JP6233039B2

JP6233039B2 - 半導体試験治具、測定装置、試験方法

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Publication number: JP6233039B2
Application number: JP2014006162A
Authority: JP
Inventors: 岡田　章; 章岡田; 貴也野口; 竹迫　憲浩; 憲浩竹迫; 欽也山下; 肇秋山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2017-11-22
Anticipated expiration: 2034-01-16
Also published as: JP2015135255A

Description

本発明は、複数の縦型半導体チップの試験に用いられる半導体試験治具、測定装置、及びその測定装置を用いた試験方法に関する。

特許文献１には、複数のＩＣパッケージを試験中一括して取り扱える半導体搬送トレイ、及びその半導体搬送トレイを用いた検査装置が開示されている。特許文献１の検査装置の検査対象となるＩＣパッケージは、ウエハから切り出された１個以上のベアチップをパッケージ化した、底面に凸状接触電極を有するものである。

特開２００６−２９２７２７号公報

特許文献１に開示の検査装置では、上面電極と下面電極の間に縦方向に電流を流す縦型半導体チップの電気的特性を測定することができない。縦型半導体チップの特定部分に電流が集中して縦型半導体チップが高温になることを回避しつつ、複数の縦型半導体チップの電気的特性を同時に測定できる半導体試験治具、測定装置、及びその測定装置を用いた試験方法が待望されていた。

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、縦型半導体チップの特定部分に電流が集中することを回避でき、かつ複数の縦型半導体チップの電気的特性を同時に測定できる半導体試験治具、測定装置、及びその測定装置を用いた試験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試験治具は、絶縁体で形成された基台と、絶縁体で形成された複数の枠が格子状に設けられ、該基台を複数のチップ設置部に区切るように該基台に固定された枠体と、該基台に互いに絶縁されるように埋め込まれた複数の金属部品と、該複数のチップ設置部は、それぞれ、平面視で該複数の金属部品のいずれか１つの金属部品が露出した導電部と、該基台が露出した絶縁部と、を有し、該枠体のうち、平面視で該絶縁部と隣接する部分に該金属部品を露出させる貫通孔が形成されたことを特徴とする。

本願の発明に係る測定装置は、絶縁体で形成された基台と、絶縁体で形成された複数の枠が格子状に設けられ、該基台を複数のチップ設置部に区切るように該基台に固定された枠体と、該基台に互いに絶縁されるように埋め込まれた複数の金属部品と、を備え、該複数のチップ設置部は、それぞれ、平面視で該複数の金属部品のいずれか１つの金属部品が露出した導電部と、該基台が露出した絶縁部と、を有し、該枠体のうち、平面視で該絶縁部と隣接する部分に該金属部品を露出させる貫通孔が形成された半導体試験治具と、該半導体試験治具をのせるステージと、該複数のチップ設置部のそれぞれに１つずつ設置された縦型半導体チップのうち少なくとも２つの縦型半導体チップを同時に測定する測定器と、を備えたことを特徴とする。

本願の発明に係る試験方法は、絶縁体で形成された基台と、絶縁体で形成された複数の枠が格子状に設けられ、該基台を複数のチップ設置部に区切るように該基台に固定された枠体と、該基台に互いに絶縁されるように埋め込まれた複数の金属部品と、を備え、該複数のチップ設置部は、それぞれ、平面視で該複数の金属部品のいずれか１つの金属部品が露出した導電部と、該基台が露出した絶縁部と、を有する半導体試験治具の該複数のチップ設置部に上面電極と下面電極を有する縦型半導体チップをのせて、該下面電極と該導電部を接触させる工程と、該半導体試験治具をステージにのせる工程と、該枠体のうち、平面視で該絶縁部と隣接する部分に該金属部品を露出させるように形成された貫通孔に第１プローブをとおして該第１プローブを該金属部品にあてつつ、第２プローブを該上面電極にあてて、該複数の縦型半導体チップの電気的特性を測定する工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、縦型半導体チップの下面電極に接する金属部品を設置部ごとに設けたため、縦型半導体チップの特定部分に電流が集中することを回避でき、かつ複数の縦型半導体チップの電気的特性を同時に測定できる。

