JPH08250559A - 半導体装置の検査方法及びプローブカード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体チップのパッドとプローブカードのバ
ンプとの電気的接続を確認できるようにする。 【構成】 電源が接続される第１の配線層１１とグラン
ドに接続される第２の配線層１２とを有するプローブカ
ード１０により半導体ウェハ２上に形成された全ての半
導体チップ２ａの全動作電流を電流計１３により測定す
る。一方、半導体チップ２ａの各動作電流を測定してお
くと共に各動作電流の総和を求めておく。そして、各動
作電流の総和と全動作電流との差が各動作電流の最小値
よりも小さければ、半導体チップ２ａの全てのパッドと
プローブカード１０の全てのバンプとが電気的に確実に
接続しているとみなす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェハ上の複数の
半導体チップを半導体ウェハ状態で同時に検査・バーン
インすることを目的とする半導体装置の検査方法に関
し、特に半導体装置の電極とプローブカードのプローブ
端子との接続を確認する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路装置を搭載した電
子機器の小型化、低価格化の進歩は目ざましく、半導体
集積回路装置に対しても小型化、低価格化の要求が強く
なってきている。通常、半導体集積回路装置は、ワイヤ
ボンディング等によりリードフレームに電気的に接続さ
れ、樹脂又はセラミックに封止された形で供給され、電
子機器のプリント基板に実装される。

【０００３】しかし、電子機器の小型化の要求から半導
体集積回路装置を半導体ウェハから切り出したままの状
態（以下ベアチップ状態と呼ぶ）で直接電子機器の回路
基板に実装する方法が開発されるに伴ない、品質保証さ
れたベアチップの低価格での供給が望まれている。

【０００４】ベアチップ状態の半導体集積回路装置に対
して品質保証を行なうためには、半導体ウェハ状態又は
ベアチップ状態でバーンインを実施する必要がある。し
かしながら、ベアチップ状態でのバーンインは、取扱い
が非常に複雑になり低価格化の要求に答えられない。ま
た、半導体ウェハ上に同時に形成された多数の半導体装
置（以下半導体チップと呼ぶ）を１つずつ又は数個ずつ
何度にも分けてバーンインを行なうのは非常に時間を要
し、時間的にもコスト的にも現実的でない。そこで、半
導体ウェハ状態で一括して全ての半導体チップを同時に
バーンインすることが重要になってきている。

【０００５】半導体ウェハ状態で一括バーンインを行な
うには、半導体ウェハ上に形成された複数の半導体チッ
プに同時に電源電圧や入力信号を印加し、動作させる必
要がある。このためには非常に多くのプローブ端子（通
常数千個以上）を持つプローブカードを用意する必要が
ある。しかし、従来のニードル型プローブカードではピ
ン数的にも、価格的にも対応できない。そこで、フレキ
シブル基板上にバンプが設けられた薄膜型プローブカー
ドが考えられている（日東技法 Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．
２ Ｏｃｔ．１９９０ ｐｐ．５７−６２参照）。

【０００６】以下、図面を参照しながら、薄膜型プロー
プカードによる半導体チップに対するバーンインについ
て説明する。図５はプローブカードのバンプと半導体チ
ップのパッドとが接触している様子を示す断面図であ
る。

【０００７】図５において、２８はプローブカード、３
１はＮｉよりなるバンプ、３２はバンプ３１と電気的に
接続されている配線層、３３はポリイミド膜よりなるフ
レキシブル基板、３４はバンプ３１と配線層３２とを電
気的に接続するためのコンタクトである。また、３０は
半導体チップ２９上に形成されているパッドである。

【０００８】検査を行なう際には、図５に示すようにプ
ローブカード２８のバンプ３１と半導体チップ２９のパ
ッド３０とが接続するようにプローブカード２８を半導
体チップ２９に押し付ける。そして、この状態で配線層
３２に電源電圧や入力信号を供給することによりバンプ
３１を介して半導体チップ２９のパッド３０に電源電圧
や入力信号を印加して検査を行なう。

【０００９】次に、プローブカードと半導体ウェハとの
アライメント方法について説明する。図６はプローブカ
ードと半導体ウェハとのアライメントを行なうアライメ
ント装置の側面図である。

