JPH03127845A - 集積回路装置試験用プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は集積回路装置用チップをウェハ状態で試験する
ための試験用プローブに関する。

〔従来の技術〕

周知のように、ウェハに集積回路装置を作り込んた後こ
れをチップに単離する前に、試験を行なって少なくとも
各チップの良否を判定した上で、不良チップに適宜マー
キングを施して置き、チップに単離した時に不良チップ
を排除することが必要である。この試験に当たっては、
各チップに組み込まれている接続パッドやバンプ電極等
の接続端子を介して、ウェハ内のチップを順次に試験装
置に接続する必要があり、このため本発明の対象である
試験用プローブが用いられる。

この試験用プローブは接続用のニードルを複数個備え、
その先端をチップ上の接続端子に接触させることにより
チップ内の集積回路を試験装置に接続する。試験はふつ
う自動化されており、例えばウェハを順次移動させなが
らその中に作り込まれた数百側程度の集積回路装置用チ
ップを試験用プローブを介して試験装置に接続する。よ
く知られたことであるが、第２図を参照してこの従来の
試験用プローブの構造を説明する。

第２図（ａ）はウェハ２０内の１個のチップ１０上に試
験用プローブ３０を置いた状態を断面図で示す。これに
対応づ−る同図（ｂ）の上面図かられかるように、方形
のチップ１０の周縁部にこの例ではバンプ電極である接
続端子１１が所定個数組み込まれており、これらに対応
して試験用プローブ３０側にはニードル３３が例えば図
示のような放射状配列で設けられる。このプローブ３０
の本体３１ば多数の配線導体３４を備える印刷配線基板
であって、同図（ａ）のようにやや曲がった形状をもつ
ニードル３３は、その細い先端を本体３１の窓３１ａか
ら下方に向けて突き出ずように、その基部が配線導体３
４の端部と接続するように取り付けられる。

試験用プローブ３０の接触子としてのニードル３３はふ
つうはタングステン等の高弾性をもつ金属材料から作ら
れ、その先端をチップ１０の接続端子１１に接触させた
状態でプローブ３０に所定の加圧力を掛けて僅かに撓ま
せることにより、ニードル３３の先端と接続端子１１と
の間に両者間の確実な接続を保証する接触圧力が賦与さ
れる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、高集積化技術の著しい進歩によって集積回路
装置のチップサイズが最近のようにますます縮小され、
あるいは１チツプ内に組み込む回路数の増加に伴って外
部との接続端子数が増えて来ると、上述の従来の試験用
プローブでは接触子としてのニードルをこれに応じた狭
いピッチで配列できなくなって来た。

これは、上述のようにニードルの撓みによってチップの
接続端子との必要な接触圧力を賦与するために充分な機
械強度を持たせる必要があるためであって、ニードルに
硬度の高い材料を用いればその先端は２０〜３０μ程度
にまで細めうるが、これに前述のタングステンのような
高弾性材料を用いても基部にはふつうその約１０倍の２
００〜３００　ｔｒｍの太さを持たせる必要があり、ま
たその長さにも制約が当然あるから、ニードルを前述の
ように先端を内側にした放射状配列にしても外側部分で
基部が競り合ってしまって、先端を充分狭いピッチで配
列できないのである。

このため、実際にはニードルを第２図（ｂ）のようない
わば単列配置ではなく基部を立体配置する等の工夫が従
来から種々なされているが、それでも先端間ピッチを１
００μ以下にすることは困難であり、かつ試験用プロー
ブの製作に非常に手間が掛かり従って高価なものにつく
問題がある。なお、チップ側の接続端子としての接続パ
ッドやバンプ電極には高集積化技術を適用することが可
能で、これらのサイズを２０〜３０μ程度に小形化して
３０〜５０μ程度のピッチで配列することが現在の技術
で充分可能である。従って、接続端子数があまり多くな
い場合は別にして、試験用プローブからの制約によって
折角の高集積化技術を活かし切れていないのが現状であ
る。

かかる事情に立脚して本発明の目的は、チップ上に接続
端子が従来より狭いピッチで配列された集積回路装置を
試験できる試験用プローブを提供することにより、集積
回路装置の高集積化が従来のように試験用プローブによ
って制約されないようにすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は本発明によれば、接続端子に対応する個数の
薄い可撓性導体を可撓性絶縁フィルムに放射状配列で担
持させ、可撓性導体の放射状配列の内側に位置する先端
部に試験すべき集積回路装置用チップ上の接続端子への
接触子として金属からなる突起電極を突設し、突起電極
が接続端子と接触した時に可撓性導体が撓み得るように
可撓性絶縁フィルムをプローブ本体に弾性的に支承し、
可撓性導体の放射状配列の外側に位置する基部を試験装
置との接続用のプローブ端子と接続してなる試験用プロ
ーブによって遠戚される。