実施の形態１に係る半導体試験治具の平面図である。図１のＩＩ−ＩＩ破線における断面図である。ステージの斜視図である。測定器の斜視図である。縦型半導体チップを示す図である。測定時のプローブの配置を示す図である。図６の平面図である。変形例に係る半導体試験治具の一部断面図である。実施の形態２に係る半導体試験治具の平面図である。変形例に係る半導体試験治具の一部平面図である。他の変形例に係る半導体試験治具の一部平面図である。本発明の実施の形態３に係る半導体試験治具の平面図である。図１２のXIII-XIII破線における断面図である。測定時の半導体試験治具等の一部断面図である。図１４の平面図である。実施の形態４に係る半導体試験治具等の一部断面図である。実施の形態５に係る半導体試験治具等の一部断面図である。実施の形態６に係る半導体試験治具の平面図である。図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ破線における断面図である。実施の形態７に係る半導体試験治具等の一部断面図である。

本発明の実施の形態に係る半導体試験治具、測定装置、及び試験方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体試験治具１０の平面図である。半導体試験治具１０は、絶縁体で形成された基台１２を備えている。基台１２の角には切り欠き部１２ａが形成されている。基台１２の外周部分には４つの穴１２ｂが形成されている。切り欠き部１２ａと穴１２ｂは例えば基台１２に対する機械加工により作成する。切り欠き部１２ａと４つの穴１２ｂはまとめて位置合わせ部と称する。

基台１２の上には枠体１４がある。枠体１４は基台１２と一体的に形成されている。枠体１４は、絶縁体で形成された複数の枠が格子状に設けられることで、基台１２を複数のチップ設置部２０に区切るものである。具体的には、枠体１４は１６個の枠を備えているので、１６個のチップ設置部２０が形成されている。１つのチップ設置部２０は１つの縦型半導体チップを収容できる大きさである。枠体１４には貫通孔１４ａが形成されている。貫通孔１４ａは、１６個の枠のそれぞれに少なくとも１つずつ形成されている。

チップ設置部２０には金属部品１６が複数（４つ）形成されている。金属部品１６は例えばアルミニウム又は銅で形成されている。金属部品１６は、複数のチップ設置部２０のうちの少なくとも２つのチップ設置部でつながっている。具体的には、１つの金属部品１６は、ｙ方向と平行方向に並んだ４つのチップ設置部２０に設けられている。

金属部品１６の形状等について図２を参照して説明する。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ破線における断面図である。複数の金属部品１６は、互いに絶縁されるように基台１２に埋め込まれている。複数のチップ設置部２０は、それぞれ、平面視で複数の金属部品１６のいずれか１つの金属部品１６が露出した導電部２２と、基台１２が露出した絶縁部２４を有している。導電部２２と絶縁部２４は１つの平坦面を形成している。

導電部２２はチップ設置部２０の左半分を占め、絶縁部２４はチップ設置部２０の右半分を占めている。このように定義すると、導電部２２の僅かな領域において基台１２が露出するが、その僅かな基台１２の露出部分は絶縁部ではない。その僅かな基台１２の露出部分をなくして金属部品を導電部２２の全面で露出させてもよい。

導電部２２は、洗浄又は研磨によりバリ又は突起を除去しフラットな面とすることで、縦型半導体チップにダメージを与えないようにすることが望ましい。

貫通孔１４ａは、枠体１４のうち、絶縁部２４と接する部分に形成されている。言い換えれば、枠体１４の枠を構成する４つの直線部分のうち、金属部品１６から最も遠い直線部分に貫通孔１４ａが形成されている。貫通孔１４ａの底面には金属部品１６が露出している。金属部品１６は、貫通孔１４ａの底面に露出する部分と、絶縁部２４直下で基台１２の中に埋め込まれた部分と、導電部２２で露出する部分とを有する形状となっている。

貫通孔１４ａには電流を流すプローブを挿入するので、放電防止の観点から、貫通孔１４ａは枠体１４の最も厚い部分に平面視で略円形に形成することが好ましい。枠体１４には、チップ設置部２０を囲むように斜面が形成されている。

図１の説明に戻る。前述のとおり、複数のチップ設置部２０は、それぞれ、導電部２２と絶縁部２４を有している。導電部２２と絶縁部２４の境界線は、平面視で、複数のチップ設置部２０のそれぞれを２等分するように複数のチップ設置部２０のそれぞれの中央に位置している。

