TW313688B - Probe card and probe device using such a probe card - Google Patents

Description

313688 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 B7 __五、發明説明（1 ) 骚昍所鼷：>持斯節隨 本發明為有關於測定半導體積體霜路（1C)之電氣特性 之測試器（prober)中所使用之測試卡（probe card),尤其 是能對於在晶圖（wafer)狀態下之複數個晶片（chip)進行 燒入試驗（b u r n i n t e s t)之可能性，以及有關於使用該測 試卡之試驗裝置。 以汴之抟術 以往，為了篩選半導體積髏電路的潛在不良品，乃採 用燒入試驗（burn in test),以確保成品之信賴性。第5 圖為表示以往之燒入試驗之方法之圖。圖中之31為裝配程 序完成後之半導體積體電路（1C), 32為插座（socket), 33 為恒溫槽，34為電壓施加裝置。在以往的燒入試驗，首先 將半導體積體電路31在恒溫槽33内設置於插座32,以電壓 施加裝置3 4施加比實際使用條件更高之電®,並且在恒溫 槽33中，以比實際使用條件更高之環境溫度加溫後，進行 老化（aging)。如此，在比實際使用狀況更駸格的條件下 進行試驗/俥在短時間内檢測出潛在性之故障。 但就最近之趨向來說，有一種提案，使用測定半導體 積體電路之電氣特性之測試器（P「〇ber),在晶圖狀態下， 進行barnin試驗。例如，日本公開專利特開平5-340964號 公報中所提示，從半導體晶圖背面用加熱器加熱的同時， 使突起部（bump)接觸於晶圓上晶片之搭接墊（bonding pad ),對所有的晶片，以一次來施加電壓為可能之燒入試驗 裝置已被提出。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) if _ ^1— 1

、1T k 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 3 3 8 6 7 3 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 A7 B7__ 五、發明説明（2 ) 務昍g解決锶頸 如上所述以往的燒入試驗偽於裝配程序完成後之已加 以封裝之狀態下進行，以致於難以區別所發生之故障是在 於晶圖製程中，或是在於封裝製程中發生。此外，在晶圓 狀態下進行試驗時，可加速提高溫度；但因為有封裝，而 有溫度加速之限制。而且，也需要多數之插座32、與恒溫 槽33等設備，不但成本較高，也需要較大之空間。 在另一方面，為了解決上述之問題，使用.測試器，在 晶圓狀態下進行燒入試驗之方法較有效。但由於目前的測 試卡為不透明之玻璃纖維一環氣樹脂基板等所製，因而要 以測試探針與晶片的搭接墊（bonding pad)之接觸作業有 困難，探針之位置決定精密度也低，而且探針的數童也被 限制。此外，由於玻璃纖維一環氣樹脂基板與矽晶圓之熱 膨脹係數不同，即使在常溫時進行定位，溫度一上昇，就 出現定位偏離之問題。此外，在日本公開專利特開平5-340964號中提到，在半透明狀之聚醯亞胺（p〇ly 〖B〖de)薄 膜上，形成焊錫突起（bump),以光學顯徹鏡由聚醯亞胺薄 膜上之開孔部，以定位調整記號（alignment mark)來決定 位置之試驗裝置，但長期使用後之聚醯亞胺薄膜之倍賴性 有問題。 本發明之目的，乃是為了解決上述問題點，而提供一 種在晶圓狀態下，可進行晶Η之燒入試驗之測試卡，以及 使用該測試卡之試驗裝置。 解決課頴辦法 ___ «Μ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )Α4规格（2〖0X297公釐） 4 38673 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本瓦)