なお、可撓性絶縁フィルムを上記構成にいうようにプロ
ーブ本体に弾性的に支承するには、これら両者間に柔ら
かなゴム弾性体を例えば底形により介在させるのが最も
簡単でかつ実用的である。

また、かかるゴム弾性体を含めて、可撓性絶縁フィルム
とプローブ本体をできるだけ透明な材料で構成するのが
、試験用プローブのチップに対する位置合わせを容易に
する上で望ましい。

〔作用〕

本発明は、試験用プローブの接触子として従来のように
ニードルを用いるのではその微細化に所詮限界があって
、高集積化技術で作られた集積回路装置の試験には同し
技術を利用して接触子を作り込んだ試験用プローブを用
いるのが最も合目的なことに着目し、従来のニードルの
本体を上記構成にいう可撓性導体で、その先端接触部を
突起電極でそれぞれ置き換えることにより、高集積化技
術を利用してこれらを容易に微細化できるようにしたも
のである。

すなわち、本発明による試験用プローブでは、可撓性導
体にはフォトエツチング技術、突起電極には電解めっき
技術をそれぞれ利用して、従来よりずっと微小なパター
ンに形成できる。

しかし、課題の解決にはこのように可撓性導体や突起電
極を微小化するだけでなく、実際の試験に当たって各突
起電極がチップ上の多数の接続端子に対してそれぞれ均
一な接触圧力下で接触するようにせねばならない。

このため、本発明では上記構成にいうように、可撓性導
体を可撓性絶縁フィルムに担持させ、かつこの可撓性絶
縁フィルムをプローブ本体により弾性的に支承させるこ
とにより、チップに試験用プローブを所定の加圧力で押
し付けて突起電極を接続端子と接触させた時に、接続端
子の高さにかなりのばらつきがあっても、これに応じて
可撓性絶縁フィルムに担持された可撓性導体が撓んで、
その先端の突起電極が均一な接触圧力で対応する接続端
子と接触するようにする。

さらに本発明では上記構成にいうように、可撓性導体を
従来と同様な放射状配列で可撓性絶縁フィルムに担持さ
せ、突起電極を可撓性導体のこの放射状配列の内側に位
置する先端部に突設し、可撓性導体のプローブ端子との
接続を放射状配列の外側に位置するその基部で行なうこ
とにより、試験プローブの構造を合理的にする。

このように本発明では、試験用プローブの接触子を微細
化し、かつその接続端子との接触状態を均一化すること
によって課題を解決する。

〔実施例〕

以下、第１図を参照して本発明の実施例を具体的に説明
する。同図（ａ）はウェハ上に試験用プローブを重ねた
状態の断面図、同図（ｂ）は試験用プローブを第１図の
下側から見た平面図、同図（Ｃ）と（ｄ）はそれぞれ突
起電極と接続端子との接触状態を示す断面図であり、そ
れらの第２図に対応する部分には同じ符号か付されてい
る。

第１図（ａ）の下側に示されたチップ１０には、接続端
子１１として例えば図示のようなバンプ電極が多数個例
えば１００個以上組み込まれており、これらの接続端子
１１は高集積化されたチップの場合それぞれ例えば２０
〜３０μ角または径の小形のもので、３０〜５０．程度
のピッチでふつうはチップ１０の周縁に沿って分布配列
されている。よく知られているように、ウェハ２０内に
多数個作り込まれた集積回路装置は実際にはチップ１０
に単離する前のウェハ状態で試験され、このためウェハ
２０内のチップ■０が１個ずつ図の上側に示された試験
用プローブ３０を介して自動試験装置に接続される。

試験用プローブ３０の本体３１は例えば印刷配線基板に
用いられるような絶縁基板であってよいが、本発明の実
施上は透明なアクリル樹脂等の材料で構成し、あるいは
中央部に透明な材料を嵌め込んだものを用いるのが望ま
しい。このプローブ本体３１には、例えば同図（ｂ）の
ようにその方形の対向する２辺に沿って印刷配線基板用
と同様な銅等からなるプローブ端子３２が所定個数設け
られる。

本発明を構成する可撓性導体４０は、薄い可撓性絶縁フ
ィルム５０としての例えば１００〜２００μの厚みのポ
リイミドフィルムの上に銅等の導電性の高い金属を真空
蒸着法やスパッタ法によって例えば２０ｎの厚みに薄く
全面被着した上でフォトエツチングを施して同図（ロ）
に示すようなパターンに形成したもので、図のようにチ
ップ１０の周囲では放射状配列に、プローブ端子３２と
の接続部は平行配列にパターンニングされる。なお、可
撓性絶縁フィルム５０にはできるだけ透明なものを用い
るのが望ましく、可撓性導体４０にはＩＴＯや酸化錫等
の透明導電性膜を用いてもよい。