半導体試験治具１０の作製方法について説明する。半導体試験治具１０はインサート成形で作製する。具体的には、金型内に挿入した金属部品１６の周りに樹脂で基台１２及び枠体１４を形成して、金属部品１６と、基台１２及び枠体１４とを一体化することで、半導体試験治具１０を作製する。このようにインサート成形することで容易に半導体試験治具１０を作製できる。

図３は、半導体試験治具１０をのせるステージ３０の斜視図である。ステージ３０は、平坦面３２の角部に形成された平面視で３角形の突起部３４と、平坦面３２の上に形成された平面視で円形の４つの突起部３６とを備えている。突起部３４は突起部３６よりも上方に長く伸びている。

図４は、測定器４０の斜視図である。測定器４０はプローブカード４２を備えている。プローブカード４２は、第１プローブ４２ａと、第１プローブ４２ａより短い４本の第２プローブ４２ｂを備えている。第１プローブ４２ａと第２プローブ４２ｂを第１プローブ群４２Ａと称する。

プローブカード４２は、第３プローブ４２ｃと、第３プローブ４２ｃより短い４本の第４プローブ４２ｄを備えている。第３プローブ４２ｃと第４プローブ４２ｄを第２プローブ群４２Ｂと称する。プローブカード４２は取り付け部４４に固定されている。半導体試験治具１０、ステージ３０、及び測定器４０で測定装置を構成している。

本発明の実施の形態１に係る試験方法について説明する。まず、図５を参照して、試験対象とする縦型半導体チップ５０、５１について説明する。縦型半導体チップ５０、５１は半導体ウエハをダイシングなどで個片化して形成されたものである。縦型半導体チップ５０は、本体部５０ａと、本体部５０ａの上面側に形成された上面電極５０ｂと、本体部５０ａの下面側に形成された下面電極５０ｃを備えている。縦型半導体チップ５０は、上面電極５０ｂと下面電極５０ｃの間に縦方向に電流を流すものである。縦型半導体チップ５１も同様である。

最初の工程として、図５に示すように、複数のチップ設置部２０に縦型半導体チップをのせる。具体的には、縦型半導体チップ５０をチップ設置部２０に導くガイドとして枠体１４の斜面を利用して、チップ設置部２０に縦型半導体チップ５０をのせる。これにより、下面電極５０ｃの半分は導電部２２と接し、残り半分は絶縁部２４と接する。この工程では、１６個のチップ設置部２０のすべてに１つずつ縦型半導体チップをのせる。

次いで、縦型半導体チップを搭載した半導体試験治具１０をステージ３０にのせる。このとき、半導体試験治具１０の位置合わせ部を利用して、ステージ３０の予め定められた場所に半導体試験治具１０をのせる。具体的には、まず、切り欠き部１２ａをステージ３０の突起部３４の側面にあてて半導体試験治具１０の方向を確定する。その後、半導体試験治具１０をステージ３０に近づけ、突起部３６を穴１２ｂに挿入する。このように、位置合わせ部を利用して半導体試験治具１０をステージ３０の予め定められた場所にのせることで、１６個の縦型半導体チップを一括して予め定められた場所に位置決めする。

次いで、図６に示すように、第１プローブ４２ａを貫通孔１４ａを通して金属部品１６にあてつつ、４本の第２プローブ４２ｂを上面電極５０ｂにあてる。第３プローブ４２ｃを別の貫通孔１４ａを通して別の金属部品１６にあてつつ、４本の第４プローブ４２ｄを上面電極５１ｂにあてる。これにより下面電極５０ｃは金属部品１６を介して第１プローブ４２ａに接続され、下面電極５１ｃは別の金属部品１６を介して第３プローブ４２ｃに接続される。このように、第１プローブ群４２Ａを縦型半導体チップ５０に電気的に接続し、第２プローブ群４２Ｂを縦型半導体チップ５１に電気的に接続する。

この状態で、第１プローブ４２ａ及び第２プローブ４２ｂに電流を印加し、第３プローブ４２ｃ及び第４プローブ４２ｄに電流を印加し、２つの縦型半導体チップ５０、５１の電気的特性を同時に測定する。図６の矢印は電流の流れる方向を示す。第１プローブ４２ａから金属部品１６に進んだ電流は、金属部品１６内の導電部２２と絶縁部２４の境界まで進み、当該境界の周辺から下面電極５０ｃに流れる。そして、下面電極５０ｃから上面電極５０ｂを経由して第２プローブ４２ｂへ電流が流れる。第２プローブ群４２Ｂ側についても同様である。

