JP6790477B2 - Semiconductor device test equipment and semiconductor device test method - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子(チップ)の動特性試験に用いられる半導体素子試験装置および半導体素子試験方法に関する。 The present invention relates to a semi-conductor element testing apparatus and a semiconductor device testing method that is used in the dynamic characteristic test of the semiconductor device (chip).
半導体素子の動特性を試験する半導体素子試験装置が知られており、一般的に、試験回路、コンタクトブロック、コンタクトピンおよび試験テーブルを備えている(たとえば、特許文献1参照)。コンタクトブロックは、試験回路と試験テーブル上の半導体素子とを電気的に接続する手段として用いる部品であり、セットプレートとベースユニットとを有している。セットプレートは、半導体素子が載置される試験テーブルの上方に位置され、半導体素子に接触されるコンタクトプローブとしての複数のコンタクトピンを保持している。ベースユニットは、一方では試験回路に接続された配線に接続され、他方ではコンタクトピンに荷重をかけた状態で接触される複数のプランジャピンを保持している。 A semiconductor device test apparatus for testing the dynamic characteristics of a semiconductor device is known, and generally includes a test circuit, a contact block, a contact pin, and a test table (see, for example, Patent Document 1). The contact block is a component used as a means for electrically connecting the test circuit and the semiconductor element on the test table, and has a set plate and a base unit. The set plate is located above the test table on which the semiconductor element is placed and holds a plurality of contact pins as contact probes that come into contact with the semiconductor element. The base unit holds a plurality of plunger pins that are connected to the wiring connected to the test circuit on the one hand and are contacted with the contact pins loaded on the other hand.
半導体素子は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)のようなパワーデバイスのチップの場合、ゲートパッド、エミッタパッド、コレクタパッドを有している。試験を行うときには、半導体素子のゲートパッドおよびエミッタパッドにコンタクトピンを接触させ、コレクタパッドには試験テーブルに設けられた試験回路の電極が接触される。半導体素子がMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)の場合、ゲートパッドおよびソースパッドにコンタクトピンを接触させ、ドレインパッドに試験テーブルの電極を接触させる。さらに、半導体素子がFWD(Free Wheeling Diode)の場合、カソードパッドにコンタクトピンを接触させ、アノードパッドに試験テーブルの電極を接触させる。 The semiconductor element has a gate pad, an emitter pad, and a collector pad in the case of a chip of a power device such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). When conducting a test, contact pins are brought into contact with the gate pad and emitter pad of the semiconductor element, and electrodes of a test circuit provided on a test table are brought into contact with the collector pad. When the semiconductor element is a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor), the contact pin is brought into contact with the gate pad and the source pad, and the electrode of the test table is brought into contact with the drain pad. Further, when the semiconductor element is an FWD (Free Wheeling Diode), the contact pin is brought into contact with the cathode pad, and the electrode of the test table is brought into contact with the anode pad.
ここで、コンタクトプローブとしてコンタクトピンを用いるのは、半導体素子が破壊したときに半導体素子(シリコンなど)の溶融物がプローブの先端に付着するので、プローブの交換が必要なためである。そのため、コンタクトピンを保持するセットプレートは、ベースユニットに脱着可能に設けられている。コンタクトピンの交換が必要なときには、セットプレートをベースユニットから取り外し、不良のコンタクトピンを良品のコンタクトピンに交換し、ベースユニットに再度取り付けられる。 Here, the contact pin is used as the contact probe because the melt of the semiconductor element (silicon or the like) adheres to the tip of the probe when the semiconductor element is broken, so that the probe needs to be replaced. Therefore, the set plate that holds the contact pin is detachably provided on the base unit. When the contact pin needs to be replaced, the set plate is removed from the base unit, the defective contact pin is replaced with a good contact pin, and the contact pin is reattached to the base unit.
半導体素子試験装置は、試験を行うときには、まず、試験テーブル上の所定位置に半導体素子が配置され、上下動作機構によりコンタクトブロックが任意の位置まで下降されることでコンタクトピンが半導体素子と接触される。このとき、コンタクトピンは、半導体素子に対し、プランジャピンが備えるばねのばね特性に応じた荷重をかけている。半導体素子のゲート、エミッタ(ソース、カソード)パッドは、コンタクトピン、プランジャピンおよび配線を通じて、コレクタ(ドレイン、アノード)パッドは、試験テーブルの電極および配線を通じて、試験回路と電気的に接続され、電気的特性試験が行われる。 In the semiconductor element test apparatus, when a test is performed, the semiconductor element is first arranged at a predetermined position on the test table, and the contact pin is brought into contact with the semiconductor element by lowering the contact block to an arbitrary position by the vertical movement mechanism. To. At this time, the contact pin applies a load to the semiconductor element according to the spring characteristics of the spring included in the plunger pin. The gate and emitter (source, cathode) pads of the semiconductor device are electrically connected to the test circuit through the contact pins, plunger pins and wiring, and the collector (drain, anode) pads are electrically connected to the test circuit through the electrodes and wiring of the test table. A specific characteristic test is performed.