【００１０】図６において、２は半導体ウェハ、１は半
導体ウェハ２を固定する真空チャック、１０はプローブ
カード、３６は半導体ウェハステージ、３５は半導体ウ
ェハステージ３６上のプローブカード位置検出用カメ
ラ、３７はプローブカード１０のバンプ、３９はプロー
ブカード１０が取り付けられているプローブカードステ
ージ、３８はプローブカードステージ３９に取り付けら
れている半導体ウェハアライメント用カメラ、４０はＸ
軸方向の位置を制御するＸ軸制御用モータ、４１はＹ軸
方向の位置を制御するＹ軸制御用モータ、４２はθ方向
の位置を制御するθ制御用モータ、４３はＺ軸方向の位
置を制御するＺ軸制御機構、４４は真空チャック１に設
けられたヒータである。

【００１１】まず、半導体ウェハ２を真空チャック１上
に乗せ、真空チャック１の上面に設けられた複数の穴よ
り真空引きを行なって、半導体ウェハ２を真空チャック
１に固定する。真空チャック１は、内部にヒータ４４と
温度感知装置（図示せず）とが装着されており、チャッ
ク１上に固定された半導体ウェハ２の温度をコントロー
ルできるようになっている。

【００１２】次にプローブカード位置検出用カメラ３５
によりプローブカード１０の位置を検出すると共にプロ
ーブカード１０のバンプ３７を捕らえる。また、半導体
ウェハアライメント用カメラ３８により半導体ウェハ２
の位置を検出すると共に半導体ウェハ２のパッド（図示
せず）を捕らえる。この際、プローブカード１０が真空
チャック１に対して平行でない場合には平行になるよう
自動調整する。

【００１３】次に、半導体ウェハ２を、Ｘ軸方向、Ｙ軸
方向及びθ方向にＸ軸制御用モータ４０、Ｙ軸制御用モ
ータ４１及びθ制御用モータ４２によりアライメントし
つつ、プローブカード１０の真下に移動し、半導体ウェ
ハ２がプローブカード１０の真下に移動したときに、Ｚ
軸制御機構４３により真空チャック１を上昇させて半導
体ウェハ２のパッドとプローブカード１０のバンプ３７
とを接続させる。

【００１４】通常はこの状態で電気測定を行なうが、半
導体ウェハ２のバーンイン時に高温下での測定を行なう
際は、真空チャック１のヒータ４４に通電して真空チャ
ック１とその上に固定された半導体ウェハ２とを加熱す
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例では半導体ウェハ上の半導体チップのパッドとプロ
ーブカードのバンプとの電気的接続が確認できない。こ
のため、パッドとバンプとの電気的接続が不良な半導体
チップが生じ、このような半導体チップに対してはバー
ンインが実施されないという、いわゆるバーンインエス
ケープが発生するおそれがある。この結果、半導体ウェ
ハ状態でのバーンインを完全には実現できず、市場での
製品の信頼性が低下するという問題がある。

【００１６】電気的接続の不良には次の２つの原因があ
る。第１の原因としては、半導体ウェハ上の半導体チッ
プのパッドとプローブカードのバンプとの位置ずれによ
る電気的接続の不良である。

【００１７】これは、半導体ウェハとプローブカードと
をアライメントさせた状態では半導体ウェハ自体及びプ
ローブカード自体が視野をさえぎり、半導体ウェハ及び
プローブカードの接触面をカメラで観察できないので、
半導体ウェハのパッドやプローブカードのバンプの位置
検出が不可能となるためである。

【００１８】このため、従来の方法に示すように半導体
ウェハとプローブカードとをアライメントさせる前に半
導体ウェハやプローブカードの位置及びパッドやバンプ
の位置の検出を正確に行なったとしても、その後、パッ
ドとバンプとを接続させるために行なう半導体ウェハの
水平方向又は垂直方向の移動の際に、半導体ウェハのパ
ッドとプローブカードのバンプとの相対位置に誤差が生
じる。このため、半導体ウェハとプローブカードとのア
ライメント時にパッドとバンプとの位置ずれによる電気
的接続に不良が生じる場合がある。

【００１９】また、半導体ウェハとプローブカードとを
アライメントさせた後、高温で測定を行なうために半導
体ウェハとプローブカードとを昇温する際や昇温後に半
導体ウェハとプローブカードとを再び冷却して測定する
際に、半導体ウェハの熱膨脹率とプローブカードの熱膨
脹率との違い、あるいはプローブカードを構成する各部
分の熱膨張率の違い、さらには半導体ウェハステージ、
真空チャック及びプローブカードステージなどの周辺部
の熱膨張率の違いにより、半導体ウェハ上に形成された
半導体チップのパッドとプローブカードのバンプとの相
対位置が変動し、パッドとバンプとの位置ずれによる電
気的接続の不良が生じる場合もある。