図７は、図６の平面図である。２本の第２プローブ４２ｂは導電部２２の直上に位置し、別の２本の第２プローブ４２ｂは絶縁部２４の直上に位置している。導電部２２と絶縁部２４の境界線から導電部２２の直上の第２プローブ４２ｂまでの最短距離と、当該境界線から絶縁部２４の直上の第２プローブ４２ｂまでの最短距離はほぼ等しい。すなわち、第１プローブ４２ａから４本の第２プローブ４２ｂに至る電流経路長は均等になっている。そのため、矢印で示す電流は４本の第２プローブ４２ｂに対してほぼ均等に分散されるので、縦型半導体チップ５０内の電流分布はほぼ均一として縦型半導体チップ５０の特定部分に電流が集中することを回避できる。第２プローブ群４２Ｂ側についても同様である。なお、図７の矢印と逆方向に電流を流してもよい。

縦型半導体チップ５０、５１の試験を終えると、ステージ３０を測定器４０から離す。そして、縦型半導体チップ５０、５１以外の１４個の縦型半導体チップについて、上記と同じ要領で試験を行う。このとき、基台１２によって絶縁された２つの金属部品に電流を流すことができるように、同時測定する２つの縦型半導体チップを選択する。１６個の縦型半導体チップ全てについての試験を行い、処理を終了する。

本発明の実施の形態１に係る半導体試験治具１０によれば、基台１２によって絶縁された２つの金属部品１６に電流を流すことで、金属部品間の電流の回りこみを防止できる。つまり、同時に行う２つの測定のうちの一方の測定が他方の測定に影響を与えることを回避できる。よって、２つの縦型半導体チップの電気的特性を同時かつ正確に測定することができる。

半導体試験治具１０は、基台１２で絶縁された金属部品１６を４つ有しているので、これらの金属部品に同時に電流を流してもよい。つまり、最大４個の縦型半導体チップを同時測定できる。このように、複数のチップ設置部２０のそれぞれに１つずつ設置された縦型半導体チップのうち少なくとも２つの半導体チップを同時かつ正確に測定することができる。

しかも、縦型半導体チップの下面電極に対し金属部品を接触させ、その金属部品にプローブを接触させるので、ステージ３０に電流を流すことは無い。そのため、例えばステージの側面からステージを経由して下面電極に電流を流す場合と比較して、複数の縦型半導体チップを流れる電流の経路長を短くかつ均一にできる。

図６に示すとおり、本発明の実施の形態１では、第１プローブ４２ａと縦型半導体チップ５０の端部の距離が近く、第３プローブ４２ｃと縦型半導体チップ５１の距離が近い。この場合、プローブと縦型半導体チップの間での放電が懸念されるが、第１プローブ４２ａと第３プローブ４２ｃは枠体１４に覆われているので、放電を抑制できる。

図８は変形例に係る半導体試験治具の一部断面図である。貫通孔１４ａの底面と導電部２２の上面が同じ高さとなっている。この場合、貫通孔に挿入するプローブの先端位置と上面電極にあてるプローブの先端位置の高さの差は、縦型半導体チップの厚みと等しくなるので、プローブの位置決めが容易になる。

基台１２と枠体１４は、絶縁体であれば特に限定されないが、例えばＰＰＳ材、ＰＥＥＫ材、又はＰＥＳ材等の樹脂を材料とすることができる。例えば２００℃以上の高温試験を行う場合、又は低温試験を行う場合は、耐熱性又は耐寒性を有するエンジニアリングプラスチックで基台と枠体１４を作成することが望ましい。

半導体試験治具１０はインサート成形で形成した。しかし、枠体と基台を別々に形成してそれらを組み立ててもよい。その場合、まず金属部品と基台をインサート成形にて作製する。その後、射出成形又は切削加工により作製された枠体を、ネジ止め又は嵌め合わせなどの方法により、基台に固定する。このように、枠体と基台を別部品とすると、不具合が生じた枠体又は基台を交換したり、枠体を取り外して洗浄等のメンテナンスをしたりすることが可能となる。

