JP4921304B2 - プローブカード及びこれを用いた半導体ウエハの検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハの検査を行うためのプローブカード、及び、このプローブカードを用いた半導体ウエハの検査装置に関するものである。

下記特許文献１及び特許文献２に示されるように、半導体集積回路（ＬＳＩあるいはＩＣ）が形成された半導体ウエハを検査するための技術が従来から用いられている。

下記特許文献１記載の技術においては、プローブカードを用いて、半導体ウエハとの間で、非接触で信号の授受を行っている。プローブカードで受信された信号は、配線を介して制御装置に送られる。制御装置では、受信信号を解析することにより、半導体ウエハを検査することができる。

しかしながら、プローブカードと半導体ウエハとの間で、非接触で信号の授受を行う場合、プローブカードで受信できる信号は、一般に非常に微弱である。このため、プローブカードから制御装置（テスタ）に信号を伝送する間に、信号が減衰してしまい、Ｓ／Ｎ比が劣化して、信号処理の精度が悪くなりやすいという問題がある。

この問題を避けるために、プローブカードと半導体ウエハとにアンテナを設け、適宜な電磁波を搬送波として、両者間での通信を行う技術も考えられるが、これでは、送受信に必要な装置が大型化、高コスト化してしまい、半導体ウエハの検査には適さない。
国際公開ＷＯ２００２／６３６７５号公報 特開２００４−３７２１３号公報

本発明は、前記した事情に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、半導体ウエハからの受信信号の処理を確実に行うことが可能なプローブカード、これを用いた検査装置及び半導体ウエハを提供することである。

本発明は、下記のいずれかの項目に記載の構成を備えている。

（項目１）
半導体ウエハとの間で信号を送受信し、かつ、前記半導体ウエハから受信した信号を半導体ウエハ検査用のテスタに送るために用いられるプローブカードであって、
前記プローブカードは、第１導電性端子と送受信回路とを備えており、
前記半導体ウエハは、第２導電性端子を備えており、
前記第１導電性端子は、第２導電性端子と対向し、かつ、離間させられており、
前記第１導電性端子と、前記第２導電性端子とは、容量性結合又は誘導性結合を構成することにより、両者間で信号の授受を行うことができる構成となっており、
前記送受信回路は、前記容量性結合又は誘導性結合を介して前記半導体ウエハから受信した信号を復元又は整形して、前記テスタに送る構成となっている
ことを特徴とするプローブカード。

この発明においては、プローブカードに送受信回路を備えたので、プローブカードで受信した信号の減衰量が小さいうちに、この信号の復元あるいは整形が可能になる。その後、復元あるいは整形された信号を、プローブカードに接続されたテスタに送ることができる。このため、この発明によれば、受信信号によって表されるデータを精度よく判定することができる。

（項目２）
前記第１導電性端子及び前記第２導電性端子が、共に導電層パターンにより構成されており、
前記第１導電性端子と前記第２導電性端子とは、対向することにより、容量性結合を構成している
ことを特徴とする項目１に記載のプローブカード。

この発明においては、容量性結合を介して、プローブカードと半導体ウエハとの間で、信号の授受を行うことができる。

（項目３）
前記第１導電性端子及び前記第２導電性端子が、共にコイルにより構成されており、
前記第１導電性端子と前記第２導電性端子とは、対向することにより、誘導性結合を構成している
ことを特徴とする項目１に記載のプローブカード。

この発明においては、誘導性結合を介して、プローブカードと半導体ウエハとの間で、信号の授受を行うことができる。

（項目４）
さらに、半導体チップとインターポーザとを備えており、
前記送受信回路は、前記半導体チップの中に組み込まれており、
前記半導体チップと前記第１導電性端子とは、いずれも、前記インターポーザの表面にそれぞれ配置されており、
かつ、前記半導体チップと前記第１導電性端子とは、前記インターポーザによって電気的に接続されている
ことを特徴とする項目１〜３のいずれか１項に記載のプローブカード。

この発明においては、半導体チップと第１導電性端子との間を、インターポーザによって配線することができる。検査すべき半導体ウエハの種類に応じて、インターポーザを準備しておくことにより、多様な半導体ウエハへの対応が容易となる。この場合、インターポーザ上に第１導電性端子を予め作り込んでおき、そのインターポーザに、適宜の半導体チップを取り付けることが好ましい。これにより、半導体チップは汎用的なものとすることができ、半導体チップの製造コストを低く抑えることが可能になる。

（項目５）
前記インターポーザは、第１面と、この第１面とは実質的に反対側に形成された第２面とを備えており、
前記第１導電性端子は、前記第１面に配置されており、
前記半導体チップは、前記第２面に配置されている
ことを特徴とする項目４に記載のプローブカード。

（項目６）
前記送受信回路は、データ圧縮部を備えており、
前記データ圧縮部は、前記半導体ウエハから受け取った信号に基づく検査データを圧縮する処理を行うものである
ことを特徴とする項目１〜５のいずれか１項に記載のプローブカード。

この発明においては、プローブカードからテスタまで伝送されるべき信号の伝送量を削減することができる。これにより、プローブカードからテスタまでの間におけるデータ通信速度が遅い場合でも、検査に必要な通信が可能になる。

（項目７）
前記半導体チップは、複数の送受信回路を備えており、
さらに、各送受信回路は、不良検出用回路ブロックと、置き換え機能回路ブロックとを備えており、
前記不良検出用回路ブロックは、初期不良あるいは経年変化による、前記送受信回路の不良を検出する構成となっており、
前記置き換え機能回路ブロックは、不良が検出された送受信回路を、他の送受信回路により置き換える構成となっている
ことを特徴とする項目１〜６のいずれか１項に記載のプローブカード。

一般に、半導体チップ中に形成された送受信回路には、初期不良や経年変化による不良が、ある程度の確率で発生する。このような不良が発生した場合、プローブカード全体を交換することも考えられるが、これでは、製品の製造コストや廃棄コストが上昇してしまう。

