JP7302117B2

JP7302117B2 - 半導体デバイスの検査治具

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Publication number: JP7302117B2
Application number: JP2018144583A
Authority: JP
Inventors: 穂高坂口; 重雄林; 聖司竹田; 真吾長谷
Original assignee: Totoku
Current assignee: Totoku
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2018-07-31
Publication date: 2023-07-04
Anticipated expiration: 2038-07-31
Also published as: JP2020020663A

Description

本発明は、半導体デバイスの検査治具及び検査方法に関し、さらに詳しくは、例えばＩ／Ｏ変換の機能を持ち、１０ＧＨｚ以上の信号を送受信し、２５０μｍ以下の狭ピッチ電極を備えた半導体デバイス等を検査するための検査治具に関する。

半導体集積回路の検査では、半導体基板上の複数のチップ内の集積回路に所定の信号を同時入力させ、このときの出力信号の正常／異常を同時検査することで、一括動作確認を行っている。そのための検査装置としては、例えば特許文献１に記載のアライメント装置が提案されている。このアライメント装置は、プローブシートに設けられているプローブ端子と半導体ウエハに形成されている検査用電極とを正確に位置合わせできるようにした装置である。詳しくは、半導体基板の外周付近に２個の位置合わせマークを形成し、プローブ基板にも２個の位置合わせマークを形成し、これら位置合わせマークの位置をそれぞれ検出して位置ずれ量を測定している。検査基板には、位置合わせマークを検出するために２個の貫通孔が設けられ、その２個の貫通孔の上方にそれぞれ１台のＣＣＤカメラを設置している。各ＣＣＤカメラは、検査基板の貫通孔を介して、半導体基板の位置合わせマーク及びプローブ基板の位置合わせマークを１個ずつ撮像し、撮像画像を用いて位置ずれ量を測定し、さらに、測定結果に基づいて基板載置台の位置を調整して、半導体基板の検査用電極とプローブ間の位置合わせと接触を行っている。

近年、半導体集積回路の多品種少量生産品に対応する半導体検査装置が要請されている。特許文献２では、特許文献１のような従来型の半導体検査装置をそのまま用いたときの問題（精度、その場観察及び価格に劣る）を解決した小型基板検査装置を提案している。その小型基板検査装置は、小形の半導体基板の集積回路中の検査用電極とプローブとの間の位置あわせ精度・接触精度が高く、処理基板全体の状態をその場で観察しながら検査ができる、安価で小型な基板検査装置であって、集積回路と、集積回路の電極に当接されるプローブ端子が設けられたプローブ基板とを位置合わせするために、プローブ基板を透明にして、集積回路に設けた複数の第１の位置合わせマークとプローブ基板に設けた複数の第２の位置合わせマークとをカメラにより撮像して位置合わせするという技術である。

半導体検査装置において、固定された半導体デバイスの電極と検査治具のプローブとの位置合わせは、半導体デバイスの上に検査治具を移動させ、半導体デバイス上の目印（使用していない電極や回路パターンなど）を目視（カメラによる一つの画像）により確認しながら、検査治具側との位置を少しずつ移動（ＸＹＺθ方向）させて調整している。

現在の半導体デバイスでは、１０ＧＨｚ以上の高周波信号を送受信するなど、高速化が進んでおり、電気信号を取り出して検査する検査冶具の伝送線路もインピーダンス整合をしなければならない。また、半導体デバイスには、Ｉ／Ｏ変換機能のための複数の受光素子、発光素子及び電気信号電極を備えたものがあり、そうした半導体デバイスの検査では、受光素子と発光素子との間で光信号の送受信を行っている。また、半導体デバイスの小型化もさらに進んでおり、近年では、サイズは５ｍｍ角以下、電極ピッチは２５０μｍ以下になっている。

ところで、近年のブロードバンドネットワークの普及と共に、信号の高速化、装置の小型化及び低コスト化が図られており、高速信号伝送にはノイズの影響を受けにくくするために、差動信号を用いるのが一般的になっている。このような差動信号伝送装置の伝送線路には、２本の信号線路（Ｓ）の間と両側にグランド（Ｇ）を配置したＧＳＧＳＧ構造の差動伝送線路が採用されている。