枠体と基台を別々に形成する場合において、金属部品と基台をインサート成形せず、基台に凹部を設けその凹部に金属部品を設置してもよい。この場合、絶縁部を形成するために金属部品の上にのせる絶縁体が必要になるが、その絶縁体を枠体と一体的に形成して、当該枠体を基台に固定することで、金属部品を基台に固定することができる。なお、絶縁部を形成する部分と枠体を別に形成してもよい。

半導体試験治具１０のチップ設置部２０の数は１６個に限定されず適宜調整することができる。位置合わせ部は切り欠き部１２ａと穴１２ｂに限定されず、例えば切り欠き、穴、凹部、又は凸部を適宜用いることができる。半導体試験治具１０は縦型半導体チップの電気的特性を測定するためだけでなく、縦型半導体チップの搬送に用いることも可能である。貫通孔１４ａの開口径を大きくして、貫通孔１４ａに積層プローブなどの複数のプローブを通す構成としてもよい。

上面電極にあてるプローブ（第２プローブ４２ｂ又は第４プローブ４２ｄ）の数は複数であれば特に限定されない。ただし、縦型半導体チップ内の電流が特定部分に集中することを回避するためには、少なくとも１本のプローブを導電部２２の直上に配置し、少なくとも１本のプローブを絶縁部２４の直上に配置することが必要である。なお、これらの変形は以下の実施の形態に係る半導体試験治具、測定装置、及び試験方法にも応用できる。

以下の実施の形態に係る半導体試験治具、測定装置、及び試験方法については、実施の形態１との共通点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係る半導体試験治具１００の平面図である。複数のチップ設置部２０のそれぞれに、１つずつ金属部品１０２が設けられている。１つの金属部品１０２は、基台１２によって他の金属部品１０２と絶縁されている。これにより、あるチップ設置部２０の金属部品１０２に流れる電流が、別のチップ設置部２０の金属部品１０２へ回り込むことを抑制できる。従って、１６個の縦型半導体チップ全てを同時測定することが可能となる。

図１０は、変形例に係る半導体試験治具の一部平面図である。導電部２２と絶縁部２４の境界線は、導電部２２側に凸形状となっている。図１０には縦型半導体チップとプローブも示されている。縦型半導体チップの上面には上面電極５０ｂとゲート電極５０ｄが形成されている。ゲート電極５０ｄは、縦型半導体チップのうち貫通孔に近い部分に形成されている。一般的に、ゲート電極を有する縦型半導体チップを試験する場合、ゲート電極の近傍に電流が集中する。

本発明の実施の形態２では絶縁部２４を導電部２２側に凸になるようにしたので、ゲート電極５０ｄに近い第２プローブ（近傍プローブ）４２ｂに流れる電流の経路長は、ゲート電極５０ｄから遠い第２プローブ（遠方プローブ）４２ｂに流れる電流の経路長より長くなる。そのため、電流経路長だけを考えれば遠方プローブに電流が集中する。しかし、前述のとおり近傍プローブは遠方プローブよりも電流が流れやすくなっているので、結局、近傍プローブと遠方プローブの電流密度をほぼ等しくすることができる。

上記の特徴を失わない限り、絶縁部と導電部の平面形状を適宜変更することができる。図１１は、他の変形例に係る半導体試験治具の一部平面図である。導電部と絶縁部の境界線は、絶縁部側に凸形状となっている。また、ゲート電極５０ｄは縦型半導体チップのうち貫通孔１４ａと反対側に形成されている。近傍プローブ(左側の２本の第２プローブ４２ｂ)は遠方プローブ（右側の２本の第２プローブ４２ｂ）よりも導電部２２と絶縁部２４の境界から離れているので、近傍プローブに流れる電流の経路長は遠方プローブに流れる電流の経路長よりも長い。そのため、電流経路長だけを考えれば遠方プローブに電流が集中する。しかし、近傍プローブは遠方プローブよりも電流が流れやすくなっているので、結局、近傍プローブと遠方プローブの電流密度をほぼ等しくすることができる。

実施の形態３．
図１２は、本発明の実施の形態３に係る半導体試験治具１５０の平面図である。複数のチップ設置部２０のそれぞれに設けられた金属部品として、第１金属部品１５２と、基台１２によって第１金属部品１５２と絶縁された第２金属部品１５４を有している。これにより、導電部は、第１金属部品１５２が露出した第１導電部２２ａと、第２金属部品１５４が露出した第２導電部２２ｂを有している。