この発明においては、不良の送受信回路を他の送受信回路に切り替えて使用することができるので、プローブカードの歩留まり及び信頼性を向上させることができる。

（項目８）
項目１〜７のいずれか１項に記載のプローブカードにより検査される半導体ウエハであって、
さらにオープンドレイン出力バッファ又はオープンコレクタ出力バッファを有しており、
前記オープンドレイン出力バッファ又はオープンコレクタ出力バッファの出力側は、終端抵抗を介して電源線に接続されている
ことを特徴とする半導体ウエハ。

プローブカードと半導体ウエハとを非接触とした場合、プローブカードと半導体ウエハとの間で直流電力を供給することが難しい。このため、この場合は、半導体ウエハ中にオープンドレイン又はオープンコレクタが存在する場合、そこにおける出力電圧を検出することができない。

本発明においては、少なくとも必要な期間だけは、オープンドレイン出力バッファの出力側は、終端抵抗を介して電源線に接続することにより、オープンドレイン出力バッファにおける出力を検出することができる。この場合、出力検出のために、何らかの手段で、半導体ウエハにプローブを接触させることが好ましい。なお、オープンドレイン出力バッファの出力側と電源線との間に、スイッチを、終端抵抗と直列で設けることにより、必要な期間以外における電源線への接続を遮断することができる。このことは、半導体ウエハにおいて、オープンコレクタ出力バッファに代えてオープンコレクタ出力バッファが用いられている場合も同様である。

（項目９）
項目１〜７のいずれか１項に記載のプローブカードにより検査される半導体ウエハであって、
さらに入力バッファを備えており、
前記入力バッファは、プリチャージ回路と、モニタ回路と、送信回路と、入力バッファ本体とを備えており、
前記プリチャージ回路は、前記入力バッファ本体に入力電圧をプリチャージする構成となっており、
前記モニタ回路は、プリチャージされた前記入力電圧の変化をモニタする構成となっており、
前記送信回路は、前記モニタ回路によるモニタの結果を前記プローブカードに送信する構成となっている
ことを特徴とする半導体ウエハ。

第１導電性端子と第２導電性端子との間を非接触とした場合は、両者間で直流電圧を送ることが難しいので、プローブカードから入力バッファへのプリチャージが難しい。このため、入力バッファにおけるリーク電流のチェックを行うことも難しい。これに対して、この発明においては、半導体ウエハにプリチャージ回路を設けることにより、入力バッファにおけるリーク電流のチェックを行うことが可能になる。

（項目１０）
項目１〜７のいずれか１項に記載のプローブカードを用いて前記半導体ウエハを検査する装置であって、
前記第１導電性端子と前記第２導電性端子とは、容量性結合を構成しており、
前記第１導電性端子及び前記第２導電性端子の一方から他方へ送信される信号の電圧振幅は、前記他方における受信回路の耐圧よりも大きいものに設定されている
ことを特徴とする検査装置。

この発明においては、受信回路において受け取る信号の振幅を大きくすることができ、したがって、信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。受信回路における耐圧よりも大きな振幅の信号を送った場合であっても、容量性結合によって振幅が減衰するので、その減衰量を考慮して信号を送信すれば、受信回路において過大な電圧振幅（電界強度）を受ける心配を回避できる。

（項目１１）
項目１〜７のいずれか１項に記載のプローブカードを用いて前記半導体ウエハを検査する装置であって、
前記第１導電性端子と前記第２導電性端子とは、容量性結合を構成しており、
対向する前記第１導電性端子と前記第２導電性端子との間における、柱状の空間には、物質が配置されており、
前記物質の比誘電率は、前記柱状の空間に隣接する空間における比誘電率よりも高いものとなっている
ことを特徴とする検査装置。

この発明においては、対向する第１及び第２導電性端子どうしの組（容量性結合の組）で伝送される信号が、他の組において受信される可能性を減らすことができる。つまり、信号間における混信（クロストーク）を減らすことができ、信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

（項目１２）
項目１〜７のいずれか１項に記載のプローブカードにより検査される半導体ウエハであって、
前記第１導電性端子と前記第２導電性端子とは、容量性結合を構成しており、
さらに、前記半導体ウエハは、制御回路を備えており、
前記制御回路は、抵抗素子と、制御用スイッチと、信号受信検出回路とを備えており、
前記抵抗素子は、前記第２導電性端子と基準電圧との間に接続されており、
前記スイッチは、前記抵抗素子と並列に、前記第２導電性端子と前記基準電圧との間に接続されており、
前記信号受信検出回路は、前記第２導電性端子が信号を受信したことを検出して、前記スイッチを一時的にオンにする構成となっている
ことを特徴とする半導体ウエハ。

第１導電性端子と第２導電性端子との間が容量性結合である場合、半導体ウエハで受信した信号は、ウエハ内の回路における時定数に従って減衰する。このため、信号の立下がりがなだらかになり、データ伝送速度を上げることが難しいという問題がある。この発明においては、制御用スイッチをオンにすることにより、第２導電性端子の電位を、基準電圧まで速やかに復帰させることができる。これにより、半導体ウエハが受信する信号についてのデータ伝送速度を向上させることが可能になる。

（項目１３）
項目１〜７のいずれか１項に記載のプローブカードであって、
前記第１導電性端子と前記第２導電性端子とは、容量性結合を構成しており、
さらに、前記プローブカードにおける前記送受信回路は、制御回路を備えており、
前記制御回路は、抵抗素子と、制御用スイッチと、信号受信検出回路とを備えており、
前記抵抗素子は、前記第１導電性端子と基準電圧との間に接続されており、
前記スイッチは、前記抵抗素子と並列に、前記第１導電性端子と前記基準電圧との間に接続されており、
前記信号受信検出回路は、前記第１導電性端子が信号を受信したことを検出して、前記スイッチを一時的にオンにする構成となっている
ことを特徴とする半導体ウエハ。

この発明においては、プローブカードで受信する信号に関して、項目１２の発明と同様の利点を得ることができる。

（項目１４）
項目１〜７のいずれか１項に記載のプローブカードを用いて前記半導体ウエハを検査する装置であって、
前記第１導電性端子と前記第２導電性端子とは、誘導性結合を構成しており、
対向する前記第１導電性端子と前記第２導電性端子との間における、柱状の空間には、物質が配置されており、
前記物質の比透磁率は、前記柱状の空間に隣接する空間における比透磁率よりも高いものとなっている
ことを特徴とする検査装置。