高速化と高密度実装が可能な差動信号伝送装置として、例えば特許文献３では、差動伝送線路に流れる電流信号の伝送特性の確保および反射ノイズの抑制を両立させることができ、かつ差動伝送線路の面積を小さくすることができる差動信号伝送装置が提案されている。この差動信号伝送装置は、差動伝送線路と送信回路とを備え、その差動伝送線路は、誘電体層と、誘電体層の裏面に形成された裏面グランド層と、誘電体層の表面に形成された複数の信号線路とを少なくとも備えている。

特開２０００－１６４６５５号公報特開２０１５－８２５８７号公報特開２０１８－７１３２号公報

上記半導体デバイスの検査治具において、半導体デバイスと高周波基板とはプローブ１で電気的に接続され、高周波基板にはプローブからの電気信号が入力され、その電気信号は高周波基板内の信号導体で信号出力端子まで伝送される。信号導体は、電気信号を検査器側に伝送する過程においてピッチ変換等がされるが、入力信号の減衰を小さくするには、伝送路を極力短くすることが望ましい。しかしながら、電気信号を検査器側に出力する信号出力端子自体が大きい場合、信号出力端子のピッチが大きくなってしまうので、それに伴って伝送線路を長くしてピッチを拡大しなければならない。

また、信号導体にグランド導体を沿わせてインピーダンス整合することも行うことができるが、基板表面に多くのグランド導体が配線されることも考慮し、多くのグランド導体も容易に接地できる信号出力端子であることが望ましい。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、Ｉ／Ｏ変換の機能を持ち、１０ＧＨｚ以上の信号を送受信し、２５０μｍ以下の狭ピッチ電極を備えた半導体デバイス等を検査するための、半導体デバイスの検査治具を提供することにある。

（１）本発明に係る半導体デバイスの検査治具は、半導体デバイスの電気特性の検査に使用される検査治具であって、
前記半導体デバイスの電気信号電極と対応する位置に設けられる複数のプローブと、前記プローブに接触する接触電極を有するインピーダンス整合された高周波基板と、前記電気信号電極と前記接触電極とを電気的に接続する位置に前記プローブを固定するホルダーとを備え、
前記高周波基板は、一方の面に設けられたグランド層と、他方の面に設けられた信号導体及びグランド導体と、前記信号導体及び前記グランド導体がそれぞれ接続する信号導体用出力端子及びグランド導体用出力端子と、該各信号出力端子に接続する信号出力端子部品とを有し、
前記信号出力端子部品は、金属で一体形成されたグランド部と、前記グランド部に対して絶縁されて配置された複数の中心導体ピンとを少なくとも備え、
前記グランド部及び前記中心導体ピンは、それぞれ前記グランド導体用出力端子及び前記信号導体用出力端子にはんだ付けで実装されている、ことを特徴とする。

この発明によれば、中心導体ピンとグランド端子が１本ずつ独立した信号出力端子部品を実装する場合と比べて、複数の中心導体ピンと一体形成されたグランド部とが一体化した信号出力端子部品としたので、コンパクトな設計とすることができる。そのため、信号出力端子間のピッチを小さくできるとともに、高周波基板の小型化及び信号出力端子までの伝送線路の短縮化を実現でき、信号の減衰を極力抑えることができる。また、信号出力端子部品と高周波基板とがはんだにより実装されているので、はんだ付け面積を大きくでき、機械的強度を向上することができる。

本発明に係る半導体デバイスの検査治具において、前記グランド部には、複数の前記グランド導体用出力端子が接続され、前記中心導体ピンには、それぞれの信号導体用出力端子が接続されている。この発明によれば、グランド導体用出力端子が一つのグランド部に接続するので、信号出力端子部品の小型化を実現できる。

本発明に係る半導体デバイスの検査治具において、前記中心導体ピンの高さと前記グランド部の高さが同じである。この発明によれば、はんだ付け工程を一度に行うことができる。

本発明に係る半導体デバイスの検査治具において、前記半導体デバイスは受光素子を有し、前記ホルダーは前記高周波基板側に設置されて前記プローブの位置を固定する高周波基板側ホルダーと、前記半導体デバイス側に設置されて前記プローブの位置を固定する半導体デバイス側ホルダーとを備え、前記高周波基板、前記高周波基板側ホルダー及び前記半導体デバイス側ホルダーには、それぞれ、前記受光素子に光を到達させるための穴が設けられており、少なくとも前記半導体デバイス側ホルダーに設けられた穴には、前記半導体デバイスが有する電極及び／又は回路パターン等の目印に対応した２個以上の切り欠きを有する。

