JPH05283490A - 集積回路装置の試験方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】集積回路装置のバンプ電極を備えるフリップチ
ップをウエハ状態で試験する際に、チップ内のバンプ電
極の高さに不揃いがあっても試験を高精度で正確にでき
るようにする。 【構成】ウエハ１内に作り込まれた各集積回路装置10の
バンプ電極11に対しプローブ手段20のニードル21の接続
端22を接触させて集積回路装置10を試験測定装置に接続
すると同時に、押圧体30によってウエハ１内の隣の集積
回路装置10のバンプ電極11に押圧してその先端部を変形
させ高さを揃えることにより、バンプ電極11の高さの揃
った集積回路装置10をプローブ手段20を介して均一な接
触抵抗で試験測定装置に接続して試験精度を向上すると
ともに、集積回路装置10を実装する際にも実装相手方と
の接続抵抗のばらつきを減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は外部との接続用にバンプ
電極ないし突起電極を備えるフリップチップの形で用い
られる集積回路装置をウエハの状態で試験する方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】バンプ電極を介し外部接続が可能なフリ
ップチップは実装に要するスペースと手間を省ける利点
があり、集積回路装置の用途拡大に伴って益々広く採用
されるに至っている。周知のようにバンプ電極は金やは
んだ等の金属からなる突起電極であるが、少なくとも数
十μｍの高さを要するのでチップの表面の所定の個所に
電解めっき法により選択的に成長させるのが通例であ
る。

【０００３】集積回路装置用のフリップチップの製造に
当たっては、ウエハ表面に保護膜を被覆した後のウエハ
プロセスの終段でバンプ電極を電解めっきし、このウエ
ハの状態のままでそれに作り込んだ多数の集積回路装置
に対する試験を済ませた上でウエハをスクライブしてフ
リップチップに単離する。このフリップチップに設けら
れるバンプ電極ははんだバンプのように 100μｍ程度の
大形の場合もあるが、集積回路装置の高集積化が進んで
外部接続点数が増加するにつれて金バンプ等の50μｍ以
下の小形のものが増加しており、いずれの場合も実装に
際してはこれを接合や導電性樹脂を用いる接着等の手段
で実装対象に接続すると同時にフリップチップを相手方
に取り付ける。

【０００４】フリップチップはもちろんこの実装の前に
充分試験して置く必要があり、この試験を上述のように
ウエハの状態で行なうに際してウエハ内の各集積回路装
置をバンプ電極を介して試験測定装置に接続するために
試験プローブが用いられる。この試験プローブとして
は、タングステン等の硬い高弾性金属のニードルを配線
基板に多数個並べて取り付けたものが従来から用いられ
ており、ニードルの鋭い先端を対応するバンプ電極に押
し付けて接続するが、この際の接続抵抗をできるだけ減
少させるためニードルの先端に金めっき等を施すととも
に、バンプ電極の先端面に若干食い込むよう充分に押し
付けるのが通例である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、バンプ電極
が前述のように電解めっきにより成長されるため高さが
不揃いになり、試験時にプローブニードルとの接続抵抗
がばらつきやすい問題がある。この様子を図４(a) に示
す。ウエハ１内に作り込まれた集積回路装置10のバンプ
電極11に試験プローブのニードル12が鋭い先端12ａを若
干食い込むように押し付けられるが、図でＰで示すよう
にバンプ電極11が低い個所では食い込みの不足や非接触
により接続抵抗の過大や接続不良が発生する。逆にＱで
示すようにバンプ電極が高過ぎる個所では、接続抵抗は
低いがニードル12にむりが掛かってその折損が発生する
おそれがある。

【０００６】さらに、バンプ電極11の高さに不揃いがあ
るとフリップチップの実装時に接続不良が発生しやす
い。図４(b) にこれを導電性樹脂を用いる実装の場合に
ついて示す。この実装方法では実装前にバンプ電極11に
導電性樹脂13を付けて置く必要があり、このため平坦な
板14の上面に導電性樹脂13をスキージ等の手段で均一に
薄く延ばして置いて、矢印UDで示すようにその上に集積
回路装置10を置いた後に持ち上げることによりバンプ電
極11に導電性樹脂13を付けるが、バンプ電極11の高さに
不揃いがあると付着樹脂量に不足Ｒや過剰Ｓが生じて実
装後に接続抵抗の過大やバンプ電極11の相互短絡が起こ
りやすい。

