JP5230280B2

JP5230280B2 - Probe card and circuit test apparatus

Info

Publication number: JP5230280B2
Application number: JP2008157132A
Authority: JP
Inventors: 重喜小林
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2028-06-16
Also published as: JP2009300333A

Description

本発明は、インターポーザに関し、さらに詳しく述べると、例えば半導体チップ等を電気的に試験する際に使用されるプロービング用のインターポーザに関する。本発明はまた、かかるインターポーザを使用したプローブカードと、かかるプローブカードを備えた半導体チップ用回路試験装置に関する。 The present invention relates to an interposer, and more particularly to an interposer for probing used when, for example, a semiconductor chip or the like is electrically tested. The present invention also relates to a probe card using such an interposer and a circuit test apparatus for a semiconductor chip provided with such a probe card.

現在、周知の通り、ウエハ上の集積回路を検査あるいは試験するため、いろいろなタイプの専用のプローブカードが開発され、販売されている。従来のプローブカードは、一般的に次のような構造になっている。 Currently, as is well known, various types of dedicated probe cards have been developed and sold for testing or testing integrated circuits on a wafer. Conventional probe cards generally have the following structure.

プローブカードは、通常、多層のプリント基板からなり、それを検査されるべき半導体チップ上に載置し、プローブカードと半導体装置の間の電気的な接触を通じて検査が行われる。したがって、プローブカードを構成するプリント基板に一方の面には、半導体チップのパッドに接触可能な多数のプローブピンが実装され、その反対側の面には、試験装置（テスタ）とケーブル接続するためのコネクタが実装される。プローブピンとコネクタとは、多層プリント基板のトップ層、ボトム層、内層に形成した伝送線路及びビアで接続される。また、試験信号の高速化に伴い、プローブカード上にバッファ等の半導体デバイスが実装される場合もある。このようなプローブカードは、例えば、特許文献１及び２に記載されている。 The probe card is usually composed of a multilayer printed circuit board, which is placed on a semiconductor chip to be inspected, and inspection is performed through electrical contact between the probe card and the semiconductor device. Therefore, a large number of probe pins that can contact the pads of the semiconductor chip are mounted on one surface of the printed circuit board constituting the probe card, and the other surface is used for cable connection with a test device (tester). The connector is mounted. The probe pins and the connectors are connected by transmission lines and vias formed in the top layer, bottom layer, and inner layer of the multilayer printed board. In addition, semiconductor devices such as buffers may be mounted on the probe card as the test signal speeds up. Such a probe card is described in Patent Documents 1 and 2, for example.

しかしながら、プローブカードに実装されるプローブピンの高密度化に伴い、プローブカードを構成するプリント基板内の配線も高密度になり、信号間のクロストークの影響が問題になる。このクロストークの影響を最小限にするために、基板を多層化する、配線レイアウトを工夫するなどの対策が必要になり、多くの開発費と開発時間が必要になる。また、多ピン化に伴い、多数の配線を引き出すためのエリアが拡大し、その結果、配線が長くなり伝送ロスが大きくなってしまう。 However, as the density of the probe pins mounted on the probe card increases, the wiring in the printed circuit board constituting the probe card also increases in density, and the influence of crosstalk between signals becomes a problem. In order to minimize the influence of this crosstalk, it is necessary to take measures such as multilayering the substrate and devising the wiring layout, which requires a lot of development costs and development time. Further, as the number of pins increases, an area for drawing out a large number of wirings is expanded. As a result, the wirings become long and transmission loss increases.

特開平７−１８３３４１号公報JP-A-7-183341 特開平１０−７９４０６号公報JP-A-10-79406

本発明の目的は、上述のような従来のプローブカードの問題点を解消して、プローブカードを薄く形成するとともに、プローブカードの配線エリアを縮小し、電気的な配線間のクロストークの量を小さくすることができるプローブカードを提供することにある。 The object of the present invention is to solve the problems of the conventional probe card as described above, to make the probe card thin, to reduce the wiring area of the probe card, and to reduce the amount of crosstalk between electrical wirings. An object of the present invention is to provide a probe card that can be made small.

本発明の目的はまた、半導体チップ等の電気的な試験を高精度で行うことを可能とすることにある。 Another object of the present invention is to make it possible to conduct an electrical test of a semiconductor chip or the like with high accuracy.

本発明は、その１つの面において、半導体チップにおいて電気的な試験を行うために該半導体チップと試験装置との間で用いられるプロービング用インターポーザであって、
前記半導体チップの側の第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の、前記試験装置の側の第２の表面とを有しており、
前記第１の表面には、前記半導体チップの電極パッドに対応する位置に、それぞれの電極パッドと接触可能に複数個のプローブピンが配置されており、
前記第２の表面には、前記試験装置からの光学的な試験信号を受理するための受信部と、前記半導体チップからの電気的な観測信号を前記試験装置に出力するための発信部とが配置されており、
前記受信部には、それが受理した光学的な試験信号を電気的な試験信号に変換するための信号変換手段を有していることを特徴とするインターポーザにある。 In one aspect thereof, the present invention is a probing interposer used between a semiconductor chip and a test apparatus to perform an electrical test on the semiconductor chip,
A first surface on the semiconductor chip side, and a second surface on the test apparatus side opposite to the first surface;
A plurality of probe pins are disposed on the first surface at positions corresponding to the electrode pads of the semiconductor chip so as to be in contact with the electrode pads,
On the second surface, there are a receiving unit for receiving an optical test signal from the test apparatus, and a transmission unit for outputting an electrical observation signal from the semiconductor chip to the test apparatus. Has been placed,
In the interposer, the receiving unit has signal converting means for converting an optical test signal received by the receiving unit into an electrical test signal.

本発明のインターポーザでは、その受信部及び発信部とそのプローブピンとが複数の配線を介して接続されており、その際、受信部からの配線及び発信部からの配線が、合流して１本の共通配線となり、１個の共通のプローブピンに接続されており、かつ共通のプローブピンに対し、試験信号の入力及び観測信号の出力の切り替えを可能にするスイッチ手段を備えていることが好ましい。 In the interposer of the present invention, the receiving unit and the transmitting unit and the probe pin are connected via a plurality of wirings, and at that time, the wiring from the receiving unit and the wiring from the transmitting unit are merged into one piece. It is preferable that a common wiring is connected to one common probe pin, and switch means that enables switching of the test signal input and the observation signal output to the common probe pin is provided.

また、本発明は、そのもう１つの面において、半導体チップ上に配置してその半導体チップの電気的な試験を行うために用いられるプローブカードであって、
本発明によるプロービング用インターポーザと、該インターポーザの第２の表面側において該インターポーザと一体的に結合せしめられたベース基板とが組み合わさって１枚のプローブカードが構成されており、
前記ベース基板は、それを貫通して形成された複数個の貫通孔及び貫通ビアを備えており、
前記貫通孔には、該プローブカードの外側に配置された試験装置からの試験信号を前記インターポーザを介して前記半導体チップに入力するための第１の光ファイバが、そして前記貫通ビアには、前記半導体チップからの観測信号を前記インターポーザを介して前記試験装置に出力するための第２の光ファイバが、それぞれ挿入され、固定されていることを特徴とするプローブカードにある。また、本発明のプローブカードでは、インターポーザの受信部が第１の光ファイバの端部と光学的に接続され、かつインターポーザの発信部が第２の光ファイバの端部と電磁的に結合されていることが好ましい。 In another aspect of the present invention, there is provided a probe card which is disposed on a semiconductor chip and used for electrical testing of the semiconductor chip,
One probe card is configured by combining the interposer for probing according to the present invention and the base substrate integrally bonded to the interposer on the second surface side of the interposer,
The base substrate includes a plurality of through holes and through vias formed therethrough,
The through hole has a first optical fiber for inputting a test signal from a test apparatus arranged outside the probe card to the semiconductor chip via the interposer, and the through via has the above-mentioned The probe card is characterized in that second optical fibers for outputting an observation signal from a semiconductor chip to the test apparatus via the interposer are respectively inserted and fixed. In the probe card of the present invention, the receiving part of the interposer is optically connected to the end of the first optical fiber, and the transmitting part of the interposer is electromagnetically coupled to the end of the second optical fiber. Preferably it is.

