JPH0864643A - 高周波集積回路装置および高周波測定システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価で効率的にかつ高い再現性で高周波測定
可能な高周波集積回路装置および高周波測定システムを
提供することである。 【構成】 高周波プローブ１の先端部の裏面に形成され
る信号ライン４の先端部にほぼ直角に結合ライン６が延
設されている。高周波集積回路装置１０の回路基板１１
上のＭＭＩＣ回路パターン１２の一方の側部に入力側の
結合ライン１３が形成され、他方の側部に出力側の結合
ライン１４が形成されている。高周波測定時には、高周
波プローブ１の結合ライン６が高周波集積回路装置１０
の結合ライン１３の上部に所定の距離を隔てて配置され
る。それにより、物理的に離れた結合ライン６，１３が
高周波的に結合可能な結合ライン構造を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高周波集積回路装置お
よび高周波測定システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】モノリシック高周波集積回路（以下、Ｍ
ＭＩＣと呼ぶ）等の高周波集積回路装置では、製造時あ
るいは製造後に、完成品の状態あるいは完成前のチップ
の状態で高周波特性が所定の性能仕様を満たしているか
どうかを測定評価する必要がある。このような高周波特
性の測定評価は、簡易な直流特性の測定評価に比べて、
工数が複雑であり、複雑で高価な測定装置を必要とす
る。そのため、従来は、高周波集積回路装置の評価は、
抜き取り検査で行うかあるいは直流特性の評価で代替し
ていた。

【０００３】最近では、価格をある程度抑えつつ高性能
を実現した高周波測定装置が普及してきた。また、高周
波集積回路装置のオンウエハでの測定に非常に有効な高
周波プルーブも市販されてきた。これにより、高周波集
積回路装置のオンウエハでの高周波測定を可能にする環
境が整いつつある。しかし、オンウエハで高周波集積回
路装置の全数の高周波特性を自動的に測定するところま
でには至っていない。

【０００４】図９は従来の高周波プローブの全体の概略
構造を示す斜視図である。また、図１０の（ａ）は従来
の高周波プローブのプローブ先端部の側面図、図１０の
（ｂ）はそのプローブ先端部の表側の斜視図、図１０の
（ｃ）はそのプローブ先端部の裏側の斜視図である。

【０００５】図９に示すように、高周波プローブ３０
は、プローブ本体部３１およびプローブ先端部３２から
なり、プローブ本体部３１の上面に同軸コネクタ３３が
接続されている。

【０００６】図１０に示すように、プローブ先端部３２
の裏面には、２本の接地ライン３４，３５が所定間隔を
隔てて形成され、それらの接地ライン３４，３５の間に
信号ライン３６が配置されている。信号ライン３６は、
接地ライン３４，３５に接続されるシールド強化金リボ
ン３７により電磁的に遮蔽されている。接地ライン３
４，３５および信号ライン３６の先端部にはそれぞれ接
触パッド３８，３９，４０が取り付けられている。接地
ライン３４，３５および信号ライン３６は同軸コネクタ
３３に接続され、同軸コネクタ３３は同軸ケーブルを介
して測定器（図示せず）に接続される。

【０００７】高周波測定においては、測定器と被測定物
とが物理的または電気的、すなわち直流的に接続されて
いるだけでは十分ではない。特に、ＭＭＩＣのオンウエ
ハ測定では、ウエハ上のＭＭＩＣと直接接触する高周波
プローブにおいて、接地ラインの接地状態およびその接
地ラインに対する信号ラインの配置を十分に配慮しなけ
ればならない。これらが少しでも良好な状態でなくなれ
ば、寄生インダクタンスや寄生容量あるいは測定信号の
漏洩などが発生して、簡単に測定精度が悪くなり、ＭＭ
ＩＣの特性を正確に評価できなくなる。