【００２０】これらの場合において、位置ずれによる電
気的接続の不良を確認し、位置ずれを修正してパッドと
バンプとの電気的接続を確保することは従来の方法では
不可能であった。

【００２１】第２の不良原因として、半導体ウェハ上の
各半導体チップのパッドとプローブカードのバンプとの
間に絶縁性の異物が介在することによる電気的接続の不
良がある。

【００２２】半導体チップの各パッドは通常アルミニウ
ムによって形成されており、このパッドの表面は空気中
で酸化されることにより電気的に絶縁性であるアルミナ
の膜で覆われている。バンプがパッドと機械的に接触さ
れる際に、両者が電気的に接続されるためにはバンプが
パッド表面のアルミナの膜を破る必要がある。

【００２３】ところが、バンプの形状は通常半球状であ
るため、バンプをパッドに機械的に接触する際の条件、
例えばバンプをパッドに押しつける圧力が不適切である
と、パッド表面のアルミナの膜が破れずに残り、パッド
とバンプとの電気的接続に不良が生じることがある。

【００２４】また、プローブカードを複数の半導体ウェ
ハに対して繰り返し使用すると、プローブカードのバン
プ表面に次第にアルミナが付着し、バンプ表面のアルミ
ナがパッドとバンプとの間に介在するので、パッドとバ
ンプとの電気的接続に不良が生じることがある。

【００２５】これらの場合の他にもなんらかの理由で絶
縁性の異物が検査装置に紛れ込み、パッドとバンプとの
間に介在することにより電気的接続不良を生じることが
考えられる。これらの絶縁性の異物によって発生する電
気的接続の不良の発生を発見し、パッドとバンプとの接
触条件を変更したり、異物を取り除く等の対応を行なう
ことは従来の方法では不可能であった。

【００２６】本発明は前記の点に鑑み、パッドとバンプ
との電気的接続に不良が発生した際に直ちに不良箇所を
発見して対応することができ、パッドとバンプとの確実
な電気的接続を実現するために、パッドとバンプとの電
気的接続を確認する方法を提供することを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、複数の半導体チップの各動作電
流の総和と複数の半導体チップの全動作電流との差が各
動作電流の最小値よりも小さい場合に半導体チップの全
ての電極とプローブカードの全てのプローブ端子とが接
続しているとみなすものである。

【００２８】具体的に請求項１の発明が講じた解決手段
は、半導体装置の検査方法を、半導体ウェハ上に形成さ
れた複数の半導体チップの各動作電流値を実測する工程
と、前記各動作電流値の総和を計算により求める工程
と、前記複数の半導体チップの電極とプローブカードの
プローブ端子とを接続する工程と、前記複数の半導体チ
ップの全動作電流値を実測する工程と、前記各動作電流
値の総和と前記全動作電流値との差を計算により求める
工程と、前記各動作電流値の総和と前記全動作電流値と
の差が前記各動作電流値の最小値よりも小さい場合に、
前記複数の半導体チップの全ての電極と前記プローブカ
ードの全てのプローブ端子とが接続されているとみなす
工程とを備えた構成とするものである。

【００２９】請求項２の発明は、半導体チップの入力保
護回路内の半導体素子のしきい値電圧が所定の範囲内に
ある場合に、半導体チップの全てのパッドとプローブカ
ードの全てのプローブ端子とが接続しているとみなすも
のである。

【００３０】具体的に請求項２の発明が講じた解決手段
は、半導体装置の検査方法を、半導体ウェハ上に形成さ
れた半導体チップの少なくとも１つの電極とプローブカ
ードのプローブ端子とを接続する工程と、前記半導体チ
ップの入力保護回路内の半導体素子のしきい値電圧を求
める工程と、前記しきい値電圧が所定の範囲内にある場
合に、前記半導体チップの少なくとも１つの電極と前記
プローブカードのプローブ端子とが接続されたとみなす
工程とを備えている構成とするものである。

【００３１】請求項３の発明は、請求項２の構成に、半
導体チップが配列された行又は列の一方から電源電圧を
順に供給すると共に、前記行又は列の他方から入力信号
を順に供給し、電源電圧及び入力信号が共に供給される
半導体チップの出力信号を検査し、前記出力信号が所定
の規準を満たしている場合に前記半導体チップが正常に
動作しているものと判断し、このとき前記半導体チップ
の全ての電極とプローブカードのプローブ端子とが接続
しているとみなす工程を備えている構成を付加するもの
である。