この発明によれば、高周波基板、高周波基板側ホルダー及び半導体デバイス側ホルダーにそれぞれ設けられた穴により、半導体デバイスが備える受光素子に光を到達させることができる。そして、少なくとも半導体デバイス側ホルダーに設けられた穴は２以上の切り欠きを有するので、その切り欠きが半導体デバイスの電極及び／又は回路パターン等の目印に対応することにより、当該検査治具が備えるプローブを、検査のための電極位置に正確に接触させるように位置決めすることができる。

本発明によれば、Ｉ／Ｏ変換の機能を持ち、１０ＧＨｚ以上の信号を送受信し、２５０μｍ以下の狭ピッチ電極を備えた半導体デバイス等を検査するための、半導体デバイスの検査治具を提供することことができる。中心導体ピンとグランド端子が１本ずつ独立した信号出力端子部品を実装する場合と比べて、複数の中心導体ピンと一体形成されたグランド部とが一体化した信号出力端子部品を用いるので、コンパクトな設計となり、信号出力端子間のピッチを小さくして、高周波基板の小型化及び信号出力端子までの伝送線路の短縮化を実現でき、信号の減衰を極力抑えることができる。

本発明に係る半導体デバイスの検査治具の一例を示す模式図である。図１の検査治具において、半導体デバイス側ホルダーを半導体デバイス上に配置して位置合わせする態様を示す模式図である。信号出力端子部品の構造形態の一例を示す斜視図である。中心導体ピンが貫通孔内に絶縁配置された例を示す図３の部分拡大図である。信号出力端子部品が高周波基板の信号出力端子にはんだ付けされた態様を示す断面図である。

本発明に係る半導体デバイスの検査治具について図面を参照しつつ説明する。本発明はその要旨の範囲で変形又は応用が可能であり、以下の実施形態に限定されない。なお、本発明の「検査治具」は「検査部品」に言い換えてもよい。

［半導体デバイスの検査治具］
本発明に係る半導体デバイスの検査治具１０（単に「検査治具」ともいう。）は、図１及び図２に示すように、受光素子５２を有する半導体デバイス５０の電気特性の検査に使用され、電気特性を検査する電気信号電極５１の対応位置に設けられた複数のプローブ１を電気信号電極５１に接触して電気特性を検査する半導体デバイス５０の検査治具１０である。この検査治具１０は、半導体デバイス５０の電気信号電極５１と対応する位置に設けられる複数のプローブ１と、プローブ１に接触する接触電極６１を有するインピーダンス整合された高周波基板１１と、電気信号電極５１と接触電極６１とを電気的に接続する位置にプローブ１を固定するホルダー１４とを備えている。

高周波基板１１は、図５に示すように、一方の面に設けられたＧＮＤ層１１ａと、他方の面に設けられた信号導体及びグランド導体と、信号導体及びグランド導体が接続する信号導体用出力端子１１Ｓ及びＧＮＤ導体用出力端子１１Ｇと、各信号出力端子１１Ｓ，１１Ｇに接続する信号出力端子部品３０とを有し、その信号出力端子部品３０は、図３～図５に示すように、金属で一体形成されたグランド部３１と、グランド部３１に対して絶縁されて配置された複数の中心導体ピン３２とを少なくとも備え、グランド部３１及び中心導体ピン３２は、それぞれＧＮＤ導体用出力端子１１Ｇ及び信号導体用出力端子１１Ｓにはんだ付け３７で実装されている。

この検査治具１０は、中心導体ピンとグランド端子が１本ずつ独立した信号出力端子部品を実装する場合と比べて、複数の中心導体ピンと一体形成されたグランド部とが一体化した信号出力端子部品を備えるので、コンパクトな設計となり、信号出力端子間のピッチを小さくして、高周波基板の小型化及び信号出力端子までの伝送線路の短縮化を実現でき、信号の減衰を極力抑えることができる。

