JP4647139B2 - コンタクトストラクチャ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、コンタクトターゲットと電気的接続を確立するために、多数のコンタクタを垂直方向に有するコンタクトストラクチャに関する。特に本発明は、所望のサイズ、形状、コンタクタ数のコンタクタアセンブリを形成するように複数のコンタクトストラクチャを互いに組立できるように構成したコンタクトストラクチャとその組立機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体ウェハやLSI、VLSI回路等の高集積度かつ高速の電子デバイスをテストする場合には、多数のコンタクタを有するプローブカードのような高性能なコンタクトストラクチャを使用しなければならない。本発明は主に、LSIやVLSIチップ及び半導体ウェハのテスト、半導体ウェハと半導体ダイのバーンイン、パッケージされた半導体デバイスやプリント回路基板等のテストとバーンインに用いるためのコンタクトストラクチャおよび複数のコンタクトストラクチャのアセンブリ(組立)に関するものである。しかし、本発明は、上述のようなテストへの応用のみに限らず、ICチップのリードやターミナルピン、ICパッケージのような、電気回路及びデバイス等におけるあらゆる電気的接続への応用にも用いることが出来る。したがって、下記において本発明は、半導体デバイスのテストについて主として説明しているが、それは説明を簡便化するためである。
【0003】
被試験デバイスが半導体ウェハの形態を有している場合には、ICテスタのような半導体テストシステムは、半導体ウェハのテストを自動的に行うための自動ウェハプローバのような基板ハンドラと接続して用いられる。被試験半導体ウェハは、基板ハンドラによって、半導体テストシステムのテストヘッドに設けられたテスト位置に、自動的に供給される。
【0004】
テストヘッド上において、被試験半導体ウェハには、半導体テストシステムから発生したテスト信号が供給される。その結果として被試験半導体ウェハ(半導体ウェハ上に形成したIC回路)から得られる出力信号は、半導体テストシステムに送信される。半導体テストシステムは、半導体ウェハ上のIC回路が正常に機能しているかを検証するために、その出力信号を期待データと比較する。
【0005】
テストヘッドと基板ハンドラは、プローブカード、またはコンタクトアセンブリを含むインタフェース部を介して接続される。プローブカードは、多数のプローブコンタクタ(カンチレバーやニードル等)を有しており、被試験半導体ウェハ上のIC回路内の回路ターミナル、すなわちコンタクトパッド等のコンタクトターゲットと接触をする。プローブコンタクタは、半導体ウェハのコンタクトターゲットに接触をすることで、半導体ウェハにテスト信号を供給し、半導体ウェハから応答出力信号を受信する。
【0006】
このようなプローブカードの例では、エポキシリングを有しており、そのエポキシリング上にはニードル、またはカンチレバーと呼ばれる複数のプローブコンタクタが搭載されている。従来のプローブコンタクタに用いられている素子の信号通路長は、20−30mm程度でありインピーダンス整合もしていない。したがって、プローブカードの高速動作すなわち周波数帯域幅は、200−300MHzに制限されている。半導体テストの業界においては、1GHz、またはそれ以上の周波数帯域幅が近いうちに必要とみなされている。更に、半導体テストの分野では、テストスループットを増加させるために、半導体デバイス、特にメモリデバイスを、多数個、例えば32個またはそれ以上について並列に同時に取り扱うことの出来るプローブカードが望まれている。
【0007】
1回の製造プロセスで出来るだけ多くのICチップを形成できるように、半導体ウェハ等のようなコンタクトターゲットのサイズは、増加している。例えば現在のシリコンウェハは、半径が12インチ、またはそれ以上のような寸法になっている。テストスループットを増加させるためには、1回の接触動作で半導体ウェハの全体のテストを完了できるように、被試験半導体ウェハのサイズやコンタクトパッド数に相当する数のサイズやコンタクタを有するプローブカードを用いることが望ましい。
【0008】
しかし、従来技術では、市場で入手出来るプローブカードは、半導体ウェハのサイズより遥か小さいので、被試験半導体ウェハをプローブカードに対して相対的に何度も移動して、接触のための動作を多数ステップ繰り返す必要がある。したがって、周波数帯域幅及びコンタクタアセンブリのサイズやコンタクトアセンブリに搭載するコンタクタの数を大幅に増加させることができる、新しい概念によるコンタクトストラクチャが必要となっている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、高周波数帯域幅、高ピンカウント、高コンタクト性能、及び高信頼性を実現でき、コンタクトターゲットと電気的通信をするための多数のコンタクタを有するコンタクトストラクチャを提供することにある。