このとき、半導体素子に対し均一な電流、電圧を印加するためには、数十本のコンタクトピンが半導体素子上に均等に配置されることが必要である。半導体素子上に配置されるコンタクトピンの本数は、試験電流に応じて増減される。なお、コンタクトプローブの半導体素子との接触面積は、円柱状のコンタクトピンと半導体素子との接触面の半径をRとしたとき、1本当りの断面積が(πR^2)であるので、全体として、(πR^2)×本数で決まる。 At this time, in order to apply a uniform current and voltage to the semiconductor element, it is necessary that dozens of contact pins are evenly arranged on the semiconductor element. The number of contact pins arranged on the semiconductor element is increased or decreased according to the test current. The contact area of the contact probe with the semiconductor element is (πR ^ 2) as a whole because the cross-sectional area per one is (πR ^ 2) when the radius of the contact surface between the columnar contact pin and the semiconductor element is R. , (ΠR ^ 2) × Determined by the number.
ここで、半導体素子は、近年のセル集積化・性能向上(電流定格アップ)が加速的に進んでおり、チップサイズが小さくなる傾向にある。また、半導体素子は、チップサイズが小さくても、低抵抗で接触し、より大きな電流を流す試験が要求されている。このため、半導体素子試験装置としては、コンタクトプローブの通電性能を上げることが求められている。この通電性能を上げるには、2つの方法があり、1つは、コンタクトピンと半導体素子との接触抵抗を低減する材料を選択することであり、もう1つは、コンタクトピンと半導体素子との接触面積を増やすことである。 Here, in semiconductor elements, cell integration and performance improvement (current rating increase) are accelerating in recent years, and the chip size tends to be smaller. Further, even if the chip size is small, the semiconductor element is required to be in contact with a low resistance and to be tested to pass a larger current. Therefore, the semiconductor device test apparatus is required to improve the energization performance of the contact probe. There are two methods to improve this energization performance, one is to select a material that reduces the contact resistance between the contact pin and the semiconductor element, and the other is the contact area between the contact pin and the semiconductor element. Is to increase.
これまで、コンタクトピンは、その材料として、タングステン合金、銅合金、銀合金、パラジウム合金、金合金、イリジウム合金などの低抵抗材料が使用されてきた。また、コンタクトピンのピン間のピッチを狭くして、多数のコンタクトピンを配置することで、半導体素子との接触面積を増やしてきた。 So far, low resistance materials such as tungsten alloys, copper alloys, silver alloys, palladium alloys, gold alloys, and iridium alloys have been used as the materials for contact pins. Further, the contact area with the semiconductor element has been increased by narrowing the pitch between the contact pins and arranging a large number of contact pins.
この半導体素子との接触面積を増やす別の方法としては、半導体素子のエミッタ(ソース)パッドと面接触により接触させる導電性樹脂をコンタクトプローブとして用いることが提案されている(たとえば、特許文献2参照)。導電性樹脂は、半導体素子のエミッタ(ソース)パッドの大きさに形成することで、接触面積を大幅に増やすことができる。 As another method for increasing the contact area with the semiconductor element, it has been proposed to use a conductive resin as the contact probe, which is brought into contact with the emitter (source) pad of the semiconductor element by surface contact (see, for example, Patent Document 2). ). By forming the conductive resin in the size of the emitter (source) pad of the semiconductor element, the contact area can be significantly increased.
しかしながら、半導体素子のエミッタ(ソース)パッドと導電性樹脂とを面対面で接触させる構造は、接触面積を増やすことはできても、導電性樹脂が平坦でない表面を持つ半導体素子のエミッタ(ソース)パッドに対して均一に荷重をかけることが困難になる。このため、半導体素子のエミッタ(ソース)パッドの全面にて接触抵抗が不均一となり、接触抵抗の低い領域に電流が集中して局所的に発熱し、半導体素子の破壊をもたらすという問題点があった。 However, the structure in which the emitter (source) pad of the semiconductor element and the conductive resin are brought into face-to-face contact with each other can increase the contact area, but the emitter (source) of the semiconductor element has a surface on which the conductive resin is not flat. It becomes difficult to apply a uniform load to the pad. Therefore, there is a problem that the contact resistance becomes non-uniform on the entire surface of the emitter (source) pad of the semiconductor element, the current is concentrated in the region where the contact resistance is low, and heat is generated locally, resulting in destruction of the semiconductor element. It was.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、半導体素子のパッドに対して低抵抗な接触を実現する半導体素子試験装置および半導体素子試験方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a semi-conductor element testing apparatus and a semiconductor device testing how to achieve a low resistance contact with the pads of the semiconductor element.
