JPH11149969A - 半導体装置の検査装置用ソケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体装置のバーンインなどによる検査の際
に、半導体装置と検査装置との電気的接続を確実に行な
うことができ、狭ピッチ化が可能で、耐熱性に優れ、低
コストな半導体装置の検査装置用ソケットを提供する。 【解決手段】半導体装置の電気的試験を行なう検査装置
と半導体装置とを電気的に接続するソケットであって、
半導体装置の電極と当接する金属材料からなりかつ弾性
を有するコイルスプリング６と、検査装置と電気的に接
続され、コイルスプリング６が直接形成されている配線
基板２とを有するものとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の検査
装置用ソケットに係わり、特に、当該ソケットと半導体
装置の各電極とを電気的に接続する構造に特徴を有する
半導体装置の検査装置用ソケットに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、半導体装置の製造工程の検査
工程においては、製品の品質および信頼性レベルを得る
ため、バーンイン装置によってスクリーニング試験を行
なう。バーンイン装置による試験は、半導体デバイスを
高温下において、定格もしくはそれを越える電源電圧を
印加し、デバイスに電流を流して、温度および電圧スト
レスをデバイスに加える、あるいはデバイスの入力回路
に実動作に近い信号を印加して行なう試験である。この
バーンイン装置による試験によって、半導体装置の品質
および信頼性レベルを得ることができ、潜在欠陥を有す
る製品を除去することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の半導
体装置の縮小化および電極の多ピン化に伴い、電極パッ
ドのピッチが狭小化されてきている。このため、試験装
置と半導体装置との電気的接続はピッチが狭小化された
電極パッドに接触子を同時にかつ確実に接触させる必要
があるため、難しくなってきている。

【０００４】たとえば、バーンイン装置による試験を、
ダイシング工程を経てウェハから個々の半導体チップに
分離された状態で行なう場合には、たとえば、図６に示
すような方法を採っていた。図６において、基板（Thin
-Film Substrate)１０５上に金メッキされたコンポジッ
トバンプ１０４をパターニング形成する。コンポジット
バンプ１０４と図示しない検査装置とは基板１０５を介
して電気的に接続されている。なお、図中１０３は絶縁
膜である。そして、コンポジットバンプ１０４に半導体
チップ１０１のパッド１０２を押し当てることにより、
半導体チップ１０１と検査装置を電気的接続する。この
とき、コンポジットバンプ１０４と半導体チップ１０１
のパッド１０２とのコンタクト性（接触性）を向上させ
るため、基板１０５の下部に弾性を有するゴム板を設け
る。

【０００５】しかしながら、図６に示すような方法で
は、コンポジットバンプ１０４がパターニングされた基
板１０５の製造は高コストとなるという問題がある。ま
た、コンポジットバンプ１０４とパッド１０２とのコン
タクト性はゴム板を敷くことによって向上するが、十分
でない場合もある。

【０００６】一方、バーンイン装置による試験をウェハ
状態で行なう場合には、例えば、図７に示すような方法
を採っていた。図７において、図示しない検査装置と電
気的に接続される配線基板２０１に弾性を有する異方導
電性ゴム２０２が設けられている。異方導電性ゴム２０
２は、配線基板２０１に設けられた配線と電気的に接続
されている。異方導電性ゴム２０２の先端には、バンプ
付きポリイミド・フィルム２０３が設けられ、バンプ２
０４と異方導電性ゴム２０２とが電気的に接続されてい
る。このバンプ２０４をウェハＷ上に形成されたパッド
２０５に押し付けることにより、検査装置とウェハＷと
の電気的接続を行なう。

【０００７】また、別の方法としては、例えば、図８に
示すように、バンプ付きポリイミド・フィルム２０３を
設けずに、異方導電性ゴム２０２の先端をウェハＷ上に
形成されたパッド２０５に直接押し付けることにより、
検査装置とウェハＷとの電気的接続を行なう。