【0010】
また、本発明の他の目的は、所望数のコンタクタを搭載したコンタクタアセンブリを所望のサイズで形成することができるように、複数のコンタクトストラクチャを組立てることができるコンタクトストラクチャとその組立機構を提供することにある。
【0011】
また、本発明の更に他の目的は、高周波数帯域幅で半導体デバイスのテストを行うことができるように、半導体デバイスのリードやパッドと電気的接続を確立するためのプローブカードのようなコンタクトストラクチャを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明では、コンタクトターゲットと電気的接続を確立するためのコンタクトストラクチャは、多数のコンタクタから形成されており、写真製版(フォトリソグラフィ)技術のような半導体製造プロセスによってシリコン基板の平滑表面に形成される。本発明のコンタクトストラクチャは、外部端に他のコンタクトストラクチャと係合するための特殊の構造を有している。このため、半導体ウェハのような大きな半導体デバイスのテストを行うため、所望のサイズとコンタクタ数を有するコンタクタアセンブリを形成することができる。コンタクトストラクチャは、半導体ウェハ、パッケージLSIやプリント回路基板のテスト(バーンインを含む)を行うために最適に用いることが出来るが、2またはそれ以上の素子間の電気的接続を形成する場合のような、テスト以外の応用にも用いることが出来る。
【0013】
本発明のコンタクトストラクチャは、コンタクトターゲットと電気的接続を実現するための大きなコンタクトストラクチャのブロックすなわちコンタクタアセンブリを形成する。コンタクトストラクチャは、コンタクト基板と複数のコンタクタから構成されており、コンタクタのそれぞれは、ばね力を垂直方向に発揮するための曲線部を有する。コンタクト基板はその外端部に、他のコンタクト基板とどんな所望の方向にも接続出来るような係合機構を有している。この係合機構により、所望のサイズ、形状、およびコンタクタ数を有するコンタクタアセンブリを形成できる。
【0014】
本発明の1の態様においては、各コンタクタは、コンタクトターゲットとの接触点を形成するように垂直方向に突出した先端部と、コンタクタの他端がコンタクト基板の裏面で電気接続するためのコンタクトパッドとして機能するようにコンタクト基板に設けられたスルーホールに挿入されるベース部と、コンタクタがコンタクトターゲットに押し当てられたときにばね力を発揮するための、先端部とベース部間に形成された曲線または対角線あるいは他の形状を有したばね部と、により構成されている。
【0015】
本発明の他の態様においては、コンタクタは、コンタクトターゲットとの接触点を形成するために鋭利にした先端部を有する直線体と、コンタクト基板に設けられたスルーホールに挿入されるベース部と、そのベース部に形成され、コンタクタがコンタクトターゲットに押し当てられたときにばね力を発揮するための、曲線、対角線、環状、あるいは他の形状を有するばね部と、により構成されている。コンタクタのばね部とベース部は、外部素子と電気的接続をするための接触点として機能するために、コンタクト基板の裏面から少なくともばね部が突出するようコンタクト基板のスルーホールに挿入される。
【0016】
本発明によれば、コンタクトストラクチャは、次世代の半導体技術におけるテストの要求事項に適合する高周波数帯域幅を有する。コンタクトストラクチャ、すなわちコンタクト基板のそれぞれは、外部端に係合機構を有しており、コンタクト基板を互いに係合することにより、所望のサイズと所望のコンタクタ数を有するコンタクタアセンブリを形成することが出来る。更に、コンタクタは、被試験デバイスと同じ基板材料上に組み立てられているので、温度変化による位置的エラーを相殺することが可能である。
【0017】
また、比較的簡単な技術を用いて、シリコン基板上に多数のコンタクタを水平方向に形成することが可能である。そのようなコンタクタは、垂直方向にコンタクトストラクチャを形成するために、シリコン基板から取り外され、コンタクト基板上に垂直方向に取り付けられる。本発明のコンタクトストラクチャは、電気的接続に関するどんな応用にも用いることが出来るが、半導体ウェハ、パッケージLSI、マルチチップモジュール等のバーンインを含んだテストに特に有効に応用することが出来る。
【0018】
【発明の実施の形態】
第1図は、本発明のコンタクトストラクチャを用いたコンタクタアセンブリの例を示す断面図である。このコンタクタアセンブリは、被試験デバイス(DUT)と半導体テストシステムのテストヘッド間のインタフェースとして用いられている。コンタクタアセンブリは、各種形態を有することができ、したがって第1図は、単なる説明上の1例として示しているにすぎない。この例では、被試験デバイスは、その上面にコンタクトパッド320を有する半導体ウェハ300である。本発明のコンタクトストラクチャの応用は、半導体デバイスのテストに限るものではないことに留意されたい。本発明は、電気的接続を確立する必要があるあらゆる状況にも用いることが出来る。