【０００８】図９および図１０に示す高周波プローブ３
０では、信号ライン３６の特性インピーダンスが測定系
全体の特性インピーダンスに一致するように、信号ライ
ン３６は先端部まで計算された距離を隔ててその両側を
接地ライン３４，３５でガードされている。さらに、こ
れらの接地ライン３４，３５は同軸ケーブルで測定器の
接地ラインへ確実に接続され、測定系全体が同一の接地
面に接地できるようになっている。このように、図９お
よび図１０の高周波プローブ３０は、高精度な高周波測
定の条件を満たしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９お
よび図１０に示す高周波プローブ３０を用いた現実のＭ
ＭＩＣの測定では、プローブ先端部３２の接触パッド３
８，３９，４０とＭＭＩＣとの接触点で電磁界の不整合
が起こり、これにより精度が悪くなることがある。この
不整合性は予め測定しておけば、高周波特性の測定値か
ら差し引くことができるので、プローブ先端部３２の接
触パッド３８，３９，４０とＭＭＩＣとの接触状態が常
に同じであり、再現性が良いならば問題がない。そこ
で、通常は、接触再現性を得るために、プローブ先端部
３２に２００ｇ程度の荷重（プローブ圧）を加えてい
る。

【００１０】しかしながら、オンウエハでの高周波集積
回路装置の全数の高周波測定では、ウエハ全面において
均一なプローブ圧を実現することは困難である。特に、
ウエハが大口径の場合には、均一なプローブ圧を再現性
良く実現することは非常に困難である。一方、図９およ
び図１０の高周波プローブ３０は点接触であるため、特
に安定な高周波測定の結果を得るためには、プローブ接
触状態を極めて高い再現性で実現する必要がある。

【００１１】また、プローブ接触状態の高い再現性を実
現するためには、プローブ先端部３２にある程度大きな
プローブ圧を加える必要がある。そのため、オンウエハ
での高周波集積回路装置の全数測定により使用頻度が高
くなると、プローブ先端部３２の磨耗が激しくなり、高
価な高周波プローブ３０の消費数量が大きくなる。その
結果、測定工程のコストが大幅に高くなり、高周波集積
回路装置の製造コストの低減の障害となる。

【００１２】本発明の目的は、安価で効率的にかつ高い
再現性で高周波測定可能な高周波集積回路装置および高
周波測定システムを提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る高周波
集積回路装置は、高周波集積回路が形成された基板上に
高周波プローブ装置のプローブ電極に対して高周波的に
結合可能な信号電極を設けたものである。

【００１４】第２の発明に係る高周波集積回路装置は、
高周波集積回路が形成された基板上に高周波集積回路に
接続される帯状の第１の電極を設けるとともに、高周波
プローブ装置のプローブ電極が接触可能な所定の長さの
帯状の第２の電極を第１の電極と所定間隔おいて基板上
に配設したものである。

【００１５】第３の発明に係る高周波測定システムは、
高周波集積回路が形成された基板上に高周波集積回路に
接続される所定の長さの帯状の信号電極を設けてなる高
周波集積回路装置と、高周波集積回路装置の信号電極の
上部に所定間隔おいて配置可能な帯状のプローブ電極を
有する高周波プローブ装置とからなる。

【００１６】

【作用】第１の発明に係る高周波集積回路装置において
は、高周波測定装置のプローブ電極に対して高周波的に
結合可能な信号電極が設けられているので、プローブ電
極と信号電極とを物理的に離した状態での高周波測定が
可能となる。したがって、プローブ電極の磨耗が完全に
防止される。

【００１７】また、プローブ電極と信号電極との結合効
率はそれらの間の距離で決まるので、プローブ電極と信
号電極との間の距離を一定に配置することにより、測定
結果の再現性が高くなる。

【００１８】第２の発明に係る高周波集積回路装置にお
いては、高周波プローブ装置のプローブ電極を第２の電
極に接触させると、プローブ電極から第２の電極に高周
波信号が与えられる。それにより、高周波信号による電
磁界が第２の電極の周囲に広がり、第１の電極に到達す
る。その結果、第２の電極と第１の電極とが電磁的に結
合し、第２の電極から第１の電極に高周波信号が伝搬す
る。逆に、高周波集積回路から第１の電極に高周波信号
が与えられると、第１の電極と第２の電極とが電磁的に
結合し、第１の電極から第２の電極に高周波信号が伝搬
し、その高周波信号が高周波プローブ装置のプローブ電
極に与えられる。