各構成要素を詳しく説明する。なお、以下では、図１及び図２の検査治具１０を代表例として説明する。

［検査治具の代表例］
図１及び図２に示す検査治具１０は、受光素子５２を有する半導体デバイス５０の電気特性の検査に使用される検査治具である。プローブ１は、電気特性を検査する電気信号電極５１の対応位置に設けられ、一方の端部をその電気信号電極５１に接触し、他方の端部を高周波基板１１の接触電極に接触する。高周波基板１１は、プローブ１を伝送した電気信号を、高周波基板１１内の信号導体で信号導体用出力端子１１Ｓまで伝送させる。ホルダー１４は、図１に示すように、プローブ１を保持するものであり、高周波基板側に設置されてプローブ１の位置を固定する高周波基板側ホルダー１２と、半導体デバイス側に設置されてプローブ１の位置を固定する半導体デバイス側ホルダー１３とを備え、高周波基板１１、高周波基板側ホルダー１２及び半導体デバイス側ホルダー１３には、図１に示すように、それぞれ、受光素子５２に光を到達させるための穴２０が設けられており、少なくとも半導体デバイス側ホルダー１３に設けられた穴２０には、半導体デバイス５０が有する電極５４及び／又は回路パターン５３等の目印（５３，５４）に対応した２個以上の切り欠き２１が設けられている。

この検査治具１０では、図１に示すように、高周波基板側に撮像装置４０を配置し、その撮像装置４０で得た画像を見ながら、半導体デバイス上の目印５３，５４と、半導体デバイス側ホルダー１３に少なくとも設けられた切り欠き２１との位置合わせを行い、その位置合わせにより、半導体デバイス上の電気信号電極５１とプローブ１とを位置合わせする。この位置合わせは半導体デバイスステージ（図示しない）又は検査治具ステージ（図示しない）の一方又は両方を移動して行うことができ、半導体デバイス５０の電気特性を検査する電気信号電極５１の対応位置に設けられた複数のプローブ１を電極に接触して半導体デバイスの電気特性を正確に検査することができる。

そして、この検査治具１０は、高周波基板１１、高周波基板側ホルダー１２及び半導体デバイス側ホルダー１３にそれぞれ穴２０を設け、その穴２０により、半導体デバイス５０が備える受光素子５２に光を到達させて半導体デバイスが備えるＩ／Ｏ変換機能を動作させ又は動作させないで検査することができる。こうした位置合わせは、目視又は撮像装置４０で得た画像を見ながら手動又は自動で行うが、少なくとも半導体デバイス側ホルダー１３に設けられた穴２０には２以上の切り欠き２１（図３参照）が設けられているので、その切り欠き２１を半導体デバイス５０の目印（電極５４、回路パターン５３等）に対応させて位置調整する。その結果、検査治具１０が備えるプローブ１を、半導体デバイス５０の電気信号電極５１に正確に接触させることができる。

（半導体デバイス）
半導体デバイス５０は、図１に示すように、本発明に係る検査治具１０の検査対象である。この半導体デバイス５０は、受光素子５２を有するものであれば特に限定されないが、１０ＧＨｚ以上の高周波信号を送受信する高速デバイスである。具体的には、受光素子、発光素子及び電気信号電極等を任意に同一面に有するＩ／Ｏ変換機能を備えたものを好ましく挙げることができる。こうした半導体デバイス５０は、１０ＧＨｚ以上の高周波で駆動し、受光素子と発光素子との間で光信号の送受信を行っている。また、小型化もさらに進んでおり、サイズは５ｍｍ角以下、電極ピッチは２５０μｍ以下、さらに１５０μｍ以下の狭ピッチ電極を備えたものに対して好ましく検査できる。

一例としては、１００Ｇｂｐｓの光信号を受信し、２５Ｇｂｐｓで４ラインの電気信号で発信する半導体デバイス５０を挙げることができる。この半導体デバイス５０は、５ｍｍ角以下のサイズの受光素子５２を複数個備え、同一面に電気信号を発信する電気信号電極５１を１５０μｍピッチで複数個有しているもの等を例示できる。

（高周波基板）
高周波基板１１は、図１に示すように、プローブ１の位置を固定するホルダー１４（高周波基板側ホルダー１２と半導体デバイス側ホルダー１３）に接合して一体化した検査治具１０を構成している。高周波基板１１は、半導体デバイス５０に対して、ホルダー１４を挟んだ反対側の位置に設けられている。

高周波基板１１は、上記半導体デバイス５０の検査に使用されるものであり、インピーダンス整合のために、片面（裏面ともいう。）にＧＮＤ層を有し、他方の面（表面ともいう。）に信号導体とグランド導体とを有した高周波伝送可能な基板である。この高周波基板１１は、一方の面に設けられたＧＮＤ層１１ａと、他方の面に設けられた信号導体及びＧＮＤ導体と、信号導体及びＧＮＤ導体がそれぞれ接続する信号導体用出力端子１１Ｓ及びＧＮＤ導体用出力端子１１Ｇと、それら各信号出力端子１１Ｓ，１１Ｇに接続する信号出力端子部品３０とを有している。表面の信号導体及びＧＮＤ導体と、裏面のＧＮＤ層との間に絶縁層が設けられている。絶縁層としては、例えば低誘電率のフッ素系絶縁材料（例えばＰＦＡ等）を挙げることができ、その厚さは特に限定されない。