【0019】
第1図では、コンタクタアセンブリは、導電エラストマ250、配線ボード(PCBカードまたはプローブカード)260、およびコンタクトストラクチャ201と202上に配備されたポゴピンブロック(フロッグリング)130とにより構成されている。コンタクトストラクチャ201と202の下方において、被試験半導体ウェハ300は、半導体ウェハプローバのチャック(図示せず)に配置されている。一般にこれらのポゴピンブロック130、プローブカード(配線ボード)260、導電エラストマ250、およびコンタクトストラクチャ201、202は、ネジ(図示せず)等の固定手段により、互いに固定的に取り付けられている。したがって、半導体ウェハ300が上方に移動してコンタクトストラクチャを押し付けると、半導体ウェハ300と半導体テストシステムのテストヘッド(図示せず)間に電気的通信路が形成される。
【0020】
ポゴピンブロック(フロッグリング)130は、パフォーマンスボード(図示せず)を介してプローブカード(配線ボード)260とテストヘッド間をインタフェースするための多数のポゴピンを備えている。ポゴピンの上端には、同軸ケーブルのようなケーブル124が接続されており、テストヘッドに信号を送信する。プローブカード(配線ボード)260は、上面と底面(裏面)に多数の電極262、265を有する。これら電極262、265は、コンタクトストラクチャのピッチをファンアウト(広大)して、ポゴピンブロック130内のポゴピンのピッチに適合するために、インターコネクトトレース263を介して接続されている。
【0021】
導電エラストマ250は、コンタクトストラクチャとプローブカード260間に設けられている。導電エラストマ250は、必ずしもコンタクタアセンブリに必要とされるものではないが、コンタクタアセンブリの設計によっては好都合であるため、例として第1図に示している。導電エラストマ250は、コンタクタ301のコンタクトパッド(コンタクタのベース部)35とプローブカード260の電極262間の平面の不均一性やギャップのばらつきを相殺(補償)することによって、相互間の電気的接触を確実にするものである。一般に、導電エラストマ250は、多数の導電ワイヤを垂直方向に埋め込んだ弾性シートとして構成されている。
【0022】
例えば、導電エラストマ250は、シリコンゴムシートと多数列の金属フィラメント252から構成されている。金属フィラメント(ワイヤ)252は、第1図のように垂直方向に、すなわち導電エラストマ250の水平シートに対し垂直方向に形成されている。金属フィラメントのピッチの例は、例えば0.05mmでシリコンゴムシートの厚さの例は0.2mmである。このような導電エラストマ250は、信越ポリマー社で製造されており、市場で入手出来る。
【0023】
本発明のコンタクトストラクチャは、各種の形態を有することができ、その例としてコンタクトストラクチャ20が示されている。第1図の例では、コンタクトストラクチャ20は、互いに接続された2つのコンタクトストラクチャ201、202から構成されている。コンタクトストラクチャ201、202のそれぞれは、コンタクト基板22とその基板上の設けられた複数のコンタクタ301を有している。典型的には、コンタクト基板22は、シリコンウェハから構成されるが、セラミック基板、ガラス基板、ポリイミド基板等の他の誘電材による基板により構成することが出来る。後で詳細に説明するが、複数の半導体ウェハ、例えば3個の半導体ウェハを多層状に結合してコンタクト基板を構成することが好ましい。
【0024】
第1図の例では、コンタクタ301のそれぞれは、コンタクト基板22に接続されたベース部35と、ベース部から垂直方向(第1図の下方に)に延長した曲線(ばね)部36とを有する。曲線部36の先端部38は、接触点であり、コンタクトターゲットの表面に押し当てられるときに、削り付き(スクラビング)作用を発揮するように尖った形状が好ましい。曲線部36は、コンタクトストラクチャ20が被試験半導体ウェハ300上のコンタクトパッド320に押し当てられたとき、柔軟な接触力を発揮するためのばねとして機能する。このためには、ジグザグ形、対角線形、環状形等の各種の形状も上記のばねとして機能することが可能である。
【0025】
このばね力により生成された弾性によって、コンタクタ301の曲線部36は、コンタクト基板22、コンタクトターゲット320、半導体ウェハ300、及びコンタクタ301のそれぞれに起因するサイズや平面の不均一性を相殺(補償)することができる。このばね力は更に、コンタクタ301がコンタクトパッド320の表面に押し当てられるとき、コンタクタ301の先端部38により、上述の削り付け作用を行う。このような削り付け効果は、コンタクタ301がコンタクトパッド320の導電材と電気的接触するように、その接触点がコンタクトパッド320の酸化金属面を削り付けるので、コンタクトパフォーマンス(接触性能)を向上させることができる。
【0026】