【０００８】しかしながら、図７に示す方法では、バン
プ付きポリイミド・フィルム２０３の加工が難しく、コ
ストがかかるという問題がある。また、図８に示す方法
では、異方導電性ゴム２０２がウェハＷに対して長時間
加熱圧着されると、異方導電性ゴム２０２から滲み出て
くるシリコン成分によってコンタクト性が低下しやすい
という問題がある。さらに、異方導電性ゴム２０２に付
着したゴミがウェハＷに転移しやすく、また、異方導電
性ゴム２０２は耐久性の乏しいという問題がある。

【０００９】本発明は上述の問題に鑑みてなされたもの
であって、半導体装置のバーンイン処理等の際に、半導
体装置と検査装置との電気的接続を確実に行なうことが
でき、狭ピッチ化が可能で、耐熱性に優れ、低コストな
半導体装置の検査装置用ソケットを提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体装置の
電気的試験を行なう検査装置と当該半導体装置とを電気
的に接続するソケットであって、金属材料からなりかつ
弾性を有する前記半導体装置の各電極と当接する接触子
と、前記検査装置と電気的に接続され、前記各接触子が
直接形成されている配線基板とを有する。

【００１１】本発明では、接触子が弾性を有することで
コンタクト性が向上し、接触子を金属材料から形成する
ことで、耐熱性が向上し、バーンイン処理による検査に
好適なソケットとなる。

【００１２】本発明は、好ましくは、前記接触子がコイ
ルスプリングからなる。接触子をコイルスプリングとす
ることで、コンタクト性が著しく向上することになる。

【００１３】前記配線基板は、前記半導体装置を構成す
る半導体基板の材料と同一または略同一の熱膨張係数を
有する材料からなる。このような構成とすることによ
り、バーンイン処理における加熱の際に、接触子と半導
体装置とのコンタクト性が低下するのを防止することが
できる。

【００１４】本発明は、半導体装置の電気的試験を行な
う検査装置と当該半導体装置とを電気的に接続するソケ
ットであって、弾性を有する保持板を貫通した状態で設
けられ、半導体装置の各電極と当接する接触子と、前記
各接触子と接触する電極パッドが形成され、前記検査装
置と電気的に接続される配線基板とを有する。

【００１５】前記保持板は、メッシュ状に形成されてい
る。

【００１６】前記接触子は、導電性のペースト材料が印
刷法によって前記メッシュ状の保持板に形成されてい
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。第１実施形態 図１は、本発明に係るソケットの一実施形態を示す説明
図であって、（ａ）はソケットと半導体装置とを接続し
た状態を示す断面図であり、（ｂ）は配線基板上の拡大
図である。図１に示すソケット１は、個々の半導体チッ
プ２１と検査装置とを電気的に接続するものであって、
一部のみを示している。図１において、配線基板２上に
は、導電性の材料からなる接触子用パッド８が半導体チ
ップ２１のパッド２２に対応してパターニングされてい
る。各接触子用パッド８に対応して、接触子用パッド８
と接続されたボンディング用パッド１０がパターニング
されている。

【００１８】配線基板２上には、各接触子用パッド８お
よびボンディング用パッド１０間を絶縁するための絶縁
膜１２が形成されている。各ボンディング用パッド１０
には、たとえば、金線からなるワイヤ１４の一端部が圧
着されている。このワイヤ１４の他端部は、図示しない
検査装置と電気的に接続される各外部電極と圧着接続さ
れている。各外部電極間の間隔（ピッチ）は、ボンディ
ング用パッド１０のピッチよりも拡張されている。な
お、ワイヤ１４の接続は、通常の半導体装置に製造工程
に用いられるワイヤボンディング法によって行なうこと
ができる。したがって、半導体チップ２１のパッド２２
のピッチが狭小化（たとえば、１５０μｍ程度）されて
いても、容易に外部電極のピッチは拡張することができ
る。

【００１９】さらに、各接触子用パッド８上には、例え
ばＡｕなどの導電性の金属材料からなるバンプ４が形成
されており、このバンプ４上にコイルスプリング６の一
端部がＡｇペース等の導電性を有する接着材料によって
接着されている。コイルスプリング６の他端部は、半導
体チップ２１のパッド２２に接触可能となっている。