本発明は、上記の課題を解決するために、半導体素子が載置される試験テーブルと、前記半導体素子の試験時に前記試験テーブルに載置された前記半導体素子の主電極に接触される複数のコンタクトプローブと、それぞれ同じ押圧力を有し、前記半導体素子の試験時に前記コンタクトプローブに接触されるとともに前記コンタクトプローブを前記半導体素子の前記主電極に向けて押圧する複数のプランジャピンと、前記半導体素子の非試験時に前記コンタクトプローブを持ち上げて前記半導体素子の前記主電極から離れた位置に保持し、前記半導体素子の試験時には前記コンタクトプローブを前記半導体素子の前記主電極の所定位置に自重で載置させるセットプレートと、前記半導体素子の非試験時に前記プランジャピンを前記コンタクトプローブから離れたそれぞれ同じ高さの位置に保持し、前記半導体素子の試験時には前記プランジャピンを前記半導体素子の前記主電極に載置された前記コンタクトプローブに接触して押圧させるベースユニットと、を備えた半導体素子試験装置が提供される。この半導体素子試験装置における前記コンタクトプローブは、複数の前記プランジャピンが接触される第1接触面と前記第1接触面とは反対の側にて前記半導体素子の前記主電極に接触される第2接触面とを有する角柱の本体と、前記第1接触面の中央に突設され、複数の前記プランジャピンが検査対象の方向に向かって移動するときに複数の前記プランジャピンの対応する1つが先に接触して押圧される突出部とを有している。 In order to solve the above problems , the present invention has a test table on which a semiconductor element is placed and a plurality of devices that are brought into contact with a main electrode of the semiconductor element placed on the test table during the test of the semiconductor element. A plurality of plunger pins having the same pressing force as the contact probe, contacting the contact probe during the test of the semiconductor element , and pressing the contact probe toward the main electrode of the semiconductor element, and the semiconductor element. When the semiconductor element is not tested, the contact probe is lifted and held at a position away from the main electrode of the semiconductor element, and when the semiconductor element is tested, the contact probe is placed at a predetermined position of the main electrode of the semiconductor element by its own weight. The plunger pin is held at the same height apart from the contact probe when the semiconductor element is not tested, and the plunger pin is attached to the main electrode of the semiconductor element when the semiconductor element is tested. Provided is a semiconductor device test apparatus including a base unit that contacts and presses the mounted contact probe. The contact probe in this semiconductor device test device is in contact with the main electrode of the semiconductor element on a side opposite to the first contact surface to which the plurality of plunger pins are in contact and the first contact surface. The main body of the prism having the contact surface and the corresponding one of the plurality of plunger pins are first when the plurality of the plunger pins are projected from the center of the first contact surface and move toward the direction to be inspected. and a projecting portion that will be pressed in contact with.
本発明は、さらに、半導体素子の電気的特性を評価する半導体素子試験方法が提供される。この半導体素子試験方法は、複数のプランジャピンが接触する側にある角柱の本体の接触面の中央に突出部を有するコンタクトプローブを、前記半導体素子の主電極に自重で載置し、複数の前記プランジャピンのうち前記突出部に対応する1つを、前記コンタクトプローブの前記突出部に当接させて前記コンタクトプローブと前記半導体素子の主電極との平行度を保持し、前記コンタクトプローブにて、前記プランジャピンによる前記突出部への当接の荷重を増やしながら前記突出部の回りの第1接触面に残りの前記プランジャピンを当接させる、ステップを有し、前記プランジャピンは、同じ荷重のばねを有し、前記突出部にかかる荷重と前記突出部の回りの前記第1接触面にかかる荷重との差を、前記突出部の前記第1接触面からの突出量で設定している。 The present invention further provides a semiconductor device test method for evaluating the electrical characteristics of a semiconductor device. The semiconductor device testing method, a Turkey emission tact probe having a collision detecting section in the center of the contact surface of the prismatic body on the side where a plurality of armature bolt comes into contact, is placed by its own weight to the main electrode of the semiconductor element , one corresponding to the protruding portion of the plurality of the plunger pin, said abutted on the protruding portion of the contact probe holds the parallelism between the main electrodes of said semiconductor element and said contact probe, before Symbol by a contact probe is brought into contact with the rest of the plunger pin in the first contact surface around the projecting portion while increasing the load of the contact to the protruding portion by the plunger pin, it has a step, the plunger pin Has a spring having the same load, and the difference between the load applied to the protruding portion and the load applied to the first contact surface around the protruding portion is the amount of protrusion of the protruding portion from the first contact surface. It is set.
上記構成の半導体素子試験装置および半導体素子試験方法は、コンタクトプローブをその上部の中央および周辺で異なる荷重を与えるため、半導体素子の傾きのあるパッドに対し平行度を保って低抵抗な接触を実現できるという利点がある。 Semiconductors element testing apparatus and a semiconductor device testing method of the above configuration, to provide different load a contact probe in the center and the periphery of the top, a low resistance contact while maintaining the parallelism with respect to the pad with a tilt of the semiconductor element It has the advantage of being feasible.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。まず、半導体素子(チップ)の動特性試験に用いられる実施の形態の半導体素子試験装置の全体構成について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the overall configuration of the semiconductor device test apparatus of the embodiment used for the dynamic characteristic test of the semiconductor device (chip) will be described.