この発明においては、対向する第１及び第２導電性端子どうしの組（誘導性結合の組）で伝送される信号が、他の組において受信される可能性を減らすことができる。つまり、信号間における混信（クロストーク）を減らすことができ、信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

（項目１５）
項目１に記載のプローブカードであって、
前記第１導電性端子は、コイルにより構成されており、
前記第２導電性端子は、コイル又は導電性パターンにより構成されており、
前記第１導電性端子と前記第２導電性端子とは、対向することにより、誘導性結合又は容量性結合を構成しており、
前記送受信回路は、さらに、誘導性結合受信回路ブロックと、容量性結合受信回路ブロックと、切り替えスイッチとを備えており、
前記誘導性結合受信回路ブロックは、前記第１導電性端子と前記第２導電性端子との間における誘導性結合により伝送された信号の受信を行う構成となっており、
前記容量性結合受信回路ブロックは、前記第１導電性端子と前記第２導電性端子との間における容量性結合により伝送された信号の受信を行う構成となっており、
前記切り替えスイッチは、前記第１導電性端子により受信された信号を受信するブロックを、前記誘導性結合受信回路ブロックと、前記容量性結合受信回路ブロックとの間で切り替える構成となっている
ことを特徴とするプローブカード。

この発明においては、第１導電性端子と第２導電性端子との間が容量性結合である場合も、誘導性結合である場合も、切り替えスイッチを用いて、信号を受信できる。したがって、第２導電性端子がコイルの場合であっても、導電性パターンの場合であっても、同じプローブカードによって信号の授受が可能になる。

本発明によれば、半導体ウエハからの受信信号の処理を確実に行うことが可能なプローブカード、これを用いた検査装置及び半導体ウエハを提供することが可能となる。

以下、本発明の第１実施形態に係るプローブカード及びこれを用いた検査装置を、添付の図面に基づいて説明する。

（第１実施形態の構成）
本実施形態に係る検査装置１は、半導体ウエハ２を検査するために用いられる装置である。この検査装置１は、プローブカード１１とテスタ１２とを備えている。

本実施形態に係るプローブカード１１は、半導体ウエハ２との間で信号を送受信できるものである。さらに、プローブカード１１は、半導体ウエハ２から受信した信号を、半導体ウエハ検査用のテスタ１２に送るために用いられるものである。また、プローブカード１１は、テスタ１２からの信号を半導体ウエハ２に送るためにも用いられる。

プローブカード１１は、半導体チップ１３と、複数の第１導電性端子１４と、インターポーザ１５とを備えている。

半導体チップ１３は、送受信回路１６を備えている。すなわち、本実施形態における送受信回路１６は、半導体チップ１３の中に組み込まれている。半導体チップ１３は、一般に複数であることができる。送受信回路１６は、信号送信部１６１と信号受信部１６２とを備えている。

信号送信部１６１は、テスタ１２からの指令に従って、検査用の信号を半導体ウエハ２に送る機能を備えた回路ブロックである。また、信号受信部（受信回路）１６２は、半導体ウエハ２から送られてきた信号を復元又は整形して、テスタ１２に伝送するための回路ブロックである。

第１導電性端子１４は、後述する第２導電性端子２１との間で容量結合を形成するための導電層パターンにより構成されている。このような導電層パターンは、例えばエッチングにより、必要な位置に形成することができる。

本実施形態におけるインターポーザ１５は、誘電体基板と、必要な配線あるいはビア（図示せず）を有する、略板状のものである。インターポーザ１５は、上面（第１面）１５１と、これと反対側の位置に配置された下面（第２面）１５２とを備えている。半導体チップ１３は、インターポーザ１５における第１面１５１に配置されている。また、第１導電性端子１４は、インターポーザの第２面１５２に配置されている。

さらに、本実施形態では、半導体チップ１３と第１導電性端子１４とが、インターポーザ１５における配線あるいはビア（図示せず）によって、電気的に接続されている。半導体チップ１３と第１導電性端子１４との対応関係は、１対１、Ｎ対１及び１対Ｎが可能である。ここでＮは適宜な自然数である。また、ここで例えば１対Ｎとは、一つの半導体チップ当たりに複数の第１導電性端子１４が電気的に接続されているという意味である。

本実施形態における半導体ウエハ２は、第２導電性端子２１を備えている。この第２導電性端子２１は、第１導電性端子１４と同様に、導電層パターンにより構成されている。

第１導電性端子１４は、第２導電性端子２１と対向し、かつ、離間させられている。第１導電性端子１４と、第２導電性端子２１とは、容量性結合を構成することにより、両者間で信号の授受を行うことができる構成となっている。

したがって、送受信回路１６は、第１導電性端子１４と第２導電性端子２１とで構成された容量性結合を介して、半導体ウエハ２から信号を受信できるようになっている。また、送受信回路１６は、前記した容量性結合を介して受信した信号を復元又は整形して、テスタ１２に送ることができるようになっている。また、送受信回路１６は、テスタ１２からの信号を半導体ウエハ２に送ることもできるものである。

（第１実施形態の動作）
つぎに、第１実施形態に係る検査装置の動作を説明する。

この実施形態の検査装置１においては、半導体ウエハ２と対向して、プローブカード１１を配置する。このとき、第１導電性端子１４と第２導電性端子２１とを、それぞれ、１対１で対向させる。これにより、第１導電性端子１４と第２導電性端子２１とによって、容量性の結合を構成することができる。

ここで、本実施形態では、第１導電性端子１４と第２導電性端子２１との離間間隔は、予め設定された距離とする。これにより、第１導電性端子１４と第２導電性端子２１とで構成される容量性結合における静電容量を既定の値とすることができる。

この状態で、送受信回路１６からの信号を、容量性結合を介して、半導体ウエハ２に送ることができる。この場合、信号は、対向する第１導電性端子１４と第２導電性端子２１との間で伝送される。同様に、本実施形態では、半導体ウエハ２からの信号を、容量性結合を介して、半導体チップ１３の送受信回路１６に送ることができる。