突起電極４１は金等の接触抵抗の低い金属を用いチップ
にいわゆるマイクロバンプ電極を組み込む場合と同様に
電解めっきによってこれを成長させるのがよく、上述の
ように放射状に配列された可撓性導体４０の内側先端部
上に通例のようにチタンやバラジュウム等のごく薄い下
地膜を付けた後、所望の金属をフォトレジスト膜をマス
クとする選択的電解めっき法で成長させる。かかるマイ
クロバンプ技術によれば、突起電極４１を１０〜２０ｎ
径ないし角の小サイズに形成でき、その突設高さは必要
に応じてｌＯ〜５０μとされる。

この突起電極４１の突設後、この実施例ではまず可撓性
絶縁フィルム５０の周縁部をプローブ本体３１に接着等
の手段で固定し、可撓性導体４０の外側端部を対応する
プローブ端子３２に接続する。次に、プローブ本体３１
と可撓性絶縁フィルム５０の中央部との間に孔３１ａか
ら例えばシリコーンゴムを注入かつ硬化させてゴム弾性
体６０とすることにより、可撓性絶縁フィルム５０の中
央部をプローブ本体３１に弾性的に支承させる。

なお、可撓性絶縁フィルム５０は第１図（ｂ）のように
方形とされるが、可撓性導体４０のプローブ端子３２へ
の接続を容易にするため、最初はその横幅を図よりもか
なり広めにして左右方向に長く延びる可撓性導体４０を
担持させて置き、可撓性導体４０のプローブ端子３２と
の接続をフィルムの一部を除去した状態で行なった後に
、可撓性絶縁フィルム５０と可撓性導体４０の端部を切
り取って図示の状態にするのがよい。また、ゴム弾性体
６０の硬化後の可撓性絶縁フィルム４０の中央部を第１
図（ａ）のように正確な皿状に形成するため、シリコー
ンゴム等の注入および硬化を可撓性絶縁フィルム４０に
その下方から金型を当てた状態で行なうのがよい。

ゴム弾性体６０もプローブ本体３１や可撓性絶縁フィル
ム５０と同様に透明とするのが望ましく、それ用のシリ
コーンゴム等にはフィラーを含有しないものを用いるの
がよい。これにより、チップ１０上の接続端子１１に対
する試験用プローブ３０上の可撓性導体４０や突起電極
４１の位置を確認しながら正確な位置合わせをすること
ができる。

以上のように構成された試験用プローブ３０を用いて試
験を行なうには、これをまずウェハ２０内の特定のチッ
プ１０上に正確に位置決めした後、試験すべき各チップ
上に順次移動させて所定の加圧力で押し付けることによ
り、その各突起電極４１を対応する接続端子１１に接触
させる。

この際、各チップｌＯ上の多数の接続端子１１の高さに
はふつう少なくとも数μ程度のばらつきがあるが、本発
明による試験用プローブではプローブ本体３１に弾性的
に支承された可撓性絶縁フィルム５０がこれに応じて変
形し、それに担持された可撓性導体４０が僅かに撓んで
この接続端子の高さのばらつきを吸収するので、突起電
極４１の接続端子１１への接触圧力が均一化されて両者
間に確実な接触状態が得られる。

第１図（Ｃ）および（ｄ）は、参考用にこの突起電極４
１と接続端子１１の接触部の詳細を要部拡大断面図で示
すもので、同図（Ｃ）は突起電極１１がバンプ電極の場
合を、同図（ｄ）はこれが接続パッドの場合をそれぞれ
示す。

第１図（Ｃ）において、ウェハ２０のシリコン基板ない
しエピタキシャル層である半導体領域１の表面は酸化膜
２により覆われ、その上にアルミ等の配線膜３が配設さ
れ半導体領域１内に作り込まれた集積回路と接続される
。この配線膜３のチップ１０の周縁部にあたる端部上の
窒化シリコン等の保護膜４に開口された窓部に接続端子
としてバンプ電極１２が設けられる。これは例えば金を
電極金属５とするマイクロバンプであり、通例のように
配線膜３に導電接触するチタンやパラジュウムの下地膜
５ａの上に電極金属５を電解めっき法により２０〜４０
μ程度の高さに成長させたものである。

試験用プローブ３０例の突起電極４１も基本的にはこの
バンプ電極と同方法で作られ、可撓性絶縁フィルム５０
に担持された可撓性導体４０の先端部に導電接触する上
と同様な下地膜４１ａ上に金等を電解めっきすることに
より突設される。この突起電極４１は図のようにバンプ
電極１２より小さくするのが望ましく、例えばバンプ電
極１２が２０μ角の場合は１０μ径程度のサイズとする
のがよい。