【００２０】また、コイルスプリング６の一端部、接触
子用パッド８、ボンディング用パッド１０、ワイヤ１４
の端部を覆うように、絶縁膜からなる保護膜１６が形成
されている。この保護膜１６によって、各コイルスプリ
ング６間の短絡を防止することができるとともに、バン
プ４とコイルスプリング６との固定が確実となる。

【００２１】上記構成において、コイルスプリング６
は、たとえば、直径２０μｍ程度の導電性を有する極め
て細いワイヤ（例えば、銅線）から形成することができ
る。コイルスプリング６の外形φは、たとえば、８０μ
ｍ程度に加工することが可能である。このように、コイ
ルスプリング６を非常に小さく形成することにより、半
導体チップ２１のパッド２２のピッチの狭小化に対応す
ることが可能となる。

【００２２】配線基板２の形成材料は、たとえば、半導
体チップ２１と同一の材料または半導体チップ２１の構
成材料と略同一の熱膨張係数を有する材料とする。たと
えば、両者の材料にシリコンやセラミックスを使用す
る。このように、半導体チップ２１と配線基板２との形
成材料を同一または略同一の熱膨張係数を有する材料と
することにより、ソケット１に半導体チップ２１を装着
した状態でバーイン装置によって加熱した際に、コイル
スプリング６と半導体チップ２１のパッド２２との相対
位置が変化するのを防止することができる。両者の相対
位置に変化がなければ、両者のコンタクト性（接触性）
を一定に保つことができるからである。

【００２３】上記構成のソケット１は、図示しないが、
半導体チップ２１の装着のための、たとえば、半導体チ
ップ２１の各パッド２２が対応するコイルスプリング６
の端部に当接するように、半導体チップを案内位置決め
する手段および半導体チップ２１をソケット１に対して
押し付ける手段を有している。これらの案内位置決め手
段および押し付け手段によって、半導体チップ２１をソ
ケット１に装着し、バーンイン装置によって高温下で半
導体チップ２１の検査を行なうことができる。

【００２４】本実施形態によれば、接触子をコイルスプ
リング６とすることにより、半導体チップ２１のパッド
２２とのコンタクト性が著しく向上する。また、従来の
ように、Thin-Film Substrate 基板が必要なく、ソケッ
ト１の低コスト化を図ることができる。さらに、コイル
スプリング６を金属材料で形成したことにより、耐熱性
が向上する。

【００２５】第２実施形態 図２は、本発明に係るソケットの第２の実施形態を示す
説明図であり、（ａ）はソケットにウェハを装着した状
態を示す断面図であり、（ｂ）は接触子周辺の拡大図で
ある。なお、図２に示すソケット２０は、ウェハ２５に
形成された状態にある半導体チップと検査装置とを電気
的に接続するためのものである。図２に示すソケット２
０は、配線基板２８と、コイルスプリング２９と、案内
板２７とを有している。

【００２６】図２において、配線基板２８には、例えば
Ｃｕからなる配線２８ａが形成されており、この配線２
８ａと図示しない検査装置とが電気的に接続される。配
線２８ａは、導電性を有する材料からなり凹状に形成さ
れたコンタクト部２８ｃを有する。配線基板２８の下面
には、コンタクト部２８ｃと接触するように、導電接着
フィルム２８ｂが貼着されており、この導電接着フィル
ム２８ｂによってコイルスプリング２９の一端とコンタ
クト部２８ｃとは接続される。コイルスプリング２９の
他端は、ウェハ２５上に形成されたパッド２５ａと接触
可能となっている。なお、ウェハ２５の各パッド２５ａ
間は絶縁膜２５ｂによって絶縁されている。また、ウェ
ハ２５は保持板２６によって保持されている。

【００２７】配線基板２８とウェハ２５との間には、各
コイルスプリング２９の設置位置に対応して貫通孔２７
ａが形成された絶縁材料からなる案内板２７が設けられ
ている。なお、案内板２７は図示しない保持部材によっ
て所定の位置に保持されている。この案内板２７によっ
て、コイルスプリング２９間の短絡が防止される。