さらに、本発明は、半導体チップ上に配置してその半導体チップの電気的な試験を行うために用いられる回路試験装置であって、
本発明によるプローブカードと、該プローブカードの前記第１及び第２の光ファイバがそれぞれ接続された試験装置とを含んでなることを特徴とする回路試験装置にある。 Furthermore, the present invention is a circuit test apparatus that is disposed on a semiconductor chip and used for electrical testing of the semiconductor chip,
A circuit test apparatus comprising: a probe card according to the present invention; and a test apparatus to which the first and second optical fibers of the probe card are respectively connected.

本発明によれば、従来の手法ではプローブカードを構成するプリント基板内に多数の配線が入り組んで構成されていたところを、プローブカードを本発明でいう「ベース基板」を主体に、かつそれにインターポーザを組み合わせることで構成するとともに、ベース基板に試験信号の入力及び観測信号の出力のために光ファイバを内蔵させているので、プリント基板内の配線がほとんど不要になり、したがって、プリント基板の配線間で従来生じていたところのクロストークの量及び配線の伝送ロスを顕著に低減することができる。また、本発明によれば、信号の伝送を光ファイバを使用した光伝送により行っているので、プローブカードとテスタ間のケーブル配線に伴うクロストークの影響を低減することができる。さらに、本発明によれば、プローブカードの小型化が可能になり、より高い周波数で試験を行うことができる。これらの利点に加えて、本発明によれば、プローブカードの設計が容易になり、開発時間の短縮とコストダウンが可能になる。 According to the present invention, in the conventional method, the probe card is mainly composed of the “base substrate” in the present invention, and the interposer is formed by interposing a number of wirings in the printed circuit board constituting the probe card. Since the optical fiber is built in the base board for the input of the test signal and the output of the observation signal, almost no wiring in the printed circuit board is required, so the wiring between the printed circuit boards As a result, the amount of crosstalk and the transmission loss of wiring, which have conventionally occurred, can be significantly reduced. Further, according to the present invention, since signal transmission is performed by optical transmission using an optical fiber, it is possible to reduce the influence of crosstalk associated with cable wiring between the probe card and the tester. Furthermore, according to the present invention, the probe card can be miniaturized and a test can be performed at a higher frequency. In addition to these advantages, according to the present invention, the design of the probe card is facilitated, and the development time and cost can be reduced.

本発明によるインターポーザ、プローブカード及び回路試験装置は、それぞれ、いろいろな形態で有利に実施することができる。以下、本発明を特に図１のプローブカード及び図４の回路試験装置を参照して説明するが、本発明はこれらの図面及びその他の図面に示した形態に限定されるものではない。 The interposer, probe card, and circuit test apparatus according to the present invention can be advantageously implemented in various forms. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the probe card of FIG. 1 and the circuit test apparatus of FIG. 4, but the present invention is not limited to the forms shown in these drawings and other drawings.

本発明によるプローブカードは、半導体チップ（図示せず）に配置してその半導体チップの電気的な特性等の試験を行うために用いられるものである。ここで、「半導体チップ」とは、それを本願明細書で使用した場合、広い意味で使用されており、半導体ウェーハ、ＬＳＩデバイス、ＶＬＳＩデバイス等の半導体チップやそれらのチップを実装した半導体パッケージを包含する。 A probe card according to the present invention is used for testing a semiconductor chip (not shown) and testing the electrical characteristics and the like of the semiconductor chip. Here, the term “semiconductor chip” is used in a broad sense when used in the present specification, and refers to a semiconductor chip such as a semiconductor wafer, LSI device, VLSI device or the like and a semiconductor package on which these chips are mounted. Include.

また、本発明のプローブカードは、半導体チップの特性試験に当って、プローブカードとは別に設けられた、好ましくはその近傍に配置された各種の回路試験装置からの試験信号を半導体チップに出力する機能と、半導体チップからの観測信号（これをもって半導体チップの特性を評価する）を回路試験装置に出力する機能とを同時に奏することができる。ここで、「回路試験装置」とは、それを本願明細書で使用した場合、広い意味で使用されており、半導体チップにおいて試験されるべき特性に応じて任意に構成することができる。例えば、回路試験装置は、光ファイバが光ファイバ電界プローブであるとき、半導体チップからの観測信号（電気信号）を電気光学膜（ＥＯ膜）の電気−光信号変換機能を利用して光信号に変換した後、光信号を波形で表示するための一連の構成要素を含むことができる。 Further, the probe card of the present invention outputs test signals from various circuit test apparatuses provided separately from the probe card, preferably arranged in the vicinity thereof, to the semiconductor chip in the characteristic test of the semiconductor chip. The function and the function of outputting an observation signal from the semiconductor chip (which evaluates the characteristics of the semiconductor chip) to the circuit test apparatus can be performed simultaneously. Here, the “circuit test apparatus” is used in a broad sense when used in the present specification, and can be arbitrarily configured according to the characteristics to be tested in the semiconductor chip. For example, when the optical fiber is an optical fiber electric field probe, the circuit test apparatus converts the observation signal (electric signal) from the semiconductor chip into an optical signal by using the electro-optical signal conversion function of the electro-optic film (EO film). After conversion, a series of components for displaying the optical signal in a waveform can be included.

図１は、本発明の好ましい１形態によるプローブカードの主要部を拡大して示した断面図である。図示のプローブカード１は、プロービング用のインターポーザ１０と、ベース基板３０とを有しており、これら部材が一体的に結合せしめられて、１つのプローブカードを構成している。ベース基板３０は、インターポーザ１０の第２の表面１０ｂの側に配置され、両者の間には、安定な結合及び固定を保証しかつ水分等の浸入等を防止するため、アンダーフィル材２１が封入されている。アンダーフィル材２１は、例えば、一液性加熱硬化型エポキシ樹脂である。 FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of the main part of a probe card according to a preferred embodiment of the present invention. The illustrated probe card 1 includes a probing interposer 10 and a base substrate 30, and these members are integrally coupled to form one probe card. The base substrate 30 is disposed on the second surface 10b side of the interposer 10, and an underfill material 21 is enclosed between the two in order to ensure stable bonding and fixation and prevent intrusion of moisture and the like. Has been. The underfill material 21 is, for example, a one-component thermosetting epoxy resin.

図示のインターポーザ１０は、シリコンを主体とするインターポーザであり、常用の半導体プロセスに従って作製することができる。しかしながら、必要に応じて、その他の材料からインターポーザを作製してもよい。インターポーザ１０は、その内部に信号処理部１１を有しており、また、信号処理部１１は、以下において詳細に説明するように、受光素子（例えば、フォトダイオード）、増幅器（アンプ）、スイッチ手段などをもって構成することができる。 The illustrated interposer 10 is an interposer mainly composed of silicon, and can be manufactured according to a conventional semiconductor process. However, if necessary, the interposer may be made from other materials. The interposer 10 includes a signal processing unit 11 therein, and the signal processing unit 11 includes a light receiving element (for example, a photodiode), an amplifier (amplifier), and a switching unit, as will be described in detail below. Etc. can be configured.