貫通孔として、複数の枠のそれぞれに、第１貫通孔１４ｂと第２貫通孔１４ｃが形成されている。第１貫通孔１４ｂは第１金属部品１５２を露出させ、第２貫通孔１４ｃは第２金属部品１５４を露出させている。

図１３は、図１２のXIII-XIII破線における断面図である。第１金属部品１５２の下面は露出している。第１金属部品１５２の側面の凸部１５２ａと、基台１２の側面の凹部１２ｃが嵌め合わせられることで、位置ずれがないように第１金属部品１５２と基台１２が組み立てられている。第２金属部品１５４は、第１金属部品と同じように下面が露出し、第１金属部品と同じように基台に嵌め合わされている。

このように半導体試験治具１５０は、部品の組み立てによって形成されているので、インサート成形の場合と比べて設計変更が容易であり、しかもいずれかの部品の不具合時にその部品の交換ができる。なお、金属部品（第１金属部品１５２、第２金属部品１５４）の基台１２への固定方法は特に限定されず、例えば金属部品の側面に凹部を形成し基台の側面に凸部を形成してもよい。

図１４は、測定時の半導体試験治具等の一部断面図である。金属部品（第１金属部品１５２、第２金属部品１５４）の下面が露出しているので、金属部品がステージ３０と接している。そして、測定時にはステージ３０から金属部品を介して縦型半導体チップ５０を加熱する。

図１５は、図１４の平面図である。図１５では、説明の便宜のために上面電極５０ｂを破線で示している。第１貫通孔１４ｂと第２貫通孔１４ｃに１本ずつ第１プローブ４２ａが挿入されている。上面電極５０ｂにあてられた４本の第２プローブ４２ｂは、それぞれ、第１導電部２２ａの直上、第２導電部２２ｂの直上、第１導電部２２ａと第１貫通孔１４ｂの間、第２導電部２２ｂと第２貫通孔１４ｃの間に位置している。

電流は、第１貫通孔１４ｂに挿入された第１プローブ４２ａから第１金属部品１５２及び縦型半導体チップを経由して２本の第２プローブに流れるとともに、第２貫通孔１４ｃに挿入された第１プローブ４２ａから第２金属部品１５４及び縦型半導体チップを経由して別の２本の第２プローブに流れる。このように、第１金属部品１５２を経由する電流と第２金属部品１５４を経由する電流を生じさせることで、縦型半導体チップ内の電流分布を均一化することができる。

なお、１つのチップ設置部に設ける金属部品の数と、貫通孔の数は特に限定されない。

実施の形態４．
図１６は、本発明の実施の形態４に係る半導体試験治具２００等の一部断面図である。チップ設置部２０の直下では金属部品２０２の下面が露出するが、貫通孔１４ａの直下では基台１２の下面が露出している。その結果、金属部品２０２の下面の露出部分の面積と、縦型半導体チップ５０の下面電極５０ｃの面積がほぼ等しくなっている。

金属部品２０２の下面を露出させて金属部品２０２を加熱する場合、金属部品２０２から基台１２及び枠体１４への熱伝導を抑制するために、金属部品２０２の体積をできるだけ小さくすることが好ましい。本発明の実施の形態４では、貫通孔１４ａの直下で基台１２が露出するので、貫通孔１４ａの直下で金属部品が露出する場合と比較して、金属部品の体積を小さくすることができる。従って、金属部品２０２から基台１２及び枠体１４への熱伝導を抑制し、これらの熱変形を防止できる。

実施の形態５．
図１７は、本発明の実施の形態５に係る半導体試験治具２５０等の一部断面図である。基台２５２と金属部品２５４は嵌め合わせて固定されている。金属部品２５４の下面が基台２５２の下面よりも下方にある。つまり、金属部品２５４の下面のＺ座標は、基台２５２の下面のＺ座標よりもＺ１だけ小さくなっている。これにより、熱源となるステージは金属部品２５４のみにあたり基台２５２にはあたらない。そのため、基台及び枠体への熱伝導を抑制できる。

半導体試験治具２５０は、以下のように組み立てられている。まず基台２５２と金属部品２５４を嵌め合わせて固定する。次に、金属部品２５４の凹部に絶縁体２５６を設ける。絶縁体２５６により絶縁部２４が形成される。次に、一部が絶縁体２５６の上に位置する枠体２５８を基台２５２に固定する。これにより、絶縁体２５６を固定することができる。