このように、この実施形態によれば、容量性結合を介して、プローブカード１１と半導体ウエハ２との間で、信号の授受を行うことができる。

また、この実施形態では、半導体ウエハ２に近接して設置されるプローブカード１１に送受信回路１６を備えている。このため、この実施形態によれば、プローブカード１１で受信した信号の減衰量が小さいうちに、この信号の復元あるいは整形が可能になる。さらに、その後、復元あるいは整形された信号を、プローブカード１１に接続されたテスタ１２に送ることができる。このため、この実施形態の検査装置によれば、受信信号によって表されるデータを精度よく判定することができる。なお、半導体ウエハとプローブカードの間で送受信される信号は、一般に、ディジタル信号である。

さらに、この実施形態においては、半導体チップ１３と第１導電性端子１４との間を、インターポーザ１５によって配線している。本実施形態では、検査すべき半導体ウエハ２の種類（例えば第２導電性端子の位置）に応じて、インターポーザ１５を準備しておくことにより、多様な半導体ウエハ２への対応が容易となる。

なお、本実施形態では、半導体ウエハ２の種類に応じてインターポーザ１５の表面上に第１導電性端子１４を予め作り込んでおき、そのインターポーザ１５に、適宜の半導体チップ１３を取り付けることが好ましい。これにより、半導体チップ１３自体は汎用的なものとすることができ、半導体チップ１３の製造コストを低く抑えることが可能になる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態にかかる検査装置を、図３を参照しながら説明する。なお、この実施形態の説明においては、前記した第１実施形態と基本的に共通する構成要素については、同一符号を付することにより、説明を省略する。

前記した第１実施形態では、第１導電性端子１４及び第２導電性端子２１が、共に導電層パターンにより構成されていた。これに対して、第２実施形態では、第１導電性端子１４及び第２導電性端子２１とが、共に、コイルにより構成されている。

第１導電性端子１４と第２導電性端子２１とは、対向することにより、誘導性結合を構成している。

第１導電性端子１４及び第２導電性端子２１をコイルにより構成する手段としては、種々のものが考えられる。例えば、インターポーザ１５の表面あるいは半導体ウエハ２の表面において導電層を渦巻き状に形成することにより、コイルを形成することが可能である。この方法においては、エッチングによりコイルを形成できるので、形成が容易であり、かつ、高精度の形状を得ることができるという利点がある。

この第２実施形態においては、誘導性結合を介して、プローブカード１１と半導体ウエハ２との間で、信号の授受を行うことができる。また、誘導性結合を用いた場合は、交流電力の授受が可能になる。

第２実施形態における他の利点は前記した第１実施形態と基本的に同様なので、これ以上の説明は省略する。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態にかかる検査装置を、図４を参照しながら説明する。なお、この実施形態の説明においては、前記した第１実施形態と基本的に共通する構成要素については、同一符号を付することにより、説明を省略する。

この第３実施形態における検査装置１の送受信回路１６は、さらに、データ圧縮部１６３を備えている。

このデータ圧縮部１６３は、送受信回路１６によって半導体ウエハ２から受け取った信号に基づく検査データを圧縮する処理を行うものである。圧縮された信号は、送受信回路１６の信号受信部１６２により、テスタ１２に送信される。

この第３実施形態によれば、プローブカード１１からテスタ１２まで伝送されるべき信号の伝送量を削減することができる。これにより、プローブカードからテスタまでの間におけるデータ通信速度が遅い場合でも、検査に必要なデータを短時間で伝送することが可能になる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態にかかる検査装置を、図５及び図６を参照しながら説明する。なお、この実施形態の説明においては、前記した第１実施形態と基本的に共通する構成要素については、同一符号を付することにより、説明を省略する。

本実施形態における半導体チップ１３は、複数の送受信回路１６を備えている。いずれの送受信回路も同じ構成なので、これらについては同じ符号を用いる。

各送受信回路１６は、不良検出用回路ブロック１６４と、置き換え機能回路ブロック１６５とをさらに備えている。

不良検出用回路ブロック１６４は、初期不良あるいは経年変化による、送受信回路１６の不良を検出する構成となっている。

置き換え機能回路ブロック１６５は、故障中の送受信回路１６を、他の送受信回路１６により置き換える構成となっている。

このような不良回路検出用回路ブロック１６４や置き換え機能回路ブロック１６５は、従来から用いられている技術により実現できるので、詳細についての説明は省略する。

一般に、半導体チップ中に形成された送受信回路には、初期不良や経年変化による不良が、ある程度の確率で発生する。このような不良が発生した場合、プローブカード全体を交換することも考えられるが、これでは、製品の製造コストや廃棄コストが上昇してしまう。第４実施形態によれば、不良である送受信回路６を他の送受信回路６に切り替えて使用することができるので、プローブカード１１の歩留まり及び信頼性を向上させることができる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態にかかる検査装置を、図７を参照しながら説明する。なお、この実施形態の説明においては、前記した第１実施形態と基本的に共通する構成要素については、同一符号を付することにより、説明を省略する。

この第５実施形態における半導体ウエハ２は、オープンドレイン出力バッファ２２を有している。このオープンドレイン出力バッファ２２の出力側は、終端抵抗２３を介して電源線２４に接続されている。また、この実施形態では、オープンドレイン出力バッファ２２の出力側と電源線２４との間、より詳しくは、オープンドレイン出力バッファ２２の出力側と終端抵抗２３との間に、出力バッファ用スイッチ２２ａを、終端抵抗２３と直列で設けている。

電源線２４からは、電源電圧が提供できるようになっている。電源電圧を電源線に提供するためには、適宜な方法により、半導体ウエハ２に電源を供給すればよい。例えば、プローブ（図示せず）を半導体ウエハ２に接触させることにより、このプローブを介して電源を提供することができる。

第５実施形態の半導体ウエハを検査する手順としては、まず、検査に必要な期間に渡って、スイッチ２２ａをオンにする。これによりオープンドレイン出力バッファ２２がオンのときにおいて出力電圧を発生させることができる。発生した出力電圧（図７の例では、振幅が１．８〜２．５Ｖ）は、第１導電性端子１４と第２導電性端子２１で構成された容量性結合によって、プローブカード１１に伝送される。プローブカード１１で受信された信号は、そこで復元又は整形されてから、テスタ１２に送られる。