インターポーザ１０は、その第１の表面１０ａで、半導体チップ（図示せず）の外部接続端子、例えば電極パッドに対応する位置に、それぞれの電極パッドと接触可能な複数個のプローブピン１７が配置されている。プローブピン１７は、通常、電極パッド１６に取り付けられている。プローブピンは、プローブカードで一般的に用いられている任意の形態及び任意の材料から形成することができる。例えば、プローブピンは、（１）電極パッド１６に、タングステン、レニウムタングステン、ベリリウムカッパー等の金属からなるピンを接合した形態、（２）電極パッド１６に、ワイヤボンディング装置による、金ワイヤのボンディングにより、金バンプを形成し、プローブピンとした形態、又は電極パッド１６に、ワイヤボンディング装置による、金ワイヤのボンディングにより、金ワイヤによるバネ状のピンを形成した形態、（３）インターポーザ１０であるシリコン基板自体をエッチングし、複数の突出部を設け、該突出部にニッケルめっきと金めっきの皮膜をこの順に形成した電極パッド１６を設け、プローブピンとした形態、その他を包含する。 The interposer 10 has a plurality of probe pins 17 on its first surface 10a at positions corresponding to external connection terminals, for example, electrode pads, of a semiconductor chip (not shown). ing. The probe pin 17 is usually attached to the electrode pad 16. The probe pins can be formed from any form and any material commonly used in probe cards. For example, the probe pin is (1) a form in which a pin made of metal such as tungsten, rhenium tungsten, or beryllium copper is bonded to the electrode pad 16, and (2) gold wire bonding to the electrode pad 16 by a wire bonding apparatus. A form in which gold bumps are formed to form probe pins, or a form in which spring-like pins made of gold wires are formed on the electrode pads 16 by wire bonding using a wire bonding apparatus, and (3) a silicon substrate that is an interposer 10 Etching itself, providing a plurality of projecting portions, and providing the electrode pads 16 having nickel plating and gold plating films formed in this order on the projecting portions to form probe pins, and the like.

プローブピンは、高密度で実装することが可能であり、したがって、隣接するプローブピンの間の間隔は、特に限定されないけれども、一般に約１００〜５００μｍである。 The probe pins can be mounted at a high density, and therefore the distance between adjacent probe pins is generally about 100 to 500 μm, although not particularly limited.

インターポーザ１０は、第１の表面１０ａとは反対側の面、すなわち、第２の表面１０ｂに、試験装置（図示せず）からの光学的な試験信号を受理するための受信部１２と、半導体チップからこのインターポーザ１０に送られてきた電気的な観測信号を試験装置に出力するための発信部１５とを備えている。ここで、受信部１２及び発信部１５は、それぞれ、その部分において所望される機能に応じて任意の手段から構成することができる。例えば、受信部１２は、光ファイバ３２から送られてきた光学的な試験信号を受理するためのものであるので、受光素子、例えばフォトダイオードから構成するのが有利である。受信部１２と光ファイバ３２とは、光学的に接続される。また、発信部１５は、電気的な観測信号を試験装置に出力するためのもので、光ファイバ３３の先端に電界をかけるために、半田バンプを形成した電極パッドで構成される。 The interposer 10 includes a receiving unit 12 for receiving an optical test signal from a test apparatus (not shown) on a surface opposite to the first surface 10a, that is, the second surface 10b, and a semiconductor. A transmitter 15 is provided for outputting an electrical observation signal sent from the chip to the interposer 10 to the test apparatus. Here, the receiving part 12 and the transmission part 15 can each be comprised from arbitrary means according to the function desired in the part. For example, since the receiving unit 12 is for receiving an optical test signal transmitted from the optical fiber 32, it is advantageous to configure it from a light receiving element such as a photodiode. The receiving unit 12 and the optical fiber 32 are optically connected. The transmitter 15 is for outputting an electrical observation signal to the test apparatus, and is composed of an electrode pad on which a solder bump is formed in order to apply an electric field to the tip of the optical fiber 33.

本発明のインターポーザ１０では、１つのプローブピン１７に関して、光ファイバ３２からの試験信号及び光ファイバ３３への観測信号を切り替えて作用させ得ることに特徴がある。よって、インターポーザ１０では、受信部１２及び発信部１５とプローブピン１７とは、図示されるように、複数の配線を介して接続されており、但し、その際、受信部１２からの配線及び発信部１５からの配線は、それぞれの配線の途中で合流して１本の共通配線となり、１個の共通のプローブピン１７に接続されている。さらに、この共通のプローブピン１７に対し、試験信号の入力及び観測信号の出力の切り替えを可能にするため、受信部１２からの配線及び発信部１５への配線は、それぞれ、その途中にスイッチ手段Ｓ１及びＳ２を備えている。ここで、スイッチ手段は、例えば、半導体プロセスにより形成した、例えばＣＭＯＳＦＥＴ、ＭＥＭＳなどを利用して構成することができる。ここで、インターポーザ１０の配線や、受信部１２などは、半導体プロセスにより、インターポーザ１０に作り込むことができる。 The interposer 10 of the present invention is characterized in that the test signal from the optical fiber 32 and the observation signal to the optical fiber 33 can be switched and acted on one probe pin 17. Therefore, in the interposer 10, the receiving unit 12, the transmitting unit 15, and the probe pin 17 are connected via a plurality of wires as shown in the drawing. However, at this time, the wiring and the transmitting from the receiving unit 12 are transmitted. The wiring from the section 15 merges in the middle of each wiring to become one common wiring, and is connected to one common probe pin 17. Further, in order to enable switching between the input of the test signal and the output of the observation signal for the common probe pin 17, the wiring from the receiving unit 12 and the wiring to the transmitting unit 15 are respectively switched on the way. S1 and S2 are provided. Here, the switch means can be configured by using, for example, a CMOSFET, a MEMS, or the like formed by a semiconductor process. Here, the wiring of the interposer 10, the receiving unit 12, and the like can be built into the interposer 10 by a semiconductor process.

信号処理部１１は、所望とする処理が実施できる限り、任意の構成を有することができ、また、半導体プロセスにより、インターポーザ１０に作り込むことができる。例えば受信部１２に接続された信号処理部１１では、受信部１２が受理した光学的な試験信号を電気的な試験信号に変換するための任意の信号変換手段を有することができる。一例を示すと、この信号変換手段は、受信部１２としての受光素子、例えばフォトダイオードと、それに接続された増幅器（アンプ）１３とから構成することができる。また、受信部１２では、インターポーザ１０の表面に受光部を開口させ、その開口部で受光素子を露出させるのが一般的に好ましい。 The signal processing unit 11 can have any configuration as long as desired processing can be performed, and can be built into the interposer 10 by a semiconductor process. For example, the signal processing unit 11 connected to the receiving unit 12 can include arbitrary signal conversion means for converting an optical test signal received by the receiving unit 12 into an electrical test signal. As an example, this signal conversion means can be composed of a light receiving element as the receiving unit 12, such as a photodiode, and an amplifier (amplifier) 13 connected thereto. In the receiving unit 12, it is generally preferable to open a light receiving unit on the surface of the interposer 10 and expose the light receiving element through the opening.

