JP4615283B2

JP4615283B2 - 半導体デバイスの特性測定方法

Info

Publication number: JP4615283B2
Application number: JP2004302661A
Authority: JP
Inventors: 剛志福田; 和彦伊藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-10-18
Filing date: 2004-10-18
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2024-10-18
Also published as: JP2006114812A

Description

この発明は、半導体デバイスの特性測定方法および測定装置、特に測定精度の改善が可能な半導体デバイスの特性測定方法および測定装置に関するものである。

半導体デバイス、例えば半導体レーザのようなデバイスの特性測定に際しては、電気的特性と共に半導体チップの側面から出てくる光出力の測定を行なう必要があるため、ウェハからバー状に連結されたチップ列を切り出して特性測定を行なっている。
図４は、この場合の測定状況を示す概略図である。この図に示すように、複数の半導体チップ１をバー状に連結させて切り出したチップ列２をステージ３上に載置し、半導体チップ１の裏面からステージ３へ電流を流し得るようにしている。

半導体チップ１の特性測定はチップ列２の上面から所定の半導体チップ１の表面電極（図示せず）に一対のプローブ針４を接触させ、プローブ針４とステージ３間に電流を流すことにより半導体チップ１に通電して行なう。
チップ列２の側面からは光が出てくるが、光の測定に関する部分は省略している。（例えば特許文献１および２参照）。

特開平５−１７５２８６号公報（段落００１８−００２０、図１）特開昭５８−４０８３６号公報（１ページ右欄下から２行−２ページ左欄９行、図１）

従来の半導体デバイスの特性測定は上記のようになされていたため、特性測定を多くの半導体チップについて行なっていると、プローブ針４の先に汚れが付着し、プローブ針４と各半導体チップ１の表面電極間との電気的接触が悪くなり、測定の再現性が十分に得られない場合があるという問題点があった。また、チップ列２は反っている場合があり、ステージ３との接触が不安定となって測定の再現性が落ちる場合もあった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、十分な測定の再現性が得られる半導体デバイスの特性測定方法および測定装置を提供することを目的とする。

この発明に係る半導体デバイスの特性測定方法は、複数の半導体チップがバー状に連結されたチップ列をステージ上に載置し、上記チップ列の各半導体チップの電気的特性を測定する半導体デバイスの特性測定方法において、測定用のプローブ針を２組設け、１組のプローブ針を上記チップ列の所定の半導体チップの表面電極に接触させると共に、他の１組のプローブ針を絶縁膜で覆われた上記導体チップ間のダイシングエリアに接触させるようにしたものである。

この発明に係る半導体デバイスの特性測定方法は上記のように構成されているため、プローブ針と半導体チップの表面電極間の接触および半導体チップの裏面とステージとの接触が安定し、測定値のばらつきを低減することができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。図１は、実施の形態１による測定方法を説明する概略平面図で、（ａ）は所定の半導体チップの測定状態を示す説明図、（ｂ）は所定の半導体チップに隣接する半導体チップの測定状態を示す説明図である。

これらの図に示すように、複数の半導体チップ１Ａ、１Ｂ…をバー状に連結させて切り出したチップ列２を図示していないステージ３上に載置して半導体チップ１Ａ、１Ｂに通電して測定を行なう点は従来と同様である。

実施の形態１においては、２組のプローブ針４Ａ、４Ｂを使用し、特性測定時には図１（ａ）に示すように、１組のプローブ針４Ａを従来と同様に、所定の半導体チップ１Ａの表面電極（図示せず）に接触させ、他の１組のプローブ針４Ｂは所定の半導体チップ１Ａと隣接する半導体チップ１Ｂとの間に位置してダイシングエリアとなるチップ分離領域５に接触するようにさせている。

チップ分離領域５は、通常、電極が設けられておらず、絶縁膜等で覆われているため、他の１組のプローブ針４Ｂの針先に付着した汚れは硬い絶縁膜等で除去されることとなる。所定の半導体チップ１Ａの測定を完了し、隣接する半導体チップ１Ｂの測定を行なう場合は、図１（ｂ）に示すように、他の１組のプローブ針４Ｂを隣接する半導体チップ１Ｂの表面電極（図示せず）に接触させ、１組のプローブ針４Ａはチップ分離領域５に接触させる。

図１（ａ）の測定状態において、他の１組のプローブ針４Ｂの針先はチップ分離領域５の絶縁膜等によってクリーニングされた状態となっているため、半導体チップ１Ｂの表面電極と接触した場合に、良好な電気的接触が得られ、十分な測定再現性が得られるようになっている。また、このとき、図１（ａ）で測定に使用した１組のプローブ針４Ａは、チップ分離領域５に接触しているため、このときに１組のプローブ針４Ａの針先に付着した汚れは硬い絶縁膜等で除去されることとなる。

このように、チップ列２の各半導体チップ１Ａ、１Ｂを測定する際には、１組のプローブ針４Ａと他の１組のプローブ針４Ｂとを交互に使用するようにしているので、各プローブ針の針先は自動的に毎回クリーニングされることとなり、測定を重ねていっても測定の再現性を保つことができる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図にもとづいて説明する。図２は、実施の形態２による測定方法を説明する概略斜視図である。この図において、図４、図１と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