プローブカード１１と半導体ウエハ２とを非接触とした場合、プローブカード１１と半導体ウエハ２との間で直流電力を伝達することが難しい。元来、オープンドレインは、半導体ウエハ外部の電源に対して抵抗を介して接続することにより、電圧波形を出力するというものである。したがって、プローブカード１１と半導体ウエハ２とを非接触にすると、電圧変化が全く生じない（すなわち出力がモニタできない）ことになってしまう。このため、半導体ウエハ２においてオープンドレインがあった場合は、そこにおける出力電圧を検出することが難しくなるという問題が生じる。

これに対して、本実施形態においては、少なくとも必要な期間だけは、オープンドレイン出力バッファ２２の出力側は、終端抵抗２３を介して電源線２４に接続することにより、オープンドレイン出力バッファ２２における出力を検出することができる。

また、本実施形態では、スイッチ２２ａを操作することにより、必要な期間以外においては、オープンドレイン出力バッファ２２と電源線２４との接続を遮断し、不要な信号の発生を防止することができる。

なお、前記の第５実施形態では、オープンドレイン出力バッファを用いた例を説明したが、オーブンドレイン出力バッファに代えて、オープンコレクタ出力バッファを用いることもできる。オープンコレクタ出力バッファを用いた場合の構成及び利点は、前記と同様である。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態にかかる検査装置を、図８を参照しながら説明する。なお、この実施形態の説明においては、前記した第１実施形態と基本的に共通する構成要素については、同一符号を付することにより、説明を省略する。

第６実施形態に係る半導体ウエハ２は、入力バッファ２５を備えている。入力バッファ２５は、プリチャージ回路２５１と、モニタ回路２５２と、送信回路２５３と、入力バッファ本体２５４とを備えている。

プリチャージ回路２５１は、電源用端子２５１１と、プリチャージ用スイッチ２５１２と、プリチャージ信号入力部２５１３とを備えている。電源用端子２５１１は、入力電圧側に接続されている。プリチャージ用スイッチ２５１２は、プリチャージ信号入力部２５１３に入力された信号（この場合はゲート電圧）に応じて、オン／オフを切り替えることができるようになっている。これにより、この実施形態のプリチャージ回路２５１では、スイッチ２５１２がオン状態のときに、入力端子ＩＮ（図８参照）を、入力バッファ本体２５４に対して、電源用端子２５１１の電圧までプリチャージできる構成となっている。

モニタ回路２５２は、基準電圧用端子２５２１と、スイッチ操作信号入力部２５２２と、第１スイッチ２５２３と、第２スイッチ２５２４と、比較器２５２５とを備えている。

基準電圧用端子２５２１には、基準電圧が提供されている。基準電圧としては、入力電圧（Ｖ_ＤＤ）よりも小さく、かつ０でない適宜な値の電圧が用いられている。基準電圧は、入力電圧から作り出されてもよいし、あるいは、半導体ウエハ２に別途供給されてもよい。

スイッチ操作信号入力部２５２２は、第１スイッチ２５２３及び第２スイッチ２５２４のオン／オフを切り替えることができるようになっている。

第１スイッチ２５２３は、入力バッファ本体２５４の入出力端と比較器２５２５との間に接続されている。

第２スイッチ２５２４は、基準電圧用端子２５２１と比較器２５２５との間に接続されている。

これらのスイッチ２５２３及び２５２４は、例えば半導体スイッチにより構成することができる。

比較器２５２５は、上記の構成により、入力バッファ本体２５４からの電圧と、基準電圧とを比較できるようになっている。

したがって、本実施形態の半導体ウエハでは、モニタ回路２５２によって、プリチャージされた入力電圧の変化をモニタできる構成となっている。

送信回路２５３は、モニタ回路２５２によるモニタの結果を比較器２５２５から受け取る。さらに送信回路２５３は、第２導電性端子２１を介して、モニタの結果を、プローブカード１１に送信するように構成されている。

（第６実施形態の動作）
第６実施形態におけるリーク電流のチェック方法を以下に説明する。まず、初期状態では、プリチャージ用スイッチ２５１２、第１スイッチ２５２３及び第２スイッチ２５２４がいずれもオフ状態であるとする。

ついで、プリチャージ信号入力部２５１３に信号を入力することにより、プリチャージ用スイッチ２５１２をオンにする。すると、電源電圧用端子２５１１と入力バッファ本体２５４とが接続され、入力バッファ本体２５４に対するチャージが行われる。

ついで、所定時間経過後、プリチャージ用スイッチ２５１２をオフにする。この状態において、もし入力バッファ本体２５４のリーク電流がなければ、入力バッファ本体２５４の入出力端における電位は、電源電圧に等しいはずである。一方、入力バッファ本体２５４のリーク電流があれば、この電位は、時間と共に下がるはずである。

ついで、スイッチ操作信号入力部２５２２に信号を入力することにより、第１スイッチ２５２３と第２スイッチ２５２４とを共にオンにする。これにより、入力バッファ本体２５４の入出力端における電圧（プリチャージ電圧）と、基準電圧とを比較器２５２５により比較することができる。この状態を、既定の時間だけ継続する。

既定時間が経過するまで、プリチャージ電圧が基準電圧より高ければ、入力バッファ本体２５４における電流漏れは基準以下であると判定することができる。逆に、プリチャージ電圧が基準電圧より低ければ、入力バッファ本体２５４における電流漏れは基準以上であると判定でき、この場合は、入力バッファ本体２５４に何らかの問題があると推定できる。本実施形態では、前者の場合に比較器２５２５からＨ信号が出力され、後者の場合にＬ信号が出力されるように設定されている。ただし、基準となる入力を逆にとれば、これとは逆の出力が得られる。

本実施形態においては、比較器２５２５からの出力（すなわち判定結果）を、送信回路２５３により、第１導電性端子１４及び第２導電性端子２１を介して、プローブカード１１に送ることができる。プローブカード１１は、さらに、受け取った判定結果をテスタ１２に送ることができる。