フォトダイオード１２及びアンプ１３を備えた信号変換手段は、例えば、次のようにして機能することができる。試験装置から光ファイバ３２を介して伝送されてきた光学的な試験信号、通常、光ファイバで変調された光（例えば、レーザ光）を、その光ファイバ３２に当接されたフォトダイオード１２で受理する。ここで、光ファイバ２２の先端部は、接着剤２２、例えば紫外線硬化型エポキシ樹脂で固定されている。ここで使用する、例えばエポキシ樹脂のような接着剤は、光ファイバ３２からの光（試験信号）を透過可能な特性を有している。フォトダイオード１２では、光信号が電気信号に変換せしめられる。引き続いて、フォトダイオード１２からの電気信号が後段のアンプ（プリアンプ及びポストアンプ）１３によって本来の試験信号に戻される。この試験信号は、プローブピン１７を介してそれに接続された半導体チップに供給され、回路試験が実施される。ここで、プローブピン１７に対する試験信号の入力を中止し、観測信号の出力に切り替える場合には、スイッチ手段Ｓ１をオフとし、並列に配置されたスイッチ手段Ｓ２をオンとすればよい。 For example, the signal conversion means including the photodiode 12 and the amplifier 13 can function as follows. An optical test signal transmitted from the test apparatus via the optical fiber 32, usually light modulated by the optical fiber (for example, laser light), is received by the photodiode 12 in contact with the optical fiber 32. To do. Here, the tip of the optical fiber 22 is fixed with an adhesive 22, for example, an ultraviolet curable epoxy resin. The adhesive used here, such as an epoxy resin, has a characteristic capable of transmitting light (test signal) from the optical fiber 32. In the photodiode 12, the optical signal is converted into an electric signal. Subsequently, the electrical signal from the photodiode 12 is returned to the original test signal by the subsequent amplifier (preamplifier and postamplifier) 13. This test signal is supplied to the semiconductor chip connected thereto via the probe pin 17 and a circuit test is performed. Here, when the input of the test signal to the probe pin 17 is stopped and switched to the output of the observation signal, the switch means S1 may be turned off and the switch means S2 arranged in parallel may be turned on.

信号処理部１１は、上述の信号変換手段に並列に、半導体チップからプローブピン１７を経てインターポーザ１０に入力された電気的な観測信号を、ベース基板３０に埋め込まれ、固定された光ファイバ３３を介して試験装置に出力するため、インターポーザ１０の表面に発信部１５を備えている。発信部１５は、観測信号をその部分から光ファイバ３３に伝送し得る限り、特に限定されるものではない。発信部１５は、上記したように、例えば電極パッドなどであることができる。なお、プローブピン１７からの観測信号の出力を中止し、試験信号の入力に切り替える場合には、スイッチ手段Ｓ２をオフとし、スイッチ手段Ｓ１をオンとすればよい。なお、発信部１５からの観測信号を光ファイバ３３を介して試験装置に出力する機能は、以下、ベース基板３０の説明のところで詳細に説明する。 In parallel with the above-described signal conversion means, the signal processing unit 11 embeds an electrical observation signal input from the semiconductor chip through the probe pin 17 into the interposer 10 into the base substrate 30 and fixes the optical fiber 33 fixed thereto. The transmitter 15 is provided on the surface of the interposer 10 for output to the testing device. The transmitter 15 is not particularly limited as long as the observation signal can be transmitted from the portion to the optical fiber 33. As described above, the transmitter 15 can be, for example, an electrode pad. When the output of the observation signal from the probe pin 17 is stopped and switched to the input of the test signal, the switch means S2 is turned off and the switch means S1 is turned on. The function of outputting the observation signal from the transmitter 15 to the test apparatus via the optical fiber 33 will be described in detail below in the description of the base substrate 30.

信号処理部１１は、共通の配線に接続された終端抵抗Ｒ１及びＲ２と、それらの終端抵抗のそれぞれに取り付けられていて、終端の入り切りを可能とするスイッチ手段Ｓ３及びＳ４を有していることがさらに好ましい。スイッチ手段Ｓ３及びＳ４は、上記したスイッチ手段Ｓ１及びＳ２と同様に、半導体プロセスを利用したものも含め、任意のスイッチであることができる。終端抵抗は、グランド（ＧＮＤ）側、電源（ＶＣＣ）側のどちらでも、または両方に対応できるように設けることが好ましく、また、かかる終端抵抗を設けることで、正しい、正規の信号の供給を保証することができる。さらに、終端抵抗の値に応じて、終端抵抗とスイッチを追加してもよい。 The signal processing unit 11 has termination resistors R1 and R2 connected to a common wiring, and switch means S3 and S4 that are attached to the termination resistors, respectively, and enable termination of the terminations. Is more preferable. The switch means S3 and S4 can be arbitrary switches including those using a semiconductor process, like the switch means S1 and S2. It is preferable to provide a termination resistor so that it can handle either the ground (GND) side, the power supply (VCC) side, or both. By providing such a termination resistor, the supply of correct and normal signals can be guaranteed. can do. Furthermore, a termination resistor and a switch may be added according to the value of the termination resistor.

信号処理部１１はまた、スイッチ手段Ｓ１〜Ｓ４のスイッチ制御を可能にするコントローラ１４（図４を参照）をさらに有している。コントローラは、並列された２つの信号処理系統、すなわち、試験信号入力系統及び観測信号出力系統の切り替えをすばやくかつ適正に実施するのに有効である。また、終端抵抗の入切についても同様である。コントローラも、半導体プロセスにより、インターポーザ１０に作り込むことができる。 The signal processing unit 11 further includes a controller 14 (see FIG. 4) that enables switch control of the switch means S1 to S4. The controller is effective for quickly and properly switching between two parallel signal processing systems, that is, a test signal input system and an observation signal output system. The same applies to the on / off of the terminating resistor. The controller can also be built into the interposer 10 by a semiconductor process.

図１に示したプローブカード１において、プロービング用のインターポーザ１０には、その第２の表面１０ｂの側にベース基板３０が一体的に結合されている。ベース基板３０は、特に限定されるものではなく、従来ベース基板として一般的に使用されているプリント配線基板の部材、例えば銅張り積層板、例えば、いわゆるＦＲ−４基板、ＦＲ−５基板などを使用することができる。 In the probe card 1 shown in FIG. 1, a base substrate 30 is integrally coupled to the probing interposer 10 on the second surface 10b side. The base substrate 30 is not particularly limited, and a member of a printed wiring board generally used as a conventional base substrate, for example, a copper-clad laminate, for example, a so-called FR-4 substrate, FR-5 substrate, or the like. Can be used.

ベース基板３０は、それを貫通して形成された複数個の貫通孔３１ａ及び貫通ビア３１ｂを備えている。貫通孔３１ａ及び貫通ビア３１ｂは、常用の技法、例えばレーザドリリングなどによってベース基板３０に形成することができる。貫通孔３１ａ及び貫通ビア３１ｂのサイズ（直径）は、それに挿入される光ファイバのサイズに応じて任意に変更することができる。一般的には、光ファイバのサイズ（直径）は約１２５μｍであるので、少なくとも、光ファイバのサイズよりも若干大きいサイズ、例えば１５０μｍ近傍が好適である。また、隣接する貫通ビア３１の間隔は、広く変更することができるというものの、高密度実装の観点からなるべく狭いほうが好ましく、一般的には、約４００〜８００μｍ、好ましくは、５００μｍ前後である。なお、光ファイバのサイズは、上記したように、１２５μｍ前後が一般的であるけれども、必要に応じて任意に変更することができる。 The base substrate 30 includes a plurality of through holes 31a and through vias 31b formed therethrough. The through hole 31a and the through via 31b can be formed in the base substrate 30 by a conventional technique such as laser drilling. The size (diameter) of the through hole 31a and the through via 31b can be arbitrarily changed according to the size of the optical fiber inserted therein. Generally, since the size (diameter) of the optical fiber is about 125 μm, at least a size slightly larger than the size of the optical fiber, for example, around 150 μm is preferable. Further, although the interval between adjacent through vias 31 can be widely changed, it is preferably as narrow as possible from the viewpoint of high-density mounting, and is generally about 400 to 800 μm, preferably about 500 μm. The size of the optical fiber is generally around 125 μm as described above, but can be arbitrarily changed as necessary.