U 裝-- 訂 :____Κ 给---- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 313688 A7 B7 五、發明説明（3 ) 本發明中之測試卡，乃是對半導體晶圖上所形成之複 數的晶片之電氣特性，做一併性测定之一種測試卡（ probe card),具備有一石英玻璃基板、和配置在此石英 玻璃基板上而與上述晶Η的搭接墊擋接之接觸電極，以及 配置於上述石英玻璃基板上之檢査用電路配線。 接觸電極乃是使用搭接墊形成用屏罩（Basic)所製成。 另外，接觸電極乃是由具有彈性之導電性橡膠，或由 在導電性橡膠上形成金質球髏之構造物所’組成。 本發明之試驗裝置，乃是具備有下列各裝置： *將上述任一測試卡固定在形成有當作被測試物之複數之 晶Μ之半導體晶圖上之位置之固定裝置； *載置上述.半導體晶圖，用以進行與上述測試卡對準位置 之定位裝置； •將測試卡之各接觸m極以均勻而且一定之壓力與晶η之 搭接墊接觸之壓著裝置； ♦由接觸電極對晶片施加電氣訊號之信號施加裝置；以及 ♦將晶片加熱或冷却之裝置。 發明^奮行形雔 I,施之形態1 第1、 2圖為表示本發明實行之型態1之測試卡之侧面 園與俯視圖。圖中之1為在主面上形成有多數晶片（被測試 物）之半導髏晶圖；2為表面保護膜；3為將各個晶片的堪 路元件輿外部電極端子連接之連接領域之搭接墊（ bonding pad); 4為本發明之綱試卡；5為石英玻璃基板； 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 5 38673 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •----------^ H 1---^ _ 經濟部中央梂準局員工消費合作社印製 A7 • _B7 . _ 五、發明説明（4 ). 6為用以與晶Η之搭接墊3形成電氣接觸之接觸電極（ probing pad); 7為與電源以及接地（ground)連接之連接 器（connecto+r); 8為檢査用之電路配線。此外，第3画為 表示接觸電極6之構造之斷面圖，圖中之9為電鍍部；10為 具有彈性之導電性橡膠；11為導電性橡膠10上所形成之金 質球體。 本發明形態中之測試卡4，由於使用熱膨脹像數與形 成有被測試物之晶片之矽晶圖相近之石英玻璃基板5而構 成，在進行燒入試驗中，即使從常溫狀態加熱至高溫，也 不會産生接觸電極6舆搭接墊3之位置對位偏離的現象，故 可在常溫狀態下，進行位置定位。此外，由於石英玻璃基 _板5為透明之物，無需如以往之玻璃纖維一環氣樹脂基板 需開設對準位置用之孔，便可簡單地完成接觸電極6與搭 接墊3之位置定立。 此外，如第3圖- a所示，接觸電極6是以具有彈性之材 料如環氣樹脂（epoxy resin)為主成分與使用含有銀球之 導罨性橡膠10，如此，與以往之髮針式金屬測試器相比， 密接性較好，可對複數之搭接·3以均勻之壓力接觸。而 .且，如第3_-b所示，於導霣性橡膠10上形成具有良好導 電性之金質球醱11,可使其與搭接墊3之電氣導通更為確 實。此外，在燒入試驗中，必須使用可耐齩格條件之安定 材料；而金質球體1 1則在高溫與低溫重複升溫與降溫，也 不會劣化，顯示良好之安定性。 第4圖為使用测試卡4之試驗裝置構造剖面圖。該圖中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29"J公釐） ~ 777^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 人，裝------訂—----Μ ^---,— 經濟部中央搮準局貝工消費合作社印製 313688 A7 _B7 _ 五、發明説明u ) ,12為XY基座（stage); 13為下部壓著板；.14為當作晶圖 1之加熱裝置加熱器；15為玻璃製之上部壓著板；16為晶 圖壓著固定壓板；17為鎖合晶圖壓箸固定K板16,且被安 置於上部壓板15上而可自由旋轉並可沿軸方向移動使上部 壓板15上下移動之壓著用螺絲；18為使壓著用螺絲17旋轉 之壓著用馬逹；19為壓著用馬達之控制裝置；.20為光學顯 撤鏡；21為電歷施壓裝置。 接著説明動作。於XY基座12上載置下部壓著板13,其 上面設置加熱器14,俾將形成有被測試物之複數晶片之晶 圓1加熱。此外，本實施形態中，裝載有做為加熱裝置之 加熱器14,也可裝載冷却裝置。而壓著用馬達控制裝置19 為驅動壓著用馬連18,使壓箸用螺絲17旋轉，以便於使設 置於上部壓著板15下面之测試卡4之接觸霄極6與設置於半 .導體晶圔1上之搭接墊3密合壓著。 接觸電極6與搭接墊3之位置定位裝置為，以光學顯徹 鏡20，透過2値皆是透明之玻璃製上部壓著板15以及石英 玻璃基板5，將2者之圖樣（paffern)辨識後，移動XY基座 12使兩者重叠吻合。本實施形態中之接觸電極6,由於是 .利用搭接墊3開孔用之屏單（mask)所製成，各個位置完全 一致，無需待別製作定位調整記號（alignment mark)。也 可以相機連接於光學顯微鍊20,經由影像處理來決定位置 。此外，在石英玻璃基板5上所形成之霄源供應用的電路 配線8,由於比接觸霄極δ之寬度細，對定位調整並無影鬱 。另外，本實於形態中，雖使用玻璃製之上部壓著板15, 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ~ 7~ (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 袭--- 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（6 ) 但若是透明或半透明、硬度適當且安定之其它材料也可使 用。倘若使用不透明材質之上.部壓箸板15峙，只要增設可 辨識之圖樣之開孔部即可。 位置對準完成後，以均勻之接觸®使接觸電極6與搭 接墊3密合接著，便可開始燒入試驗。由於晶片是由加熱 器14所加熱，可進行加速試驗。試驗是由電壓施壓裝置21 ,介由接觸電極6,對半導體晶圓1上之搭接墊3施加脈波 訊號或直流電流，使晶片動作，進行燒入試驗。 若利用本實施形態之試驗裝置，不但TEG之倍賴性評 估可實施多次，而且適用於製品晶片時，無需進行在裝配 程序後之燒入試驗。此外，由於可在晶圖狀態下進行燒入 試驗，無需考慮如以往之封裝材料之耐熱性，可充分進行 加溫處理。另外，由於可在封裝前發現故障，減少將不良 品封裝之浪費，而且由於無需如以往之燒入試驗中使用多 數插座32,以及恒溫槽33等設備，可實現低成本化與省空 間化。 _發昍放里 如上述之本發明，由於使用透明而與半導體晶圓之熱 .膨脹像數相近之石英玻璃基板可容易地與形成於半導體 晶圖上之多數晶Μ主行位置定位。此外，由於即使溫度變 化，也不會産生位置偏離之現象，而有能獲得可在常溫下 位置定位後，於高溫中進行試驗之測試卡之效果。 並且，接觸電極像使用搭接墊形成用之屏罩（aask)所 製成，各個位置一致，無猫另外製作定位調整記號。 .---r-------裝--- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂--- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 8 3 8 6 7 3 A7 _B7 _ 五、發明説明（7 ) 此外，測試卡之接觸霄極，像在導電性橡謬之上形成 金質球體，與搭接墊之導電性良好，有優越之材料安定性 ，進而提昇測試卡之倍_性。 此外，本發明之試驗裝置，由於可對晶圓狀態下之多 數晶H, —併進行燒入試驗》可實現試驗時間的短縮化、 低成本化，以及省空間化。 . 園而的簡菫説明 第1圖為本發明之實施形態1之測試卡之剖面圖。 第2圖為本發明之實施形態1之測試卡之俯視_。 第3圖為本發明之實施形態1之測試卡中接觸電極構造 之剖面圖。 第4圖為本發明之實施形態1之試驗裝置結構之側面圖 〇 第5圖為以往之barnin試驗方法之圖。 符號說明 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •---裝-- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 1 半 導 JUM m 昂 圓 2 表 面 保 護 膜 3 搭 接 % 4 測 試 卡 5 石 英 玻 璃 基板 6 接 觸 極 7 Λ 接 具 8 電 路 配 線 9 Μ 鍍 部 10 導 m 性 橡 駿 11 金 質 球 體 12 ΧΥ 座 標 基 座 13 下 部 壓 著 板 14 加 熱 器 15 上 部 壓 著 板 16 晶 圖 壓 著 用 17 壓 著 用 螺 絲 18 m 著 用 馬 淫 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 9 3 8 6 7 3 313688 A7 _B7_ 五、發明説明（8 ) 19 壓著用馬逹之控制裝置20·光學顯撤鏡 2 2 3 裝 加 施 壓座 電插 導溫 半恒 r- A oo 3 3 路 質 4 3 置 裝 加 施 壓 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) :I-f i! ·,訂 -Λ球— 經濟部中央標準局員工消費合作杜印衮 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 3 8 6 7 3