第１導電性端子１４と第２導電性端子２１との間を非接触とした場合は、両者間で直流電圧を送ることが難しい。このため、半導体ウエハ２に備えられた入力バッファ２５におけるリーク電流のチェックを行うことが難しい。これに対して、この実施形態の半導体ウエハ２では、前記したように、入力バッファ２５におけるリーク電流のチェックを行うことが可能になる。

（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態にかかる検査装置を、図９を参照しながら説明する。なお、この実施形態の説明においては、前記した第１実施形態と基本的に共通する構成要素については、同一符号を付することにより、説明を省略する。

本実施形態の検査装置１では、第１導電性端子１４及び第２導電性端子２１の一方から他方へ送信される信号の電圧振幅は、他方における受信回路の耐圧よりも大きいものに設定されている。具体的には、この実施形態では、半導体ウエハ２の第２導電性端子２１から、プローブカード１１の第１導電性端子１４に送られる信号の電圧振幅が、プローブカード１１における送受信回路１６の耐圧より大きいものとされている。図９の例では、送信信号の電圧振幅は１．８〜２．５Ｖ程度に設定されている。

第７実施形態においては、受信回路において受け取る信号の振幅を大きくすることができ、したがって、信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。受信回路における耐圧よりも大きな振幅の信号を送った場合であっても、容量性結合によって振幅が減衰するので、その減衰量を考慮して信号を送信すれば、受信回路において過大な電圧振幅（電界強度）を受ける心配を回避できる。例えば、図９の例では、送受信回路１６で受け取った信号の振幅が０．１〜１．０Ｖとなっている。送受信回路１６における耐圧を１．５Ｖとすれば、送受信回路１６で受け取った信号は、耐圧以下の振幅となっている。

（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態にかかる検査装置を、図１０を参照しながら説明する。なお、この実施形態の説明においては、前記した第１実施形態と基本的に共通する構成要素については、同一符号を付することにより、説明を省略する。

本実施形態では、インターポーザ１５と半導体ウエハ２との間に、充填部材２６が配置されている。この充填部材２６は、高誘電率物質２６１と、低誘電率物質２６２とを備えている。高誘電物質２６１は、対向する第１導電性端子１４と第２導電性端子２１との間における、柱状の空間に充填されている。また、低誘電物質２６２は、この柱状の空間に隣接する空間を埋めるように配置されている。

高誘電物質２６１の比誘電率は、低誘電物質２６２よりも高いものとなっている。具体的には、この実施形態では、高誘電物質２６１の比誘電率が２以上となっており、低誘電物質２６２の比誘電率が約１となっている。これにより本実施形態では、対向する第１導電性端子１４と第２導電性端子２１の間における柱状の空間（すなわち高誘電物質２６１）の比誘電率が、それに隣接する空間（すなわち低誘電物質２６２）における比誘電率よりも高いものとなっている。つまり、この発明における「柱状の空間」及び「隣接する空間」とは、空間中に物質が充填されている状態を含む。ただし、柱状の空間に隣接する空間は、物質が存在しない状態（つまり大気や真空）であってもよい。

充填部材２６を形成する方法としては、例えば、第１導電性端子１４と第２導電性端子２１の一方または両方の表面に高誘電率物質２６１を堆積後、選択的にエッチングして、高誘電率物質２６１を所定形状に形成し、その間に、必要に応じて低誘電率物質２６２を充填する方法が考えられる。その他、樹脂をモールドする方法、適宜な形状に形成された物質どうしを接着する方法など、適宜な方法により、充填部材２６を形成することができる。

この第８実施形態においては、対向する第１及び第２導電性端子１４及び２１どうしの組（容量性結合の組）で伝送される信号が、他の組において受信される可能性を減らすことができる。つまり、信号間における混信（クロストーク）を減らすことができ、信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

（第９実施形態）
次に、本発明の第９実施形態にかかる検査装置を、図１１を参照しながら説明する。なお、この実施形態の説明においては、前記した第１実施形態と基本的に共通する構成要素については、同一符号を付することにより、説明を省略する。

この第９実施形態における半導体ウエハ２は、制御回路２７とアンプ２８とを備えている。

制御回路２７は、抵抗素子２７１と、制御用スイッチ２７２と、信号受信検出回路２７３とを備えている。

抵抗素子２７１は、第２導電性端子２１と基準電圧との間に接続されている。

制御用スイッチ２７２は、抵抗素子２７１と並列に、第２導電性端子２１と基準電圧との間に接続されている。この制御用スイッチ２７２も、例えば半導体スイッチにより構成することができる。

信号受信検出回路２７３は、第２導電性端子２１が信号を受信したことを検出して、スイッチ２７２を一時的にオンにする構成となっている。

アンプ２８は、第２導電性端子２１で受信した信号を増幅して、出力端子及び信号受信検出回路２７３に送るようになっている。

半導体ウエハ２においては、第１導電性端子１４と第２導電性端子２１との間における容量と、半導体ウエハ２内の抵抗成分、容量成分、誘導成分などの影響により、半導体ウエハ２で受信した信号が、基準電圧に向かって、時定数に従って緩やかに収束する。このため、このままの回路では、受信信号の変化がなだらかになり、データ伝送速度を上げることが難しいという問題がある。

これに対して、第９実施形態によれば、受信信号を信号受信検出回路２７３で受信した後、スイッチ２７２をオンにすることができる。これにより、第２導電性端子２１の電位を、基準電圧まで速やかに復帰させることができる。これにより、データ伝送速度（すなわちｂｐｓ）を向上させることが可能になる。

なお、プローブカード１１上の送受信回路１６に、前記と同様の制御回路を設けることにより、同様の利点を得ることができる。この場合は、前記の説明における第２導電性素子２１を第１導電性端子１４と読み替えればよいので、詳しい説明は省略する。

（第１０実施形態）
次に、本発明の第１０実施形態にかかる検査装置を、図１２を参照しながら説明する。なお、この実施形態の説明においては、前記した第１実施形態及び第８実施形態と基本的に共通する構成要素については、同一符号を付することにより、説明を省略する。