【０００７】かかる問題はバンプ電極11の高さのばらつ
きを減少させれば解決するが、電解めっきの際にはウエ
ハ１内の多数の集積回路装置10に対して全部で数万個以
上のバンプ電極12を同時成長させるので、とくにウエハ
面内位置によって成長高さに差が出やすく、めっき条件
を入念に管理してもバンプ電極12の高さのばらつきを±
10％以下に抑えるのは実際上困難である。かかる問題に
鑑み、本発明はバンプ電極の高さに不揃いがあってもウ
エハ内に作り込まれた集積回路装置のフリップチップを
正確に試験できる方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的は本発明によ
れば、前述のように外部接続用のバンプ電極を備える集
積回路装置をウエハ状態で試験するに際して、各集積回
路装置のバンプ電極に一斉に接触する複数の接続端を備
えるプローブ手段を介してウエハ内の集積回路装置を順
次に試験測定装置に接続すると同時に、各集積回路装置
のバンプ電極を一斉に押圧する押圧体によりバンプ電極
の先端部を変形させて高さを揃えることにより達成され
る。この本発明方法を実施する際には、プローブ手段と
押圧体を並設して押圧体により集積回路装置のバンプ電
極を押圧した後にそれをプローブ手段を介し試験測定装
置に接続し、あるいは押圧体の押圧面上にプローブ手段
の接続端を配設して押圧体を集積回路装置のバンプ電極
に押圧すると同時にそれを試験測定装置に接続するのが
有利である。

【０００９】

【作用】本発明は電解めっきで成長させた状態のバンプ
電極の金属は比較的柔らかくて変形させやすく、かつ集
積回路装置の試験時にはこれにプローブ手段の接続端を
押し付ける動作が必要な点に着目したもので、試験のた
めバンプ電極にプローブ手段の接続端を押し付ける機会
を捉えて同時に前項の構成にいう押圧体によってバンプ
電極を押圧して先端部を変形させその高さを揃えること
により、フリップチップの実装に際してバンプ電極を相
手方に均一な接続抵抗で接続できるようにするととも
に、プローブ手段の接続端を高さが揃ったバンプ電極に
均一な圧力で接触させて集積回路装置をばらつきの少な
い接続抵抗で試験測定装置に接続した状態で試験を正確
に行なえるようにしたものである。

【００１０】

【実施例】以下、図を参照して本発明の実施例を説明す
る。図１と図２はプローブ手段と押圧体を並設する本発
明の第１実施例を示し、図１は図２(a) のＢ−Ｂ矢視断
面に相当し、図２(a) は一部を図１のＡ−Ａ矢視断面で
示す上面図である。図３は一体化された構造のプローブ
手段と押圧体を用いる本発明の第２実施例を示す。いず
れの実施例においても本発明方法により試験すべき対象
は図２(b) に上面図で示すウエハ１に作り込まれた集積
回路装置10とする。

【００１１】図１において、ウエハ１内には多数の集積
回路装置10が図２(b) に示すように相互間にフリップチ
ップに単離するためのいわゆるスクライブゾーン1aを置
いて組み込まれており、それぞれに数十〜数百個の金や
はんだからなる数十μｍ径のバンプ電極11が電解めっき
法によって数十μｍの高さに突設されている。図１に細
線で簡略に示された可動台50はその上面にウエハ１を図
のようにバンプ電極11を上に向けた姿勢で真空吸着等の
手段により強固に保持し、図では前後左右方向である矢
印で示されたｘ, ｙ両方向に順次に移動しながらウエハ
１内の集積回路装置10を試験のため１個ずつプローブ手
段20の下側に数μｍの精度で正確に位置決めできるよう
になっている。