Claims (1)

1. 經濟部中央梯率局員工消費合作社印装 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 1. 一種測試卡（probe card),你用以將形成於半導體晶 圖上之衩數的晶Η之電氣特性，故一併性測試之測試 卡；其恃徽為：具備有一石英玻璃基板，和配置在此 石英玻璃基板上而與上述晶片的搭接墊擋接之接觸電 極，以及配置於上述石英玻璃基板上之檢査用電路配 線。 2. 如申請專利範圍第1項所記載之測試卡，其中之該接觸 電極乃利用搭接墊形成用屏單所形成為特徽者。 3. 如申請專利範圍第1或2項所記載之測試卡，其中之該 接觸電極傺由具有彈性之導電性橡膠，或由在前述之 導電性橡膠上形成金質球體而成之物所構成為特徽者 0 4. 一種試驗裝置，具備以下特擻： *將申請專利範圍第1至3項之任一項中所記載之測試 卡固定於形成有作為被測試物之複數之晶片之半導 體晶圓上之固定裝置； ♦載置上述半導體晶圚，而施行與上述測試卡之位置 對準定位之位置定位裝置； •將上述一測試卡之接觸電極對上述各個晶片之搭接 墊以均勻且一定之壓力接觸之壓著裝置； ♦由上述接觭電極，對上述晶片施加電氣訊號之信號 施加裝置；以及 •將上述之晶片加熱霞冷却之装置。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) I:Γ 裝--- 打-- 線--- 本紙張尺度逍用中國國家梂準（CNS ) Α4规格（210X 297公釐）