個のテスト接触部を示している。テスト接触部はこ
の例ではテストヘッドの上側の円筒状の切欠内に形成さ
れている。この円筒状の切欠の壁面は金属化部12で覆わ
れている。この金属化部12には導電接続線13が当該テス
ト接触部の電気的接続のために通じている。切欠の内部
には液状接触部８があり、その表面は外側に向かって湾
曲するメニスカス11の形に形成されている。これらの液
状接触部８及び金属化部12はそれぞれ壁面の金属化部が
液状接触部８の材料に溶けることのない又は化学反応に
より損傷されることのないもので形成されなければなら
ない。またこの液体は良好な電気的接触を保証するため
金属化部を濡らすものでなければならない。これらの前
提条件は例えば、液状接触部８として例えばガリウムの
ような融点の低い金属を、また金属化部12としてマイク
ロエレクトロニクス分野で一般的な例えばアルミニウム
又はタングステンのような金属を使用し、両方の金属間
に導電性の例えば窒化チタンのような適当な拡散障壁14
を施すことにより満たされる。しかし原理的には液状接
触部８には任意の導電性液体（例えば電解質、鉄を含む
液体又はそれに類するもの）を使用できる。それには上
述のガリウムのような液体金属を使用すると有利であ
る。特殊な実施態様ではテストヘッドに磁性の金属化部
12を備えることもできる。液状接触部８として導電性の
鉄を含む液体（例えば磁性粒子を懸濁させた電解質）を
使用した場合、磁力により液滴は接触面４の範囲に集め
られる。接触部８として液体の代わりに弾性の導電性プ
ラスチックを使用することもできる。表面上に突出する
プラスチックを使用するこのようなテスト接触部７は一
方では弾性的にたわみ、従って回路面の表面の機械的公
差を保証し、他方ではテスト後に残渣なく取り外すこと
ができる。従ってこのテスト方法はその後の回路面の洗
浄を省略でき、また汚染の問題も起こらないため簡単で
ある。拡散障壁14は接触部８にプラスチックを使用した
場合省略することができる。

【００１３】 金属化部12は導電性プラスチックを例えば切欠を囲む半
導体材料の十分に高くドープされた範囲で切欠に挿入す
る場合に同様に省略できることは有利である。この実施
態様は図２に示された層12及び14のないものに相当す
る。

【００１４】 一般に本発明によるテストヘッド５の上面は、テスト
後テストヘッドとの接続を外す際に回路面が破壊されな
いようにテストすべき回路面の上面とそれほど堅固に接
合しなくても良い。従って双方の一時的に接合されてい
る表面が互に強すぎる粘着力を作用させることは回避し
なければならない。これは回路面と接合すべきテストヘ
ッドの上面に適切な準備を行うことにより可能である。
１つの可能性は例えば、上面に粗面９（図２参照）を設
けることにより又はエッチングされた溝10により、テス
トヘッド５と回路面１との間の接触が点状にのみ行われ
るように非平面的なものとすることにある。粘着力の低
減は、テスト接触部７間のテストヘッドの上面を適当な
抗粘着層で被覆することにより行うこともできる。

【００１５】 テストヘッドのテスト接触部７を備えられた上面は回
路面の接続の際に液状接触部８の導電性液体で濡れては
ならない。さもなければ短絡が接触部間に生じる恐れが
あるからである。液体をテストヘッドの切欠内に入れる
ことは、例えば表面上にある余分の液体を注ぎ、引続き
吹きとばすことにより行われる。その際図２に示されて
いるメニスカス11（図１ではテストヘッド５の上面上に
突出しているテスト接触部７の部分を形成する）が形成
される。図１に示された位置でテストヘッドを回転する
際この液状接触部８は下向きに懸垂し、凝集力によりそ
こからこぼれ出ることが阻止される。電気的接続は液体
が接触面４を濡らすようにしてテストヘッドがテストす
べき回路面に近づく際に生じる。液状接触部８がテスト
ヘッド５の上面に突出するため、機械的接触の際などに
テストヘッドの弾性的支持によるように、接続の際にテ
ストすべき回路面の表面の凹凸の平坦化が達成される。 ［図面の簡単な説明］

