TWI401446B - 探針晶圓、探針裝置以及測試系統 - Google Patents

Description

探針晶圓、探針裝置以及測試系統

本發明為關於探針晶圓、探針裝置以及測試系統。本發明為特別是關於與形成有多個半導體晶片的半導體晶圓電連接的探針晶圓。

半導體晶片的測試，已知有一種裝置可於半導體晶圓形成多個半導體晶片的狀態，測試各半導體晶片的良否(例如參考專利文獻1)。該裝置可思考為具備有探針卡而可與多個半導體晶片總括地電連接。

探針卡配置在測試裝置的測試基板與半導體晶圓之間。此處，在測試基板的端子配列間距與半導體晶圓的端子配列間距相異之時，可考慮使探針卡具有吸收該端子配列間距之功能。例如在該探針卡的表面及底面以不同間距配置端子，以電連接測試基板及半導體晶圓。如此可在探針卡內連接表面及底面相對應的端子。

〔專利文獻1〕日本專利特開2002-222839號公報

〔專利文獻2〕國際公開專利第2003/062837號手冊

通常探針卡用印制基板形成(例如參考專利文獻2)。在該印制基板形成多個探針銷(probe pin)，可與多個半導體晶片總括地電連接。

但因半導體晶圓與印刷基板熱膨脹率不同，故在測試時半導體晶片的發熱、加熱測試時或冷却測試等發生溫度變動時，可想像半導體晶片與探針卡之間的電連接有鬆開 之可能。此問題，對在大面積的晶圓形成半導體晶片時更顯著。

本發明之目的為提供一種探針晶圓、探針裝置以及測試系統以解決上述之問題。此目的可由申請專利範圍的各獨立項所述之特徵之組合達成，又各附屬項規定本發明之更有利的具體例。

為解決上述之問題，本發明的第一形態提供一種與形成多個半導體晶片的半導體晶圓電連接的探針晶圓。該探針晶圓包括：間距變換用晶圓基板，有晶圓連接面，及在晶圓連接面的背面形成的裝置連接面；及多個晶圓側連接端子，形成於間距變換用晶圓基板的晶圓連接面，對各個半導體晶片至少每一晶片設置一個，並與對應的半導體晶片的輸入輸出端子電連接；及多個裝置側連接端子，在晶圓基板的裝置連接面與多個晶圓側連接端子一對一對應，但以與晶圓側連接端子不同之間距而形成，用以與外部的裝置電連接；以及多個傳送電路，用以將對應的晶圓側連接端子與裝置側連接端子電連接。

本發明的第二形態提供一種與形成多數半導體晶片的半導體晶圓電連接的探針裝置，其具備有與半導體晶圓電連接的間距變換用探針晶圓，以及與該間距變換用探針晶圓電連接的電路形成用探針晶圓。該間距變換用探針晶圓包括：間距變換用晶圓基板，及多個晶圓側連接端子，形成於該間距變換用晶圓基板的與半導體圓對向之面，對各 個半導體晶片至少每一晶片設置一個，與對應之半導體晶片的輸入輸出端子電連接；及多個第一中間連接端子，在間距變換用晶圓基板的與電路形成用探針晶圓對向之面，與多個晶圓側連接端子一對一對應，以和晶圓側連接端子不同之間距而形成，而與電路形成用探針晶圓電連接；以及多個傳送電路，用以電連接相對應之晶圓側連接端子與第一中間連接端子。上述的電路形成用探針晶圓包括：電路形成用晶圓基板，配設在與間距變換用晶圓基板的形成多個第一中間連接端子之面的對向；及多個第二中間連接端子，在電路形成用晶圓基板上形成，與多個第一中間連接端子一對一對應設置，並與對應之第一中間連接端子電連接；以及多個電路部，對各個半導體晶片至少每一晶片設置一個，生成供給對應之半導體晶片的訊號，並通過中間連接端子及晶圓側連接端子，向對應的半導體晶片供給訊號。

本發明的第三形態提供一種測試系統，對形成有多個半導體晶片的半導體晶圓進行測試。該測試系統包括：訊號生成部，輸出供給各半導體晶片的測試訊號；及探針晶圓，將自訊號生成部接收的測試訊號分別供給各半導體晶片；以及判定部，通過探針晶圓接收各半導體晶片對應測試訊號輸出的回答訊號，並根據該回答訊號判定各半導體晶片的良否。上述探針晶圓包括：間距變換用晶圓基板，具有晶圓連接面及在該晶圓連接面的背面形成的裝置連接面；及多個晶圓側連接端子，形成於間距變換用晶圓基板 的晶圓連接面，對應各半導體晶片至少每一晶片設置一個，與對應的半導體晶片之輸入輸出端子電連接；及多個裝置側連接端子，在晶圓基板的裝置連接面，與多個晶圓側連接端子一對一對應，但與晶圓側連接端子不同之間距而形成，與訊號生成部電連接；以及多個傳送電路，用以將對應的晶圓側連接端子與裝置側連接端子電連接。