【００１９】このように、プローブ電極を第２の電極に
浅く接触させるだけで、第１の電極と第２の電極とが高
周波的に結合可能な結合ライン構造を形成するので、浅
い接触での高周波測定が可能となる。したがって、高周
波プローブ装置のプローブ電極の磨耗が大幅に減少す
る。

【００２０】また、第１の電極と第２の電極との間の間
隔は常に一定であり、結合効率が常に一定であるので、
測定結果の高い再現性が得られる。第３の発明に係る高
周波測定システムにおいては、高周波プローブ装置のプ
ローブ電極に高周波信号が与えられると、その高周波信
号による電磁界がプローブ電極の周囲に広がり、高周波
集積回路装置の信号電極に到達する。それにより、プロ
ーブ電極と信号電極とが電磁的に結合し、プローブ電極
から信号電極に高周波信号が伝搬する。逆に、高周波集
積回路から信号電極に高周波信号が与えられると、信号
電極とプローブ電極とが電磁的に結合し、信号電極から
プローブ電極に高周波信号が伝搬する。

【００２１】このように、物理的に離れたプローブ電極
および信号電極が高周波的に結合可能な結合ライン構造
を形成するので、非接触での高周波測定が可能となる。
したがって、高周波プローブ装置のプローブ電極の磨耗
が完全に防止される。

【００２２】また、プローブ電極と信号電極との間の距
離を一定に配置することにより、測定結果の高い再現性
が得られる。

【００２３】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例による高周波プ
ローブの先端部の裏側の斜視図である。また、図２は第
１の実施例による高周波集積回路装置の斜視図である。

【００２４】図１において、高周波プローブ１の先端部
の裏面には接地ライン２，３が所定間隔を隔てて形成さ
れ、これらの接地ライン２，３間に信号ライン４が配置
されている。信号ライン４は、接地ライン２，３に接続
されるシールド強化金リボン５により電磁的に遮蔽され
ている。

【００２５】信号ライン４の先端部にはほぼ直角に帯状
の結合ライン６が延設されており、結合ライン６の先端
部にはさらにほぼ直角に終端用ライン７が延設されてい
る。終端用ライン７には終端回路８が設けられている。

【００２６】一方、図２の高周波集積回路装置１０にお
いては、回路基板１１上の中央部にＭＭＩＣ回路パター
ン部１２が形成されている。回路基板１１上のＭＭＩＣ
回路パターン部１２の一方の側部に帯状の入力側の結合
ライン１３が形成され、他方の側部に帯状の出力側の結
合ライン１４が形成されている。

【００２７】高周波集積回路装置１０の入力側の結合ラ
イン１３および出力側の結合ライン１４は、高周波プロ
ーブ１の結合ライン６とほぼ同じ幅を有する。また、入
力側の結合ライン１３の長さＬ１は、高周波入力信号の
波長の４分の１に設定され、出力側の結合ライン１４の
長さは高周波出力信号の波長の４分の１に設定される。
一方、高周波プローブ１の結合ライン６の長さＬ３は高
周波集積回路装置１０の入力側の結合ライン１３の長さ
Ｌ１および出力側の結合ライン１４の長さＬ２以上に設
定される。

【００２８】図３は図１の高周波プローブ１による図２
の高周波集積回路装置１０の測定状態を示す図である。
図３に示すように、高周波プローブ１は、結合ライン６
が高周波集積回路装置１０の結合ライン１３の上部に位
置するように配置される。高周波プローブ１の結合ライ
ン６の下面と高周波集積回路装置１０の結合ライン１３
の上面との間が所定の距離ｄとなるように例えば位置決
めセンサ５０を用いて回路基板１１の高さを調整する。
結合ライン６，１３間の距離ｄは例えば数μｍである。
結合ライン６，１３の距離を一定に保つために、高周波
プローブ１の裏面にスペーサを設けてもよい。

【００２９】なお、図１に示した接地ライン２，３およ
び信号ライン４は、図３に示す同軸コネクタ９に接続さ
れ、同軸コネクタ９は同軸ケーブルを介して測定器（図
示せず）に接続される。

