JP5942376B2 - 半導体ウエハ、及び半導体ウエハの検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば高周波デバイスチップの製造に用いられる半導体ウエハ、半導体ウエハ検査装置、及び半導体ウエハの検査方法に関する。

特許文献１には、プローブカードを用いて半導体ウエハの特性を検査する技術が開示されている。

特開２００６−３４４６６２号公報

半導体ウエハの検査において、半導体ウエハの裏面電極を検査ステージに吸着させ、裏面電極を端子として用いることがある。その場合、裏面電極と検査ステージの電気的接続を安定させるために、半導体ウエハを検査ステージに強く吸着させなければならない。しかし、半導体ウエハと検査ステージの間に異物などが混入すると、強い吸着力により半導体ウエハに過度の力がかかり半導体ウエハがダメージを受けたり、測定精度が低下したりすることがあった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、半導体ウエハの裏面電極の端子としての機能を維持しつつ、半導体ウエハに過度の力がかかることを防止できる半導体ウエハ、半導体ウエハ検査装置、及び半導体ウエハの検査方法を提供することを目的とする。

本願の発明に係る半導体ウエハは、ダイシングラインを隔てて複数のチップが並ぶ半導体ウエハの表面側に形成された表面電極と、該半導体ウエハの裏面側に、該ダイシングラインを隔てて形成された複数の裏面電極と、記半導体ウエハの裏面側に、該ダイシングラインを跨いで該複数の裏面電極を電気的に接続する接続パターンと、を備え、該複数の裏面電極のうちの少なくともひとつは、該半導体ウエハのバイアホールを介して該表面電極と電気的に接続され、該表面電極は該半導体ウエハの外周に沿ってのみ複数形成されたことを特徴とする。

本発明に係る半導体ウエハの検査方法は、複数の表面電極と、バイアホールを介して該複数の表面電極と電気的に接続された裏面電極を有する半導体ウエハを、検査ステージの載置面に載置する工程と、該検査ステージに取り付けられた第１プローブ針を該複数の表面電極に接続する工程と、該第１プローブ針と該複数の表面電極を接続した状態で、第２プローブ針を有するプローブカードを用いて該半導体ウエハの特性を測定する工程と、を有し、該裏面電極は該半導体ウエハの裏面全体に形成され、該複数の表面電極は該半導体ウエハの外周に沿ってのみ形成されたことを特徴とする。

本発明によれば、半導体ウエハの裏面電極の端子としての機能を維持しつつ、半導体ウエハに過度の力がかかることを防止できる。

本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハの表面を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハの裏面を示す図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。 本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハ検査装置を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハの検査方法を示す図である。 第１プローブ針を表面電極に接続することを示す図である。 本発明の実施の形態２に係る半導体ウエハ検査装置を示す図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハの表面を示す図である。半導体ウエハ１０には複数のチップ１２が形成されている。複数のチップ１２は、ダイシングライン１４を隔てて並べられている。半導体ウエハ１０の表面側には表面電極１６ａ、１６ｂ、１６ｃが形成されている。表面電極１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、半導体ウエハ１０の外周に沿って複数形成されるものである。表面電極１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、半導体ウエハ１０の測定時にグランド端子となるべき部分である。

図２は、本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハの裏面を示す図である。半導体ウエハ１０の裏面側には複数の裏面電極２０が形成されている。複数の裏面電極２０は、例えばめっきやスパッタによるＡｕで形成されている。複数の裏面電極２０の１つの裏面電極と、隣接する裏面電極との間にはダイシングライン２２が形成されている。ダイシングライン２２はＡｕが形成されずＧａＡｓ基板が露出した部分であって、複数の裏面電極２０を個々の裏面電極に区切るものである。

複数の裏面電極２０を一体的に接続するように接続パターン２４が形成されている。具体的に説明する。複数の裏面電極２０のうちの1つの裏面電極２０ｘは、接続パターン２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄを介して隣接する裏面電極と電気的に接続されている。つまり、接続パターン２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄは、ダイシングライン２２を跨いで形成され、裏面電極２０ｘと他の裏面電極とを電気的に接続する。同様に全ての裏面電極が接続パターン２４で電気的に接続されている。このように、半導体ウエハ１０の裏面側には、ダイシングライン２２を跨いで複数の裏面電極２０を電気的に接続する接続パターン２４が形成されている。