本發明的第四形態提供一種半導體測試系統，對形成有多個半導體晶片的半導體晶圓進行測試。詃測試系統包括：訊號生成部，輸出供給各半導體晶片的測試訊號；及探針裝置，將自訊號生成部接收的測試訊號供給各半導體晶片，以及判定部，通過探針裝置接收各半導體晶片回應測試訊號輸出的回答訊號，並根據該回答訊號判定各半導體晶片的良否。上述探針裝置包括：間距變換用探針晶圓，與半導體晶圓電連接，以及電路形成用探針晶圓，與間距變換用探針晶圓電連接。該間距變換用探針晶圓又包括：間距變換用晶圓基板；及多個晶圓側連接端子，形成於間距變換用晶圓基板的與半導體晶圓對向之面，對各半導體晶片至少每一晶片設置一個，與對應之半導體晶片的輸入輸出端子電連接；及多個第一中間連接端子，在間距變換用晶圓基板的與電路形成用探針晶圓對向之面，與多個晶圓側連接端子一對一對應，以和晶圓側連接端子不同之間距而形成，而且與電路形成用探針晶圓電連接；以及多個傳送電路，用以電連接相對應之晶圓側連接端子與第一中間連接端子。上述電路形成用探針晶圓包括：電路形成用 晶圓基板，配設在間距變換用基板的形成多個第一中間連接端子之面的對向；及多個第二中間連接端子，在電路形成用晶圓基板上形成，並與多個第一中間連接端子一對一對應設置，與對應之第一中間連接端子電連接；以及多個電路部，對各半導體片至少每一晶片設置一個，通過中間連接端子及晶圓側連接端子測試對應的半導體晶片。

上述的發明概要，並未列舉發明必要的全部特徵，這些特徵群的副組合，亦可成為發明。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

以下透過本發明的實施例說明本發明，但以下的實施例並非用以限定本發明。又，實施例中說明的特徵之組合並不限定全部為本發明的解決方法所必須的。

圖1示一個實施例之測試系統400的構成例之圖。測試系統400，為測試在測試對象之半導體晶圓300形成的半導體晶片310之測試系統，包括探針晶圓100以及控制裝置10。又，在圖1中顯示半導體晶圓300及探針晶圓100的斜視圖之一例。

半導體晶圓300，可為例如圓盤狀的半導體基板，更具體的說明，半導體晶圓300可為矽、化合物半導體或其他的半導體基板。又，半導體晶片310，可在半導體晶圓300實施曝光等的半導體製程而形成。

探針晶圓100，用以電連接半導體晶圓300與控制裝置10。更具體的說，探針晶圓100配置在控制裝置10的各端子，與在半導體晶圓300形成的各端子之間，電連接控制裝置10及半導體晶圓300的相對應之端子。本例的探針晶圓100，如後述之圖2所示，包括間距變換用晶圓基板111以及多個晶圓側連接端子112。

控制裝置10，通過探針晶圓100測試半導體晶圓300的各半導體晶片310。例如控制裝置10，透過探針晶圓100對各半導體晶片310供給測試訊號。又控制裝置10可通過探針晶圓100接收各半導體晶片310對應測試訊號輸出的回答訊號，依據回答訊號判定各半導體晶片310的良否。

圖2示探針晶圓100的側面圖之一例。如圖1及圖2所示，探針晶圓100包括：間距變換用晶圓基板111，晶圓側連接端子112，裝置側連接端子114，通孔116，墊片150以及配線117。

間距變換用晶圓基板111，可用與半導體晶圓300的基板相同材料形成。例如間距變換用晶圓基板111，可用矽基板。又，間距變換用晶圓基板111，可用與半導體晶圓300的基板具有略相同熱膨脹率的半導體材料形成。又，間距變換用晶圓基板111，如圖2所示，具有晶圓連接面102及在晶圓連接面102的背面形成的裝置連接面104。晶圓連接面102，與圖1所示的半導體晶圓300對向形成。裝置連接面104，與圖1示的控制裝置10對向形成。

又，間距變換用晶圓基板111，具有與半導體晶圓300 的形成半導體晶片310之面，略相同形狀的晶圓連接面102。晶圓連接面，可具有與半導體晶圓的面直徑略相同的圓形狀。間距變換用晶圓基板111，配置成其晶圓連接面與半導體晶圓300對向之形態。又，間距變換用晶圓基板111，亦可用直徑較半導體晶圓300大的圓盤狀之半導體基板。

多個晶圓側連接端子112，形成於間距變換用晶圓基板111的晶圓連接面102。又，晶圓側連接端子112，對各半導體晶片310至少每一晶片設置一個。即，各半導體晶片310有多個輸入輸出端子時，晶圓側連接端子112，可對各半導體晶片310各設多個連接端子。

該些各個晶圓側連接端子112，與半導體晶圓300的各個輸入輸出端子以相同間距設置，並與對應之半導體晶片310的輸入輸出端子電連接。又所謂之電連接是指在兩個構件間可傳送電訊號之狀態。例如晶圓側連接端子112及半導體晶片310的輸入輸出端子為直接接觸，或經過其他的導體間接接觸，以進行電連接。又，晶圓側連接端子112及半導體晶片310的輸入輸出端子，可用如電容結合(靜電結合)或感應結合(磁性結合)等，以非接觸之狀態電連接。又晶圓側連接端子112及半導體晶片310的輸入輸出端子310之間的傳送電路之一部分，亦可使用光學的傳送電路。

多個裝置側連接端子114，形成於間距變換用晶圓基板111的裝置連接面104，與控制裝置10電連接。裝置側 連接端子114與多個晶圓側連接端子112一對一對應設置。此處，裝置側連接端子114與控制裝置10的端子以相同間距設置。因此如圖2所示，裝置側連接端子114可與晶圓側連接端子112以不同之間距設置。