【００３０】図４は測定時の高周波プローブ１の結合ラ
イン６と高周波集積回路装置１０の結合ライン１３との
間の高周波結合の状態を示す図である。図４に示すよう
に、例えば測定器から高周波プローブ１の結合ライン６
に高周波信号が与えられると、その高周波信号による電
磁界が結合ライン６の周囲に広がり、高周波集積回路装
置１０の結合ライン１３に到達する。それにより、結合
ライン６と結合ライン１３とが電磁的に結合し、結合ラ
イン６から結合ライン１３に高周波信号が伝搬する。逆
に、ＭＭＩＣ回路パターン部１２から結合ライン１３に
高周波信号が与えられると、同様に、結合ライン１３と
結合ライン６とが電磁的に結合し、結合ライン１３から
結合ライン６に高周波信号が伝搬する。

【００３１】このように、物理的に離れた結合ライン
６，１３が高周波的に結合可能な結合ライン構造を形成
するので、非接触での高周波測定が可能となる。したが
って、高周波プローブ１の磨耗が完全に防止される。ま
た、結合ライン６，１３間の結合効率は距離ｄが一定で
あれば一定になるので、測定結果の高い再現性が得られ
る。

【００３２】図５は本発明の第２の実施例による高周波
プローブの先端部の裏側の斜視図である。また、図６は
第２の実施例による高周波集積回路装置の斜視図であ
る。図５の高周波プローブ１が図１の高周波プローブ１
と異なるのは、結合ライン６上に接触パッド２０が取り
付けられている点である。図６の高周波集積回路装置１
０においては、回路基板１１上の中央部にＭＭＩＣ回路
パターン部１２が形成されている。回路基板１１上のＭ
ＭＩＣ回路パターン部１２の一方の側部に入力側の結合
ライン１５が形成され、その結合ライン１５に対して所
定間隔を隔てて入力側の接触ライン１７が形成されてい
る。回路基板１１上のＭＭＩＣ回路パターン部１２の他
方の側部には出力側の結合ライン１６が形成され、その
結合ライン１６に対して所定間隔を隔てて出力側の接触
ライン１８が形成されている。

【００３３】高周波集積回路装置１０の入力側の接触ラ
イン１７および出力側の接触ライン１８は、高周波プロ
ーブ１の接触パッド２０とほぼ同じ幅を有するかあるい
はそれよりも大きい幅を有する。また、入力側の接触ラ
イン１７の長さＬ１は、高周波入力信号の波長の４分の
１に設定され、出力側の接触ライン１８の長さＬ２は高
周波出力信号の波長の４分の１に設定される。一方、高
周波プローブ１の接触パッド２０の長さＬ３は、高周波
集積回路装置１０の入力側の接触ライン１７の長さＬ１
および出力側の接触ライン１８の長さＬ２以上に設定さ
れる。

【００３４】図７は図５の高周波プローブ１による図６
の高周波集積回路装置１０の測定状態を示す図である。
図７に示すように、高周波プローブ１は、接触パッド２
０が高周波集積回路装置１０の接触ライン１７に接触す
るように配置される。なお、図５に示した接触ライン
２，３および信号ライン４は、図７に示す同軸コネクタ
９に接続され、同軸コネクタ９は同軸ケーブルを介して
測定器（図示せず）に接続される。

【００３５】図８は測定時の高周波集積回路装置１０の
接触ライン１７と結合ライン１５との間の高周波結合の
状態を示す図である。高周波プローブ１の接触パッド２
０と高周波集積回路装置１０の接触ライン１７とは主と
して電磁界により結合され、かつ接触パッド２０と接触
ライン１７が一定の幅および長さを有する面で接触して
いるので、接触パッド２０と接触ライン１７とは浅く接
触していても、高周波信号を十分に伝達することができ
る。また、接触ライン１７に高周波信号が与えられる
と、その高周波信号による電磁界が接触ライン１７の周
囲に広がり、結合ライン１５に到達する。それにより、
接触ライン１７と結合ライン１５とが電磁的に結合し、
接触ライン１７から結合ライン１５に高周波信号が伝搬
する。逆に、結合ライン１５に高周波信号が与えられる
と、同様に、結合ライン１５と接触ライン１７とが電磁
的に結合し、結合ライン１５から接触ライン１７に高周
波信号が伝搬する。