第2図は、本発明のコンタクトストラクチャを用いたコンタクタアセンブリの別の例を示す断面図である。このコンタクタアセンブリは、被試験半導体ウェハと半導体テストシステムのテストヘッド間のインタフェースとして用いられるが、本発明のコンタクトストラクチャは、電気的接続を形成する必要があるあらゆる状況にも用いることが出来る。第2図と第1図との基本的な相違は、コンタクト基板上に搭載されたコンタクタの形状が異なることと導電エラストマが用いられていないことである。
【0027】
第2図の例におけるコンタクタアセンブリは、コンタクトストラクチャ20の上部にプローブカード260とポゴピンブロック(フロッグリング)130が配置されている。コンタクトストラクチャ20の下部において、被試験半導体ウェハ300は、半導体ウェハプローバ(図示せず)のチャックに配置されている。第2図のコンタクタアセンブリは、コンタクトストラクチャ20とプローブカード260間に導電エラストマを有していない。コンタクトストラクチャ20は、それぞれが複数のコンタクタ302を有する複数のコンタクト基板22から構成されている。コンタクタ302の形状は、第1図のコンタクタ301の形状と異なっている。
【0028】
第2図の例では、コンタクタ302は、ベース部すなわちコンタクタの上端に曲線(ばね)部36を有している。またコンタクタはその下端に接触点(先端部)38を有する直線部37を有する。一般に、ポゴピンブロック130、プローブカード(配線ボード)260、コンタクトストラクチャ201および202は、ネジ(図示せず)等の固定手段により固定的に取り付けられている。従って、半導体ウェハ300が上方に移動してコンタクトストラクチャに押しつけられると、半導体ウェハ300と半導体テストシステムのテストヘッド(図示せず)間に電気的通信路が形成される。
【0029】
コンタクタ302の直線部37の下端における先端部38は、接触点であり、コンタクトターゲットの表面に押し当てられるときに削り付け作用を発揮出来るよう尖らせた形状が好ましい。ベース部の上部にある曲線部36は、コンタクトストラクチャ20が被試験半導体ウェハ300上のコンタクトパッド320に押し当てられるときに、柔軟な接触力を発揮するためのばねとして機能する。このためには、ジグザグ形状、対角線形、環状形等の各種形状も、上記のばね部36として機能することが可能である。
【0030】
このばね力から生じた弾性によって、コンタクタ302の曲線部36は、コンタクト基板22、コンタクトターゲット320や半導体ウェハ300、及びコンタクタ302の各構成要素におけるサイズや平面の不均一性を相殺(補償)する機能を果たす。このばね力は更に、コンタクトパッド320の表面が、コンタクタ302の先端部38に押し当てられときに、上述した削り付け効果を発揮する。この削り付け効果は、コンタクトパッド320の導電材と電気的接触をするように、その接触点がコンタクトパッド320の酸化金属面を削り付けるので、コンタクトパフォーマンス(接触性能)を向上させることができる。第2図の例では、コンタクタ302の曲線部36がばね動作をするため、第1図の導電エラストマ250は用いられていない。
【0031】
第3図(A)および第3図(B)は、コンタクト基板22に搭載するコンタクタ30の作成方法の基本概念を示している。この例では、第3図(A)に示すように、コンタクタ303は、シリコン基板40、または他の誘電体基板の平らな表面に、水平方向、すなわてい2次元的に作成される。そして、第3図(B)に示すように、コンタクタ303は、シリコン基板40から取り外され、第1図および第2図のコンタクト基板上に垂直方向、すなわち3次元的に搭載される。
【0032】
このプロセスにおいて、コンタクタ303をコンタクト基板に搭載する前に、シリコン基板40から接着テープ、接着フィルム、接着プレート等(総合的に接着テープと呼ぶ)の接着部材に移転することも可能である。このような製造製法の詳細は、本発明と同一の譲受人が所有する米国特許番号5989994及び米国特許出願番号09/201299および09/503903に説明されている。
【0033】
第4図は、第3図(A)と第3図(B)による製法で作成したコンタクタ301を用いた本発明のコンタクトストラクチャ20の例を示す断面図である。第4図のコンタクトストラクチャ20は、第1図に示したコンタクトストラクチャと同じ構成である。コンタクトストラクチャ20は、総合的サイズを拡大させるために、2個またはそれ以上のコンタクトストラクチャを組み合わせて構成されている。第4図においては、2個のコンタクトストラクチャ201および202が、互いに接続されているが、第8図に示すように、多数のコンタクトストラクチャやコンタクト基板を互いに接続をすることが出来る。
【0034】
第4図において、1個のコンタクタ301しか示していないが、各コンタクト基板22には複数のコンタクタが搭載される。コンタクト基板22のスルーホール25に、コンタクタ301の先端が挿入されて、コンタクタ301がコンタクト基板22に取り付けられている。典型的には、コンタクト基板22は、シリコンウェハから構成されているが、セラミック基板、ガラス基板、ポリイミド基板等の他の誘電材による基板として構成することも出来る。