通孔116、墊片150及配線117在間距變換用晶圓基板111形成，使相對應的晶圓側連接端子112及裝置側連接端子114電連接。例如墊片150在裝置連接面104，設在與晶圓側連接端子112對向之位置。通孔116以一端連接晶圓側連接端子112，另一端與墊片150連接的方式，貫通間距變換用晶圓基板111而形成。又，配線117為在裝置連接面104，電連接墊片150及裝置側連接端子114。由如上述之構造，能夠電連接配列間距不同的裝置側連接端子114及晶圓側連接端子112。

例如，可使晶圓側連接端子112，與半導體晶片310的各輸入輸出端子之該電連接的各輸入輸出端子相同間距配置。因此，晶圓側連接端子112，例如圖1所示，可在每一半導體晶片310的預先決定的區域，以微小之間距設置。

對此，各個裝置側連接端子114，可以比對應一個半導體晶片310的多個晶圓側連接端子112的間距更大的間距設置。例如裝置側連接端子114，可在裝置連接面104內以分佈略均等的等間距配置。

本例的探針晶圓100，其間距變換用基板111採用與半導體晶圓300相同的半導體材料形成。故即使在周圍的 溫度變動之場合，亦能良好維持探針晶圓100與半導體晶圓300之間的電連接。因此，例如在進行半導體晶圓300的加熱測試時，亦能夠精度良好地測試半導體晶圓300。

又因間距變換用晶圓基板111為用半導體材料形成，能夠容易地在間距變換用晶圓基板111上形成多個晶圓側連接端子112等。例如可使用曝光等之半導體製程，容易的形成晶圓側連接端子112、裝置側連接端子114、通孔116以及配線117。因此，可將對應多個半導體晶片310的多個晶圓側連接端子112等，很容易地在間距變換用晶圓基板111上形成。又，探針晶圓100的端子可利用導電材料的電鍍、蒸鍍等在間距變換用晶圓基板111形成。

又，本例說明了探針晶圓100在測試系統400中使用之例，但探針晶圓100的用途，不限定於測試系統400。例如在半導體晶圓300中形成多個半導體晶片310的狀態，且該多個半導體晶片310使用於電化機器等時，探針晶圓100亦可安裝於該電化機器與半導體晶圓300電連接。

圖3示配有探針晶圓100的探針裝置200之構造例的斷面圖。本例中利用探針裝置200的各構成要件分離的圖說明，但探針裝置200的各構成要件，在圖3的上下方向與相隣的其他構成要件接觸配置。本探針裝置200用於保持半導體晶圓300，使探針晶圓100與半導體晶圓300電連接。

探針裝置200包括：晶圓載器210、晶圓側隔板220、晶圓側PCR230、探針晶圓100、裝置側PCR240、裝置側 隔板250以及裝置基板260。晶圓載器210用以保持半導體晶圓300，例如晶圓載器210配置於與半導體晶圓300的未形成端子312之面的對向。又，晶圓載器210配有保持半導體晶圓300的保持構件212。

保持構件212，為將半導體晶圓300夾持於晶圓載器210的挾持構件。又保持構件212亦可以將半導體晶圓300吸著於晶圓載器210，此情況，在晶圓載器210形成貫通孔，保持構件212通過該貫通孔將半導體晶圓300吸著於晶圓載器210。

晶圓側隔板220配置在半導體晶圓300及晶圓側PCR230之間，用以電連接半導體晶圓300與半導體側PCR230。晶圓側隔板220為在絶緣材料形成的薄板設置多個貫通薄板的表面與底面的導電體之凸塊222。凸塊222與半導體300的各半導體晶片310之各端子電連接，凸塊222可用與探針晶圓100的晶圓側連接端子112相同的配置設置。

晶圓側PCR230，配設在晶圓側隔板220與探針晶圓100之間，用以電連接晶圓側隔板220的凸塊222與探針晶圓100的晶圓側連接端子112。晶圓側PCR230為利用凸塊222及晶圓側連接端子112按壓，電連接凸塊222及晶圓側連接端子112，可使用異向性導電膜形成的薄板。

裝置側PCR240，配設在探針晶圓100與裝置側板250之間，用以電連接探針晶圓100的裝置側連接端子114與裝置側隔板250的凸塊252。裝置側PCR240，為利用裝罝 側連接端子114及凸塊252的按壓，電連接裝置側連接端子114及凸塊252，可使用異向性導電膜形成的薄板。

裝置側隔板250，配設在裝置側PCR240與裝置基板260之間，用以電連接裝置側PCR240與裝置基板260。裝置側隔板250為在絶緣材料形成的薄板設置多個貫通該薄板的表面與底面的導電體之凸塊252。凸塊252與裝置基板260的各端子電連接。凸塊252可用與探針晶圓100的裝置側連接端子114相同的配置設置。

裝置基板260可用以固定由晶圓載器210起至裝置側隔板250之間的構件。例如可利用螺絲釘或真空吸著等固定由晶圓載器210至裝置基板260之間的構件。又裝置基板260可電連接控制裝置10與裝置側隔板250的各凸塊252。裝置基板260可為印刷基板。

