JPH10111315A - プローブカードおよびこれを用いた試験装置 - Google Patents

プローブカードおよびこれを用いた試験装置

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JPH10111315A
JPH10111315A JP8263970A JP26397096A JPH10111315A JP H10111315 A JPH10111315 A JP H10111315A JP 8263970 A JP8263970 A JP 8263970A JP 26397096 A JP26397096 A JP 26397096A JP H10111315 A JPH10111315 A JP H10111315A
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test
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quartz glass
bonding pad
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Masakazu Nakabayashi
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハ状態でのチップのバーンイン試験が可
能なプローブカードおよびそれを用いた試験装置を提供
する。 【解決手段】 本発明によるプローブカード4は、被測
定物であるチップが形成されたシリコンウエハと熱膨張
係数が近い石英ガラス基板5を用いて形成されているの
で、バーンイン試験において常温から高温に温度を変化
させても、プロービングパッド6とボンディングパッド
3の位置ずれが生じないため、常温で位置決めを行え
る。また、石英ガラス基板5は透明であるので、従来の
ガラエポ基板のように位置合わせのための穴を開けてお
く必要がなく、プロービングパッド6とボンディングパ
ッド3位置合わせが容易である。さらに、導電性ゴム1
0の上に安定性、導電性に優れたAuボール11を形成
することにより、ボンディングパッド3との電気的導通
がより確実になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体集積回路
の電気的特性を測定するプローバーに用いられるプロー
ブカードに関し、ウエハ状態の複数のチップに対してバ
ーンイン試験を行うことが可能なプローブカードおよび
これを用いた試験装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より半導体集積回路の潜在的不良を
選別するスクリーニング方法のひとつとしてバーンイン
試験を行い、出荷品の信頼性を確保している。図5は、
従来のバーンイン試験方法を示す図であり、図におい
て、31は組立工程の完了した後の半導体集積回路、3
2はソケット、33は恒温槽、34は電圧印加装置であ
る。従来のバーンイン試験では、半導体集積回路31を
恒温槽33内でソケット32にセットし、電圧印加装置
34より実使用条件よりも高い電源電圧を印加し、恒温
槽33により実使用条件よりも高い雰囲気温度を与え
て、エージングを行う。このように実使用条件よりも厳
しい条件下で試験を行うことにより、短時間で潜在的な
故障を検出するものである。一方、最近の傾向として、
半導体集積回路の電気的特性を測定するプローバーを用
い、ウエハ状態でバーンイン試験を行う方法が提案され
ている。例えば、特開平5−340964号公報では、
半導体ウエハ裏面よりヒーターにて加熱しながら、半導
体ウエハ上のチップのボンディングパッドに対してバン
プを接触させ、すべてのチップに対し一度に電圧を印加
することが可能なバーンイン試験装置が提案されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
バーンイン試験は、組立工程が完了し、パッケージング
された状態で行われていたため、発生した故障がウエハ
プロセスに起因するものかパッケージングに起因するも
のかを区別することが困難であった。また、ウエハ状態
であれば試験時の温度をさらに加速して上げることが可
能であるが、パッケージがあるために温度加速が制限さ
れていた。さらに、多数のソケット32、恒温槽33等
の設備が必要であり、コストが高く、広いスペースも必
要であった。一方、上記のような問題を解消するために
は、プローバーを用い、ウエハ状態でバーンイン試験を
行う方法が有効であるが、従来のプローブカードは不透
明なガラエポ基板等で形成されいるため、チップのボン
ディングパッドに対してプロービング針を接触させる作
業が難しく、針の位置決め精度が悪く、また針の本数に
も制限があった。また、ガラエポ基板とシリコンウエハ
では、熱膨張係数に違いがあるため、常温時に位置合わ
せを行っても、温度を上昇させるとずれが生じるという
問題もあった。さらに、特開平5−340964号公報
では、半透明状のポリイミド膜にバンプを形成し、ポリ
イミド膜上の開口部より光学顕微鏡にてアライメントマ
ークを用い位置合わせを行う試験装置が提案されている
が、長期の使用におけるポリイミド膜の信頼性が危惧さ
れる。
【0004】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、ウエハ状態でのチップのバー