貫通孔３１ａには、試験信号入力用の第１の光ファイバ３２が挿入され、固定される。固定のため、光ファイバ３２の先端部（受信部１２と当接する部分）は、接着剤２２、例えば紫外線硬化型エポキシ樹脂で固定される。光ファイバ３２の途中の、ベース基板の表面近傍も、同様に接着剤２２、例えば紫外線硬化型エポキシ樹脂で固定される。 A test signal input first optical fiber 32 is inserted and fixed in the through hole 31a. For fixing, the tip end portion of the optical fiber 32 (the portion in contact with the receiving portion 12) is fixed with an adhesive 22, for example, an ultraviolet curable epoxy resin. The vicinity of the surface of the base substrate in the middle of the optical fiber 32 is similarly fixed with an adhesive 22, for example, an ultraviolet curable epoxy resin.

貫通ビア３１ｂには、観測信号出力用の第２の光ファイバ３３が挿入され、固定される。ここでは、光ファイバ３３として光ファイバ電界プローブが使用されており、したがって、その先端部に電気光学膜（ＥＯ膜）３３ａを備えている。ＥＯ膜３３ａは、電界の変化を光信号に変換する効果があり、これを利用して電気信号を検出することが可能である。ＥＯ膜３３ａは、通常、５μｍ前後の厚さを有している。貫通ビア３１ｂに光ファイバ３３を挿入し、その先端のＥＯ膜３３ａが、ベース基板３０に予め形成されている電極パッド３４に当接した後、光ファイバ３３を接着剤２２、例えば紫外線硬化型エポキシ樹脂で固定する。よって、貫通ビア３１ｂは、インターポーザ１０に面する側の開口が、電極パッド３４により閉塞されている。 A second optical fiber 33 for outputting an observation signal is inserted and fixed in the through via 31b. Here, an optical fiber electric field probe is used as the optical fiber 33, and therefore, an electro-optic film (EO film) 33a is provided at the tip thereof. The EO film 33a has an effect of converting a change in electric field into an optical signal, and an electric signal can be detected using this. The EO film 33a usually has a thickness of about 5 μm. The optical fiber 33 is inserted into the through via 31b, and the EO film 33a at the tip of the optical fiber 33 comes into contact with the electrode pad 34 formed in advance on the base substrate 30, and then the optical fiber 33 is bonded to the adhesive 22, for example, an ultraviolet curable epoxy. Fix with resin. Therefore, in the through via 31 b, the opening facing the interposer 10 is closed by the electrode pad 34.

ベース基板３０には、電源、グランド、制御等のための貫通ビアや電極パッドも含まれる。電極パッドには、例えば図４を参照して説明すると、ＶＣＣ要素４１、ＧＮＤ要素４２、制御要素４３等が接続されている。なお、図示の貫通ビアでは、その内部に充填が施されているけれども、必ずしも充填される必要はない。 The base substrate 30 also includes through vias and electrode pads for power, ground, control, and the like. For example, referring to FIG. 4, a VCC element 41, a GND element 42, a control element 43, and the like are connected to the electrode pad. In the illustrated through via, although the inside is filled, it is not always necessary to fill it.

インターポーザ１０にベース基板３０を搭載するとき、インターポーザ１０の発信部（電極パッド）１５とベース基板３０の電極パッド３４とを半田バンプ３５を介して接続し、インターポーザ１０とベース基板３０の間隙をアンダーフィル材２１で封止する。また、光ファイバ３２及び３３をモールド材３６、例えば一液性加熱硬化型エポキシ樹脂で被覆し、固定する。 When the base substrate 30 is mounted on the interposer 10, the transmitter (electrode pad) 15 of the interposer 10 and the electrode pad 34 of the base substrate 30 are connected via the solder bumps 35, and the gap between the interposer 10 and the base substrate 30 is underlined. Sealed with a fill material 21. Further, the optical fibers 32 and 33 are covered with a molding material 36, for example, a one-component thermosetting epoxy resin, and fixed.

さらに具体的には、光ファイバ３２及び３３を備えたプローブカード１は、次のようにして作製することができる。最初に、プリント基板の製造プロセスにより、電極パッド３４、貫通孔３１ａ及び貫通ビア３１ｂを形成したベース基板３０を製造する。インターポーザ１０の発信部１５とベース基板３０の電極パッド３４とを半田バンプ３５で接続した後、光ファイバ３２及び３３をそれぞれ貫通孔３１ａ及び貫通ビア３１ｂの所定の位置まで挿入し、固定する。例えば、光ファイバ３２を貫通孔３１ａに挿入するときは、光ファイバ３２で、変調された光（レーザ光）を受信部（例えば、フォトダイオード）１２に受け渡し可能なように、光ファイバ３２と受信部１２をコンタクトさせ、接着剤２２で固定する。また、光ファイバ３３を貫通ビア３１ｂに挿入するときは、光ファイバ３３の先端にあるＥＯ膜３３ａが電極パッド３４に当接する位置まで完全に挿入し、インターポーザ１０からの電界がＥＯ膜３３ａにかかることが可能な状態となす。引き続いて、光ファイバ３２及び３３を接着剤２２でベース基板３０に固定し、さらに全体をモールド材３６で被覆する。 More specifically, the probe card 1 including the optical fibers 32 and 33 can be manufactured as follows. First, the base substrate 30 in which the electrode pads 34, the through holes 31a, and the through vias 31b are formed is manufactured by a printed circuit board manufacturing process. After the transmitter 15 of the interposer 10 and the electrode pad 34 of the base substrate 30 are connected by the solder bump 35, the optical fibers 32 and 33 are inserted and fixed to the predetermined positions of the through hole 31a and the through via 31b, respectively. For example, when the optical fiber 32 is inserted into the through hole 31a, the optical fiber 32 and the optical fiber 32 are received so that the modulated light (laser light) can be delivered to the receiving unit (for example, the photodiode) 12 by the optical fiber 32. The part 12 is brought into contact and fixed with an adhesive 22. Further, when the optical fiber 33 is inserted into the through via 31b, the EO film 33a at the tip of the optical fiber 33 is completely inserted to a position where it abuts on the electrode pad 34, and an electric field from the interposer 10 is applied to the EO film 33a. Is possible. Subsequently, the optical fibers 32 and 33 are fixed to the base substrate 30 with the adhesive 22, and the whole is covered with the molding material 36.

ところで、本発明のプローブカード１では、プローブカードの外側に配置された試験装置からの試験信号をインターポーザ１０を介して半導体チップに入力するための第１の光ファイバ３２と、半導体チップからの観測信号をインターポーザ１０を介して試験装置に出力するための第２の光ファイバ３３との組み合わせからなる複数対の光ファイバが、それぞれ貫通孔３１ａ及び貫通ビア３１ｂに挿入され、固定されていることが特徴である。ここで、１つのプローブカードに組み込まれるべき第１の光ファイバ３２−第２の光ファイバ３３の対の数は、測定対象の半導体チップの端子数に対応し、よって、端子数に応じて光ファイバを設けることができる。 By the way, in the probe card 1 of the present invention, the first optical fiber 32 for inputting the test signal from the test apparatus arranged outside the probe card to the semiconductor chip via the interposer 10 and the observation from the semiconductor chip. A plurality of pairs of optical fibers composed of a combination with the second optical fiber 33 for outputting a signal to the test apparatus via the interposer 10 are inserted and fixed in the through hole 31a and the through via 31b, respectively. It is a feature. Here, the number of pairs of the first optical fiber 32 and the second optical fiber 33 to be incorporated in one probe card corresponds to the number of terminals of the semiconductor chip to be measured. A fiber can be provided.