又，各個隔板，在通過隔板電連接的端子(墊片)的面積小，或端子為鋁膜等而在其表面形成氧化膜之情況有效。因此，在通過隔板電連接之端子的面積充分大時，省略隔板亦可。例如裝置基板260的端子為大面積而容易進行鍍金，故探針裝置200不設置裝置側隔板250亦可。

藉由上述之構成，可使探針晶圓100與半導體晶圓300電連接。又可使探針晶圓100與控制裝置10電連接。再者晶圓側隔板220，用與半導體晶圓300的基板具有同等熱膨脹率的材料形成較佳。又，裝置側隔板250，使用與間距變換用晶圓基板111具有同等膨脹率的材料形成較佳。

圖4示控制裝置10之構成之概念圖。控制裝置10包 括主機12及測試頭14。主機12用以控制測試頭14測試半導體晶圓300的各個半導體晶片310。測試頭14回應由主機12的控制而產生測試訊號，並經過探針裝置200供給各個半導體晶片310。例如，測試頭14可對各半導體晶片310供給相同的測試訊號。

又測試頭14通過探針裝置200接收各個半導體晶片310的回答訊號。測試頭14可依據各回答訊號來判斷各半導體晶片310的良否。測試頭14可將各個半導體晶片310的良否判定結果，傳送到主機12。因此，可藉由上述的構造進行半導體晶片310的測試。

又在圖4中所示的為主機12與測試頭14分開的裝置，但主機12與測試頭14亦可為一體之裝置。例如控制裝置包括之測試設備少之場合，可將主機12及測試頭14容納於一個筐體內。

圖5示探針晶圓100的其他例之側面圖。本例的探針晶圓100，為在圖2所說明的探針晶圓100的構造中再加設開關160。

開關160，設在墊片150與裝置側連接端子114之間，用以切換墊片150及裝置側連接端子114是否經過配線117連接。開關160，可藉由在半導體形成的電晶體切換該項連接。

開關160，可對全部的裝置側連接端子114設置，亦可只對一部分的裝置側連接端子114設置。藉由這樣的構造，可將控制裝置10與半導體晶片310是否電連接，由半 導體晶片310的腳端分別切換。

又，裝置側連接端子114的至少一個，可用於從控制裝置10接受應供給半導體晶片310的電源電力。例如，每個半導體晶片310至少有一個的裝置側輸入端子114，從控制裝置10接受電源電力。該些裝置側連接端子114對應的晶圓側連接端子112，通過通孔116接受電源電力，向對應的半導體晶片310的供給電源電力。

又在接受電源電力的裝置側連接端子114對應之通孔116，可填充與其他傳送訊號之通孔116不同的導電材料，例如傳送電源電力的通孔116，因不需高精度傳送高頻率的訊號，故可填充較其他通孔116的填充材料，高頻率特性比較低的導電材料。例如可在傳送電源電力的通孔116填充銅，其他的通孔116填充金。

圖6示探針晶圓100的其他構造圖。圖6中示探針晶圓100的裝置連接面104。本例的探針晶圓100為在圖2所說明的探針晶圓100之構造，再加設切換部170。

切換部170，用以切換各裝置側連接端子114與任一墊片150連接。例如切換部170通過配線117連接各個裝置側連接端子114及各個墊片150。然後，將對應於各個裝置側連接端子114的配線117，切換至與任一個墊片150對應的配線117電連接。例如，切換部170可利用多個電晶體切換該些配線117的連接。

又圖6中顯示用一個切換部170控制全部配線117的連接之例。但其他例亦可用多個切換部170控制配線117 的連接。例如，將探針晶圓100依所定之區域分割，各個切換部170控制其對應之區域內的配線117之連接亦可。多個切換部170對應多個半導體晶片310而設置，各個切換部170進行與半導體晶片310對應的晶圓側連接端子112和裝置側連接端子114之連接的切換。

又，墊片150、配線117以及切換部170可配設在晶圓連接面102。此情況，通孔116一端連接裝置側連接端子114，他端連接到墊片150。又，配線117將各個墊片150及各個晶圓側連接端子112連接到切換部170。切換部170對各個墊片150是否連接任一個晶圓側連接端子112進行切換。

通常，對於連接多個裝置側連接端子114的控制裝置10的多個測試模組，依其功能而決定該配於測試頭14的任一槽口。例如作為電源供給模組的測試模組，配置在連接半導體晶片310的電源接腳對應的裝置側連接端子114，即該裝置側連接端子114對應之槽口。

對此，本例的探針晶圓100能夠變更多個裝置側連接端子114與多個晶圓側連接端子112的連接關係。因此，能夠將配置在任意槽口的各個測試模組，藉由切換部170之設定變更連接到半導體晶片310的規定的端子312。亦即，本例的測試系統400，可以提高測試頭14的設計之自由度。

圖7示測試系統400的其他的構成例之圖。本例的測試系統400包括：間距變換用探針晶圓100-1，電路形成 用探針晶圓100-2，以及控制裝置10。探針晶圓100-1配設在半導體晶圓300與探針晶圓100-2之間。又探針晶圓100-2，配設在探針晶圓100-1及控制裝置10之間。各個探針晶圓100-1及探針晶圓100-2，可形成與半導體晶圓300的形成半導體晶片310的面略相同直徑的圓形面。