実施の形態６．
図１８は、本発明の実施の形態６に係る半導体試験治具３００の平面図である。チップ設置部２０には金属部品３０２が形成されている。チップ設置部２０の殆どは金属部品３０２が露出した導電部２２で占められている。導電部２２を囲むように絶縁部２４がある。

図１９は、図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ破線における断面図である。金属部品３０２は、第１部分３０２Ａと、第２部分３０２Ｂと、第３部分３０２Ｃが一体的に形成されたものである。第１部分３０２Ａは、貫通孔１４ａの底面に露出した部分である。また、第１部分３０２Ａの下面も露出している。第２部分３０２Ｂは、第１部分３０２Ａの上に第１部分３０２Ａよりも狭い幅で形成された部分である。第３部分３０２Ｃは、第２部分３０２Ｂの上に、第２部分３０２Ｂよりも広い幅で形成された部分である。

試験時の電流は、第１部分３０２Ａの貫通孔１４ａの底面に露出した部分から、第１部分３０２ＡをＸ負方向に進み、第２部分３０２Ｂでチップ設置部の中央部直下に誘導され、第３部分３０２Ｃを経由し縦型半導体チップに至る。この電流経路は、ここまでの実施の形態と同様に、各プローブに流れる電流の経路長を均一にするものである。さらに、縦型半導体チップの下面電極の殆どは金属部品３０２と接しているので、効率的に縦型半導体チップを昇温できる。

実施の形態７．
図２０は、本発明の実施の形態７に係る半導体試験治具３５０等の一部断面図である。チップ設置部２０に、導電部２２と絶縁部２４に接するように、金属プレート３５２が設けられている。金属プレート３５２と導電部２２との間で位置ずれが発生することを防止するために、両者を嵌め合い構造で固定することが好ましい。

縦型半導体チップ５０の下面電極５０ｃの全面が金属プレート３５２に接する。従って、金属部品３５４の形状を図１９の金属部品３０２のように複雑化させることなく、効率的に縦型半導体チップ５０を加熱できる。

図１９の金属部品３０２のように複雑な形状の金属部品はインサート成形が困難であるが、図２０の金属部品３５４のように単純な形状の金属部品であれば、インサート成形が容易である。なお、金属プレート３５２と、導電部２２及び絶縁部２４との間に、導電性のペーストを設けて、金属プレート３５２と導電部２２の電気的接続を確保することが好ましい。

貫通孔１４ａには、貫通孔１４ａの底面の金属部品３５４と接するように、導電性のスペーサ３５６が設けられている。スペーサ３５６の上面のＺ座標は上面電極５０ｂの上面のＺ座標と一致している。従って、第１プローブと第２プローブの先端位置を一致させることができるので、先端位置の位置合わせが容易となる。

金属プレート３５２は、図１９の第３部分３０２Ｃと同じく、縦型半導体チップの下面電極の大部分と接してその加熱を効率化するものである。従って、金属プレート３５２と第３部分３０２Ｃは、下面電極の半分以上と接する必要があるが、必ずしも下面電極全面と接する必要はない。

ここまでに説明した各実施の形態に係る半導体試験治具、測定装置、及び試験方法の特徴は適宜に組み合わせて用いてもよい。

１０半導体試験治具、１２基台、１４枠体、１４ａ貫通孔、１４ｂ第１貫通孔、１４ｃ第２貫通孔、１６金属部品、２０チップ設置部、２２導電部、２４絶縁部、３０ステージ、４０測定器、４２ａ第１プローブ、４２ｂ第２プローブ、５０縦型半導体チップ、５０ｂ上面電極、５０ｃ下面電極、１０２金属部品、１５２第１金属部品、１５４第２金属部品、２０２,２５４,３０２金属部品、３５２金属プレート、３５６スペーサ