この第１０実施形態における第１導電性端子１４及び第２導電性端子２１は、いずれもコイルとなっている。すなわち、この実施形態においては、対向する第１導電性端子１４と第２導電性端子２１とは、誘導性結合を構成している。

本実施形態では、インターポーザ１５と半導体ウエハ２との間に、充填部材２６が配置されている。この充填部材２６は、高透磁率物質２６３と、低透磁率物質２６４とを備えている。高透磁物質２６３は、対向する第１導電性端子１４と第２導電性端子２１との間における、柱状の空間に充填されている。また、低透磁物質２６４は、この柱状の空間に隣接する空間を埋めるように配置されている。

高透磁物質２６３の比透磁率は、低透磁物質２６４よりも高いものとなっている。具体的には、この実施形態では、高透磁物質２６３の比透磁率が２以上となっており、低透磁物質２６４の比透磁率が約１となっている。これにより本実施形態では、対向する第１導電性端子１４と第２導電性端子２１の間における柱状の空間（すなわち高透磁物質２６３）の比透磁率は、それに隣接する空間（すなわち低透磁物質２６４）における比透磁率よりも高いものとなっている。つまり、この発明における「柱状の空間」及び「隣接する空間」とは、空間中に物質が充填されている状態を含む。ただし、柱状の空間に隣接する空間は、物質が存在しない状態（つまり大気）であってもよい。

充填部材２６を形成する方法としては、第１導電性端子１４と第２導電性端子２１の一方または両方の表面に高透磁率物質２６３を堆積後、選択的にエッチングして、高透磁率物質２６３を所定形状に形成し、その間に、必要に応じて低透磁率物質２６４を充填する方法が考えられる。その他、樹脂をモールドする方法、適宜な形状に形成された物質どうしを接着する方法など、適宜な方法により、充填部材２６を形成することができる。

この第１０実施形態においては、対向する第１及び第２導電性端子１４及び２１どうしの組（誘導性結合の組）で伝送される信号が、他の組において受信される可能性を減らすことができる。つまり、信号間における混信（クロストーク）を減らすことができ、信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

（第１１実施形態）
次に、本発明の第１１実施形態にかかる検査装置を、図１３及び図１４を参照しながら説明する。なお、この実施形態の説明においては、前記した第１実施形態と基本的に共通する構成要素については、同一符号を付することにより、説明を省略する。

本実施形態では、第１導電性端子１４としてコイルが用いられている。また、第２導電性端子２１としてコイルと、容量性結合用の導電性パターンとの両者が混合して用いられている（図１３参照）。なお、図１３では、第２導電性素子２１がコイルである場合に符号２１ａを付し、導電性パターンである場合に符号２１ｂを付した。この状態では、対向する第１導電性端子１４と第２導電性端子２１ａとが、誘導性結合を構成している。また、同時に、第１導電性端子１４と第２導電性端子２１ｂとは、容量性結合を構成している。つまり、第１導電性端子１４と第２導電性端子２１とは、対向することにより、誘導性結合又は容量性結合を構成している。

また、本実施形態における送受信回路１６は、さらに、誘導性結合受信回路ブロック１６６と、容量性結合受信回路ブロック１６７と、切り替えスイッチ１６８とを備えている。

誘導性結合受信回路ブロック１６６は、第１導電性端子１４と第２導電性端子２１との間における誘導性結合により伝送された信号の受信を行う構成となっている。

容量性結合受信回路ブロック１６７は、第１導電性端子１４と第２導電性端子２１との間における容量性結合により伝送された信号の受信を行う構成となっている。

切り替えスイッチ１６８は、第１導電性端子１４により受信された信号を受信するブロックを、誘導性結合受信回路ブロック１６６と、容量性結合受信回路ブロック１６７との間で切り替える構成となっている。

この発明においては、第１導電性端子１４と第２導電性端子２１との間が容量性結合である場合も、誘導性結合である場合も、切り替えスイッチ１６８を用いて、信号を受信できるという利点がある。また、第２導電性素子２１が全てコイルであっても、全て導電性パターンであってもよい。したがって、この発明によれば、容量性結合を用いているウエハ２でも、誘導性結合を用いているウエハ２でも、同じプローブカード１１で検査することができるので、プローブカード１１の汎用性が高まり、低コスト化に寄与する。

なお、前記実施形態及び実施例の記載は単なる一例に過ぎず、本発明に必須の構成を示したものではない。各部の構成は、本発明の趣旨を達成できるものであれば、上記に限らない。

本発明の第１実施形態に係る検査装置の概略的な構造を示すための説明図であって、ここでは、インターポーザ及び半導体ウエハの横断面が示されている。 第１実施形態における半導体チップを説明するための概略的なブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る検査装置の概略的な構造を示すための説明図であって、ここでは、インターポーザ及び半導体ウエハの横断面が示されている。 本発明の第３実施形態における半導体チップを説明するための概略的なブロック図である。 本発明の第４実施形態における半導体チップを説明するための概略的なブロック図である。 第４実施形態における送受信回路を説明するための概略的なブロック図である。 本発明の第５実施形態に係る検査装置の概略的な構造を示すための説明図である。 本発明の第６実施形態に係る検査装置の概略的な構造を示すための説明図であって、ここでは、半導体ウエハにおけるリークテスト回路が示されている。 本発明の第７実施形態に係る検査装置の概略的な構造を示すための説明図である。 本発明の第８実施形態に係る検査装置の概略的な構造を示すための説明図であって、ここでは、インターポーザ、半導体ウエハ及び充填部材の横断面が示されている。 本発明の第９実施形態に係る検査装置の概略的な構造を示すための説明図であって、ここでは、ポストプリチャージ回路についての概略的な回路図が示されている。 本発明の第１０実施形態に係る検査装置の概略的な構造を示すための説明図であって、ここでは、インターポーザ、半導体ウエハ及び充填部材の横断面が示されている。 本発明の第１１実施形態に係る検査装置の概略的な構造を示すための説明図であって、ここでは、インターポーザ及び半導体ウエハの横断面が示されている。 本発明の第１１実施形態に係る検査装置の概略的な構造を示すための説明図であって、ここでは、送受信回路の概略的なブロック図が示されている。