図1は第1の実施の形態に係る半導体素子試験装置の構成例を示す図、図2はコンタクトプローブを示す外観斜視図である。
半導体素子試験装置は、半導体素子1がチップの状態で載置される試験テーブル11と、半導体素子1と電気的に接触されるコンタクトプローブ12,13と、このコンタクトプローブ12,13を保持するコンタクトブロック14と、試験回路15とを備えている。ここでは、被試験体の半導体素子1は、例としてIGBTとしている。IGBTの場合、半導体素子1は、制御電極であるゲートパッド1aおよび主電極であるエミッタパッド1bがある面を上に、コレクタパッドがある面を下にして試験テーブル11に載置されることになる。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the semiconductor device test apparatus according to the first embodiment, and FIG. 2 is an external perspective view showing a contact probe.
The semiconductor element test apparatus includes a test table 11 on which the
コンタクトブロック14は、セットプレート16とベースユニット17とを備えている。セットプレート16は、半導体素子1にコンタクトプローブ12,13を配置する位置に対応してプローブ保持孔16a,16bが穿設されており、そのプローブ保持孔16a,16bに、それぞれコンタクトプローブ12,13が挿入されている。ベースユニット17は、コンタクトプローブ12,13に接触して押圧させるプランジャピン18を保持している。プランジャピン18は、コンタクトプローブ12,13に所定の荷重をかけるばねを有している。
The
セットプレート16は、ベースユニット17に脱着可能に設けられていて、コンタクトプローブ12,13の交換が必要なときには、セットプレート16をベースユニット17から取り外し、不良のコンタクトプローブ12,13を良品のものに交換する。また、セットプレート16は、半導体素子1の非試験時に、コンタクトプローブ12,13を半導体素子1から持ち上げ、かつ、プランジャピン18とは離れた状態で保持している。半導体素子1の試験時では、まず、セットプレート16は、降下されてコンタクトプローブ12,13を半導体素子1の上に下ろして自重で載置させる。その後、セットプレート16がさらに降下されることで、コンタクトプローブ12,13が降下してプランジャピン18に当接する。そして、セットプレート16のさらなる降下に応じてプランジャピン18がコンタクトプローブ12,13に荷重をかけ、コンタクトプローブ12,13を半導体素子1に押圧する。
The
プランジャピン18は、配線19a,19bによって試験回路15に接続されている。試験テーブル11では、一端が半導体素子1の下面と接続される配線19cを有し、その配線19cの他端は、試験回路15に接続されている。
The
ここで、半導体素子1のエミッタパッド1bに接触されるコンタクトプローブ12は、図2に示したように、角柱形状の本体12aを有している。本体12aの上端面は、プランジャピン18が接触される第1接触面12bを構成し、下端面は、半導体素子1のエミッタパッド1bに面接触される第2接触面12cを構成している。コンタクトプローブ12は、また、第1接触面12bの中央付近に突設された突出部12dを有し、プランジャピン18は、その突出部12dの上面に接触される。コンタクトプローブ12は、さらに、第1接触面12bのある側の周縁部にフランジ部12eを有している。このフランジ部12eは、セットプレート16に貫通形成されたプローブ保持孔16aにコンタクトプローブ12を遊嵌したときにプローブ保持孔16aに係止され、コンタクトプローブ12がセットプレート16から脱落するのを防止するものである。コンタクトプローブ12は、さらに、第2接触面12cのある側の周縁部が面取りされており、隅部が45度の角度に切り落とされている。
Here, the
図3は半導体とコンタクトプローブとプランジャピンとの配置関係を示す平面図、図4はコンタクトプローブの接触面積の説明図であって、(A)は柱状のコンタクトプローブの場合、(B)はピン状のコンタクトプローブの場合の接触面積を示している。 FIG. 3 is a plan view showing the arrangement relationship between the semiconductor, the contact probe, and the plunger pin, FIG. 4 is an explanatory view of the contact area of the contact probe, (A) is a columnar contact probe, and (B) is a pin shape. The contact area in the case of the contact probe of is shown.