第１図（ｄ）のチップ１０用の接続端子としての接続パ
ッド１３は保護膜４に同図（Ｃ）の場合よりやや広めに
開口された窓部内に露出する配線膜３の端部によって形
成される。試験用プローブ３０側の突起電極４１は同図
（Ｃ）の場合と同様である。この場合にも突起電極４１
のサイズは接続パッド１３よりも小さくされるが、図の
ようにその高さをバンプ電極用よりも若干大きいめにす
るのが望ましい。

以上説明した実施例に限らず、本発明は種々の態様で実
施をすることができる。例えば、可撓性絶縁フィルムを
弾性的に支承するためのゴム弾性体に導電性を持たせる
ことにより、試験時に受けやすい外来ノイズを遮断でき
る。また、このゴム弾性体を設けるかわりに、可撓性絶
縁フィルム自身をやや厚めの柔らかな材料で構威し、あ
るいはゴム弾性を備えるフィルムと複合化することもで
きる。実施例で述べた可撓性絶縁フィルム、可撓性導体
および突起電極の材料、形状および配列は望ましい例で
あるが、本発明の要旨内で適宜な選択や変更を加えるこ
とが可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり本発明による集積回路装置試験用プ
ローブにおいては、接続端子に対応する個数の薄い可撓
性導体を可撓性絶縁フィルムに放射状配列で担持させ、
可撓性導体の放射状配列の内側に位置する先端部に接触
子として金属からなる突起電極を突設するようにしたの
で、半導体集積回路用の高集積化技術を有効利用して可
撓性導体と突起電極を従来のニードルを用いる接触子よ
りも格段に微小なパターンと配列で可撓性絶縁フィルム
上に作り込むことができる。

また、本発明では可撓性絶縁フィルムをプローブ本体に
弾性的に支承させるようにしたので、試験用プローブを
試験すべきチップに所定の加圧力で押し付けてその接続
端子に突起電極を接触させたとき、チップ上の多数の接
続端子の高さにかなりのばらつきがあっても、これに応
じて可撓性絶縁フィルムに担持された可撓性導体を撓ま
せてその先端の突起電極を均一な接触圧力で接続端子と
接触させることができる。

このように、本発明により試験プローブの接触子構造を
微細化しかつチップの選択との接触圧力を均一化するこ
とにより、接続端子を１００ｎ以下のピッチで配列した
集積回路装置チップをウェハ状態で確実に試験できるよ
うになり、試験上から受けていたチップの小形化や高集
積化に対する従来の制約を取り除いて、集積回路装置の
経済性を一層向上させることができる。

本発明による試験用プローブは、プリンタ装置の印字素
子や表示パネル装置の画素に対する駆動回路が多数個組
み込まれる出力端子数の多い集積回路装置の試験にとく
に適し、この種用途の集積回路装置を小形化かつ高集積
化することにより、プリンタ装置や表示パネル装置の一
層の合理化と普及に貢献し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の集積回路装置試験用プローブの実施例
を示す試験用プローブと集積回路チップの断面図、試験
用プローブの平面図および突起電極と接続端子の接触部
の要部拡大断面図である。 第２図は従来の試験用プローブと集積回路チップの断面
図および平面図である。図において、１：集積回路が作
り込まれる半導体領域、２：酸化膜、３：配線膜、４：
保護膜、５：バンブ電極用金属、５ａ：バンプ電極用下
地膜、１０：集積回路チップ、１１：接続端子、１２：
接続端子としてのバンブ電極、１３：接続端子としての
接続パッド、２０：ウェハ、３０：試験用プローブ、３
１；プローブ本体、３１ａ：窓、３２ニブローブ端子、
３３：従来の接触子としてのニードル、３４：配線導体
、４０：可撓性導体、４１：突起電極、４１ａ：突起電
極用下地膜、５０：可撓性絶縁フィルム、６０：可撓性
絶縁フィルムを支承するゴム弾性体、である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ウェハ内に作り込まれた集積回路装置チップを各チップ
   に組み込まれた多数個の接続端子を介して試験装置に順
   次接続するための接触子を備える試験用プローブであっ
   て、接続端子に対応する個数の薄い可撓性導体を可撓性
   絶縁フィルムに放射状配列で担持させ、可撓性導体の放
   射状配列の内側に位置する先端部に接触子として金属か
   らなる突起電極を突設し、突起電極が接続端子と接触し
   た時に可撓性導体が撓み得るように可撓性絶縁フィルム
   をプローブ本体に弾性的に支承し、可撓性導体の放射状
   配列の外側に位置する基部を試験装置との接続用のプロ
   ーブ端子と接続してなる集積回路装置試験用プローブ。