図２においては、プローブ針は１組のプローブ針４Ａのみを示しているが、特性測定に際しては２組のプローブ針４Ａ、４Ｂを使用し、各組のプローブ針を交互に使用する点は実施の形態１と同様である。実施の形態２では、測定する半導体チップ１Ａの両側に位置する半導体チップを押えるためのデバイス押え治具６を設ける。

デバイス押え治具６は、例えば、プローブ針４Ａ、４Ｂと同じ材質を用いて構成され、プローブ針４Ａ、４Ｂの先端よりも下側（半導体チップ側）に先端が出るようにされていて、プローブ針４Ａが半導体チップの表面電極に接触するタイミングよりも早く両側の半導体チップを押さえ付けるように形成されている。

特性測定時には、デバイス押え治具６によって、まず、チップ列２をステージ３に押さえ付けるので、特性測定時にはチップ列２の裏面とステージ３とが密着した状態となり、チップ列２の裏面とステージ３との電気的接触を良好に保つことができる。
また、測定の際には、毎回半導体チップ１Ａの両側が押さえ付けられるため、チップ列２の裏面とステージ３との電気的接触は毎回良好に保たれる結果、測定を重ねていっても測定の再現性を保つことができる。

なお、デバイス押え治具６による押圧は、両側の半導体チップに代えて所定の半導体チップ１Ａに隣接しているダイシングエリアとしてもよい。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３を図にもとづいて説明する。図３は、実施の形態３による測定装置の構成を示す概略図である。

この図に示すように、ステージ３の表面に絶縁膜７をチップ列２の長手方向に蛇行させた状態で装着し、図において横方向に蛇行しながら延在する絶縁膜７を形成し、図において絶縁膜７の下側に位置する導電領域８と絶縁膜７の上側に位置する導電領域９の２組の導電領域を形成する。

一方の導電領域８は図においてステージ３の下端部を横方向に延びる接続部１０によって相互に接続され、くし歯状をなすようにされている。また、他方の導電領域９も図においてステージ３の上端部を横方向に延びる接続部１１によって相互に接続され、くし歯状をなすようにされると共に、２組のくし歯状導電領域は図示のように、それぞれのくし歯が相互に入り込むように組み合わされており、ステージ上に載置されるチップ列２は、その裏面が導電領域８と９の両方に跨るようにされている。

導電領域８、９をくし歯状に入り込ませて配置することにより、チップサイズに変更があっても導電領域８、９の両方に接続するように対応し易くなり、また、チップサイズの変更に対応するために、導電領域８、９のどちらか一方の面積を小さくする必要がない。
また、この実施の形態では、絶縁膜７の横方向の蛇行のピッチが均等になっているが、このようにすることによりチップバー設置の際の位置誤差の許容度を大きくすることができる。

更に、導電領域８、９をくし歯状に入り込ませて配置することにより、ステージ３の機械的な加工が容易に行なえるようになる。また、特性測定時には、半導体チップ１Ａ、１Ｂの表面にプローブ針４Ａから電流が流され、ステージ３から電流が取り出されるが、導電領域９を電流を引き出す電極、導電領域８をチップ列２の裏面電位を測定する電極とすることにより、チップ列２の裏面とステージ３の接触抵抗の影響を除去することができ、再現性の高い測定を行なうことができる。

なお、上記の実施の形態では、半導体レーザのチップ列を例に挙げて説明したが、この発明は半導体レーザに限定されるものではなく、他の半導体デバイスにおいても上記実施の形態と同様な構造あるいは測定方法とすることにより、同様の効果を期待することができる。

この発明の実施の形態１による測定方法を説明する概略平面図で、（ａ）は所定の半導体チップの測定状態を示す説明図、（ｂ）は所定の半導体チップに隣接する半導体チップの測定状態を示す説明図である。この発明の実施の形態２による測定方法を説明する概略斜視図である。この発明の実施の形態３による測定装置の構成を示す概略図である。従来の半導体デバイスの測定方法を説明する概略斜視図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ半導体チップ、２チップ列、３ステージ、４Ａ、４Ｂプローブ針、５チップ分離領域、６デバイス押え治具、７絶縁膜、８、９導電領域、１０、１１接続部。

Claims

複数の半導体チップがバー状に連結されたチップ列をステージ上に載置し、上記チップ列の各半導体チップの電気的特性を測定する半導体デバイスの特性測定方法において、測定用のプローブ針を２組設け、１組のプローブ針を上記チップ列の所定の半導体チップの表面電極に接触させると共に、他の１組のプローブ針を絶縁膜で覆われた上記導体チップ間のダイシングエリアに接触させるようにしたことを特徴とする半導体デバイスの特性測定方法。
上記所定の半導体チップの特性測定時に所定の半導体チップの両側に位置する半導体チップを上記ステージに押さえ付けるようにしたことを特徴とする請求項１記載の半導体デバイスの特性測定方法。
上記所定の半導体チップの特性測定時に所定の半導体チップの両側に位置するダイシングエリアを上記ステージに押さえ付けるようにしたことを特徴とする請求項１記載の半導体デバイスの特性測定方法。