符号の説明

１ 検査装置
１１ プローブカード
１２ テスタ
１３ 半導体チップ
１４ 第１導電性端子
１５ インターポーザ
１６ 送受信回路
１６１ 信号送信部
１６２ 信号受信部
１６３ データ圧縮部
１６４ 不良検出回路ブロック
１６５ 置き換え機能回路ブロック
１６６ 誘導性結合受信回路ブロック
１６７ 容量性結合受信回路ブロック
１６８ 切り替えスイッチ
２ 半導体ウエハ
２１・２１ａ・２１ｂ 第２導電性端子
２２ オープンドレイン出力バッファ
２２ａ スイッチ
２３ 終端抵抗
２４ 電源線
２５ 入力バッファ
２５１ プリチャージ回路
２５１１ 電源用端子
２５１２ プリチャージ用スイッチ
２５１３ プリチャージ信号入力部
２５２ モニタ回路
２５２１ 基準電圧用端子
２５２２ スイッチ操作信号入力部
２５２３ 第１スイッチ
２５２４ 第２スイッチ
２５２５ 比較器
２５３ 送信回路
２５４ 入力バッファ本体
２６ 充填部材
２６１ 高誘電率物質
２６２ 低誘電率物質
２６３ 高透磁率物質
２６４ 低透磁率物質
２７ 制御回路
２７１ 抵抗素子
２７２ 制御用スイッチ
２７３ 信号受信検出回路
２８ アンプ

Claims (9)

1. 半導体ウエハとの間で信号を送受信し、かつ、前記半導体ウエハから受信した信号を半導体ウエハ検査用のテスタに送るためのプローブカードを用いて前記半導体ウエハを検査する装置であって、
   前記プローブカードは、第１導電性端子と送受信回路と半導体チップとインターポーザとを備えており、
   前記半導体ウエハは、第２導電性端子を備えており、
   前記第１導電性端子は、第２導電性端子と対向し、かつ、離間させられており、
   前記第１導電性端子と、前記第２導電性端子とは、容量性結合を構成することにより、両者間で信号の授受を行うことができる構成となっており、
   前記送受信回路は、前記容量性結合を介して前記半導体ウエハから受信した信号を復元又は整形して、前記テスタに送る構成となっており、
   前記第１導電性端子及び前記第２導電性端子が、共に導電層パターンにより構成されており、
   前記送受信回路は、前記半導体チップの中に組み込まれており、
   前記半導体チップと前記第１導電性端子とは、いずれも、前記インターポーザの表面にそれぞれ配置されており、
   かつ、前記半導体チップと前記第１導電性端子とは、前記インターポーザによって電気的に接続されており、
   前記第１導電性端子及び前記第２導電性端子の一方から他方へ送信される信号の電圧振幅は、前記他方における受信回路の耐圧よりも大きいものに設定されている
   ことを特徴とする検査装置。
2. 前記インターポーザは、第１面と、この第１面とは実質的に反対側に形成された第２面とを備えており、
   前記第１導電性端子は、前記第１面に配置されており、
   前記半導体チップは、前記第２面に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記送受信回路は、データ圧縮部を備えており、
   前記データ圧縮部は、前記半導体ウエハから受け取った信号に基づく検査データを圧縮する処理を行うものである
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
4. 前記半導体チップは、複数の送受信回路を備えており、
   前記複数の送受信回路は、それぞれ、不良検出用回路ブロックと、置き換え機能回路ブロックとを備えており、
   前記不良検出用回路ブロックは、初期不良あるいは経年変化による、前記送受信回路の不良を検出する構成となっており、
   前記置き換え機能回路ブロックは、不良が検出された送受信回路を、他の送受信回路により置き換える構成となっている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の検査装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査装置により検査される半導体ウエハであって、
   さらにオープンドレイン出力バッファ又はオープンコレクタ出力バッファを有しており、
   前記オープンドレイン出力バッファ又は前記オープンコレクタ出力バッファの出力側は、終端抵抗を介して電源線に接続されている
   ことを特徴とする半導体ウエハ。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査装置により検査される半導体ウエハであって、
   さらに入力バッファを備えており、
   前記入力バッファは、プリチャージ回路と、モニタ回路と、送信回路と、入力バッファ本体とを備えており、
   前記プリチャージ回路は、前記入力バッファ本体に入力電圧をプリチャージする構成となっており、
   前記モニタ回路は、プリチャージされた前記入力電圧の変化をモニタする構成となっており、
   前記送信回路は、前記モニタ回路によるモニタの結果を前記プローブカードに送信する構成となっている
   ことを特徴とする半導体ウエハ。
7. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のプローブカードを用いて前記半導体ウエハを検査する装置であって、
   対向する前記第１導電性端子と前記第２導電性端子との間における、柱状の空間には、物質が配置されており、
   前記物質の比誘電率は、前記柱状の空間に隣接する空間における比誘電率よりも高いものとなっている
   ことを特徴とする検査装置。
8. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査装置により検査される半導体ウエハであって、
   さらに、前記半導体ウエハは、制御回路を備えており、
   前記制御回路は、抵抗素子と、制御用スイッチと、信号受信検出回路とを備えており、
   前記抵抗素子は、前記第２導電性端子と基準電圧との間に接続されており、
   前記スイッチは、前記抵抗素子と並列に、前記第２導電性端子と前記基準電圧との間に接続されており、
   前記信号受信検出回路は、前記第２導電性端子が信号を受信したことを検出して、前記スイッチを一時的にオンにする構成となっている
   ことを特徴とする半導体ウエハ。
9. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査装置を用いて検査される半導体ウエハであって、
   さらに、前記プローブカードにおける前記送受信回路は、制御回路を備えており、
   前記制御回路は、抵抗素子と、制御用スイッチと、信号受信検出回路とを備えており、
   前記抵抗素子は、前記第１導電性端子と基準電圧との間に接続されており、
   前記スイッチは、前記抵抗素子と並列に、前記第１導電性端子と前記基準電圧との間に接続されており、
   前記信号受信検出回路は、前記第１導電性端子が信号を受信したことを検出して、前記スイッチを一時的にオンにする構成となっている
   ことを特徴とする半導体ウエハ。

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