第２の光ファイバ３３は、光ファイバ電界プローブである。図２は、この光ファイバ電界プローブの一例を模式的に示した斜視図である。光ファイバ３３は、その先端部に電気光学膜（ＥＯ膜）３３ａを備えている。ＥＯ膜３３ａは、例えばＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＫＴＰ、ＣｄＴｅなどの材料からできており、電気信号を光信号に変換する効果があり、これを利用して電界を検出することが可能である。ＥＯ膜３３ａは、通常、５μｍ前後の厚さを有しており、例えば各種のセラミック膜形成技術を利用して成膜可能である。また、図示しないが、ＥＯ膜３３ａの先端には、反射ミラーも備わっていて、測定の際のレーザ光を反射する機能を奏している。なお、ＥＯ膜と光ファイバ電界プローブ及び波形表示装置についての詳細は、例えば、「高速・高密度実装回路設計に向けた近傍電磁界計測技術」、エレクトロニクス実装学会誌、Vol.10、No.3(2007)を参照されたい。 The second optical fiber 33 is an optical fiber electric field probe. FIG. 2 is a perspective view schematically showing an example of the optical fiber electric field probe. The optical fiber 33 includes an electro-optic film (EO film) 33a at its tip. The EO film 33a is made of, for example, a material such as LiTaO3, LiNbO3, KTP, or CdTe, and has an effect of converting an electric signal into an optical signal, and an electric field can be detected using this. The EO film 33a usually has a thickness of about 5 μm, and can be formed using various ceramic film forming techniques, for example. Further, although not shown, the tip of the EO film 33a is also provided with a reflecting mirror, and has a function of reflecting the laser beam at the time of measurement. For details on the EO film, the optical fiber electric field probe, and the waveform display device, see, for example, “Near Field Electromagnetic Field Measurement Technology for High-Speed and High-Density Mounting Circuit Design”, Journal of Japan Institute of Electronics Packaging, Vol.10, No.3. (2007).

図３は、図２に示した光ファイバ（光ファイバ電界プローブ）を用いて信号の波形を表示する表示装置の構成を示している。光ファイバ３３の先端部に形成されたＥＯ膜３３ａの先端にさらに反射ミラー３７がコーティングされ、その先端が電極３５に当接している。反射ミラー３７は、ＳｉＯ₂とＴｉＯ₂等の誘電体反射膜からなる。この図で示す電極３５は、本発明のプローブカードの発信部に相当している。波形表示装置５０内において、光学系は、レンズ５１、波長板５２、反射光を偏光する偏光板５３ｂ、ファラデー回転子５４、照射光を偏光する偏光板５３ａ、レンズ５１、そしてレーザ光源５５から構成されている。偏光板５３ｂで偏光された反射光は、レンズ５１、そしてフォトダイオード５６ｂを経由して低雑音アンプ５７ｂに達し、さらにフィルタ５８ｂを経由して波形演算部５９に達し、波形表示部６０で波形の表示が行われる。一方、偏光板５３ａで偏光された照射光は、レンズ５１、そしてフォトダイオード５６ａを経由して低雑音アンプ５７ａに達し、フィルタ５８ａを経由して波形演算部５９に達し、波形表示部６０で波形の表示が行われる。 FIG. 3 shows a configuration of a display device that displays a signal waveform using the optical fiber (optical fiber electric field probe) shown in FIG. A reflection mirror 37 is further coated on the tip of the EO film 33 a formed on the tip of the optical fiber 33, and the tip is in contact with the electrode 35. The reflection mirror 37 is made of a dielectric reflection film such as SiO ₂ and TiO ₂ . The electrode 35 shown in this figure corresponds to the transmitter of the probe card of the present invention. In the waveform display device 50, the optical system includes a lens 51, a wave plate 52, a polarizing plate 53 b that polarizes reflected light, a Faraday rotator 54, a polarizing plate 53 a that polarizes irradiation light, a lens 51, and a laser light source 55. Has been. The reflected light polarized by the polarizing plate 53b reaches the low noise amplifier 57b via the lens 51 and the photodiode 56b, and further reaches the waveform calculation unit 59 via the filter 58b. Display is performed. On the other hand, the irradiation light polarized by the polarizing plate 53 a reaches the low noise amplifier 57 a via the lens 51 and the photodiode 56 a, reaches the waveform calculation unit 59 via the filter 58 a, and is waveformd by the waveform display unit 60. Is displayed.

以上のような構成において、電極３５を介して信号線の電圧に比例した電界がＥＯ膜３３ａのＥＯ結晶内に誘起され、電界によってＥＯ結晶内の複屈折率が変化する（いわゆる「ポッケルス効果」の発生）。このとき、図中矢印で示されるようにＥＯ結晶にレーザ光を照射すると、反射して戻ってきたレーザ光は、電界の強さに応じて偏光状態が変化する。その応答速度は、０．０１〜０．１ｐｓであり、非常に高速である。この偏光状態の変化は、ＥＯ結晶を通過した光を偏光板５３に通すことで、光の強さの変化に変換できる。偏光板５３で光の強さに変換された後、高速フォトダイオード５６で電気信号に変換される。フォトダイオード５６ａとフォトダイオード５６ｂにより、偏光前後の光の強さの差を見ることで、信号の変化に相当する波形や周波数スペクトルをオシロスコープ及びスペクトルアナライザの原理を使って観測することができる。 In the configuration as described above, an electric field proportional to the voltage of the signal line is induced through the electrode 35 in the EO crystal of the EO film 33a, and the birefringence in the EO crystal is changed by the electric field (so-called “Pockels effect”). Occurrence). At this time, when the EO crystal is irradiated with a laser beam as indicated by an arrow in the figure, the polarization state of the laser beam reflected and returned changes according to the strength of the electric field. The response speed is 0.01 to 0.1 ps, which is very high. This change in polarization state can be converted into a change in light intensity by passing the light that has passed through the EO crystal through the polarizing plate 53. After being converted into light intensity by the polarizing plate 53, it is converted into an electric signal by the high-speed photodiode 56. By observing the difference in intensity of light before and after the polarization by the photodiode 56a and the photodiode 56b, a waveform and a frequency spectrum corresponding to a change in signal can be observed using the principle of an oscilloscope and a spectrum analyzer.

本発明は、半導体チップ上に配置してその半導体チップの電気的な試験を行うために用いられる回路試験装置であって、先に図１〜図３を参照して説明した本発明のプローブカードと、このプローブカードの第１及び第２の光ファイバがそれぞれ接続された試験装置とを含んでなることを特徴とする回路試験装置にある。以下、この回路試験装置の好ましい１形態を、図４を参照しながら説明する。 The present invention is a circuit test apparatus that is disposed on a semiconductor chip and used for conducting an electrical test of the semiconductor chip, and the probe card of the present invention described above with reference to FIGS. And a test apparatus to which the first and second optical fibers of the probe card are connected, respectively. Hereinafter, a preferred embodiment of the circuit test apparatus will be described with reference to FIG.