ンイン試験が可能なプローブカードおよびこれを用いた
試験装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明に係わるプロー
ブカードは、半導体ウエハ上に形成された複数のチップ
の電気的特性を一括して測定するためのプローブカード
であって、石英ガラス基板と、この石英ガラス基板に配
置され上記各チップのボンディングパッドに当接される
接触電極と、上記石英ガラス基板に配置された検査用の
回路配線を備えたものである。また、接触電極は、ボン
ディングパッド形成用マスクを用いて形成される。ま
た、接触電極は、弾力性のある導電性ゴムまたは導電性
ゴム上にAuボールを形成したものよりなる。
【0006】さらに、この発明に係わる試験装置は、上
記のいずれかのプローブカードを、被測定物である複数
のチップが形成された半導体ウエハ上に位置させる固定
手段と、半導体ウエハを載置し、プローブカードとの位
置合わせ行う位置決め手段と、プローブカードの各接触
電極をチップのボンディングパッドに対して、均一かつ
一定の圧力で接触させる圧着手段と、チップに接触電極
から電気信号を印加する信号印加手段と、チップを加熱
または冷却する手段を備えたものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.図1、図2は、本発明の実施の形態1で
あるプローブカードを示す断面図および上面図である。
図において、1はその主面に被測定物であるチップが多
数形成された半導体ウエハ、2は表面保護膜、3はそれ
ぞれのチップの回路素子と外部電極端子とを接続する接
続領域であるボンディングパッド、4は本発明によるプ
ローブカードであり、5は石英ガラス基板、6はチップ
のボンディングパッド3と電気的コンタクトをとるため
の接触電極であるプロービングパッド、7は電源および
グランド等に接続されるコネクタ、8は検査用の回路配
線をそれぞれ示す。また、図3は、プロービングパッド
6の構造を示す断面図であり、図において9はメッキ
部、10は弾力性のある導電性ゴム、11は導電性ゴム
10の上に形成されたAuボールである。
【0008】本実施の形態によるプローブカード4は、
被測定物であるチップが形成されたシリコンウエハと熱
膨張係数が近い石英ガラス基板5を用いて形成されてい
るため、バーンイン試験において常温から高温に温度を
変化させても、プロービングパッド6とボンディングパ
ッド3の位置ずれが生じないため、常温で位置決めを行
うことができる。また、石英ガラス基板5は透明である
ので、従来のガラエポ基板のように位置合わせのための
穴を開けておく必要がなく、プロービングパッド6とボ
ンディングパッド3位置合わせが容易である。また、図
3−aに示すように、プロービングパッド6に弾力性の
ある例えばエポキシ樹脂を主成分とし、銀球を含む導電
性ゴム10を用いることにより、従来の針立て式の金属
プローバーに比べて密着性が良く、複数のボンディング
パッド3に対して均一な接触圧で接触させることが可能
である。さらに、図3−bに示すように導電性ゴム10
の上に導電性に優れたAuボール11を形成することに
より、ボンディングパッド3との電気的導通がより確実
になる。また、バーンイン試験には、厳しい使用条件に
耐えうる安定な部材が必要とされ、Auボール11は高
温−低温の激しい温度の上げ下げを繰り返しても劣化す
ることなく、安定性に優れている。
【0009】図4は、上記のプローブカード4を用いた
試験装置の構成を示す断面図である。図において、12
はXYステージ、13は下部圧着板、14はウエハ1の
加熱手段であるヒーター、15はガラス製の上部圧着
板、16はウエハ圧着用固定板、17はウエハ圧着用固
定板16に螺合すると共に上部圧着板15に回転自在に
取付けられ、軸方向に移動して上部圧着板15を上下動
させる圧着用ネジ、18は圧着用ネジ17を回転させる
圧着用モータ、19は圧着用モータ制御装置、20は光
学顕微鏡、21は電圧印加装置である。次に動作につい
て説明する。XYステージ12上に載置された下部圧着
板13上にはヒーター14が設けられ、被測定物である
複数のチップが形成されたウエハ1を加熱する。なお、
本実施の形態では加熱手段としてヒーター14を設けた
が、冷却手段を設ける場合もある。圧着用モータ制御装
置19は圧着用モータ18を駆動し、圧着用ネジ17を
回転させ、上部圧着板15下面に設けられたプローブカ
ード4のプロービングパッド6を半導体ウエハ1上に設
けられたボンディングパッド3に圧着させる。
【0010】プロービングパッド6とボンディングパッ
ド3の位置決め手段としては、光学顕微鏡20により、
いずれも透明なガラス製の上部圧着板15と石英ガラス
基板5を通して両者のパターンを認識し、XYステージ
12を移動させて重ね合わせる。本実施の形態では、プ
ロービングパッド6は、ボンディングパッド3穴開け用
のマスクを用いて形成されているため、それぞれの位置
は完全に一致し、アライメントマークは特に形成する必
要がない。光学顕微鏡20にカメラを接続し、画像処理
によって位置決めを行っても良い。なお、石英ガラス基
板5上に形成された電源供給用の回路配線8は、プロー
ビングパッド6の幅に比べて十分に細いため、アライメ
ントには影響しない。また、本実施の形態ではガラス製