【００３２】請求項４の発明は、請求項３の検査方法に
用いるプローブカードを提供するものであって、請求項
４の発明が講じた解決手段は、プローブカードを、半導
体チップが配列された行又は列の一方向に延び且つ前記
行又は列の他方向に所定の間隔で並列に配置され電源が
接続される複数の配線よりなる第１の配線群と、前記行
又は列の他方向に延び且つ前記行又は列の一方向に所定
の間隔で並列に配置され信号源が接続される複数の配線
よりなる第２の配線群とを備えている構成とするもので
ある。

【００３３】

【作用】請求項１の構成により、複数の半導体チップの
各動作電流の総和と複数の半導体チップの全動作電流と
の差が各動作電流の最小値よりも小さければ、複数の半
導体チップの全ての電極とプローブカードの全てのプロ
ーブ端子とが電気的に確実に接続していることが確認で
きる。

【００３４】請求項２の構成により、半導体チップの入
力保護回路の半導体素子のしきい値電圧が所定の範囲内
にあれば、半導体チップの入力信号用電極とプローブカ
ードの入力信号用プローブ端子とが電気的に確実に接続
していることが確認できる。

【００３５】請求項３の構成により、半導体チップが配
列された行又は列の一方から電源電圧が順に供給される
と共に行又は列の他方から入力信号が順に供給されるの
で、電源電圧及び入力信号が共に供給される半導体チッ
プの出力信号が順次求められ、出力信号が正常の場合
に、半導体チップが正常に動作しており、半導体チップ
の全ての電極とプローブカードのプローブ端子とが電気
的に確実に接続していることが確認できる。

【００３６】請求項４の構成により、プローブカード上
の行又は列のそれぞれに形成された第１の配線群及び第
２の配線群により、行又は列の一方から電源電圧を順に
供給することができると共に、行又は列の他方から入力
信号を順に供給することができる。

【００３７】

【実施例】以下、本発明に係る半導体装置の検査方法及
びプローブカードについて図面を参照しながら説明す
る。

【００３８】図１は第１実施例に係る半導体装置の検査
方法における動作電流を測定する様子を示す説明図であ
る。図１において、１は真空チャック、２は半導体ウェ
ハ、２ａは半導体チップ、３はプローブ針、４はニード
ル型プローブカード、５はニードル型プローブカード４
の各配線層、６は電源、７はグランド、８は入力信号
源、９は電流計である。

【００３９】半導体ウェハ２のバーンイン前に、半導体
ウェハ２上の各半導体チップ２ａは良品か不良品かを判
定するためにプローブ検査が行なわれる。プローブ検査
に際しては半導体ウェハ２上に形成された複数の半導体
チップ２ａを半導体ウェハ状態で検査するには通常フル
オートプローバを使用する。半導体ウェハ２を、フルオ
ートプローバ内部の真空チャック１の上面に設けられた
複数個の穴より真空引きすることにより真空チャック１
に固定する。

【００４０】次に、例えばタングステンなどで作られた
プローブ針３を有するプローブカード４を半導体ウェハ
２上に設置し、半導体ウェハ２上の半導体チップ２ａの
各パッド（図示せず）上にプローブ針３を接続させ、プ
ローブカード４上の配線層５を介して、半導体チップ２
ａの電源用のパッドを電流計９及び電源６に接続し、半
導体チップ２ａのグランド用のパッドをグランド７に接
続し、半導体チップ２ａの入力信号用のパッドをテスタ
（図示せず）の入力信号源８に接続し、出力信号を検出
することにより半導体チップ２ａの検査を１チップずつ
行なう。

【００４１】この際、電流計９により検査中の半導体チ
ップ２ａの動作電流を実測する。その後、フルオートプ
ローバのアライメント機能により、次に検査すべき半導
体チップ２ａの各パッドに各プローブ針３を接続し、前
記と同様に検査及び検査中の半導体チップ２ａの動作電
流の実測を行なう。この手順を繰り返し、半導体ウェハ
２上の全ての半導体チップ２ａに対して動作電流を実測
する。

【００４２】このようにして得られた各半導体チップ２
ａの動作電流の実測値の中から最小値を求めると共に、
半導体ウェハ２上の全ての半導体チップ２ａの動作電流
の総和を計算により求める。

【００４３】図２は第１実施例に係る半導体装置の検査
方法における全動作電流を測定する様子を示す説明図で
ある。図２において、１は真空チャック、２は半導体ウ
ェハ、２ａは半導体チップ、１０は薄膜型プローブカー
ド、１１はテスタ（図示せず）の電源に接続されたプロ
ーブカード１０上の第１の配線層、１２はテスタのグラ
ンドに接続されたプローブカード１０上の第２の配線
層、１３は電流計、１４はテスタの電源、１５はテスタ
のグランドである。