【００２８】配線基板２８の形成材料は、たとえば、ウ
ェハ２５と同一の材料または半導体チップ２１の構成材
料と略同一の熱膨張係数を有する材料とする。たとえ
ば、シリコンやセラミックスを使用する。このように、
ウェハ２５と配線基板２との形成材料を同一または略同
一の熱膨張係数を有する材料とすることにより、ソケッ
ト２０にウェハ２５を装着した状態でバーイン装置によ
ってウェハ２５を加熱した際に、コイルスプリング２９
とウェハ２５に形成された対応するパッド２５ａとの相
対位置が変化するのを防止することができる。

【００２９】コイルスプリング２９は、上述した第１実
施形態の場合と略同様に形成する。すなわち、たとえ
ば、直径２０μｍ程度の導電性を有する極めて細いワイ
ヤ（例えば、銅線）から形成することができる。コイル
スプリング２９の外形は、たとえば、８０μｍ程度に加
工することが可能である。

【００３０】上記構成のソケット２０は、図示しない
が、ウェハ２５の装着のための、たとえば、ウェハ２５
の各パッド２５ａが対応するコイルスプリング２９の端
部に当接するように、ウェハ２５を案内位置決めする手
段およびソケット２０をウェハ２５に対して押し付ける
手段を有している。これらの案内位置決め手段および押
し付け手段によって、ソケット２０をウェハ２５に対し
て装着し、バーンイン装置によって高温下でウェハ２５
の検査を行なうことができる。ウェハ状態でのバーンイ
ンによる検査が可能となり、検査効率を向上させること
が可能となる。また、本実施形態によれば、接触子をコ
イルスプリング２９とすることにより、コイルスプリン
グ２９とウェハ２５のパッド２５ａとのコンタクト性が
著しく向上する。

【００３１】第３実施形態 図３は、本発明に係るソケットの第３の実施形態を示す
説明図である。図３に示すソケット３０は、バンプによ
って基板に半導体チップ（ベアチップ）を実装する、い
わゆるＣＳＰ（Chip Scale Package) タイプの半導体装
置用のソケットである。図３に示すソケットは、配線基
板３１と、位置決め板３７と、コイルスプリング３４と
を有する。

【００３２】配線基板３１上には、パッド３１ａがベア
チップ３６の各バンプ３６ａに対応してパターニングさ
れている。パッド３１ａ上には、導電性接着シート３３
を介してコイルスプリング３４が接着されている。パッ
ド３１ａは、配線基板３１の下方に突出するように形成
された引き出しピン３２と電気的に接続されている。引
き出しピン３２間のピッチは、パッド３１ａ間のピッチ
に比べて十分に拡大されており、この引き出しピン３２
が図示しない検査装置と電気的に接続される。コイルス
プリング３４は、導電性の金属材料から形成されてお
り、ベアチップ３６の各バンプ３６ａと接触可能となっ
ている。また、配線基板３１上には、各コイルスプリン
グ３４が挿入される貫通孔が形成された絶縁材料からな
る仕切り板３５が設けられており、これによりコイルス
プリング３４間の短絡が防止される。

【００３３】配線基板３１上には、位置決め板３７が設
けられており、位置決め板３７には位置決め用孔３７ａ
が所定の４箇所に形成されている。位置決め板３７に形
成された位置決め用孔３７ａに、配線基板３１の所定の
４箇所の位置に設けられた位置決め用ピン３８がそれぞ
れ嵌合する。これによって、配線基板３１に対する位置
決め板３７の位置決めが行なわれる。また、位置決め板
３７には、ベアチップ装着部３７ｂが形成されており、
このベアチップ装着部３７ｂにベアチップ３６が嵌合さ
れることにより、ベアチップ３６の各バンプ３６ａと各
コイルスプリング３７との位置決めが行なわれる。

【００３４】図３に示すように、ベアチップ装着部３７
ｂにベアチップ３６が嵌合された状態で、ベアチップ３
６は、押し付け治具３９によって矢印Ｆの方向に押し付
けられる。これによって、ベアチップ３６の各バンプ３
６ａは、各コイルスプリング３７と接触した状態で当該
各コイルスプリング３７を押圧することになり、各コイ
ルスプリング３７とベアチップ３６の各バンプ３６ａと
のコンタクト性が向上する。また、ベアチップ３６の各
バンプ３６ａ間に高さのバラツキがあっても、コイルス
プリング３７の弾性変形によって高さのバラツキを吸収
することができ、電気的接続不良を防止できる。