探針晶圓100-1，可具有與圖1至圖6所說明的探針晶圓100相同的功能與構造。惟在探針晶圓100-1的裝置連接面形成多個第一中間連接端子以取代多個裝置側連接端子114，並經過第一中間連接端子與探針晶圓100-2電連接。第一中間連接端子的構造可與裝置側連接端子114相同。

探針晶圓100-2包括：電路形成用晶圓基板111-2，多個電路部110，多個第二中間連接端子115以及多個裝置側連接端子。晶圓基板111-2可用與探針晶圓100-1的間距變換用基板111-1相同之材料形成。

多個第二中間連接端子115，在晶圓基板111-2的與探針晶圓100-1對向之面上形成。多個第二中間連接端子115，與探針晶圓100-1的第一中間連接端子一對一對應設置，各別與對應之第一中間連接端子電連接。探針晶圓100-2即經過第二中間連接端子115與探針晶圓100-1交接訊號。

多個裝置側連接端子，與圖1至圖6所說明的裝置側連接端子114同樣地，與控制裝置10電連接。各個裝置側連接端子經過通孔等與對應的第二中間連接端子115電連 接。

電路部110，對各個半導體晶片310至少每一晶片設置一個。各個電路部110，通過在晶圓基板111-2形成的第二中間連接端子115及探針晶圓100-1，與對應之半導體晶片310交接訊號。

各個電路部110，可發生測試對應之半導體晶片310的測試訊號並供應半導體晶片310。又，各個電路部110，可以接收對應之半導體晶片310輸出的回答訊號。各個電路部110，可藉由對各回答訊號的邏輯圖案與預定的期待值圖案進行比較，而判定各半導體晶片的良否。

各個電路部110，可具有圖4所示的主機12及測試頭14的全部功能或部分功能。由上述之構造可減低控制裝置10的規模。例如控制裝置10，只要具有對電路部110通知測試開始等時序之功能，將電路部110的測試結果讀出之功能，以及供給半導體晶片310驅動電力之功能的各功能即可以。

又因晶圓基板111-2用半導體材料形成，故可容易地在晶圓基板111-2形成高密度的電路部110。例如可利用曝光等半導體製程，能夠容易地在晶圓基板111形成對應於多個半導體晶片的多個電路部110。

如以上說明，本例的測試系統400，能夠降低因溫度變動等引起的端子間之接觸不良。又能夠降低測試系統400的規模。又因設有間距變換用探針晶圓100-1及電路形成用探針晶圓100-2，例如在進行測試內容相同但端子 間距不同的半導體晶圓300之測試時，可以共同使用電路形成用探針晶圓100-2，只要更換間距變換用探針晶圓100-1即可，能夠減少測試成本。

圖8示具備間距變換用探針晶圓100-1及電路形成用探針晶圓100-2的探針裝置200的構造例之斷面圖。本例中用探針裝置200的各構成要件分離的圖說明，但探針裝置200的各構成要件，在圖8的上下方向與相隣的其他構成要件接觸配置。

探針裝置200包括：晶圓載器210、晶圓側隔板220、晶圓側PCR230、探針晶圓100、裝置側PCR240、裝置側隔板250、中間PCR270、中間隔板280、以及裝置基板260。晶圓載器210用以保持半導體晶圓300。

其中之晶圓載器210、晶圓側隔板220、以及晶圓側PCR230，可與圖3所說明的晶圓載器210、晶圓側隔板220以及晶圓側PCR相同的功能及構造。又，晶圓側PCR230配置在晶圓側隔板220與探針晶圓100-1之間，用以電連接晶圓側隔板220的凸塊222與探針晶圓100-1的晶圓側連接端子112。

又，探針晶圓100-1在與中間PCR270對向之面，設有多個第一中間連接端子113。各個第一中間連接端子113，與圖2所說明的裝置側連接端子114同樣地，經過通孔116與對應的晶圓側連接端子112電連接。又，多個第一中間連接端子113，設置成與後述的第二中間連接端子115相同配置。又，第一中間連接端子113可以設置成與 晶圓側連接端子112不同之配置。

中間PCR270配設在探針晶圓100-1與中間隔板280之間，用以電連接在探針晶圓100-1的第一中間連接端子113與中間隔板280的凸塊282。中間PCR270藉由第一中間連接端子113及凸塊282的按壓而電連接，可使用異向性導電膜形成的薄板。

中間隔板280配設在中間PCR270與探針晶圓100-2之間，用以電連接中間PCR270與探針晶圓100-2。中間隔板280為在用絶緣材料形成的薄板設置多個貫通薄板表面與底面的導電體之凸塊282。凸塊282與探針晶圓100-2的第二中間連接端子115電連接。凸塊282可設置成與探針晶圓100-2的第二中間連接端子115相同配置。

又，探針晶圓100-2，在晶圓基板111-2的與中間隔板280對應之面，設有與多個第一中間連接端子113一對一對應的多個第二中間連接端子。各個第二中間連接端子115，經由貫通晶圓基板112的通孔，電連接到對應之裝置側連接端子114。第二中間連接端子115，可設置成與裝置側連接端子相同之配置。

裝置側PCR240，裝置側隔板250，以及裝置基板260，可具有和圖3所說明的裝置側PCR240、裝置側隔板250及裝置基板260相同的功能及構造。又，裝置側PCR240配置在探針晶圓100-2與裝置側隔板250之間，用以電連接探針晶圓100-2與裝置隔板250。由上述之構造，可利用二個探針晶圓100測試半導體晶圓300。