【００４４】全ての半導体チップ２ａの動作電流の総和
の計算値を求めた半導体ウェハ２に対し、ウェハバーン
インを行なう際に、半導体ウェハ２上の半導体チップ２
ａのパッドをプローブカード１０のバンプに接続する。
半導体ウェハ２はプローブカード１０とのアライメント
装置の真空チャック１上に、真空チャック１の上面に設
けられた複数個の穴より真空引きすることにより真空チ
ャック１に固定する。この真空チャック１をプローブカ
ード１０の真下に移動し、半導体ウェハ２がプローブカ
ード１０の真下にきたときに、半導体ウェハ２を上昇さ
せて半導体ウェハ２上の半導体チップ２ａのパッドにプ
ローブカード１０のバンプを接続する。そして、半導体
ウェハ２上の各半導体チップ２ａの電源用のパッドを第
１の配線層１１及び電流計１３を介して、テスタの電源
１４に接続する。同様にグランド用のパッドを第２の配
線層１２を介して、テスタのグランド１５に接続する。
そして、入力信号用のパッドをテスタの入力信号源（図
示せず）に接続する。

【００４５】この後、先に行なったプローブ検査と同じ
電圧、入力信号及び温度条件で全ての半導体チップ２ａ
を同時に動作させる。このとき、テスタの電源１４と全
ての半導体チップ２ａの電源用のパッドに接続された第
１の配線層１１との間の電流計１３により、全ての半導
体チップの全動作電流を実測する。そして、先に求めた
各半導体チップ２ａの動作電流の総和から全動作電流の
実測値を減算し、その差が先に求めた各半導体チップの
動作電流の最小値よりも小さい、例えば最小値の１０％
よりも小さいことを確認する。

【００４６】例えば、半導体チップ２ａ１個の動作電流
の実測値が１０ｍＡとすると、図１においては半導体ウ
ェハ２上の半導体チップ２ａは２０個であるから、プロ
ーブ検査時の動作電流の総和は２００ｍＡとなる。その
後、図２において、ウェハ状態で一括して測定した全動
作電流の実測値が２００ｍＡとなれば、動作電流の総和
から全動作電流を差し引けば、０ｍＡとなり、全ての半
導体チップ２ａのパッドとプローブカード１０のバンプ
とが電気的に接続していることが確認できる。しかし、
もし１個でもバンプに接続していない半導体チップ２ａ
があると、ウェハ状態で一括して測定した全動作電流の
実測値は１９０ｍＡ以下となり、動作電流の総和から全
動作電流を差し引いた値は１０ｍＡ以上となり、明らか
に接続不良があることが分かる。本実施例において、各
半導体チップ２ａの動作電流の最小値の１０％という許
容範囲を設定したのは各半導体チップ２ａの動作電流及
び全動作電流の測定誤差等を考慮したものである。この
場合、半導体チップ２ａ１個の動作電流の実測値は１０
ｍＡなので、許容範囲は１ｍＡとなる。

【００４７】第１実施例のパッドとバンプとの接続確認
方法では、動作電流の総和と全動作電流との差が各半導
体チップ２ａの動作電流の最小値よりも小さいことが確
認された場合には、半導体ウェハ２とプローブカード１
０とのアライメントにより半導体ウェハ２の全てのパッ
ドとプローブカードの全てのバンプとが、電気的に正常
に接続されたと判断し、ウェハバーンインを行なう。

【００４８】もし、動作電流の総和と全動作電流との差
が各半導体チップ２ａの動作電流の最小値よりも小さい
ことが確認できない場合には、半導体ウェハ２上の半導
体チップ２ａの電源用のパッド、グランド用のパッド、
あるいは入力信号用のハッドの中にパッドとバンプとの
電気的接続が不良である半導体チップ２ａがあると判断
する。この場合には、適切な処置を施した後に、プロー
ブカード１０と半導体ウェハ２とのアライメントをやり
直す。

【００４９】尚、第１実施例ではパッド及びバンプの接
続時の温度がプローブ検査時と同一である必要がある。
ところが、半導体ウェハ２とプローブカード１０とのア
ライメント後ウェハバーンインを行なう際には、半導体
ウェハ２を昇温する必要がある。このとき、半導体ウェ
ハ２が熱膨張してパッドとバンプとの相対位置がずれる
可能性がある。このときのパッドとバンプとの接続を確
認するためには、各半導体チップ２ａをウェハバーンイ
ン時の温度に昇温して、各半導体チップ２ａの動作電流
をフルオートプローバを用いて１つずつ測定し、その測
定値を用いて前記の方法でパッドとバンプとの接続を確
認すればよい。