図４は、光ファイバ３２及び３３を用いたプローブカード１の構造を示している。光ファイバ３２及び３３のうち、観測信号の出力に関与する光ファイバ３３は、光ファイバ電界プローブである。また、インターポーザ１０は、シリコン・インターポーザである。 FIG. 4 shows the structure of the probe card 1 using the optical fibers 32 and 33. Of the optical fibers 32 and 33, the optical fiber 33 involved in the output of the observation signal is an optical fiber electric field probe. The interposer 10 is a silicon interposer.

シリコン・インターポーザの構造
シリコン基板１０の片面に、観測対象である半導体チップ（ここでは、ＬＳＩデバイス）２の電極パッド２１と同じピッチＡでプローブピン１７が実装されている。なお、半導体チップ２は、図では、説明の便宜上簡単に、半導体基板２０とその上方の電極パッド２１とから構成されているけれども、実際には常用の半導体チップのように、任意のかつ複雑な構造を有することができる。 Structure of silicon interposer Probe pins 17 are mounted on one surface of a silicon substrate 10 at the same pitch A as the electrode pads 21 of a semiconductor chip (here, LSI device) 2 to be observed. In the figure, the semiconductor chip 2 is simply composed of a semiconductor substrate 20 and an electrode pad 21 above the semiconductor substrate 20 for convenience of explanation. However, in practice, the semiconductor chip 2 is arbitrarily and complicated like a conventional semiconductor chip. Can have a structure.

一方、シリコン基板１０の反対側の面、すなわち、プローブピン１７が実装された面とは反対側の面には、ベース基板３０に実装される光ファイバ電界プローブ３３の配列と同じピッチで発信部１５が形成され、その上に半田バンプ３５が形成されている。また、プローブピン１７が実装された面とは反対側の面には、ベース基板３０に実装された光ファイバ３２の配列と同じピッチで受信部、すなわち、フォトダイオード１２の受光部も形成されている。 On the other hand, on the opposite surface of the silicon substrate 10, that is, the surface opposite to the surface on which the probe pins 17 are mounted, the transmitters are arranged at the same pitch as the arrangement of the optical fiber electric field probes 33 mounted on the base substrate 30. 15 is formed, and solder bumps 35 are formed thereon. In addition, a receiving portion, that is, a light receiving portion of the photodiode 12 is formed on the surface opposite to the surface on which the probe pins 17 are mounted at the same pitch as the arrangement of the optical fibers 32 mounted on the base substrate 30. Yes.

さらに、シリコン基板１０には、終端抵抗Ｒ１及びＲ２が形成され、また、プローブピン１７との接続を入り切りするため、スイッチＳ３及びＳ４（例えば、半導体スイッチ又はＭＥＭＳスイッチ）も形成されている。ここで、各終端抵抗の片側はＧＮＤピン又はＶＣＣピンに接続され、また、終端抵抗の反対側は、スイッチを介して信号用プローブピンに接続されている。 Further, termination resistors R1 and R2 are formed on the silicon substrate 10, and switches S3 and S4 (for example, a semiconductor switch or a MEMS switch) are also formed in order to turn on and off the connection with the probe pin 17. Here, one side of each termination resistor is connected to the GND pin or the VCC pin, and the other side of the termination resistor is connected to a signal probe pin via a switch.

シリコン基板１０のフォトダイオード１２の後段には、フォトダイオード１２と、そのフォトダイオードの出力信号を増幅し試験信号を復元する増幅器（アンプ）１３が形成されている。また、プローブピンをアンプ出力（試験信号）に接続するかもしくは切断するスイッチ（例えば、半導体スイッチ）Ｓ１と、プローブピンを光ファイバ電界プローブ用電極パッドに接続するかもしくは切断するスイッチ（例えば、半導体スイッチ）Ｓ２もあわせてシリコン基板１０に形成されている。そして、これらのすべてのスイッチＳ１〜Ｓ４を制御するコントローラ１４も、シリコン基板１０に形成されている。 A photodiode 12 and an amplifier (amplifier) 13 for amplifying an output signal of the photodiode and restoring a test signal are formed at the subsequent stage of the photodiode 12 on the silicon substrate 10. Also, a switch (for example, a semiconductor switch) S1 that connects or disconnects the probe pin to the amplifier output (test signal), and a switch (for example, a semiconductor) that connects or disconnects the probe pin to the optical fiber field probe electrode pad. The switch S2 is also formed on the silicon substrate 10 together. A controller 14 that controls all these switches S1 to S4 is also formed on the silicon substrate 10.

ベース基板の構造
シリコン・インターポーザ１０を実装したベース基板３０には、貫通孔３１ａ及び貫通ビア３１ｂが形成され、電極パッド３４が、シリコン・インターポーザ１０の発信部１５と半田バンプ３５で接続されている。貫通孔３１ａ及び貫通ビア３１ｂには、それぞれ、光ファイバ３２及び光ファイバ（光ファイバ電界プローブ）３３が挿入され、固定されている。ここで、光ファイバ電界プローブ３３のための貫通ビア３１ｂは、インターポーザ１０に面する側の開口が、電極パッド３４により閉塞されている。また、貫通ビア３１ｂへの光ファイバ電界プローブ３３の挿入及び固定は、ベース基板３０にシリコン・インターポーザ１０を実装した後に実施する。なぜならば、インターポーザ１０の取り付けはリフロープロセスで実施されるため、リフロー時に適用される熱の悪影響が光ファイバ電界プローブ３３に及ぼされるのを回避するためである。また、ベース基板３０には、ＶＣＣ要素４１、ＧＮＤ要素４２及び制御要素３３が接続された部位に、充填された貫通ビアも設けられているが、これらの貫通ビアは、必ずしも充填される必要はない。 Base Substrate Structure The base substrate 30 on which the silicon interposer 10 is mounted has a through hole 31a and a through via 31b, and the electrode pad 34 is connected to the transmitter 15 of the silicon interposer 10 by a solder bump 35. . An optical fiber 32 and an optical fiber (optical fiber electric field probe) 33 are inserted and fixed in the through hole 31a and the through via 31b, respectively. Here, in the through via 31 b for the optical fiber electric field probe 33, the opening on the side facing the interposer 10 is closed by the electrode pad 34. Further, the optical fiber electric field probe 33 is inserted into and fixed to the through via 31 b after the silicon interposer 10 is mounted on the base substrate 30. This is because the attachment of the interposer 10 is carried out by a reflow process, so that the adverse effect of the heat applied during the reflow is not exerted on the optical fiber electric field probe 33. Further, the base substrate 30 is also provided with filled through vias at portions where the VCC element 41, the GND element 42 and the control element 33 are connected. However, these through vias do not necessarily need to be filled. Absent.

シリコン・インターポーザ１０を実装した後に、光ファイバ電界プローブ３３の先端をベース基板３０の貫通ビア３１ｂに挿入し、プローブ３３の先端がベース基板の電極パッド３４と接触する状態で、光ファイバ電界プローブ３３をベース基板３０に接着剤（例えば、紫外線硬化型エポキシ樹脂）２２で固定し、紫外線の照射により接着剤を硬化させる。この際、貫通ビア３１ｂの内部にも接着剤２２を充填し、硬化させてもよい。 After mounting the silicon interposer 10, the tip of the optical fiber electric field probe 33 is inserted into the through via 31b of the base substrate 30, and the optical fiber electric field probe 33 is in contact with the electrode pad 34 of the base substrate. Is fixed to the base substrate 30 with an adhesive (for example, an ultraviolet curable epoxy resin) 22, and the adhesive is cured by irradiation with ultraviolet rays. At this time, the adhesive 22 may be filled in the through via 31b and cured.