【００３５】第４実施形態 図４は、本発明に係るソケットの第４の実施形態を示す
説明図である。図４に示すソケット４０は、第３実施形
態の場合と同様に、ＣＳＰタイプの半導体装置用のソケ
ットであり、配線基板３１と、位置決め板３７と、第２
の位置決め板４３とを有している。

【００３６】配線基板３１は、第３実施形態の場合とほ
ぼ同一の構成であり、配線基板３１には、パッド３１ａ
がベアチップ３６の各バンプ３６ａに対応してパターニ
ングされている。配線基板３１上には、第２の位置決め
板４３が設けてあり、この第２の位置決め板４３に接す
るように位置決め板３７が設けてある。第２の位置決め
板４３は、図５に示すように、中央部に開口部４３ｄが
形成されており、この開口部４３ｄ内に保持板４２が設
けられている。また、第２の位置決め板４３は、四隅に
配線基板３１の位置決めピン３８に対応して、位置決め
用孔４３ａが形成されている。

【００３７】保持板４２は、弾性を有する材料からなる
線材によって、メッシュ状に形成されている。保持板４
２の材料としては、絶縁処理済の金属材料、あるいは耐
熱樹脂などを用いることができる。保持板４２は、上記
のような材料によって形成されているため、弾性を有す
ることになる。さらに、保持板４２には、導電性材料か
らなる接触子４１が設けられている。接触子４１は、保
持板４２を貫通した状態で、保持板４２の上下面から突
出した状態で形成されている。

【００３８】接触子４１の保持板４２への形成方法は、
たとえば、導電性材料からなる軟らかいペーストを印刷
法によって形成し、当該ペーストを硬化させることによ
って形成することができる。具体的には、たとえば、平
板にペーストをパターニングし、この平板を保持板４２
に重ね合わせて、パターニングされたペーストを保持板
４２に転写することによって形成することができる。ペ
ーストからなる接触子４１は、保持板４２の網目に絡ま
り合い、確実に保持板４２に対して固定される。また、
接触子４１は、弾性を有する保持板４２に形成されるた
め、保持板４２の上下方向に移動可能となる。

【００３９】したがって、第２の位置決め板４３の位置
決め用孔４３ａにそれぞれ、配線基板３１の位置決めピ
ン３８を挿入して、第２の位置決め板４３を配線基板３
１上に設置すると、保持板４２に形成された接触子４１
は対応するパッド３１ａに接触することになる。そし
て、第２の位置決め板４３上に位置決め板３７を設置
し、ベアチップ装着部３７ｂにベアチップ３６を嵌合装
着し、押し付け治具３９で矢印Ｆの方向に押し付ける
と、各接触子４１はベアチップ３６の対応するバンプ３
６ａに接触することになる。

【００４０】このとき、各接触子４１は保持板４２が弾
性を有するため、保持板４２の上下方向に移動可能であ
り、ベアチップ３６の各バンプ３６ａ間に高さのバラツ
キがあっても、保持板４２の弾性変形によってこれを吸
収することができる。また、本実施形態によれば、保持
板４２への接触子４１の形成は印刷法によるため、量産
が可能であり、低コスト化が可能である。また、保持板
４２へ接触子４１を形成する際に、印刷法によると接触
子４１間を狭ピッチ化するのが容易である。さらに、接
触子４１を保持板４２に直接形成するため、第３実施形
態の場合のように仕切り板３５の必要がない。また、接
触子４１がベアチップ３６のバンプ３６ａおよび配線基
板３１のパッド３１ａとの摩擦により消耗した場合に
は、第２の位置決め板４３自体を新たなものに交換する
ことにより、容易にかつ素早く対応することができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明の半導体装置の検査装置用ソケッ
トによれば、半導体装置と検査装置との電気的接続を確
実に行なうことができ、狭ピッチ化が可能で、耐熱性に
優れ、低コストとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のソケットの第１の実施形態を示す説明
図である。