裏面電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃには、それぞれバイアホール２６ａ、２６ｂ、２６ｃが形成されている。バイアホール２６ａは、裏面電極２０ａと表面電極１６ａを接続するために形成されている。バイアホール２６ｂは、裏面電極２０ｂと表面電極１６ｂを接続するために形成されている。バイアホール２６ｃは、裏面電極２０ｃと表面電極１６ｃを接続するために形成されている。

図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。バイアホール２６ａはＧａＡｓ基板３０を貫くように形成されている。裏面電極２０ａは、バイアホール２６ａの内壁に及ぶように形成されている。裏面電極２０ａはバイアホール２６ａを通って表面電極１６ａと電気的に接続されている。裏面電極２０ａは接続パターン２４により複数の裏面電極２０の全てと接続されているので、表面電極１６ａは複数の裏面電極２０と接続されている。半導体ウエハ１０の表面は適宜に形成された保護膜３２で保護されている。

図４は、本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハ検査装置を示す図である。半導体ウエハ検査装置４０は、外箱４２の中にＸ−Ｙステージ４４を備えている。Ｘ−Ｙステージ４４の上には、Ｘ−θ軸を持つ検査ステージ４６が取り付けられている。検査ステージ４６は、半導体ウエハ１０を載置する載置面４６ａを備えている。検査ステージ４６には、載置面４６ａに半導体ウエハ１０を吸着するための吸着手段４８が取り付けられている。吸着手段４８は吸気システムを有する。

検査ステージ４６には治具５０が取り付けられている。治具５０には半導体ウエハ１０の外周側に形成された表面電極１６ａ、１６ｂ、１６ｃとコンタクトする第１プローブ針５２が取り付けられている。外箱４２には、半導体ウエハ１０の特性を測定するプローブカードを支持するプローブカードホルダー５４が形成されている。プローブカードホルダー５４には、第２プローブ針５６ａを有するプローブカード５６が取り付けられている。

続いて、半導体ウエハの検査方法を説明する。図５は、本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハの検査方法を示す図である。まず、外箱４２のカバードア又はウエハローダ部を経由して、半導体ウエハ１０を載置面４６ａに載置する。次いで、第１プローブ針５２を表面電極１６ａ、１６ｂ、１６ｃに接続する。図６は、第１プローブ針を表面電極に接続することを示す図である。図６に示すように、第１プローブ針５２は半導体ウエハ１０の外側から表面電極１６ａ、１６ｂ、１６ｃに伸びている。

次いで、第１プローブ針５２と表面電極１６ａ、１６ｂ、１６ｃを接続した状態で、プローブカード５６を用いて半導体ウエハ１０の特性を測定する。この測定は、例えば、高周波測定でもよい。

本発明の実施の形態１に係る半導体ウエハ１０の検査では、第１プローブ針５２を表面電極１６ａ、１６ｂ、１６ｃに接続することで、複数の裏面電極２０をグランド端子として用いることができる。複数の裏面電極２０をグランド端子として用いると、第１プローブ針５２を電気的に安定させることができるので、半導体ウエハ１０を載置面４６ａに強く吸着させる必要はない。そのため吸着手段４８による吸着圧は、半導体ウエハ１０が位置ずれしない程度まで減圧してよい。よって、裏面電極２０の端子としての機能を維持しつつ、半導体ウエハ１０に過度の力がかかることを防止できる。

さらに、本発明の実施の形態１によれば、複数の裏面電極２０と検査ステージ４６の電気的接続は不要であるので、検査ステージ４６は導電性材料以外の材料で形成することができる。例えば、検査ステージ４６の上に弾性部分を形成してもよい。弾性部分を形成すると、検査ステージと半導体ウエハの間に異物があっても弾性部分が異物を吸収するように変形するので半導体ウエハへのダメージを緩和できる。

表面電極１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、半導体ウエハ１０の外周に沿って複数形成したので、これらを第１プローブ針５２と接続すると、半導体ウエハ１０を検査ステージ４６に固定することができる。第１プローブ針５２による半導体ウエハ１０の固定が十分であれば、吸着手段４８は省略しても良い。