【００５０】図３は第２実施例に係る半導体装置の検査
方法における半導体チップに形成された入力保護回路の
半導体素子のしきい値電圧を測定する様子を示す説明図
である。図３において、１０は薄膜型プローブカード、
１６はプローブカード１０のバンプ、１７はプローブカ
ード１０上の配線層、１８は半導体チップのパッド、１
９は半導体チップ内の入力保護回路、２０は入力保護回
路１９内のＮチャネル型ＭＯＳトランジスタ、２１は入
力保護回路１９内の抵抗、２２は半導体チップの内部回
路、２３は電流計、２４は電圧源である。

【００５１】まず、従来の技術で説明した方法によりプ
ローブカード１０のバンプ１６を半導体ウェハ（図示せ
ず）上の半導体チップのパッド１８に接続する。そし
て、入力信号用のパッド１８に、バンプ１６と配線層１
７を介してテスタの電流計２３及び電圧源２４を接続す
る。この入力信号用のパッド１８と接続されたバンプ１
６に電圧源２４により０Ｖから時間とともに絶対値が大
きくなる負電圧を印加する。そのとき、バンプ１６を通
じて流れる電流を電流計２３により測定する。

【００５２】半導体チップ２ａの入力段には内部回路２
２を静電破壊等の高電圧入力による破壊から保護するた
め入力保護回路１９が備わっている。その入力保護回路
１９内で使用されているＮチャネル型ＭＯＳトランジス
タ２０のドレイン部のＮ型拡散層とＰ型基板あるいはＰ
ウェル間のＰＮ接合には、負電圧の印加により順方向の
電圧が印加される。この測定中、ＰＮ接合の特性により
電圧が０Ｖ近傍ではほとんど電流が流れないが、順方向
電圧がある電圧以上になると急激に電流が流れ始める。
その電流が入力保護回路１９の抵抗２１、パッド１８、
バンプ１６、配線層１７を介して流れ、電流計２３によ
り測定される。ここで、抵抗２１は電流によって電圧降
下を起こし、ＰＮ接合の順方向に過大な電圧が印加され
るのを防止する。

【００５３】電流値がある一定値、この例では−１０μ
Ａとなる電圧をＰＮ接合部のしきい値電圧とする。この
しきい値電圧があらかじめ用意された規格、例えば−
０．５Ｖから−０．７Ｖの範囲内にあることを確認す
る。この際、しきい値電圧は、あらかじめ抵抗２１の抵
抗値が分かっているので、−１０μＡとなる印加電圧を
測定して計算により求めることができる。

【００５４】第２実施例のパッド１８とバンプ１６との
接続確認方法では、半導体ウェハ２上の全ての良品の半
導体チップ２ａに対し、入力信号用のパッド１８の全部
又は一部の入力保護回路１９内のＮチャネル型ＭＯＳト
ランジスタ２０のしきい値電圧を求め、このしきい値電
圧が、あらかじめ用意された規格の範囲内にあることが
確認された場合には半導体ウェハ２とプローブカード１
０とのアライメントにより半導体ウェハ２上の全ての半
導体チップ２ａの全てのパッド１８がプローブカード１
０の全てのバンプ１６と電気的に正常に接続されたと判
断し、ウェハバーンインを行なう。

【００５５】もし、入力保護回路１９内のＮチャネル型
ＭＯＳトランジスタ２０のしきい値電圧が、あらかじめ
用意された規格内に入らない半導体チップ２ａがある場
合には、その入力信号用のパッド１８を始め、他にもパ
ッド１８とバンプ１６との電気的接続不良があると判断
する。この場合には適切な処置を施した後に、半導体ウ
ェハ２とプローブカード１０とのアライメントをやり直
す。

【００５６】この方法はパッド１８とバンプ１６との接
続を確認するときの温度が常温の場合だけでなくバーン
イン時の温度の場合にも適用することができる。このと
きはしきい値電圧の規格を、接続確認時の温度下での適
切な値に設定すればよい。