高周波基板１１において、近年の小型化・集積化した半導体デバイス５０に対応したものとして、プローブ１と接触する接触電極は、信号導体によって信号導体用出力端子１１Ｓまで配線される。信号導体は狭ピッチのまま信号導体用出力端子１１Ｓまでインピーダンス整合させて配線することは困難であるので、必要に応じて導体幅を連続的又は段階的に拡大しながら信号導体用出力端子１１Ｓに向けて配線する。

ＧＮＤ導体は、信号導体を信号導体用出力端子１１Ｓに向けて配線するとき、ＧＮＤ導体を信号導体と一定の距離を置いて配置してインピーダンスを調整するために設けている。このＧＮＤ導体は、裏面のＧＮＤ層１１ａとビア（スルーホールの内周にメッキで接続）で接続されている。こうしたＧＮＤ導体を信号導体に沿わせることにより、インピーダンスを一定且つ安定にすることができる。

なお、高周波基板１１は、表面には回路パターンが高密度配線され、裏面にはＧＮＤ層１１ａが配置されていることから、ＧＮＤ層１１ａが設けられた位置には穴が開けられないし、大きな穴や余計な穴を開けるスペースもない。しかし、本発明では、高周波基板１１の構造設計により、伝送線路のインピーダンスを保持したまま、図２に示すような穴２０をあけている。その穴２０は、半導体デバイス５０が有する受光素子５２を含む位置に開けられ、検査器（図示しない）側の光ファイバー（図示しない）から照射される光信号を受光素子で受光することができる。さらに、図１に示すように、撮像装置４０で得た画像を見ながら、図２に示す半導体デバイス上の目印５３，５４と、半導体デバイス側ホルダー１３に少なくとも設けられた切り欠き２１とを、目視又は撮像して位置決め調整することで、半導体デバイス５０と検査治具１０との位置合わせを行い、半導体デバイス５０が備える電気信号電極５１と、検査治具１０が備えるプローブ１とを位置合わせしたうえで接触させることができる。

（信号出力端子部品）
信号出力端子部品３０は、図３～図５に示すように、金属で一体形成されたグランド部３１と、グランド部３１に対して絶縁されて配置された複数の中心導体ピン３２とを少なくとも備えている。そして、グランド部３１と中心導体ピン３２とは、高周波基板１１が備えるＧＮＤ導体用出力端子１１Ｇ及び信号導体用出力端子１１Ｓにそれぞれはんだ３７で接続されて実装されている。

グランド部３１は、銅合金、ステンレス鋼等の金属を切削加工して作製することができる。このグランド部３１は、複数のＧＮＤ導体用出力端子１１Ｇが電気的に導通接続されている。信号出力端子部品３０は、中心導体ピンとグランド端子が１本ずつ独立した従来の信号出力端子部品を実装する場合と比べて、複数の中心導体ピン３２と一体形成された１つのグランド部３１とが一体化した部品となっているので、コンパクトな設計とすることができる。そのため、信号出力端子間のピッチを小さくできるとともに、高周波基板１１の小型化及び信号出力端子までの伝送線路の短縮化を実現でき、信号の減衰を極力抑えることができる。図５の例では、グランド部３１が複数のＧＮＤ導体用出力端子１１Ｇ，１１Ｇにはんだ３７で接続されている。

中心導体ピン３２は、銅合金等の金属を導体部として有し、電気的に接続可能なものであればその構造形態は特に限定されない。中心導体ピン３２は、はんだ付け可能な材質で形成されていることが好ましいが、先端３２ａ又は全体をめっきによりはんだ付け性を付与してもよい。図５の例では、中心導体ピン３２の先端３２ａが信号導体用出力端子１１Ｓにはんだ３７で接続されている。

中心導体ピン３２の高さとグランド部３１の高さは、同じであることが好ましく、はんだ付け工程を一度に行うことができる。また、信号出力端子部品３０と高周波基板１１とがはんだ３７により実装されているので、はんだ付け面積を大きくでき、機械的強度を向上することができる。