半導体素子1の試験時には、チップサイズに応じた数のコンタクトプローブ12がエミッタパッド1bに接触される。図3に示した例では、5個のコンタクトプローブ12がエミッタパッド1bに接触されている。それぞれのコンタクトプローブ12は、5本のプランジャピン18に接触されている。そのうち、1本のプランジャピン18がコンタクトプローブ12の突出部12dに接触され、4本のプランジャピン18が突出部12dを取り囲むようにしてコンタクトプローブ12の第1接触面12bに接触されている。
During the test of the
コンタクトプローブ12と半導体素子1のエミッタパッド1bとの接触面積は、図4(A)に示したように、コンタクトプローブ12の第2接触面12cの面積に等しい。すなわち、図4(B)に示したコンタクトプローブ13の直径(2R)の4倍(8R)を第2接触面12cの横(a)および縦(b)の寸法とした場合、第2接触面12cの接触面積は、64R^2となる。一方、ピン状のコンタクトプローブ13を5本使った場合には、5本分の接触面積は、5πR^2(πR^2×5本)となる。
The contact area between the
ここで、ピン状のコンタクトプローブ13を5本使った場合とブロック状のコンタクトプローブ12を1個使った場合とでは、接触面積が約4(=64^2/5πR^2)倍異なる。すなわち、ピン状の5本のコンタクトプローブ13をブロック状の1個のコンタクトプローブ12に変更することで、半導体素子1のエミッタパッド1bに接触するプローブの接触面積が4倍になり、より低抵抗な接触を実現することができる。このように、既存のピン状のコンタクトプローブ13の点接触によるピン間ピッチのデッドスペースを活用して半導体素子1のエミッタパッド1bに面接触させることで、場合によっては、接触面積を数百倍もの大きさにすることが可能となる。
Here, the contact area differs by about 4 (= 64 ^ 2 / 5πR ^ 2) times between the case where five pin-shaped contact probes 13 are used and the case where one block-shaped
次に、以上の半導体素子試験装置を用いて半導体素子(チップ)の動特性試験を行う手順について説明する。
図5はコンタクトプローブを半導体素子に接触させてからプランジャピンをコンタクトプローブに接触する手順の概要を説明する図である。図6は半導体素子試験装置の動作説明図であって、(A)は初期接触前の待機状態を示し、(B)は半導体素子への接触状態を示し、(C)は突出部への接触状態を示し、(D)は完全接触状態を示している。なお、コンタクトプローブ12は、図5では、第2接触面12cのある側の周縁部が45度の角度に面取りされたものが使用され、図6では、第2接触面12cのある側の周縁部が曲線形状(R形状)に面取りされたものが使用されている。
Next, a procedure for performing a dynamic characteristic test of a semiconductor element (chip) using the above semiconductor element test apparatus will be described.
FIG. 5 is a diagram illustrating an outline of a procedure in which the contact probe is brought into contact with the semiconductor element and then the plunger pin is brought into contact with the contact probe. 6A and 6B are operational explanatory views of a semiconductor device test apparatus, in which FIG. 6A shows a standby state before initial contact, FIG. 6B shows a contact state with a semiconductor element, and FIG. 6C shows contact with a protruding portion. The state is shown, and (D) shows the perfect contact state. As the
セットプレート16は、図5の上部に示したように、コンタクトプローブ12を保持する部分が凹設されていて、その凹設部に保持されたブロック状のコンタクトプローブ12は、プランジャピン18とは離れて非接触状態にある。セットプレート16は、また、コンタクトプローブ13を保持する部分が突設されていて、その突設部に保持されたピン状のコンタクトプローブ13は、プランジャピン18とほぼ接触状態にある。このようにセットプレート16は、ブロック状のコンタクトプローブ12とプランジャピン18とを非接触とし、ピン状のコンタクトプローブ13をプランジャピン18とほぼ接触した状態でベースユニット17に固定され、ベースユニット17と一緒に動作する。
As shown in the upper part of FIG. 5, the
半導体素子試験装置のコンタクトブロック14が降下されると、ブロック状のコンタクトプローブ12の第2接触面12cが半導体素子1のエミッタパッド1bの上に載置され、ピン状のコンタクトプローブ13が半導体素子1のゲートパッド1aの上に載置される。
When the
セットプレート16がさらに降下されると、図5の下部に示したように、ブロック状のコンタクトプローブ12を半導体素子1のエミッタパッド1bの上に残し、ピン状のコンタクトプローブ13を半導体素子1のゲートパッド1aの上に残した状態にする。このとき、ピン状のコンタクトプローブ13は、それに対応するプランジャピン18によってコンタクトブロック14の降下に応じた荷重がかけられていく。
When the
セットプレート16がさらに降下されると、コンタクトプローブ12の突出部12dには、それに対応するプランジャピン18の先端が当接する。次に、セットプレート16がさらに降下されると、コンタクトプローブ12の第1接触面12bには、それに対応する4本のプランジャピン18の先端が当接する。そして、セットプレート16がさらに降下されて停止されると、コンタクトプローブ12の突出部12dおよび第1接触面12bに当接されたプランジャピン18は、コンタクトプローブ12の突出部12dおよび第1接触面12bに所定の荷重をかける。
When the
このように、このセットプレート16は、ブロック状のコンタクトプローブ12をフリーの状態のまま半導体素子に載せ、その後、プランジャピン18がコンタクトプローブ12の突出部12dおよび第1接触面12bの順に押え付ける構成にしている。
In this way, the
次に、半導体素子試験装置の動作について詳細に説明する。なお、ピン状のコンタクトプローブ13については既存の構成と同じであるので、ここでは、図示および説明を省略する。
Next, the operation of the semiconductor device test apparatus will be described in detail. Since the pin-shaped