の上部圧着板15を用いたが、透明または半透明で適度
な硬度があり安定であれば他の材料でも良い。さらに、
上部圧着板15として不透明な材料を用いる場合には、
パターンを認識するための開口部を設ければ良い。
【0011】位置合わせが完了し、均一な接触圧でプロ
ービングパッド6をボンディングパッド3に圧着させた
後、バーンイン試験を開始する。チップは、ヒーター1
4によって加熱されるので、加速試験を行うことができ
る。試験は、電圧印加装置21よりプロービングパッド
6を介して、半導体ウエハ1上のボンディングパッド3
にパルス信号または直流電流を印加し、チップを動作さ
せ、バーンイン試験が実施される。
【0012】本実施の形態の試験装置によれば、TEG
の信頼性評価等も多数実施でき、製品チップに適用した
場合、アセンブリ後のバーンイン試験を実施する必要が
無くなる。さらに、ウエハ状態でバーンイン試験を行う
ことができるので、従来のようにパッケージの耐熱性を
考慮する必要がなく、温度加速を十分に行うことができ
る。また、パッケージング前に故障を発見することが可
能であるため、不良品をパッケージングする無駄が無く
なり、さらに、従来のバーンイン試験のように多数のソ
ケット32、恒温槽33等の設備も必要ないため、低コ
スト化、省スペース化が図られる。
【0013】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、透明
で半導体ウエハと熱膨張係数の近い石英ガラス基板を用
いたので、半導体ウエハ上に形成された多数のチップと
の位置合わせが容易であり、さらに、温度変化によって
も位置ずれを生じないため、常温で位置合わせを行い高
温で試験することが可能なプローブカードが得られる効
果がある。
【0014】また、接触電極は、ボンディングパッド形
成用マスクを用いて形成されるので、それぞれの位置が
一致しアラインメントマークを特に形成する必要がな
い。また、プローブカードの接触電極として、導電性ゴ
ム上にAuボールを形成したので、ボンディングパッド
との導電性が良く、材料としての安定性に優れた信頼性
の高いプローブカードが得られる。
【0015】また、本発明の試験装置によれば、ウエハ
状態での多数のチップのバーンイン試験を一括して行う
ことが可能であるので、試験時間の短縮化、低コスト
化、省スペース化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1であるプローブカー
ドを示す断面図である。
【図2】 この発明の実施の形態1であるプローブカー
ドを示す上面図である。
【図3】 この発明の実施の形態1であるプローブカー
ドのプロービングパッドの構造を示す断面図である。
【図4】 この発明の実施の形態1である試験装置の構
成を示す断面図である。
【図5】 従来のバーンイン試験方法を示す図である。
【符号の説明】
1 半導体ウエハ、2 表面保護膜、3 ボンディング
パッド、4 プローブカード、5 石英ガラス基板、6
プロービングパッド、7 コネクタ、8 回路配線、
9 メッキ部、10 導電性ゴム、11 Auボール、
12 XYステージ、13 下部圧着板、14 ヒータ
ー、15 上部圧着板、16 ウエハ圧着用固定板、1
7 圧着用ネジ、18 圧着用モータ、19 圧着用モ
ータ制御装置、20 光学顕微鏡、21 電圧印加装
置、31 半導体集積回路、32 ソケット、33 恒
温槽、34 電圧印加装置。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体ウエハ上に形成された複数のチッ
    プの電気的特性を一括して測定するためのプローブカー
    ドであって、石英ガラス基板と、この石英ガラス基板に
    配置され上記各チップのボンディングパッドに当接され
    る接触電極と、上記石英ガラス基板に配置された検査用
    の回路配線を備えたことを特徴とするプローブカード。
  2. 【請求項2】 接触電極は、ボンディングパッド形成用
    マスクを用いて形成されることを特徴とする請求項1記
    載のプローブカード。
  3. 【請求項3】 接触電極は、弾力性のある導電性ゴムま
    たは上記導電性ゴム上にAuボールを形成したものより
    なることを特徴とする請求項1または請求項2記載のプ
    ローブカード。
  4. 【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれか一項記載
    のプローブカードを、被測定物である複数のチップが形
    成された半導体ウエハ上に位置させる固定手段、 上記半導体ウエハを載置し、上記プローブカードとの位
    置合わせを行う位置決め手段、 上記プローブカードの接触電極を上記各チップのボンデ
    ィングパッドに対して、均一かつ一定の圧力で接触させ
    る圧着手段、 上記チップに上記接触電極から電気信号を印加する信号
    印加手段、 上記チップを加熱または冷却する手段を備えたことを特
    徴とする試験装置。
JP8263970A 1996-10-04 1996-10-04 プローブカードおよびこれを用いた試験装置 Pending JPH10111315A (ja)

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