【００５７】図４は第３実施例に係る半導体装置の検査
方法における行及び列のそれぞれに第１の配線群及び第
２の配線群を有するプローブカードを用いて各半導体チ
ップをスキャンする様子を示す説明図である。図４にお
いて、２は半導体ウェハ、２ａは半導体チップ、１６は
プローブカードのバンプ、２５はテスタの電源に接続さ
れたプローブカード上の第１の配線群、２６は信号源に
接続されたプローブカード上の第２の配線群、２７はテ
スタの出力信号検出器に接続されたプローブカード上の
第３の配線群である。

【００５８】プローブカード上の第１の配線群２５は横
一列ずつ独立させて配置し、プローブカード上の第２の
配線群２６及び第３の配線群２７は縦一列ずつ独立させ
て配置する。また、テスタのグランドに接続された配線
層（図示せず）は全ての半導体チップ２ａに対して共通
とする。

【００５９】まず、従来の技術で説明したアライメント
装置により、半導体ウェハ２上の半導体チップ２ａのパ
ッド（図示せず）にプローブカード１０のバンプ１６を
接続する。これにより半導体チップ２ａの電源用のパッ
ド（図示せず）には第１の配線群２５を、グランド用の
パッド（図示せず）にはテスタのグランドに接続された
配線層（図示せず）を、入力信号用のパッド（図示せ
ず）には第２の配線群２６を、出力用のパッド（図示せ
ず）には第３の配線群２７をバンプ１６を介して接続す
る。

【００６０】次に、第１の配線群２５の中から１本を選
択し、選択された１本の配線層にのみ電源電圧を供給
し、それ以外の配線層は０Ｖとする。同時に第２の配線
群２６の中から１本を選択し、この１本の配線層にのみ
入力信号を供給する。半導体チップ２ａは電源電圧が０
Ｖの場合に出力がフローティング状態となるようにあら
かじめ設計しておく。

【００６１】この結果、選択された第１の配線群のうち
の１本の配線層と第２の配線群のうちの１本の配線層と
が交差する所にある半導体チップ２ａが選択され、この
１個の半導体チップ２ａにのみ正常な電源電圧及び入力
信号が供給され、この半導体チップ２ａが良品の場合に
正常に動作し、正常な出力信号が出力され、テスタの出
力信号検出器によって検出される。そして、選択する半
導体チップ２ａに対して電源電圧及び入力信号をスキャ
ンさせることにより全ての半導体チップ２ａの出力信号
を検出することができる。

【００６２】第３実施例のパッド１８とバンプ１６との
接続確認方法では、半導体ウェハ２上の全ての良品チッ
プに対し、順次電源電圧及び入力信号を供給して、出力
信号を検出し、この出力信号が、あらかじめ用意された
規準を満たしていることが確認された場合には半導体ウ
ェハ２とプローブカード１０とのアライメントにより半
導体ウェハ２上の全ての半導体チップ２ａの全てのパッ
ド１８がプローブカード１０の全てのバンプ１６と電気
的に正常に接続されたと判断し、ウェハバーンインを行
なう。

【００６３】もし、電源電圧及び入力信号を供給した場
合の出力信号があらかじめ用意された規準を満たしてい
ない半導体チップ２ａがある場合には、その半導体チッ
プ２ａを始め、他の半導体チップにもパッド１８とバン
プ１６との電気的接続不良があると判断する。この場合
には適切な処置を施した後に、半導体ウェハ２とプロー
ブカード１０とのアライメントをやり直す。

【００６４】この方法はパッド１８とバンプ１６との接
続を確認するときの温度が常温の場合だけでなく、バー
ンイン時の温度の場合にも適用することができる。この
ときは出力信号の規準を接続確認時の温度下での適切な
規準に設定すれば良い。

【００６５】

【発明の効果】請求項１に係る半導体装置の検査方法に
よれば、複数の半導体チップの全ての電極とプローブカ
ードの全てのプローブ端子とが電気的に確実に接続して
いることが確認できるので、半導体ウェハ上の複数の半
導体チップに対してウェハ状態で同時にバーンインする
ことができる。

【００６６】請求項２に係る半導体装置の検査方法によ
れば、半導体チップの入力信号用の電極とプローブカー
ドの入力信号用のプローブ端子とが電気的に確実に接続
していることが確認できるので、半導体ウェハ上の複数
の半導体チップに対してウェハ状態で同時にバーンイン
することができる。

【００６７】請求項３に係る半導体装置の検査方法によ
れば、複数の半導体チップの全ての入力信号用の電極と
プローブカードの全ての入力信号用のプローブ端子とが
電気的に確実に接続していることが確認できるので、複
数の半導体チップの全ての電極とプローブカードの全て
のプローブ端子とが電気的に確実に接続しているとみな
すことができるので、複数の半導体チップに対してウェ
ハ状態で同時にバーンインすることができる。