【図２】本発明のソケットの第２の実施形態を示す説明
図である。

【図３】本発明のソケットの第３の実施形態を示す説明
図である。

【図４】本発明のソケットの第４の実施形態を示す説明
図である。

【図５】図４のソケットの第２の位置決め板の構造を示
す斜視図である。

【図６】従来のソケットの構造の一例を示す断面図であ
る。

【図７】従来のソケットの構造の他の例を示す断面図で
ある。

【図８】従来のソケットの構造のさらに他の例を示す断
面図である。

【符号の説明】

１…ソケット、２…配線基板、４…バンプ、６…コイル
スプリング、８…、１０、１１…、１４…ワイヤ、１６
…保護膜、２１…半導体チップ、２２…パッド、２３…
絶縁膜。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体装置の電気的試験を行なう検査装置
   と当該半導体装置とを電気的に接続するソケットであっ
   て、 金属材料からなりかつ弾性を有する前記半導体装置の各
   電極と当接する接触子と、 前記検査装置と電気的に接続され、前記各接触子が直接
   形成されている配線基板とを有する半導体装置の検査装
   置用ソケット。
2. 【請求項２】前記接触子がコイルスプリングからなる請
   求項１に記載の半導体装置の検査装置用ソケット。
3. 【請求項３】前記配線基板は、前記半導体装置を構成す
   る半導体基板の材料と同一または略同一の熱膨張係数を
   有する材料からなる請求項１に記載の半導体装置の検査
   装置用ソケット。
4. 【請求項４】半導体基板から単体の半導体チップとして
   分離された状態にある半導体装置と前記検査装置とを電
   気的に接続可能な請求項１に記載の半導体装置の検査装
   置用ソケット。
5. 【請求項５】半導体基板上に形成された状態にある半導
   体装置と前記検査装置とを電気的に接続可能な請求項１
   に記載の半導体装置の検査装置用ソケット。
6. 【請求項６】前記配線基板と半導体装置との間に配置さ
   れ、前記各接触子が貫入される貫通孔が形成された前記
   各接触子間の接触を防止する案内板を有する請求項１に
   記載の半導体装置の検査装置用ソケット。
7. 【請求項７】前記接触子と前記配線基板とは、配線基板
   状に形成された金属材料からなるバンプを介して接続さ
   れている請求項１に記載の半導体装置の検査装置用ソケ
   ット。
8. 【請求項８】前記配線基板上には、前記各接触子が形成
   される接触子用パッドと、前記各接触子用パッドと電気
   的に接続されたボンディング用パッドとが形成され、 前記ボンディング用パッドは、前記検査装置と電気的に
   接続される外部電極と金属製のワイヤによってボンディ
   ングされている請求項１に記載の半導体装置の検査装置
   用ソケット。
9. 【請求項９】前記配線基板上には、封止樹脂によって絶
   縁膜が形成されている請求項８に記載の半導体装置の検
   査装置用ソケット。
10. 【請求項１０】半導体装置の電気的試験を行なう検査装
    置と当該半導体装置とを電気的に接続するソケットであ
    って、 弾性を有する保持板を貫通した状態で設けられ、半導体
    装置の各電極と当接する接触子と、 前記各接触子と接触する電極パッドが形成され、前記検
    査装置と電気的に接続される配線基板とを有する半導体
    装置の検査装置用ソケット。
11. 【請求項１１】前記保持板は、メッシュ状に形成されて
    いる請求項１０に記載の半導体装置の検査装置用ソケッ
    ト。
12. 【請求項１２】前記接触子は、導電性のペースト材料が
    印刷法によって前記メッシュ状の保持板に形成されてい
    る請求項１１に記載の半導体装置の検査装置用ソケッ
    ト。
13. 【請求項１３】前記保持板は、前記配線基板に対して位
    置決め可能な位置決め板上に形成されている請求項１０
    に記載の半導体装置の検査装置用ソケット。
14. 【請求項１４】パッケージされた単体の半導体装置の各
    電極端子を前記各接触子に対して位置決めする位置決め
    板をさらに有する請求項１０に記載の半導体装置の検査
    装置用ソケット。