まず、図6(A)に示したように、試験開始の初期状態では、コンタクトプローブ12は、その本体12aがセットプレート16のプローブ保持孔16aに遊嵌され、フランジ部12eがプローブ保持孔16aの周辺に係止されている。このとき、コンタクトプローブ12は、どのプランジャピン18とも接触していないので、フリーの状態でセットプレート16により持ち上げられた状態になっている。
First, as shown in FIG. 6A, in the initial state at the start of the test, the
次に、セットプレート16が降下されると、コンタクトプローブ12は、まず、半導体素子1の主電極であるエミッタパッド1bの上に置かれる。セットプレート16がさらに降下されると、図6(B)に示したように、セットプレート16は、コンタクトプローブ12から離れ、コンタクトプローブ12は、自重により自立するようになる。すなわち、コンタクトプローブ12は、その第2接触面12cが半導体素子1のエミッタパッド1bの表面に平行にされた状態で載置されることになる。
Next, when the
セットプレート16がさらに降下されると、図6(C)に示したように、やがて、プランジャピン18の1つがコンタクトプローブ12の突出部12dに当接し、コンタクトプローブ12を半導体素子1のエミッタパッド1bに押し付けるようになる。これにより、コンタクトプローブ12は、その第2接触面12cが半導体素子1のエミッタパッド1bの表面に平行の状態のまま傾くことなく半導体素子1のエミッタパッド1bに押し付けられる。このように、コンタクトプローブ12の第2接触面12cの全面が半導体素子1のエミッタパッド1bに均一に接触されることで大きな接触面積が得られ、接触抵抗が均一になるので、局所的な電流集中・発熱による半導体素子の破壊を引き起こすことが避けられる。また、コンタクトプローブ12が半導体素子1のエミッタパッド1bに対して傾いた状態で押すような片押しが発生しないので、エミッタパッド1bの表面に深いプローブ痕を形成したり品質を損ねたりすることが低減される。
When the
セットプレート16がさらに降下されると、図6(D)に示したように、残りのプランジャピン18がコンタクトプローブ12の第1接触面12bに当接する。コンタクトプローブ12は、上部中央の突出部12dが半導体素子1のエミッタパッド1bに対して鉛直方向に押された状態で突出部12dの周辺の第1接触面12bが残りのプランジャピン18によって半導体素子1のエミッタパッド1bに押し付けられる。このとき、突出部12dを付勢するプランジャピン18は、突出部12dの周辺を付勢するプランジャピン18よりも、突出部12dの第1接触面12bからの突出量(高さ分)だけばねが余計に縮められる。このため、コンタクトプローブ12は、突出部12dがその周辺の第1接触面12bよりも突出部12dの突出量に相当する分の荷重だけ強い荷重がかけられる。これにより、プランジャピン18とコンタクトプローブ12とが完全に接触された状態になり、半導体素子試験装置は、試験回路15による試験ができる状態になる。このようにして、コンタクトプローブ12は、その第2接触面12cと半導体素子1のエミッタパッド1bとが平行なので接触面積が増えて低い接触抵抗となることから、大電流の試験に適したものとなる。
When the
半導体素子1の動特性試験が終了すると、半導体素子試験装置の動作は、上記したプロセスを逆にたどることになる。すなわち、図6(D)に示した試験可能状態から、セットプレート16が上昇されると、まず、突出部12dの周辺の第1接触面12bに当接していたプランジャピン18が第1接触面12bから離れ、図6(C)に示した状態になる。さらに、セットプレート16が上昇されると、突出部12dに当接していたプランジャピン18が突出部12dから離れ、図6(B)に示した状態になる。そして、セットプレート16がさらに上昇されると、セットプレート16がコンタクトプローブ12を持ち上げて、図6(A)に示した待機状態に戻る。
When the dynamic characteristic test of the
次に、プランジャピン18が有するばねのばね特性と、プランジャピン18によって付勢されるときにコンタクトプローブ12にかかる荷重とについて説明する。
図7はプランジャピンの押込量と荷重との関係を示す図、図8はコンタクトプローブにかかる荷重のバランスを説明する図である。なお、図7において、横軸は、プランジャピン18の押込量を表し、縦軸は、コンタクトプローブ12にかかる荷重である。
Next, the spring characteristics of the spring of the
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the pushing amount of the plunger pin and the load, and FIG. 8 is a diagram for explaining the balance of the load applied to the contact probe. In FIG. 7, the horizontal axis represents the pushing amount of the
プランジャピン18は、図7に示したように、コンタクトプローブ12に対する押込量とコンタクトプローブ12が受ける荷重とが比例の関係にあり、その荷重の値は、プランジャピン18が有するばねの定数によって決められる。
As shown in FIG. 7, the
ここで、コンタクトプローブ12の突出部12dを押す中央のプランジャピン18は、突出部12dの周辺の第1接触面12bを押す周辺のプランジャピン18よりも突出部12dの突出量だけ押込量が大きいので、高荷重となる。したがって、半導体素子試験装置の試験時には、中央のプランジャピン18がコンタクトプローブ12を高荷重で押し、周辺のプランジャピン18がコンタクトプローブ12を低荷重で押すことになる。この荷重の差は、プランジャピン18のばね特性をすべて同じとしながら、コンタクトプローブ12の中央付近に突出部12dを設けて押込量を変えることで実現している。
Here, the
このように、コンタクトプローブ12の上部の中央を最初に押え、その中央の荷重を増やしながら周辺を押えていく動作にしたことにより、コンタクトプローブ12は、半導体素子1の傾斜しているエミッタパッド1bの表面に大きな接触面積で載置される。すなわち、図8に示したように、半導体素子1のエミッタパッド1bの表面が傾斜している場合、コンタクトプローブ12は、半導体素子1のエミッタパッド1bの表面に自重で載置されるので、必然的に、エミッタパッド1bの表面に対して鉛直方向に立てられる。
In this way, by first pressing the center of the upper part of the
次に、コンタクトプローブ12は、エミッタパッド1bの表面に載置された状態で中央の1本のプランジャピン18によって押込まれるため、第2接触面12cがエミッタパッド1bの表面と平行を保った状態でエミッタパッド1bの表面を均等に押すことになる。その後、コンタクトプローブ12は、中央のプランジャピン18の荷重を高く、周辺のプランジャピン18の荷重を中央のプランジャピン18の荷重よりもわずかに低くなるように制御されることで、エミッタパッド1bの表面に倣った姿勢に維持される。プランジャピン18の荷重特性を変えることで、半導体素子1のエミッタパッド1bの表面へのコンタクトプローブ12の押込みに偏りが出なくなり、エミッタパッド1bの表面に深いプローブ痕を形成することがなくなる。また、コンタクトプローブ12の第2接触面12cのある側の周縁部をR形状にしたことによっても、プローブ痕の形成を抑制することができる。