ところで、本発明の表面電極１６ｂ、１６ｃは予備的に形成されているものである。そのため、表面電極は１つだけ形成してもよい。同様に、複数の裏面電極２０のうちの少なくともひとつが、半導体ウエハ１０のバイアホールを介して表面電極と電気的に接続されればよい。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る発明は、実施の形態１に係る発明と共通点が多いので、実施の形態１に係る発明との相違点を中心に説明する。図７は、本発明の実施の形態２に係る半導体ウエハ検査装置を示す図である。検査ステージ６０は導電性の材料で形成されている。検査ステージ６０のうち、半導体ウエハ１０を載置する面は載置面６０ａである。検査ステージ６０には、半導体ウエハ１０を載置面６０ａに吸着するための第１吸着手段６２と第２吸着手段６４が形成されている。第１吸着手段６２は、載置面６０ａの中央部に半導体ウエハ１０を吸着する吸気口を有している。第２吸着手段６４は、載置面６０ａの中央部の外側に半導体ウエハ１０を吸着する吸気口を有している。第２吸着手段６４は、第１吸着手段６２よりも高い吸着圧で半導体ウエハ１０を吸着するものである。

上述の半導体ウエハ検査装置を用いて、実施の形態１と同様の検査方法により半導体ウエハ１０の特性を測定する。ただし、実施の形態１と異なり、本発明の実施の形態２に係る半導体ウエハ検査装置には第１プローブ針はない。

半導体ウエハ１０の外側は、第２吸着手段６４により載置面６０ａに強く吸着する。こうすると、表面電極１６ａ、１６ｂ、１６ｃの直下の裏面電極が載置面６０ａに強く吸着し、表面電極１６ａ、１６ｂ、１６ｃから検査ステージ６０に至る最短経路の接続を強化できる。よって、裏面電極と検査ステージ６０の電気的接続を安定させ測定精度を高めることができる。

他方、半導体ウエハ１０の中央部は、第１吸着手段６２により比較的弱く載置面６０ａに吸着する。こうすると、半導体ウエハ１０と検査ステージ６０の間の異物による半導体ウエハ１０のダメージを緩和できる。以上より、半導体ウエハ１０の裏面電極の端子としての機能を維持しつつ、半導体ウエハ１０に過度の力がかかることを防止できる。

なお、本発明の実施の形態２に係る半導体ウエハ、半導体ウエハ検査装置、及び半導体ウエハの検査方法は、少なくとも実施の形態１と同程度の変形が可能である。また、本発明の実施の形態１、２では基板はＧａＡｓで形成されることとしたが、例えばＳｉ、ＳｉＣ、ＩｎＰ、Ａｌ_２Ｏ_３（サファイア）、又はＧａＮで基板を形成してもよい。

１０ 半導体ウエハ、 １２ 複数のチップ、 １４ ダイシングライン、 １６ａ,１６ｂ,１６ｃ 表面電極、 ２０ 複数の裏面電極、 ２２ ダイシングライン、 ２４ 接続パターン、 ２６ａ，２６ｂ,２６ｃ バイアホール、 ３０ ＧａＡｓ基板、 ３２ 保護膜、 ４０ 半導体ウエハ検査装置、 ４２ 外箱、 ４４ Ｘ−Ｙステージ、 ４６ 検査ステージ、 ４６ａ 載置面、 ４８ 吸着手段、 ５０ 治具、 ５２ 第１プローブ針、 ５４ プローブカードホルダー、 ５６ プローブカード、 ５６ａ 第２プローブ針、 ６０ 検査ステージ、 ６０ａ 載置面、 ６２ 第１吸着手段、 ６４ 第２吸着手段

Claims (2)

1. ダイシングラインを隔てて複数のチップが並ぶ半導体ウエハの表面側に形成された表面電極と、
   前記半導体ウエハの裏面側に、前記ダイシングラインを隔てて形成された複数の裏面電極と、
   前記半導体ウエハの裏面側に、前記ダイシングラインを跨いで前記複数の裏面電極を電気的に接続する接続パターンと、を備え、
   前記複数の裏面電極のうちの少なくともひとつは、前記半導体ウエハのバイアホールを介して前記表面電極と電気的に接続され、
   前記表面電極は前記半導体ウエハの外周に沿ってのみ複数形成されたことを特徴とする半導体ウエハ。
2. 複数の表面電極と、バイアホールを介して前記複数の表面電極と電気的に接続された裏面電極を有する半導体ウエハを、検査ステージの載置面に載置する工程と、
   前記検査ステージに取り付けられた第１プローブ針を前記複数の表面電極に接続する工程と、
   前記第１プローブ針と前記複数の表面電極を接続した状態で、第２プローブ針を有するプローブカードを用いて前記半導体ウエハの特性を測定する工程と、を有し、
   前記裏面電極は前記半導体ウエハの裏面全体に形成され、
   前記複数の表面電極は前記半導体ウエハの外周に沿ってのみ形成されたことを特徴とする半導体ウエハの検査方法。

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