なお、図３及び図４に示すように。信号出力端子部品３０には、中心導体ピン３２を位置決めする貫通孔３４が段差部３３に設けられている。中心導体ピン３２はその貫通孔３４で位置決めされて、所定の位置の信号導体用出力端子１１Ｓに接続する。その貫通孔３４内では、中心導体ピン３２とグランド部３１とが絶縁されている。その絶縁は、貫通孔３４の内周に絶縁層が設けられていてもよいし、中心導体ピン３２の外周に絶縁層が設けられていてもよい。また、信号出力端子部品３０において、高周波基板１１の接続部側３５ａは高周波基板１１に接続され、検査器配線（図示しない）の接続部側３５ｂは検査器に繋ぐ配線にコネクタ等で接続される。

（高周波基板側ホルダー）
高周波基板側ホルダー１２は、図１に示すように、プローブ１の位置を固定するホルダー１４（高周波基板側ホルダー１２と半導体デバイス側ホルダー１３）のうち、高周波基板側に位置するホルダーである。高周波基板側ホルダー１２は、半導体デバイス側ホルダー１３と一定の距離を空けて設置されている。こうすることにより、適当なインピーダンス整合を実現しやすくなる。なお、高周波基板側ホルダー１２は、加工性、絶縁性、誘電率等を考慮して選択された樹脂材料で形成されていればよい。例えば、加工性の観点では、ポリエステル系樹脂等の加工性の良い樹脂を採用でき、低誘電率の観点では、フッ素系樹脂材料等の樹脂を採用でき、インピーダンスへの影響を小さくすることができる。また、反射特性を最少とするために、厚さは薄い方が望ましい。また、インピーダンス整合のために、プローブ１が設けられる位置での高周波基板側ホルダー１２と半導体デバイス側ホルダー１３との間は、プローブ１の周囲に誘電体を設けないことが好ましい。

高周波基板側ホルダー１２には、例えば図２に示すように、プローブ１を挿通させるためのプローブ穴（図示しない）と、上記した高周波基板１１と同様、光信号を送受信させるための穴２０とが少なくとも設けられている。穴２０への切り欠きは、少なくとも半導体デバイス側ホルダー１３には設けられているが、高周波基板側ホルダー１２には設けられていなくてもよいし、必要に応じて設けられていてもよい。

なお、高周波基板側ホルダー１２には、後述する半導体デバイス側ホルダー１３と同様の堀り込み部を設けてもよい。こうすることにより、高周波基板側ホルダーを薄くすることができる。

（半導体デバイス側ホルダー）
半導体デバイス側ホルダー１３は、図１及び図２に示すように、プローブ１の位置を固定するホルダー１４（高周波基板側ホルダー１２と半導体デバイス側ホルダー１３）のうち、半導体デバイス側に位置するホルダーである。半導体デバイス側ホルダー１３は、適当なインピーダンス整合を実現しやすくするため、高周波基板側ホルダー１２と一定の距離を空けて設置されている。例えば、高周波基板側ホルダー１２と半導体デバイス側ホルダー１３とは、上面からみた形状がロの字形状のプレート１５を間に介して固定され、高周波基板側ホルダー１２と半導体デバイス側ホルダー１３との間の空間１６が一定の空間距離を保つように構成されている。この半導体デバイス側ホルダー１３も、高周波基板側ホルダー１２と同様、加工性、絶縁性、誘電率等を考慮して選択された樹脂材料で形成されていればよい。例えば、加工性の観点では、ポリエステル系樹脂等の加工性の良い樹脂を採用でき、低誘電率の観点では、フッ素系樹脂材料等の樹脂を採用でき、インピーダンスへの影響を小さくすることができる。また、反射特性を最少とするために、厚さは薄い方が望ましい。

半導体デバイス側ホルダー１３にも、例えば図２に示すように、プローブ１を挿通させるためのプローブ穴（図示しない）と、光信号を送受信させるための穴２０とが少なくとも設けられている。この半導体デバイス側ホルダー１３では、図２に示すように、穴２０への切り欠き２１が設けられている。切り欠き２１は、半導体デバイス上の目印５３，５４と最も近い位置に配置される半導体デバイス側ホルダー１３に、その目印５３，５４と対応するように設ける。こうすることで、目視確認も容易であるし、撮像装置（カメラ）４０の焦点を最も合わせやすく、正確な位置決めを可能とするのに最も有効である。

半導体デバイス側ホルダー１３に設けられた穴２０の大きさは、高周波基板１１及び高周波基板側ホルダー１２に設けられた穴よりも小さい。こうすることにより、高周波基板側から、半導体デバイス側ホルダー１３に設けられた切り欠き２１を目視や撮像装置４０で観察し易くなる。