【００１２】本発明に用いるプローブ手段20と押圧体30
はこの第１実施例では保持治具40に隣合わせに並べて取
り付けられる。保持治具40の本体は数mm以上の厚みのガ
ラスエポキシ樹脂等の剛性の大な絶縁基板41を用いる配
線基板であって、図２(a) に示すその配線導体42にプロ
ーブ手段20の多数のニードル21の基部がそれぞれ接続さ
れかつ強固に固定される。ニードル21はタングステン等
の硬い高弾性金属からなる数百μｍの基部径をもつ曲が
った針状体で、その鋭い先端である接続端22が図１のよ
うにバンプ電極11と接触するように保持治具40の窓43か
ら下方に向けてバンプ電極11に対応する配列ピッチで突
出される。

【００１３】押圧体30の本体31は下面を押圧面とする柱
状体であり、その側面が取付板45を介して保持治具40の
絶縁基板41に図２(a) に示すよう複数個所で強固に取り
付けられた環状体44によって図１の上下方向に移動自在
に案内され、上部にストッパリング32を備え、かつ上面
が板状のばね体33を介し押圧軸34と結合されている。こ
の押圧軸34は例えば空気力操作のシリンダの可動部と結
合される。

【００１４】この第１実施例では、保持治具40を図１の
状態よりも上方に持ち上げた状態で可動台50を前述のよ
うに移動させてウエハ１内の集積回路装置10を図示の位
置に位置決めした上で、保持治具40を矢印z1の方向に所
定圧力で押し下げてプローブ手段20のニードル21の接続
端22を集積回路装置10の対応するバンプ電極11に押し付
けることにより、集積回路装置10を保持治具40の配線導
体42を介して試験測定装置に接続する。また、これと同
時に押圧体30の押圧軸34を矢印z2の方向に操作して本体
31の押圧面を隣の集積回路装置10に所定圧力で押し付け
ることにより、そのバンプ電極11の先端部を変形させて
高さを揃える。もちろん、かかる動作は可動台50により
ウエハ１を順次に送りながら繰り返され、押圧体30によ
りバンプ電極11の高さを揃えた集積回路装置10にプロー
ブ手段20が接続される。従って、本発明方法では従来の
図４(a) のように接続抵抗が大きくばらつくことなく集
積回路装置10を正確に試験でき、図４(b) の要領でバン
プ電極11に導電性樹脂13を付ける際にも付着量の過不足
をなくすことができる。

【００１５】図３に示す本発明の第２実施例ではプロー
ブ手段20と押圧体30を一体化する。図３(a) ではウエハ
１が図１とは90度異なる方向で示されており、従って各
集積回路装置10のバンプ電極11は図の前後方向に並んで
いる。押圧体30の本体35には光学結晶や石英ガラス等の
透明で硬い材料が用いられ、その下面の丘状の表面が押
圧面36とされる。図３(b) はこの押圧面36付近の下面を
示し、その表面にタングステン等の硬い金属を数〜10μ
ｍの膜厚にスパッタ法等により成膜してフォトエッチン
グを施すことによりプローブ手段20の導体膜23を形成
し、かつその一端をバンプ電極11より若干大きなパター
ンに形成して接続端24とする。

【００１６】図３(a) に示すように押圧体30の本体35の
上部は押圧板36とメタライズ膜等を介して接合され、押
圧板37の中央に窓38が開口される。この窓38から図では
Ｖで示すように透明な本体35を通して接続端24とバンプ
電極10とをテレビカメラ等で観察しながら両者が一致す
るようウエハ１を位置決めし、次に押圧板37を矢印ｚ方
向に操作して押圧面36により接続端24を介してバンプ電
極11を押圧することによりその先端部を変形させて高さ
を揃え、かつ同時にプローブ手段20を接続端24とバンプ
電極11を介して集積回路装置10と接続する。プローブ手
段20の試験測定装置との接続は導体膜23に接続した可撓
性接続手段26を介して行なうのがよく、図の例では可撓
性接続手段26の絶縁フィルム26ｂに担持された多数の薄
い銅等の導体条26ａが導体膜23の他端に施された金めっ
き膜25と接続される。