Next, since the
以上のように、コンタクトプローブ12がエミッタパッド1bの表面を片押しすることがないので、接触面積が増えて低接触抵抗になるが、以下では、電極との接触面積をさらに増やして低接触抵抗になるコンタクトプローブ12について説明する。
As described above, since the
図9はコンタクトプローブの別の実施の形態を示す図である。
このコンタクトプローブ12は、その第2接触面12cに溝12fが複数形成されて櫛型形状になっている。溝12fは、たとえば、格子状に形成されたV溝とすることができる。これにより、半導体素子1のエミッタパッド1bが、たとえば、アルミニウムのような柔らかい金属で形成されている場合、コンタクトプローブ12が押込まれたときに、押し退けられた金属を溝12fの空間に逃すことができる。この結果、コンタクトプローブ12とエミッタパッド1bとの接触面積が増えてさらに低接触抵抗になり、より大電流の試験に適したコンタクトプローブ12を実現することができる。
FIG. 9 is a diagram showing another embodiment of the contact probe.
The
このコンタクトプローブ12は、半導体素子1のエミッタパッド1bに形成された金属の硬さに応じて溝12fのピッチおよび深さを変更することにより、コンタクトプローブ12とエミッタパッド1bとの接触面積を適当に増減させることができる。
The
図10は第2の実施の形態に係る半導体素子試験装置の構成例を示す図、図11は半導体とコンタクトプローブとプランジャピンとの配置関係を示す平面図である。この図10および図11において、図1および図3に示した構成要素と同じまたは均等の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。 FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of the semiconductor device test apparatus according to the second embodiment, and FIG. 11 is a plan view showing the arrangement relationship between the semiconductor, the contact probe, and the plunger pin. In FIGS. 10 and 11, the same or equivalent components as those shown in FIGS. 1 and 3 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
この第2の実施の形態に係る半導体素子試験装置では、プランジャピン18が接触される第1接触面12bをフラットに形成したコンタクトプローブ20を使用している。このコンタクトプローブ20においても、第2接触面12bがエミッタパッド1bと面接触する面積は、第1の実施の形態に係る半導体素子試験装置が使用するコンタクトプローブ12と同じである。このため、この第2の実施の形態に係る半導体素子試験装置でも、コンタクトプローブ20とエミッタパッド1bとの接触面積を拡大させて電流密度を低下させることが可能である。なお、この第2の実施の形態では、セットプレート16がベースユニット17に取り付けられているとき、セットプレート16に保持されているコンタクトプローブ20は、ベースユニット17に保持されているプランジャピンと接触されていてもよい。
In the semiconductor device test apparatus according to the second embodiment, a
半導体素子1の試験時には、図11に示した例では、5個のコンタクトプローブ20がエミッタパッド1bに接触されている。また、それぞれのコンタクトプローブ20には、5本のプランジャピン18によって第1接触面12bに接触されている。なお、半導体素子1のエミッタパッド1bに載置されるコンタクトプローブ20の数は、コンタクトプローブ20およびチップのサイズに応じて決められる。また、コンタクトプローブ20に接触されるプランジャピン18の数は、第1接触面12bのサイズおよびベースユニット17が保持するプランジャピン18の設置間隔に応じて決められる。
At the time of testing the
1 半導体素子
1a ゲートパッド
1b エミッタパッド
11 試験テーブル
12 コンタクトプローブ
12a 本体
12b 第1接触面
12c 第2接触面
12d 突出部
12e フランジ部
12f 溝
13 コンタクトプローブ
14 コンタクトブロック
15 試験回路
16 セットプレート
16a,16b プローブ保持孔
17 ベースユニット
18 プランジャピン
19a,19b,19c 配線
20 コンタクトプローブ
Claims (5)
前記半導体素子の試験時に前記試験テーブルに載置された前記半導体素子の主電極に接触される複数のコンタクトプローブと、
それぞれ同じ押圧力を有し、前記半導体素子の試験時に前記コンタクトプローブに接触されるとともに前記コンタクトプローブを前記半導体素子の前記主電極に向けて押圧する複数のプランジャピンと、
前記半導体素子の非試験時に前記コンタクトプローブを持ち上げて前記半導体素子の前記主電極から離れた位置に保持し、前記半導体素子の試験時には前記コンタクトプローブを前記半導体素子の前記主電極の所定位置に自重で載置させるセットプレートと、
前記半導体素子の非試験時に前記プランジャピンを前記コンタクトプローブから離れたそれぞれ同じ高さの位置に保持し、前記半導体素子の試験時には前記プランジャピンを前記半導体素子の前記主電極に載置された前記コンタクトプローブに接触して押圧させるベースユニットと、
を備え、
前記コンタクトプローブは、複数の前記プランジャピンが接触される第1接触面と前記第1接触面とは反対の側にて前記半導体素子の前記主電極に接触される第2接触面とを有する角柱の本体と、前記第1接触面の中央に突設され、複数の前記プランジャピンが検査対象の方向に向かって移動するときに複数の前記プランジャピンの対応する1つが先に接触して押圧される突出部とを有している、半導体素子試験装置。 A test table on which semiconductor elements are placed and
A plurality of contact probes that come into contact with the main electrodes of the semiconductor element placed on the test table during the test of the semiconductor element, and
A plurality of plunger pins each having the same pressing force, which is in contact with the contact probe during the test of the semiconductor element and presses the contact probe toward the main electrode of the semiconductor element.