【0035】
好ましい実施例において、コンタクト基板22は、多層の基板として構成されており、例えば互いに積み重ねられて結合した3毎の基準シリコンウェハ221、222、223により構成する。このように多層のシリコンウェハを用いる主要な理由は、機械的寸法誤差の許容量を増加させずに、コンタクト基板の十分な厚さを達成することである。従って、シリコンウェハの数は、そのデザインに固有の要求事項によって、1層またはそれ以上の層数とするように自由に選択することが出来る。これらの基準シリコンウェハは、同じ厚さを有しているが、後で説明するように、係合機構の係合歯や係合凹み等を構成するために異なる外部形状を有する。
【0036】
各シリコンウェハ221−223の厚さの例として0.5mm程度である。コンタクタ301のベース部35は、コンタクトパッドを形成するために、コンタクトストラクチャ20の裏面から突起している。例として、コンタクトパッドのサイズ、例えばベース部35の底面の寸法は、その幅が0.5mm程度となっている。コンタクタ301は、フランジ部34を有しており、コンタクト基板のスルーホール25に形成された段に係合する。上で説明したように、コンタクタ301の先端における接触点は、コンタクトターゲット320の酸化金属面に対する削り付け効果を促進するように、尖らせることが望ましい。
【0037】
第4図に示した3層コンタクト基板22とスルーホール25を形成する製造プロセスについて、以下に簡単に説明する。まず、第2シリコンウェハ222と第3シリコンウェハ223を、例えばシリコン溶融(フュージョン)ボンデイング、または陽極(アノディック)ボンデイングにより接着する。溶融ボンデイングおよび陽極ボンデイングは、この技術分野で知られており、例えばCRC Press社の出版によるMark Madou著の「Fundamentals of Microfabrication」の383−390頁に説明されている。次に、シリコンウェハ222と223の前面および後面を研磨し、エッチングによりスルーホール252を形成する。このような深溝(ディープトレンチ)エッチングは、例えばリアクティブガスプラズマを用いたリアクティブイオンエッチング法によって実現できる。第4図に示すように、第2シリコンウェハ222と第3シリコンウェハ223のスルーホール252のサイズは、スルーホール25内に段を形成するために、コンタクタ301のフランジ部34よりもその内径を小さくする必要がある。
【0038】
次に、第1シリコンウェハ221について、その前面と後面を研磨して、上述のディープトレンチエッチングによりスルーホール251を形成する。第1シリコンウェハ221のスルーホール251のサイズは、上述のコンタクタ301のフランジ部34と係合するように、第2シリコンウェハ222および第3シリコンウェハ223のスルーホール252よりもその内径が大きい。第1シリコンウェハ221を、第2シリコンウェハ222および第3シリコンウェハ223に合わせて、溶融ボンデイングにより結合する。上記で形成したコンタクト基板22の表面全体に、絶縁性を確保するために、シリコン酸化膜を最低1マイクロメータの厚さとなるように形成する。このようにして形成したコンタクト基板22に、コンタクタ301をスルーホールから挿入し、必要であれば接着剤を適用して固定する。
【0039】
第5図は、第3図(A)と第3図(B)に示した製法で作成された多数のコンタクタ30を搭載した本発明のコンタクトストラクチャの例を示す斜視図である。この例では、複数のコンタクタ30を一列に並べて搭載した例を示しているが、本発明のコンタクトストラクチャは、2列またはそれ以上の列、例えばコンタクタをマトリクス状に配列したコンタクタ基板として構成してもよい。
【0040】
本発明の1つの特徴は、総合サイズとコンタクタ数を増大したコンタクトストラクチャ(コンタクタアセンブリ)を形成することができるように、複数のコンタクトストラクチャ20(コンタクト基板22)を結合できる構成となっていることである。第5図の例では、4個のコンタクトストラクチャ20が互いに結合するために準備されている。第5図の例には示していないが、コンタクト基板22のそれぞれは、第6図(A)と第6図(B)の例に示すように、その外部端にはめ合歯のような係合機構を有している。
【0041】
第6図(A)は、3つの半導体ウェハから構成されたコンタクト基板22の詳細な構造の例を示す斜視図である。第6図(B)は、第6図(A)のコンタクト基板の正面図を示している。コンタクト基板22の外部端は、他のコンタクト基板の外部端に係合するように、固有の係合機構を有している。このような係合機構すなわちエッジコネクタの例は、説明の便宜のために示されているだけであり、第6図(A)や第6図(B)の例に制限されず、他にも各種の構成を取りうる。この例では、コンタクト基板の右端と左端には、係合歯55と係合凹み65が設けられている。係合歯55および係合凹み65のサイズは、右端と左端ともに同一であるが、係合歯55と係合凹み65の位置は、1単位ずれている(第7図(C)参照)。従って、1のコンタクト基板22の左端は、他のコンタクト基板22の右端に係合する。