又，如在圖3的說明，本例的探針裝置200亦可省略任一個隔板。例如與圖3所說明的例同樣地，探針裝置200，可不設置裝置側隔板250。又因探針晶圓100的端子為大面積且比較容易用鍍金等方法形成，故探針裝置200，可以不設中間隔板280。

圖9示電路部110的構造例之圖。在本例中，以電路部110形成於晶圓基板111-2的與控制裝置10對向之面為例說明。又，在晶圓基板111-2形成的多個電路部110，每一個具有相同之構造。

每一個電路部110，設有多個測試電路120及多個切換部118。又在電路部110中設有多個墊片119。多個墊片119，如圖7及圖8所說明經過通孔與第二中間連接端子115電連接。

各個測試電路120可經過裝置側連接端子114連接到控制裝置10。各個測試電路120可由控制部10供給控制訊號、電源電力等。又，平常時由第一測試電路120-1動作，其他的測試電路120在第一測試電路故障時動作。多個測試電路120，各個可以為相同的電路。

各個切換部118從多個測試電路120中，選擇正在動作的測試電路120。又在平常時，由第一切換部118-1動作，其他的切換部118在第一切換部118-1故障時動作。多個切換部118，各個可為相同的電路。切換部118使選擇的測試電路120，經過墊片119連接第二中間連接端子115，以測試對應的半導體晶片310。

如上所述，因電路部110在半導體基板111上形成，故能夠高密度地形成含有半導體元件的測試電路120。因此，能夠容易地在半導體晶片310的對應區域內，設置已含預備電路的多個測試電路120。又電路部120可為含有一個測試電路120而不具有切換部118之構成。

圖10示測試電路120的功能構成例的方塊圖。測試電路120包括：圖案發生部122、波形形成部130、驅動器132、比較器134、時序發生部136、邏輯比較部138、特性檢測部140以及電源供給部142。又測試電路120，可對每一個連接的半導體晶片310之輸入輸出腳的腳端，設有如圖5所示的構造。

圖案發生部122，發生測試訊號的邏輯圖案。本例的圖案發生部122包括圖案記憶體124，期待值記憶體126以及失效記憶體128。圖案發生部122，可將預先儲存於圖案記憶體124的邏輯圖案輸出。圖案記憶體124，可儲存在測試開始前由控制裝置10供給的邏輯圖案。又，圖案發生部122可依據預先給與的演算方法，生成該邏輯圖案。

波形形成部130，依據圖案發生部122供給的邏輯圖案，形成測試訊號的波形。例如波形形成部130可將對應於邏輯圖案的各邏輯值之電壓，在各個所定之間隔期間輸出以形成測試訊號的波形。

驅動器132，將從波形形成部130供給的波形所對應的測試訊號輸出。驅動器132，可回應由時序發生部136供給的時序訊號，而輸出測試訊號。例如驅動器132可輸 出與時序訊號相同周期的測試訊號。驅動器132輸出的測試訊號，經過切換部118等而供給對應的半導體晶片310。

比較器134，用以檢測半導體晶片310輸出的回答訊號。

例如比較器134可對應由時序發生部136供給的選通訊號，而順次檢測出回答訊號的邏輯值，以進行檢測回答訊號的邏輯圖案。

邏輯比較部138，依據比較器134檢測的回答訊號之邏輯值，而判定對應之半導體晶片310的良否，具有判定部的功能。例如，邏輯比較部138可依據由圖案發生部122供給的期待值圖案，與比較器134檢測的邏輯值圖案是否一致，判斷半導體晶片310的良否。圖案發生部122，可將預先儲存於期待值記憶體126的期待值圖案，供給邏輯比較部138。期待值記憶體126，在測試開始前儲存由控制裝置10供給的邏輯圖案。又圖案發生部122，亦可依據預先供給的演算方法生成該期待值圖案。

失效記憶體128，用以儲存邏輯比較部138的比較結果。例如在測試半導體晶片310的記憶區域時，失效記憶體128，可儲存邏輯比較部138對半導體晶片310的每一位址的良否判定結果。控制裝置10可以讀出在失效記憶體128儲存的良否判定結果。例如，裝置側連接端子114可將失效記憶體128儲存的良否判定結果，輸出到探針晶圓100-2外部的控制裝置10。

特性檢測部140，用以檢測驅動器132輸出的電壓或 電流的波形。例如，特性檢測部140，可依據由驅動器132供給半導體晶片310的電流或電壓的波形，是否滿足所定之規格而判定半導體晶片310良否，即作為判定部的功能。

電源供結部142，供給驅動半導體晶片310的電源電力。例如電源供給部142，可在測試中將對應於由於控制裝置10供給電力的電源、電力，供給半導體晶片310。又，電源供應部142亦可對測試電路120的各構成要件供給驅動電力。

測試電路120因具有如上述之構造，故能實現降低控制裝置10之規模的測試系統400。例如，控制裝置10可使一般廣用的個人電腦等。

圖11示測試電路120的其他構造例之圖。本例的測試電路120，具有圖10中說明的測試電路120的構成中的一部分。例如本例的測試電路120可具備驅動器132，比較器134、以及特性檢測部140。該些驅動器132、比較器134以及特性檢測部140，可與圖10中說明的驅動器132、比較器134以及特性檢測部140相同。