Claims

絶縁体で形成された基台と、
絶縁体で形成された複数の枠が格子状に設けられ、前記基台を複数のチップ設置部に区切るように前記基台に固定された枠体と、
前記基台に互いに絶縁されるように埋め込まれた複数の金属部品と、
前記複数のチップ設置部は、それぞれ、平面視で前記複数の金属部品のいずれか１つの金属部品が露出した導電部と、前記基台が露出した絶縁部と、を有し、
前記枠体のうち、平面視で前記絶縁部と隣接する部分に前記金属部品を露出させる貫通孔が形成されたことを特徴とする半導体試験治具。
前記金属部品は、前記複数のチップ設置部のうちの少なくとも２つのチップ設置部でつながることを特徴とする請求項１に記載の半導体試験治具。
前記複数のチップ設置部のそれぞれに、１つずつ前記金属部品が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の半導体試験治具。
前記導電部と前記絶縁部の境界線は、平面視で、前記複数のチップ設置部のそれぞれの中央に位置することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体試験治具。
前記導電部と前記絶縁部の境界線は、前記導電部側に凸形状となることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体試験治具。
前記導電部と前記絶縁部の境界線は、前記絶縁部側に凸形状となることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体試験治具。
前記貫通孔は、前記複数の枠のそれぞれに、第１貫通孔と第２貫通孔を有し、
前記複数のチップ設置部のそれぞれに設けられた前記金属部品として、第１金属部品と、前記基台によって前記第１金属部品と絶縁された第２金属部品を有し、
前記導電部は、前記第１金属部品が露出した第１導電部と、前記第２金属部品が露出した第２導電部を有し、
前記第１貫通孔は前記第１金属部品を露出させ、
前記第２貫通孔は前記第２金属部品を露出させることを特徴とする請求項１に記載の半導体試験治具。
前記金属部品の下面が露出したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体試験治具。
前記貫通孔の直下では前記基台の下面が露出することを特徴とする請求項８に記載の半導体試験治具。
前記金属部品の下面が前記基台の下面よりも下方にあることを特徴とする請求項８又は９に記載の半導体試験治具。
前記金属部品は、
前記貫通孔の底面に露出した第１部分と、
前記第１部分の上に、前記第１部分よりも狭い幅で形成された第２部分と、
前記第２部分の上に、前記第２部分よりも広い幅で形成された第３部分と、を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体試験治具。
前記チップ設置部に、前記導電部と前記絶縁部に接するように設けられた金属プレートを備えたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の半導体試験治具。
前記金属プレートと、前記導電部及び前記絶縁部との間には導電性のペーストが設けられたことを特徴とする請求項１２に記載の半導体試験治具。
前記貫通孔の底面の前記金属部品と接するように、前記貫通孔に設けられた導電性のスペーサを備えたことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の半導体試験治具。
前記基台と前記枠体は一体的に形成されたことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の半導体試験治具。
絶縁体で形成された基台と、絶縁体で形成された複数の枠が格子状に設けられ、前記基台を複数のチップ設置部に区切るように前記基台に固定された枠体と、前記基台に互いに絶縁されるように埋め込まれた複数の金属部品と、を備え、前記複数のチップ設置部は、それぞれ、平面視で前記複数の金属部品のいずれか１つの金属部品が露出した導電部と、前記基台が露出した絶縁部と、を有し、前記枠体のうち、平面視で前記絶縁部と隣接する部分に前記金属部品を露出させる貫通孔が形成された半導体試験治具と、
前記半導体試験治具をのせるステージと、
前記複数のチップ設置部のそれぞれに１つずつ設置された縦型半導体チップのうち少なくとも２つの縦型半導体チップを同時に測定する測定器と、を備えたことを特徴とする測定装置。
絶縁体で形成された基台と、絶縁体で形成された複数の枠が格子状に設けられ、前記基台を複数のチップ設置部に区切るように前記基台に固定された枠体と、前記基台に互いに絶縁されるように埋め込まれた複数の金属部品と、を備え、前記複数のチップ設置部は、それぞれ、平面視で前記複数の金属部品のいずれか１つの金属部品が露出した導電部と、前記基台が露出した絶縁部と、を有する半導体試験治具の前記複数のチップ設置部に上面電極と下面電極を有する縦型半導体チップをのせて、前記下面電極と前記導電部を接触させる工程と、
前記半導体試験治具をステージにのせる工程と、
前記枠体のうち、平面視で前記絶縁部と隣接する部分に前記金属部品を露出させるように形成された貫通孔に第１プローブをとおして前記第１プローブを前記金属部品にあてつつ、第２プローブを前記上面電極にあてて、前記複数の縦型半導体チップの電気的特性を測定する工程と、を備えたことを特徴とする試験方法。