When the semiconductor element is not tested, the contact probe is lifted and held at a position away from the main electrode of the semiconductor element, and when the semiconductor element is tested, the contact probe is placed at a predetermined position of the main electrode of the semiconductor element by its own weight. With the set plate to be placed in
When the semiconductor element was not tested, the plunger pin was held at the same height apart from the contact probe, and when the semiconductor element was tested, the plunger pin was placed on the main electrode of the semiconductor element. A base unit that contacts and presses the contact probe,
With
The contact probe is a prism having a first contact surface with which the plurality of plunger pins are in contact and a second contact surface with a second contact surface in contact with the main electrode of the semiconductor element on a side opposite to the first contact surface. Protruding from the main body and the center of the first contact surface, when the plurality of plunger pins move toward the inspection target, the corresponding one of the plurality of plunger pins is first contacted and pressed. A semiconductor device test apparatus having a protruding portion.
前記コンタクトプローブは、前記第1接触面のある側の周縁部に前記貫通孔からの脱落を防止するフランジ部を有している、
請求項1記載の半導体素子試験装置。 The set plate has a through hole into which the contact probe is loosely fitted.
The contact probe has a flange portion on a peripheral edge portion on a side having the first contact surface to prevent the contact probe from falling off from the through hole.
The semiconductor device test apparatus according to claim 1 .
複数のプランジャピンが接触する側にある角柱の本体の接触面の中央に突出部を有するコンタクトプローブを、前記半導体素子の主電極に自重で載置し、
複数の前記プランジャピンのうち前記突出部に対応する1つを、前記コンタクトプローブの前記突出部に当接させて前記コンタクトプローブと前記半導体素子の主電極との平行度を保持し、
前記コンタクトプローブにて、前記プランジャピンによる前記突出部への当接の荷重を増やしながら前記突出部の回りの第1接触面に残りの前記プランジャピンを当接させる、
ステップを有し、
前記プランジャピンは、同じ荷重のばねを有し、前記突出部にかかる荷重と前記突出部の回りの前記第1接触面にかかる荷重との差を、前記突出部の前記第1接触面からの突出量で設定した、半導体素子試験方法。 In a semiconductor device test method for evaluating the electrical characteristics of a semiconductor device,
The benzalkonium emissions tact probe having a collision detecting section in the center of the contact surface of the body of the prism on the side where a plurality of armature bolt comes into contact, is placed by its own weight to the main electrode of said semiconductor element,
One corresponding to the protruding portion of the plurality of the plunger pin, said abutted on the protruding portion of the contact probe holds the parallelism between the main electrodes of said semiconductor element and said contact probe,
In front SL contact probe is brought into contact with the rest of the plunger pin in the first contact surface around the projecting portion while increasing the load of the contact to the protruding portion by the plunger pin,
Step have a,
The plunger pin has a spring having the same load, and the difference between the load applied to the protrusion and the load applied to the first contact surface around the protrusion is determined from the first contact surface of the protrusion. A semiconductor device test method set by the amount of protrusion .
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