【0042】
第6図(A)の例では更に、コンタクト基板22の長さ方向の1端の両角に突起75を、またコンタクト基板の他端に溝70を有しており、コンタクト基板22が相互に正確に位置合わせできる構成としている。これらの突起75や溝70は、必須のものではないが、2個またはそれ以上のコンタクト基板を配列するのに便利である。第6図(A)には示されていないが、突起部80(第7図(A)、第7図(B)参照)が、コンタクト基板22の遠端に設けられており、他のコンタクト基板22の近端にある溝70に係合する。突起部80や溝70に代えて、上述の右側端、左側端にあるような係合歯や係合凹みを用いることも可能である。コンタクタ30は、第4図や第5図に示したスルーホールに挿入することにより、コンタクト基板22に搭載される。
【0043】
前述のように、第6図(A)および第6図(B)の例では、例えば3個の基準シリコン基板により構成された多層基板としての構成例を示している。従って、第1(上部)基板と第3(下部)基板には、右端と左端に係合歯と係合凹みを備え、第2(中央部)基板には、係合歯や係合凹みを有しないが、溝70と突起部80を備える構成とすることが可能である。上述のように、3個のシリコン基板は、互いに溶融ボンデイングにより接着されている。所望サイズのコンタクタアセンブリを実現するために、コンタクト基板を接続する際に、必要に応じてコンタクト基板22の相互間を接着剤で接着してもよい。
【0044】
第7図(A)−第7図(C)は、第6図(A)−第6図(B)のコンタクト基板22を示しており、第7図(A)はコンタクト基板22の上面図を、第7図(B)は第6図(B)のC−C線間におけるコンタクト基板22の断面図を、第7図(C)は第6図(B)のD−D線間におけるコンタクト基板22の断面図を示している。第7図(A)の上面図は、基本的に、係合歯55と係合凹み65を有する上部基板と、突起部80を有する中間基板を示している。第7図(C)の断面図は、上部基板の平面図であり、下部基板と同じ構成となっている。コンタクタ30を設けるためのスルーホール25が、第7図(A)−第7図(C)の各基板に示されている。
【0045】
第8図は、コンタクトストラクチャ、すなわち本発明のコンタクトストラクチャを複数結合して構成したコンタクタアセンブリを示す斜視図である。本発明のコンタクトストラクチャのサイズの整数倍の総合サイズのコンタクタアセンブリを作成するために、この例では5個のコンタクト基板22を互いに接続している。開示の簡略のために、この図では、コンタクタ30をコンタクト基板上に示していない。このようにコンタクト基板22を組合わせることにより、12インチあるいはそれ以上の半導体ウェハのサイズと等価となるように、所望サイズのコンタクタアセンブリを形成することが出来る。
【0046】
好ましい実施例しか明記していないが、上述した開示に基づき、添付した請求の範囲で、本発明の精神と範囲を離れることなく、本発明の様々な形態や変形が可能である。
【0047】
【発明の効果】
本発明によれば、コンタクトストラクチャは、次世代の半導体技術におけるテストの要求事項に適合する高周波数帯域幅を有する。コンタクトストラクチャ、すなわちコンタクト基板のそれぞれは、外部端に係合機構を有しており、コンタクト基板を互いに係合することにより、所望のサイズと所望のコンタクタ数を有するコンタクタアセンブリを形成することが出来る。更に、コンタクタは、被試験デバイスと同じ基板材料上に組み立てられているので、温度変化による位置的エラーを相殺することが可能である。
【0048】
また、比較的簡単な技術を用いて、シリコン基板上に多数のコンタクタを水平方向に形成することが可能である。そのようなコンタクタは、垂直方向にコンタクトストラクチャを形成するために、シリコン基板から取り外され、コンタクト基板上に垂直方向に取り付けられる。本発明のコンタクトストラクチャは、電気的接続に関するどんな応用にも用いることが出来るが、半導体ウェハ、パッケージLSI、マルチチップモジュール等のバーンインを含んだテストに特に有効に応用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のコンタクトストラクチャを被試験デバイスと半導体テストシステムのテストヘッド間のインタフェースとして用いた場合の全体組立構成の例を示す断面図である。
【図2】本発明のコンタクトストクラチャを被試験デバイスと半導体テストシステムのテストヘッド間のインタフェースとして用いた場合の全体組立構成の他の例を示す断面図である。
【図3】多数のコンタクタをシリコン基板の平面に生成し、後行程による使用のために基板から取り外すという本発明のコンタクタ作成の基本概念を示す概念図である。