半導体デバイス側ホルダー１３は、検査治具１０に組み込む際に必要な機械的強度が必要であるが、その機械的強度を確保するために、半導体デバイス側ホルダー１３の厚さを一定の厚さ（１．１５ｍｍ以上）とすることが望ましい。しかし、その厚さが厚くなり過ぎると、高周波基板側の撮像装置（カメラ）４０から半導体デバイス側ホルダー１３の切り欠き２１と半導体デバイス上の目印５３，５４とを撮像する場合、半導体デバイス側ホルダー１３の高周波基板側の面と半導体デバイス上の目印５３，５４との距離が大きくなってしまうので、焦点を双方同時に合わせることができない。そのため、半導体デバイス側ホルダー１３の高周波基板側の面を薄くするための掘り込み部１８を設けることが好ましい。この堀り込み部１８により、前記した距離を短くすることができ、焦点を合わせ易くすることができる。また、半導体デバイス５０をはめ込むための半導体デバイス側の面にも掘り込み部１７を必要に応じて設けてもよく、中央部分の厚さをさらに薄くすることが可能である。

（プローブ）
プローブ１は、図１及び図２に示すように、半導体デバイス５０の電気特性の検査に適用され、半導体デバイス５０の電気特性を検査する電気信号電極５１に位置決めされたうえで接触し、電気特性を検査する。プローブ１は、既述したように、ホルダー１４（高周波基板側ホルダー１２と半導体デバイス側ホルダー１３）で保持されている。

プローブ１は、高周波基板１１と半導体デバイス５０とを電気的に接続する。高周波基板１１の回路パターンとＧＮＤ層との距離が決められているので、インピーダンス整合させるためには、プローブ１の太さが制限される。例えば、高周波基板１１の回路パターンのピッチが２５０μｍの場合は、プローブ１の直径は９０～１２０μｍ程度であることが好ましい。また、半導体デバイス５０が発信する例えば２５Ｇｂｐｓ（１２．５ＧＨｚ）程度の信号で共振しないように、プローブ１の長さも５ｍｍ以下に制限されることが好ましい。

プローブ１の構造（図示しない）は特に限定されないが、プローブ金属部とプローブ胴体部とで構成され、プローブ金属部のうち、一方のプローブ先端は半導体デバイス５０の電気信号電極５１に接触し、他方のプローブ後端は高周波基板１１の接触電極６１に接触又は接合している。なお、プローブ金属部は、そのたわみを利用して電気信号電極５１に接触する単線型プローブであってもよいし、中間にスプリング等の弾性部材を介してスプリング等の弾力で両方又は一方の電極に接触する複合型プローブであってもよい。単線型プローブの場合は、プローブ胴体部には絶縁層が設けられていることが好ましい。複合型プローブの場合は、プローブ胴体部は導電性又は絶縁性のスリーブで構成され、そのスリーブ内に、先端側プローブ、スプリング等の弾性部材、後端側プローブがその順で配置されている。

（検査方法）
検査治具１０で行う検査方法は、図１及び図２に示すように、高周波基板側に撮像装置４０を配置し、その撮像装置４０で得た画像を見ながら、半導体デバイス上の目印（電極５４及び／又は回路パターン５３）と、半導体デバイス側ホルダー１３に少なくとも設けられた切り欠き２１との位置合わせを行い、その位置合わせにより、半導体デバイス上の電極５１とプローブ１とを位置合わせする。位置合わせされたプローブ１は、半導体デバイス５０の電気特性を検査する電極５１に接触して半導体デバイス５０の電気特性を正確に検査する。

なお、撮像装置４０は特に限定されず、ＣＣＤカメラ等を用いることができる。位置決めのための微調整手段も特に限定されず、ＸＹＺθ方向に駆動するステージ等を自動又は手動で動作させることにより行うことができる。なお、微調整手段は、当該分野又は関連分野で通常行われる手段であるので、本願ではその説明を省略する。

以上説明したように、本発明は、検査時において、プローブ１を構成する各接触ピン２Ａ，２Ｂの一方又は両方が可動して、各接触ピン２Ａ，２Ｂが電極（半導体デバイスの電気信号電極５１及び高周波基板１１の接触電極６１）に接触する。本発明では、中心導体ピンとグランド端子が１本ずつ独立した信号出力端子部品を実装する場合と比べて、複数の中心導体ピンと一体形成されたグランド部とが一体化した信号出力端子部品を高周波基板１１が備えるので、コンパクトな設計となり、信号出力端子間のピッチを小さくして、高周波基板の小型化及び信号出力端子までの伝送線路の短縮化を実現でき、信号の減衰を極力抑えることができる。