【００３６】このように、物理的に離れた接触ライン１
７と結合ライン１５との間で高周波的に結合可能な結合
ライン構造を形成するので、高周波プローブ１の接触パ
ッド２０を接触ライン１７に浅く接触させるだけで高周
波測定が可能となる。したがって、高周波プローブ１の
磨耗が大幅に減少する。

【００３７】なお、高周波プローブ１の接触パッド２０
を高周波集積回路装置１０の結合ライン１５に直接接触
させた場合には、接触パッド２０と結合ライン１５との
間で高周波信号が直接的に伝達されるとともに、接触パ
ッド２０と結合ライン１５との間に電磁的な結合も生じ
る。それにより、直接的に伝達される高周波信号が電磁
的な結合の影響を受けることになる。接触パッド２０お
よび結合ライン１５に生じる寄生容量および寄生インダ
クタンスは接触パッド２０と結合ライン１５との接触の
強さ、接触面積、接触角度等の接触状態により変化する
ので、電磁的な結合状態が接触状態により変化する。し
たがって、直接的に伝達される高周波信号の状態が電磁
的な結合状態の影響を受け、再現性が悪くなる。

【００３８】これに対して、本実施例では、接触ライン
１７と結合ライン１５とは常に一定の間隔に保たれるの
で、高周波信号の伝搬は電磁的な結合のみにより一定の
結合効率で行われる。したがって、測定結果の再現性が
高くなる。

【００３９】上記のように、第１および第２の実施例に
よれば、高周波プローブ１の先端部の磨耗を大幅にまた
は完全に減らすことができるので、オンウエハでの高周
波集積回路装置の全数の高周波自動測定が可能となる。
その結果、製品の特性評価および選別工程の大幅な精度
向上を図ることができる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように第１〜第３の発明によれ
ば、非接触または浅い接触での高周波測定が可能となる
ので、高周波プローブ装置のプローブ電極の磨耗が完全
にまたは大幅に減少し、かつ測定結果の再現性が高くな
る。したがって、オンウエハでの高周波集積回路装置の
全数の高周波自動測定が可能となり、製品の特性評価お
よび選別工程の大幅な精度向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による高周波プローブの
先端部の裏側の斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施例による高周波集積回路装
置の斜視図である。

【図３】図１の高周波プローブによる図２の高周波集積
回路装置の測定状態を示す図である。

【図４】図１の高周波プローブの結合ラインと図２の高
周波集積回路装置の結合ラインとの間の高周波結合の状
態を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施例による高周波プローブの
先端部の裏側の斜視図である。

【図６】本発明の第２の実施例による高周波集積回路装
置の斜視図である。

【図７】図５の高周波プローブによる図６の高周波集積
回路装置の測定状態を示す図である。

【図８】図５の高周波集積回路装置の結合ラインと接触
ラインとの間の高周波結合の状態を示す図である。

【図９】従来の高周波プローブの概略構造を示す斜視図
である。

【図１０】従来の高周波プローブのプローブ先端部の側
面図、表側の斜視図および裏側の斜視図である。

【符号の説明】

１ 高周波プローブ ２，３ 接地ライン ４ 信号ライン ５ シールド強化金リボン ６ 結合ライン １０ 高周波集積回路装置 １１ 回路基板 １２ ＭＭＩＣ回路パターン部 １３，１４，１５，１６ 結合ライン １７，１８ 接触ライン ２０ 接触パッド なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波集積回路が形成された基板上に高
   周波プローブ装置のプローブ電極に対して高周波的に結
   合可能な信号電極を設けたことを特徴とする高周波集積
   回路装置。
2. 【請求項２】 高周波集積回路が形成された基板上に前
   記高周波集積回路に接続される帯状の第１の電極を設け
   るとともに、高周波プローブ装置のプローブ電極が接触
   可能な所定の長さの帯状の第２の電極を前記第１の電極
   に対して所定間隔おいて前記基板上に配設したことを特
   徴とする高周波集積回路装置。
3. 【請求項３】 高周波集積回路が形成された基板上に前
   記高周波集積回路に接続される所定の長さの帯状の信号
   電極を設けてなる高周波集積回路装置と、 前記高周波集積回路装置の前記信号電極の上部に所定間
   隔おいて配置可能な帯状のプローブ電極を有する高周波
   プローブ装置とからなる高周波測定システム。