【図4】多層のシリコン基板と第3図(A)と第3図(B)の製造製法で作成されたコンタクタを有する本発明のコンタクトストラクチャの例を示す概念図である。
【図5】本発明による複数のコンタクトストラクチャを示す斜視図であり、コンタクトストラクチャのそれぞれは、多数のコンタクタを有しており、所望サイズのコンタクタアセンブリを形成するために互いに組立てられる。
【図6】第6図(A)は、3個またはそれ以上の半導体ウェハから構成されたコンタクト基板の詳細な構造を示す斜視図であり、他のコンタクト基板と結合するための特有の係合機構をその外部端に有している。第6図(B)は、第6図(A)のコンタクト基板の正面図である。
【図7】第6図(A)と第6図(B)のコンタクト基板を示しており、第7図(A)はコンタクト基板の上面図、第7図(B)は第6図(B)のC−C線に沿ったコンタクト基板の断面図、第7図(C)は第6図(B)のD−D線に沿ったコンタクト基板の断面図である。
【図8】所望のサイズおよび形状、所望のコンタクタ数を有するコンタクタアセンブリを形成するように、本発明のコンタクトストラクチャを5個互いに接続した例を示す斜視図である。
【符号の説明】
201 コンタクトストラクチャ
221 シリコンウェハ
25 スルーホール
301 コンタクタ
34 フランジ部
35 ベース部
36 曲線(ばね)部
38 先端部
Claims (22)
- 誘電体材料により一体的に形成され、その上面と下面間にわたるスルーホールを備えたコンタクト基板であり、その基板の縁部に他のコンタクト基板の所定の縁部と接続することにより4方向に拡大した任意のサイズのコンタクタアセンブリを形成するための係合機構を有したコンタクト基板と、
そのコンタクト基板に搭載された複数のコンタクタであり、その各コンタクタはコンタクトターゲットとの接触点を形成するようにそのコンタクト基板表面と直交する方向に突出した先端部と、そのコンタクト基板に設けられたスルーホールに挿入されるベース部と、コンタクタがコンタクトターゲットに押し当てられたときにばね力を発揮するために、その先端部とベース部間に形成されたばね部とにより構成されており、
そのコンタクト基板のスルーホールに挿入された上記ベース部は、直線形状を有してコンタクト基板の上表面から突起し、上記ばね部は、曲線形状を有しそのコンタクト基板の下表面より下部に形成され、
上記係合機構は上記コンタクト基板の右縁および左縁にそれぞれ形成された係合歯と係合凹みの組み合わせを有し、他のコンタクト基板に形成された係合歯と係合凹みによる係合機構と係合し、かつ上記係合機構は上記コンタクト基板の前縁または後縁に形成された突起と溝の組み合わせを有し、1のコンタクト基板の突起が他の基板の溝と係合し、これにより複数のコンタクト基板が任意のサイズ、形状、コンタクト数のコンタクタアセンブリを形成するように互いに組み合わせることができるように構成したことを特徴とするコンタクトターゲットと電気接続を確立するためのコンタクトストラクチャ。 - 上記コンタクト基板は単一のシリコンウェハあるいは複数のシリコンウェハを互いに接着して一体的に形成され、上記スルーホールはエッチングの行程によりそのコンタクト基板に形成される、請求項1に記載のコンタクトストラクチャ。
- 上記コンタクト基板はシリコンにより構成される、請求項1に記載のコンタクトストラクチャ。
- 上記コンタクト基板はポリイミド、セラミック、ガラスのような誘電体材料により構成される、請求項1に記載のコンタクトストラクチャ。
- 上記コンタクト基板は単一のシリコンウェハにより一体的に形成され、上記コンタクタを搭載するための上記スルーホールをエッチングの行程によりそのコンタクト基板に形成する、請求項1に記載のコンタクトストラクチャ。
- 上記コンタクト基板は第1のシリコンウェハと第2のシリコンウェハを互いに接着して一体的に形成され、上記コンタクタを搭載するための上記スルーホールをエッチングの行程によりそのコンタクト基板に形成する、請求項1に記載のコンタクトストラクチャ。
- 上記コンタクト基板は3層のシリコンウェハを互いに接着して一体的に形成され、上記コンタクタを搭載するための上記スルーホールをエッチングの行程によりそのコンタクト基板に形成する、請求項1に記載のコンタクトストラクチャ。
- 上記3層のシリコンは、第1、第2および第3のシリコンウェハにより構成され、その第2シリコンウェハと第3シリコンウェハを互いに接着し、その第2および第3シリコンウェハに第2のスルーホールをエッチングの行程により形成し、その第1シリコンウェハにその第2のスルーホールより大きな直径の第1のスルーホールを形成し、その第1シリコンウェハを第1および第2のスルーホール位置が合致するように位置合わせして、上記第2シリコンウェハ上に接着する、請求項7に記載のコンタクトストラクチャ。
- 上記各コンタクタは、上記コンタクト基板に形成されたスルーホール内に形成されたステップに係合するように、その中間部にフランジ形状部が形成されている、請求項1に記載のコンタクトストラクチャ。