また、シリコン・インターポーザ１０を実装した後に、シリコン・インターポーザ１０に形成されたフォトダイオード１２の配列と同じピッチで開けられたベース基板３０の貫通孔３１ａに、接着剤（例えば紫外線硬化型エポキシ樹脂）を注入する。その後、この貫通穴３１に光ファイバ３２の先端がフォトダイオード１２に触れるまで挿入する（このとき、光ファイバ３２の先端には接着剤が付着している）。この状態で、光ファイバ３２に紫外線を通して、光ファイバ３２の先端に付着している紫外線硬化型エポキシ樹脂に照射し、エポキシ樹脂を硬化させる。これにより、光ファイバ３２の先端と受信部１２とを接着剤２２により固定する。さらに、光ファイバ３２とベース基板３０の上面を接着剤（例えば、紫外線硬化型エポキシ樹脂）２２で固定する。 Further, after mounting the silicon interposer 10, an adhesive (for example, an ultraviolet curable epoxy resin) is inserted into the through holes 31 a of the base substrate 30 opened at the same pitch as the arrangement of the photodiodes 12 formed in the silicon interposer 10. Inject. Thereafter, the optical fiber 32 is inserted into the through hole 31 until the tip of the optical fiber 32 touches the photodiode 12 (at this time, an adhesive is attached to the tip of the optical fiber 32). In this state, ultraviolet rays are passed through the optical fiber 32 to irradiate the ultraviolet curable epoxy resin adhering to the tip of the optical fiber 32 to cure the epoxy resin. Thereby, the tip of the optical fiber 32 and the receiving unit 12 are fixed by the adhesive 22. Furthermore, the optical fiber 32 and the upper surface of the base substrate 30 are fixed with an adhesive (for example, an ultraviolet curable epoxy resin) 22.

引き続いて、シリコン・インターポーザ１０とベース基板３０の間にアンダーフィル材（例えば、一液性加熱硬化型エポキシ樹脂）２１を注入し、加熱して硬化させる。最後に、型枠（図示せず）を使用してモールド材（例えば、一液性加熱硬化型エポキシ樹脂）３６を注入し、加熱硬化させる。これにより、ベース基板３０と光ファイバ３２及び３３とが一体化する。また、このような一連の工程を経て、図示のような、ベース基板３０にシリコン・インターポーザ１０が一体化した本発明のプローブカード１が得られる。 Subsequently, an underfill material (for example, one-pack thermosetting epoxy resin) 21 is injected between the silicon interposer 10 and the base substrate 30, and is cured by heating. Finally, using a mold (not shown), a molding material (for example, a one-component thermosetting epoxy resin) 36 is injected and heat-cured. Thereby, the base substrate 30 and the optical fibers 32 and 33 are integrated. Further, through such a series of steps, the probe card 1 of the present invention in which the silicon interposer 10 is integrated with the base substrate 30 as illustrated is obtained.

図示していないが、試験装置は、光ファイバを介して、本発明のプローブカードに接続することができ、配線間のクロストークを防止することができる。クロストーク等の電気的な問題が生じないため、プローブカードと試験装置の接続は、任意の長さで行うことができる。また、試験装置そのものは、本発明の実施において、特に限定されるものではない。 Although not shown, the test apparatus can be connected to the probe card of the present invention via an optical fiber, and crosstalk between wirings can be prevented. Since electrical problems such as crosstalk do not occur, the probe card and the test apparatus can be connected to each other with an arbitrary length. Further, the test apparatus itself is not particularly limited in the implementation of the present invention.

本発明の好ましい１形態によるプローブカードの主要部を拡大して示した断面図である。It is sectional drawing which expanded and showed the principal part of the probe card by preferable one form of this invention. 本発明の実施に使用される光ファイバ電界プローブを示した斜視図である。It is the perspective view which showed the optical fiber electric field probe used for implementation of this invention. 図２の光ファイバ電界プローブを使用して行われる観測信号出力のメカニズムを説明した模式図である。It is the schematic diagram explaining the mechanism of the observation signal output performed using the optical fiber electric field probe of FIG. 本発明による好ましい１形態による回路試験装置を示した断面図である。1 is a cross-sectional view showing a circuit test apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

Explanation of symbols

１プローブカード
２半導体チップ
１０インターポーザ
１０ａ第１の表面
１０ｂ第２の表面
１１信号処理部
１２受信部（フォトダイオード）
１３増幅器（アンプ）
１４コントローラ
１５発信部（電極パッド）
１７プローブピン
３０ベース基板
３１ａ貫通孔
３１ｂ貫通ビア
３２第１の光ファイバ
３３第２の光ファイバ
Ｒ１、Ｒ２終端抵抗
Ｓ１〜Ｓ４スイッチ手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Probe card 2 Semiconductor chip 10 Interposer 10a 1st surface 10b 2nd surface 11 Signal processing part 12 Reception part (photodiode)
13 Amplifier
14 Controller 15 Transmitter (electrode pad)
17 Probe Pin 30 Base Substrate 31a Through Hole 31b Through Via 32 First Optical Fiber 33 Second Optical Fiber R1, R2 Termination Resistance S1-S4 Switch Means

Claims

A probe card that is placed on a semiconductor chip and used for electrical testing of the semiconductor chip,
A probe card is configured by combining the interposer for probing and the base substrate integrally bonded to the interposer on the second surface side of the interposer,
The interposer is
A first surface on the semiconductor chip side, and a second surface on the test apparatus side opposite to the first surface;
A plurality of probe pins are disposed on the first surface at positions corresponding to the electrode pads of the semiconductor chip so as to be in contact with the electrode pads,
On the second surface, there are a receiving unit for receiving an optical test signal from the test apparatus, and a transmission unit for outputting an electrical observation signal from the semiconductor chip to the test apparatus. Has been placed,
The receiver has a signal conversion means for converting the optical test signal received by the receiver into an electrical test signal,
The base substrate includes a plurality of through holes and through vias formed therethrough,
The through hole has a first optical fiber for inputting a test signal from a test apparatus arranged outside the probe card to the semiconductor chip via the interposer, and the through via has the above-mentioned A probe card, wherein a second optical fiber for outputting an observation signal from a semiconductor chip to the test apparatus via the interposer is inserted and fixed.

In the interposer, the receiving unit, the transmitting unit, and the probe pin are connected via a plurality of wires, and at that time, the wiring from the receiving unit and the wiring from the transmitting unit are joined together to form one line. And a switch means that is connected to one common probe pin and that enables switching between the test signal input and the observation signal output with respect to the common probe pin. The probe card according to claim 1.

3. The probe card according to claim 2 , wherein in the interposer, the common wiring further includes a termination resistor connected to the common wiring, and a switch unit that allows the termination to be turned on and off.

The probe card according to claim 2 , wherein the interposer further includes a controller that enables switch control of the switch means.

The probe card according to claim 1, wherein a body of the interposer is made of a silicon substrate.

The probe according to any one of claims 1 to 5, wherein a body of the interposer is made of a silicon substrate, and a signal processing unit including the receiving unit and the transmitting unit is built in the silicon substrate. card.

The receiving unit of the interposer is optically connected to the end of the first optical fiber, and the transmitting unit of the interposer is electromagnetically coupled to the end of the second optical fiber. Item 7. The probe card according to any one of Items 1 to 6.

The probe card according to claim 7, wherein an EO film is formed at an end of the second optical fiber.

The probe card according to claim 8, wherein the second optical fiber is an optical fiber electric field probe.

A circuit test apparatus that is disposed on a semiconductor chip and used for electrical testing of the semiconductor chip,
A circuit test apparatus comprising: the probe card according to claim 1; and a test apparatus to which the first and second optical fibers of the probe card are respectively connected. .