１プローブ
１０検査治具
１１高周波基板
１１Ｓ信号導体用出力端子
１１ＧＧＮＤ導体用出力端子
１１ａＧＮＤ層
１２高周波基板側ホルダー
１３半導体デバイス側ホルダー
１４ホルダー
１５プレート
１６空間
１７半導体デバイス側の掘り込み部
１８高周波基板側ホルダー側の掘り込み部
２０穴
２１切り欠き
３０信号出力端子部品
３１グランド部
３２中心導体ピン
３２ａ先端
３３段差部
３４貫通孔
３５ａ高周波基板への接続部側
３５ｂ検査器配線の接続部側
３６本体部
３７はんだ
４０撮像装置（カメラ）
５０半導体デバイス
５１プローブが接触する電気信号電極
５２受光素子（光学素子）
５３目印（回路パターン）
５４目印（電極）
５５基材

Claims

半導体デバイスの電気特性の検査に使用される検査治具であって、
前記半導体デバイスの電気信号電極と対応する位置に設けられる複数のプローブと、前記プローブに接触する接触電極を有するインピーダンス整合された高周波基板と、前記電気信号電極と前記接触電極とを電気的に接続する位置に前記プローブを固定するホルダーとを備え、
前記高周波基板は、一方の面に設けられたグランド層と、他方の面に設けられた信号導体及びグランド導体と、前記信号導体及び前記グランド導体がそれぞれ接続する信号導体用出力端子及びグランド導体用出力端子とを有し、
前記高周波基板は、信号出力端子部品に接続されており、
前記信号出力端子部品は、金属で一体形成されたグランド部と、前記グランド部に対して絶縁されて配置された複数の中心導体ピンとを少なくとも備えた一体化部品であって、金属で一体形成された一つの前記グランド部には、複数の前記グランド導体用出力端子が接続され、複数の前記中心導体ピンには、それぞれ前記信号導体用出力端子が接続されており、
前記グランド部及び前記中心導体ピンは、それぞれ前記グランド導体用出力端子及び前記信号導体用出力端子にはんだ付けで接続されている、ことを特徴とする半導体デバイスの検査治具。
前記信号出力端子部品には、前記中心導体ピンを位置決めする貫通孔が段差部に設けられている、請求項１に記載の半導体デバイスの検査治具。
前記中心導体ピンの高さと前記グランド部の高さが同じである、請求項１又は２に記載の半導体デバイスの検査治具。
半導体デバイスの電気特性の検査に使用される検査治具であって、
前記半導体デバイスの電気信号電極と対応する位置に設けられる複数のプローブと、前記プローブに接触する接触電極を有するインピーダンス整合された高周波基板と、前記電気信号電極と前記接触電極とを電気的に接続する位置に前記プローブを固定するホルダーとを備え、
前記高周波基板は、一方の面に設けられたグランド層と、他方の面に設けられた信号導体及びグランド導体と、前記信号導体及び前記グランド導体がそれぞれ接続する信号導体用出力端子及びグランド導体用出力端子とを有し、
前記高周波基板は、信号出力端子部品に接続されており、
前記信号出力端子部品は、金属で一体形成されたグランド部と、前記グランド部に対して絶縁されて配置された複数の中心導体ピンとを少なくとも備え、
前記グランド部及び前記中心導体ピンは、それぞれ前記グランド導体用出力端子及び前記信号導体用出力端子にはんだ付けで接続されており、
前記半導体デバイスは受光素子を有し、前記ホルダーは前記高周波基板側に設置されて前記プローブの位置を固定する高周波基板側ホルダーと、前記半導体デバイス側に設置されて前記プローブの位置を固定する半導体デバイス側ホルダーとを備え、前記高周波基板、前記高周波基板側ホルダー及び前記半導体デバイス側ホルダーには、それぞれ、前記受光素子に光を到達させるための穴が設けられており、少なくとも前記半導体デバイス側ホルダーに設けられた穴には、前記半導体デバイスが有する電極及び／又は回路パターン等の目印に対応した切り欠きを有する、ことを特徴とする半導体デバイスの検査治具。