- 上記コンタクタは、平坦な基板の平表面上にその平坦基板と並行な方向に作成され、その後その平坦基板から取り除かれて、上記コンタクト基板の表面と直交する方向にそのコンタクト基板上に搭載される、請求項1に記載のコンタクトストラクチャ。
- 上記コンタクトターゲットは、ウェハ上の半導体チップ、パッケージされた半導体デバイス、プリント回路基板、液晶パネル、あるいはマイクロソケットのような部品上に備えられており、コンタクトストラクチャは、これらの部品をテストあるいはバーンインテストするために、これらコンタクトターゲットと電気的接続を確立する、請求項1に記載のコンタクトストラクチャ。
- 誘電体材料により一体的に形成され、その上面と下面間にわたるスルーホールを備えたコンタクト基板であり、その基板の縁部に他のコンタクト基板の所定の縁部と接続することにより4方向に拡大した任意のサイズのコンタクタアセンブリを形成するための係合機構を有したコンタクト基板と、
そのコンタクト基板に搭載された複数のコンタクタであり、その各コンタクタはコンタクトターゲットとの接触点として機能する先端部を有する直線状体と、その直線状部においてその先端部と反対端に形成されたベース部と、コンタクタがコンタクトターゲットに押し当てられたときにばね力を発揮するために、そのベース部上に形成されたばね部とにより構成されており、
そのコンタクタの直線状部は、少なくとも上記先端部がそのコンタクト基板の下面から突起してコンタクトターゲットと接触するように、上記コンタクト基板のスルーホールに挿入され、上記ばね部はそのコンタクト基板の上表面より上部に形成され、
上記係合機構は上記コンタクト基板の右縁および左縁にそれぞれ形成された係合歯と係合凹みの組み合わせを有し、他のコンタクト基板に形成された係合歯と係合凹みによる係合機構と係合し、かつ上記係合機構は上記コンタクト基板の前縁または後縁に形成された突起と溝の組み合わせを有し、1のコンタクト基板の突起が他の基板の溝と係合し、これにより複数のコンタクト基板が任意のサイズ、形状、コンタクト数のコンタクタアセンブリを形成するように互いに組み合わせることができるように構成したことを特徴とする、コンタクトターゲットと電気接続を確立するためのコンタクトストラクチャ。 - 上記コンタクト基板は単一のシリコンウェハあるいは複数のシリコンウェハを互いに接着して一体的に形成され、上記スルーホールはエッチングの行程によりそのコンタクト基板に形成される、請求項12に記載のコンタクトストラクチャ。
- 上記コンタクト基板はシリコンにより構成される、請求項12に記載のコンタクトストラクチャ。
- 上記コンタクト基板はポリイミド、セラミック、ガラスのような誘電体材料により構成される、請求項12に記載のコンタクトストラクチャ。
- 上記コンタクト基板は単一のシリコンウェハにより一体的に形成され、上記コンタクタを搭載するための上記スルーホールをエッチングの行程によりそのコンタクト基板に形成する、請求項12に記載のコンタクトストラクチャ。
- 上記コンタクト基板は第1のシリコンウェハと第2のシリコンウェハを互いに接着して一体的に形成され、上記コンタクタを搭載するための上記スルーホールをエッチングの行程によりそのコンタクト基板に形成する、請求項12に記載のコンタクトストラクチャ。
- 上記コンタクト基板は3層のシリコンウェハを互いに接着して一体的に形成され、上記コンタクタを搭載するための上記スルーホールをエッチングの行程によりそのコンタクト基板に形成する、請求項12に記載のコンタクトストラクチャ。
- 上記3層のシリコンは、第1、第2および第3のシリコンウェハにより構成され、その第2シリコンウェハと第3シリコンウェハを互いに接着し、その第2および第3シリコンウェハに第2のスルーホールをエッチングの行程により形成し、その第1シリコンウェハにその第2のスルーホールより大きな直径の第1のスルーホールを形成し、その第1シリコンウェハを第1および第2のスルーホール位置が合致するように位置合わせして、上記第2シリコンウェハ上に接着する、請求項18に記載のコンタクトストラクチャ。
- 上記各コンタクタは、上記コンタクト基板に形成されたスルーホール内に形成されたステップに係合するように、その中間部にフランジ形状部が形成されている、請求項12に記載のコンタクトストラクチャ。
- 上記コンタクタは、平坦な基板の平表面上にその平坦基板と並行な方向に作成され、その後その平坦基板から取り除かれて、上記コンタクト基板の表面と直交する方向にそのコンタクト基板上に搭載される、請求項12に記載のコンタクトストラクチャ。
- 上記コンタクトターゲットは、ウェハ上の半導体チップ、パッケージされた半導体デバイス、プリント回路基板、液晶パネル、あるいはマイクロソケットのような部品上に備えられており、コンタクトストラクチャは、これらの部品をテストあるいはバーンインテストするために、これらコンタクトターゲットと電気的接続を確立する、請求項12に記載のコンタクトストラクチャ。
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