此情況，控制部10可包括在圖10中說明的圖案發生部122、波形形成部130、時序發生部136、邏輯比較部138、以及電源供給部142。測試電路120回應由控制裝置10供給的控制訊號而輸出測試訊號。又，測試電路120，將比較器134的檢測結果傳送到控制裝置10。依本例的測試電路120之構成，能夠減低控制裝置10的規模。

又，探針晶圓100，亦可對規定個數的半導體晶片310 的每一個，設置一個電路部110。此情況，各個電路部110，可以測試對應的多個半導體晶片310之中選出的任一半導體晶片310。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧控制裝置

12‧‧‧電腦主機

14‧‧‧測試頭

100‧‧‧探針晶圓

102‧‧‧晶圓連接面

104‧‧‧裝置連接面

111‧‧‧晶圓基板

112‧‧‧晶圓側連接端子

113‧‧‧第一中間連接端子

114‧‧‧裝置側連接端子

115‧‧‧第二中間連接端子

116‧‧‧通孔

117‧‧‧配線

118‧‧‧切換部

119‧‧‧墊片

120‧‧‧測試電路

122‧‧‧圖案發生部

124‧‧‧圖案記憶體

126‧‧‧期待值記憶體

128‧‧‧失效記憶體

130‧‧‧波形形成部

132‧‧‧驅動器

134‧‧‧比較器

136‧‧‧時序發生部

138‧‧‧邏輯比較部

140‧‧‧特性檢測部

142‧‧‧電源供給部

150‧‧‧墊片

160‧‧‧開關

170‧‧‧切換部

200‧‧‧探針裝置

210‧‧‧晶圓載器

212‧‧‧保持構件

220‧‧‧晶圓側隔板

222‧‧‧凸塊

230‧‧‧晶圓側PCR

240‧‧‧裝置側PCR

250‧‧‧裝置側隔板

252‧‧‧凸塊

260‧‧‧裝置基板

270‧‧‧中間PCR

280‧‧‧中間隔板

282‧‧‧凸塊

300‧‧‧半導體晶圓

310‧‧‧半導體晶片

400‧‧‧測試系統

圖1示一個實施例之測試系統400的構成例之圖。

圖2示探針晶圓100的側面圖之一例。

圖3示配有探針晶圓100的探針裝置200之構造例的斷面圖。

圖4示控制裝置10之構成例的概念圖。

圖5示探針晶圓100的其他例之側面圖。

圖6示探針晶圓100的其他的構造圖。

圖7示測試系統400的其他構成例之圖。

圖8示具備間距變換用探針晶圓100-1及電路形成用探針晶圓100-2的探針裝置200之構成例之斷面圖。

圖9示電路部110的構成例之圖。

圖10示測試電路120之功能構成例的方塊圖。

圖11示測試電路120的其他構成例之圖。

10‧‧‧控制裝置

100‧‧‧探針晶圓

111‧‧‧晶圓基板

112‧‧‧晶圓側連接端子

300‧‧‧半導體晶圓

310‧‧‧半導體晶片

Claims (10)