【図１】 図１は回路面に対するテストヘッドの使用方
法を示す。

【図２】 図２はテストヘッドの接触部の構成を切断面
図で示す。

【符号の説明】

１ 回路面、２ 支持板、３ ヒートシンク、４ 接触
面、５ テストヘッド、７ テスト接触部、８ 液状接
触部、９ 粗面、10 溝、12 金属化部、13 接続線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウエーバー、ウエルナー ドイツ連邦共和国 デー‐80637 ミユ ンヘン フランツ‐マルク‐シユトラー セ ６／３ (72)発明者 ケツペ、ジークマール ドイツ連邦共和国 デー‐30880 ラー ツエン アム カンプ 18 (72)発明者 クローゼ、ヘルムート ドイツ連邦共和国 デー‐81929 ミユ ンヘン シユテフアン‐ゲオルゲー リ ング ９ (56)参考文献 特開 平４−112549（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−130372（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−105274（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−97655（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−170274（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4409546（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 1/06 - 1/073 G01R 31/26 H01L 21/66

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体回路をテストヘッドと分離可能に接
   続する装置において、 平坦な上面を有するテストヘッド（５）内にテスト接触
   部（７）が半導体回路面と接続するために設けられた箇
   所に配設されており、 前記テスト接触部（７）が各々テストヘッド（５）の表
   面の切欠内にある液状又は回路面の機械的公差を補償す
   るに足りる弾性の材料からなる接触部（８）により形成
   されており、 該接触部（８）の露出表面が各々前記ヘッド（５）の平
   坦な上面より突出しており、しかも 前記ヘッド（５）の上面がテスト接触部（７）間に粗面
   （９）を有していることを特徴とするテストヘッドと分
   離可能なチップ接続装置。
2. 【請求項２】半導体回路面をテストヘッドと分離可能に
   接続する装置において、 平坦な上面を有するテストヘッド（５）内にテスト接触
   部（７）が半導体回路面と接続するために設けられた箇
   所に配設されており、 前記テスト接触部（７）が各々テストヘッド（５）の表
   面の切欠内にある液状又は回路面の機械的公差を補償す
   るに足りる弾性の材料で形成した接触部（８）により形
   成されており、 該接触部（８）の露出表面が各々前記ヘッド（５）の平
   坦な上面より突出しており、しかも 前記ヘッド（５）の上面がテスト接触部（７）間におい
   て抗粘着層で覆われていることを特徴とするテストヘッ
   ドと分離可能なチップ接続装置。
3. 【請求項３】切欠内の壁面に金属化部が（12）が設けら
   れており、この金属化部（12）が電気的接続のため導電
   性の接続線（13）で接続されていることを特徴とする請
   求項１又は２記載の装置。
4. 【請求項４】前記接触部（８）が液体金属である請求項
   １ないし３の１つに記載の装置。
5. 【請求項５】前記液体金属がカリウムである請求項４記
   載の装置。
6. 【請求項６】前記接触部（８）が鉄を含む導電性の液体
   であり、金属化部（12）が磁性を有する請求項１又は２
   記載の方法。
7. 【請求項７】前記接触部（８）が弾性の導電性プラスチ
   ックである請求項１又は２記載の装置。
8. 【請求項８】テストヘッド（５）の上面がテスト接触部
   （７）により占められていない部分に溝（10）を有する
   請求項１ないし７の１つに記載の装置。
9. 【請求項９】テストすべき半導体回路面を請求項１ない
   し８の１つに記載の装置と接続し、電気的接続をこの装
   置の接続線（13）を介して行い、機能テスト後にこの装
   置を外すことを特徴とする半導体回路面の機能テスト
   法。