【００６８】請求項４に係るプローブカードによれば、
行又は列のそれぞれに第１の配線群及び第２の配線群が
形成されているので、半導体チップの出力信号を順次求
めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る半導体装置の検査方
法における動作電流を測定する様子を示す説明図であ
る。

【図２】本発明の第１実施例に係る半導体装置の検査方
法における全動作電流を測定する様子を示す説明図であ
る。

【図３】本発明の第２実施例に係る半導体装置の検査方
法における半導体チップに形成された入力保護回路の半
導体素子のしきい値電圧を測定する様子を示す説明図で
ある。

【図４】本発明の第３実施例に係る半導体装置の検査方
法における行及び列のそれぞれに第１の配線群及び第２
の配線群を有するプローブカードを用いて各半導体チッ
プをスキャンする様子を示す説明図である。

【図５】プローブカードのバンプと半導体チップのパッ
ドとが接続している様子を示す断面図である。

【図６】アライメント装置の側面図である。

【符号の説明】

１ 真空チャック ２ 半導体ウェハ ２ａ 半導体チップ ３ プローブ針 ４ ニードル型プローブカード ５ ニードル型プローブカード上の各配線層 ６，１４ 電源 ７，１５ グランド ８ 入力信号源 ９，１３，２３ 電流計 １０，３７ 薄膜型プローブカード １１ 第１の配線層 １２ 第２の配線層 １６，３１ バンプ １７ 入力信号用の配線層 １８，３０ パッド １９ 入力保護回路 ２０ Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ ２１ 抵抗 ２２ 内部回路 ２４ 電圧源 ２５ 第１の配線群 ２６ 第２の配線群 ２７ 第３の配線群 ２８ プローブカード ２９ 半導体チップ ３２ 配線層 ３３ フレキシブル基板 ３４ コンタクト ３５ プローブカード位置検出用カメラ ３６ 半導体ウェハステージ ３８ 半導体ウェハアライメント用カメラ ３９ プローブカードステージ ４０ Ｘ軸制御用モータ ４１ Ｙ軸制御用モータ ４２ θ制御用モータ ４３ Ｚ軸制御機構 ４４ ヒータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮永 績 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェハ上に形成された複数の半導
   体チップの各動作電流値を実測する工程と、 前記各動作電流値の総和を計算により求める工程と、 前記複数の半導体チップの電極とプローブカードのプロ
   ーブ端子とを接続する工程と、 前記複数の半導体チップの全動作電流値を実測する工程
   と、 前記各動作電流値の総和と前記全動作電流値との差を計
   算により求める工程と、 前記各動作電流値の総和と前記全動作電流値との差が前
   記各動作電流値の最小値よりも小さい場合に、前記複数
   の半導体チップの全ての電極と前記プローブカードの全
   てのプローブ端子とが接続されたとみなす工程とを備え
   ていることを特徴とする半導体装置の検査方法。
2. 【請求項２】 半導体ウェハ上に形成された半導体チッ
   プの少なくとも１つの電極とプローブカードのプローブ
   端子とを接続する工程と、 前記半導体チップの入力保護回路内の半導体素子のしき
   い値電圧を求める工程と、 前記しきい値電圧が所定の範囲内にある場合に、前記半
   導体チップの少なくとも１つの電極と前記プローブカー
   ドのプローブ端子とが接続されたとみなす工程とを備え
   ていることを特徴とする半導体装置の検査方法。
3. 【請求項３】 半導体チップが配列された行又は列の一
   方から電源電圧を順に供給すると共に、前記行又は列の
   他方から入力信号を順に供給し、電源電圧及び入力信号
   が共に供給される半導体チップの出力信号を検査し、前
   記出力信号が所定の規準を満たしている場合に、前記半
   導体チップの全ての電極と前記プローブカードのプロー
   ブ端子とが接続されたとみなす工程を備えていることを
   特徴とする請求項２に記載の半導体装置の検査方法。
4. 【請求項４】 半導体チップが配列された行又は列の一
   方向に延び且つ前記行又は列の他方向に所定の間隔で並
   列に配置され電源が接続される複数の配線よりなる第１
   の配線群と、 前記行又は列の他方向に延び且つ前記行又は列の一方向
   に所定の間隔で並列に配置され信号源が接続される複数
   の配線よりなる第２の配線群とを備えていることを特徴
   とするプローブカード。