【００１７】この第２実施例においてもプローブ手段20
と押圧体30が一体化されている点が第１実施例と異なる
のみで、押圧によってバンプ電極11の高さを揃えると同
時に集積回路装置10を試験測定装置と接続するのは全く
同じであり、その効果も第１実施例と同様なので省略す
る。なお、第１実施例におけるプローブ手段20の押し付
け力はバンプ電極あたり数十ｇ程度とし、押圧体30の押
圧力はバンプ電極11の金属やサイズによって異なるがふ
つう 100ｇ程度かこれを若干上回るように設定するのが
よい。もちろん、第２実施例では両者は同じであり、例
えばバンプ電極あたり 100ｇ程度とすることでよい。

【００１８】

【発明の効果】上述のように本発明方法では外部接続用
のバンプ電極を備える集積回路装置をウエハ状態で試験
するに際し、各集積回路装置のバンプ電極に接触する複
数個の接続端を備えるプローブ手段を介してウエハ内の
集積回路装置を順次に試験測定装置に接続すると同時に
押圧体によりバンプ電極を押圧して先端部を変形させて
高さを揃えるようにしたので、(a) プローブ手段の接続
端を高さが均一なバンプ電極に接触させないしは押圧し
た状態で集積回路装置をばらつきの少ない接続抵抗で試
験測定装置に接続して試験の精度を向上し、さらに、
(b) 試験の機会を利用してバンプ電極の高さを揃えるこ
とにより、集積回路のフリップチップの実装に際しバン
プ電極を相手方と均一な接続抵抗で確実に接続して従来
より実装の信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プローブ手段と押圧体を並設する本発明方法の
第１実施例を示し、図２(a) のＢ−Ｂ矢視断面に相当す
る断面図である。

【図２】第１実施例の関連図を図１より縮小した状態で
示し、同図(a) は図１のＡ−Ａ矢視断面に相当するプロ
ーブ手段と押圧体の上面図、同図(b) はウエハの上面図
である。

【図３】一体化された構造のプローブ手段と押圧体を用
いる本発明方法の第２実施例を示し、同図(a) はプロー
ブ手段と押圧体をウエハとともに示す断面図、同図(b)
は押圧体の押圧面付近の下面図である。

【図４】従来の試験方法の問題点の説明用であり、同図
(a) はウエハとプローブ手段のニードルの側面図、同図
(b) はバンプ電極に導電性樹脂を付着させる際の状態を
示すウエハと治具の側面図である。

【符号の説明】

１ ウエハ 10 集積回路装置ないしはフリップチップ 11 バンプ電極 20 プローブ手段 21 プローブのニードル 22 第１実施例の接続端 23 プローブの導体膜 24 第２実施例の接続端 30 押圧体 31 第１実施例の押圧体の本体 35 第２実施例の押圧体の本体 36 押圧面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部接続用のバンプ電極を備える集積回路
   装置をウエハ状態で試験する方法であって、各集積回路
   装置のバンプ電極に一斉に接触する複数個の接続端を備
   えるプローブ手段を介してウエハ内の集積回路装置を順
   次に試験測定装置に接続すると同時に、集積回路装置の
   バンプ電極を一斉に押圧する押圧体によりバンプ電極の
   先端部を変形させて高さを揃えるようにしたことを特徴
   とする集積回路装置の試験方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の方法において、プローブ
   手段と押圧体を並設して、押圧体によって集積回路装置
   のバンプ電極を押圧した後に集積回路装置をプローブ手
   段を介して試験測定装置に接続するようにしたことを特
   徴とする集積回路装置の試験方法。
3. 【請求項３】請求項１に記載の方法において、押圧体の
   押圧面上にプローブ手段の接続端を配設して、押圧体を
   集積回路装置のバンプ電極に押圧すると同時に集積回路
   装置を試験測定装置に接続するようにしたことを特徴と
   する集積回路装置の試験方法。