1. 一種探針裝置，用於電連接形成有多個半導體晶片的半導體晶圓，包括：間距變換用探針晶圓，用於與前述半導體晶圓電連接；以及電路形成用探針晶圓，用於與前述間距變換用探針晶圓電連接；前述間距變換用探針晶圓包括：間距變換用晶圓基板；多個晶圓側連接端子，形成於前述間距變換用晶圓基板的與前述半導體晶圓對向之面，對各個前述半導體晶片至少每個晶片設置一個，與對應之前述半導體晶片的輸入輸出端子電連接；多個第一中間連接端子，在前述間距變換用晶圓基板的與前述電路形成用探針晶圓對向之面，與前述多個晶圓側連接端子一對一對應設置，以和前述晶圓側連接端子不同之間距形成，而與前述電路形成用探針晶圓電連接；以及多個傳送電路，用以電連接相對應的前述晶圓側連接端子與前述第一中間連接端子；前述電路形成探針晶圓包括：電路形成用晶圓基板，配設在與前述間距變換用晶圓基板的形成前述多個第一中間連接端子之面的對向；多個第二中間連接端子，在前述電路形成用晶圓基板 上形成，與前述多個第一中間連接端子一對一對應設置，而與對應之前述第一中間連接端子電連接；以及多個電路部，對各個前述半導體晶片至少每個晶片設置一個，用以生成應供給對應之前述半導體晶片的訊號，且通過前述中間連接端子及前述晶圓側連接端子，向對應之前述半導體晶片供給訊號，其中前述間距變換用晶圓基板使用與前述半導體晶圓的基板相同的半導體材料形成，或是前述間距變換用晶圓基板所使用的半導體材料具有與前述半導體晶圓的基板略相同的熱膨脹率，切換部，設在前述間距變換用晶圓基板，用以切換各個前述晶圓側連接端子與任一前述第一中間連接端子的電連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述的探針裝置，更包括：多個裝置側連接端子，在前述電路形成用晶圓基板的前述裝置連接面與前述多個第二中間連接端子一對一對應，但以與前述晶圓側連接端子不同之間距形成，用以與外部的裝置電連接；以及多個傳送電路，用以將對應的前述第二中間連接端子與前述裝置連接端子電連接。
3. 如申請專利範圍第2項所述的探針裝置，其中前述多個的裝置側連端子，其各個前述裝置側連接端子的間距，比其對應之各個的前述晶圓側連接端子的間距大。
4. 如申請專利範圍第1項所述的探針裝置，其中前述 間距變換用晶圓基板的前述晶圓連接面，形成與前述半導體晶圓的前述半導體晶片形成的面略相同的形狀。
5. 如申請專利範圍第2項所述的探針裝置，其中前述裝置側連接端子的至少一個，從前述外部的裝置接收應供給前述半導體晶片的電源電力，該裝置側連接端子對應之前述晶圓側連接端子，將前述電源電力供給前述半導體晶片。
6. 如申請專利範圍第5項所述的探針裝置，其中各個的前述傳送電路，以連接各個前述晶圓側連接端子與前述裝置側連接端子的方式，具有貫通前述晶圓基板形成的多個通孔，在接收前述電源電力的前述裝置側連接端子對應的前述通孔中，填充與其他的前述通孔不同的導電材料。
7. 如申請專利範圍第6項所述的探針裝置，其中填充不同的導電材料的前述通孔，對各個前述半導體晶片至少每個晶片設置一個。
8. 如申請專利範圍第1項所述的探針裝置，使用於測試系統，前述測試系統用於測試形成有多個半導體晶片的半導體晶圓，且前述測試系統包括：訊號生成部，輸出供給各個前述半導體晶片的測試訊號；如申請專利範圍第1項所述的探針裝置；以及判定部，通過前述探針晶圓接收各個前述半導體晶片 對應前述測試訊號輸出的回答訊號，且根據前述回答訊號判定各個前述半導體晶片的良否；其中前述探針裝置更包括：多個裝置側連接端子，在前述電路形成用晶圓基板的前述裝置側連接面，與前述多個第二中間連接端子一對一對應，但以與前述晶圓側連接端子不同之間距形成，與前述訊號生成部電連接；以及多個傳送電路，用以將對應的前述第二中間連接端子及前述裝置側連接端子電連接。
9. 一種測試系統，用於測試形成有多個半導體晶片的半導體晶圓，包括：訊號生成部，輸出供給各個前述半導體晶片的測試訊號；探針裝置，將從前述訊號生成部接收的前述測試訊號供給各個前述半導體晶片；以及判定部，通過前述探針裝置接收各個前述半導體晶片回應前述測試訊號輸出的回答訊號，且根據前述回答訊號判定各個前述半導體晶片的良否；前述探針裝置包括：間距變換用探針晶圓，與前述半導體晶圓電連接；以及電路形成用探針晶圓，與前述間距變換用探針晶圓電連接；前述間距變換用探針晶圓包括： 間距變換用晶圓基板；及多個晶圓側連接端子，形成於前述間距變換用晶圓基板的與前述半導體晶圓對向之面，對各個前述半導體晶片至少每個晶片設置一個，與對應之前述半導體晶片的輸入輸出端子電連接；多個第一中間連接端子，在前述間距變換用晶圓基板的與前述電路形成用探針晶圓對向之面，與前述多個晶圓側連接端子一對一對應，以和前述晶圓側連接端不同之間距形成，而且與前述電路形成用探針晶圓電連接；以及多個傳送電路，用以電連接相對應的前述晶圓側連接端子與前述第一中間連接端子；前述電路形成用探針晶圓包括：電路形成用晶圓基板，配置於前述間距變換用基板的形成前述多個第一中間連接端子之面的對向；多個第二中間連接端子，在前述電路形成用晶圓基板上形成，與前述多個第一中間連接端子一對一對應設置，並與對應之前述第一中間連接端子電連接；以及多個電路部，對各個前述半導體晶片至少每個晶片設置一個，通過前述中間連接端子及前述晶圓側連接端子測試對應的前述半導體晶片，其中前述間距變換用晶圓基板使用與前述半導體晶圓的基板相同的半導體材料形成，或是前述間距變換用晶圓基板所使用的半導體材料具有與前述半導體晶圓的基板略相同的熱膨脹率， 切換部，設在前述間距變換用晶圓基板，用以切換各個前述晶圓側連接端子與任一前述第一中間連接端子的電連接。
10. 一種探針晶圓，用於電連接形成有多個半導體晶片的半導體晶圓，包括：間距變換用晶圓基板，具有晶圓連接面及在該晶圓連接面背面形成的裝置連接面；多個晶圓側連接端子，形成於前述間距變換用晶圓基板的前述晶圓連接面，對各個前述半導體晶片至少每個晶片設置一個，用以與對應之前述半導體晶片的輸入輸出端子電連接；多個第一中間連接端子，在前述晶圓基板的前述裝置連接面與前述多個晶圓側連接端子一對一對應，但以與前述晶圓側連接端子不同之間距形成，用以與外部的裝置電連接；以及多個傳送電路，用以將對應的前述晶圓側連接端子與前述第一中間連接端子電連接，其中前述間距變換用晶圓基板使用與前述半導體晶圓的基板相同的半導體材料形成，或是前述間距變換用晶圓基板所使用的半導體材料具有與前述半導體晶圓的基板略相同的熱膨脹率，切換部，設在前述間距變換用晶圓基板，用以切換各個前述晶圓側連接端子與任一前述第一中間連接端子的電連接。