專利名稱：探針板、使用其的檢查方法及由該方法檢查的半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及與半導(dǎo)體晶片上形成的半導(dǎo)體元件的端子相接觸并在半導(dǎo)體元件的電檢查中使用的探針板(probe card)、使用其的半導(dǎo)體元件的檢查方法以及通過該檢查方法檢查的半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的探針板為了滿足伴隨半導(dǎo)體元件的高集成化而來的探針板的多針化、窄距化的要求，在探針板的基板上通過電鍍處理形成測定探針，并使測定探針的尖端的接觸點(diǎn)一致，從而在給與適當(dāng)?shù)倪^壓(overdrive)量時確保幾乎一致的接觸壓(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
這樣的檢測測定位置的針尖位置的方法是對在傾斜設(shè)置的基板上安裝的測定探針的尖端進(jìn)行拍攝得到圖像輪廓，進(jìn)行測定探針的尖端的針尖位置的檢測，根據(jù)檢測出的針尖位置使測定探針的尖端和半導(dǎo)體元件的端子相重合接觸，進(jìn)行半導(dǎo)體元件的電檢查(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
特公平7-82027號公報(第2頁0003段-0007段、圖1)[專利文獻(xiàn)2]特開2000-249745號公報(第3頁0017段-第4頁0023段、圖1)然而，就上述專利文獻(xiàn)2的技術(shù)來說，具有以下問題由于從拍攝測定探針的尖端的圖像輪廓，檢測測定探針的尖端的針尖位置并進(jìn)行水平方向的定位，所以通過探針板的升降裝置、設(shè)置半導(dǎo)體晶片的工作臺的松動或經(jīng)過時間變化等產(chǎn)生垂直方向的位置偏差時，接觸測定探針時的過壓量就不合適，接觸壓過小，接觸電阻增加，很難正確進(jìn)行電檢查。
這樣一來的結(jié)果就是使作為制品的半導(dǎo)體裝置的正常品的不良率增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而做成的，其目的是提供一種裝置，使測定探針的過壓量合適并使接觸壓穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)接觸電阻的減少。
為了解決上述課題，本發(fā)明的探針板具備測定探針，與半導(dǎo)體晶片上形成的半導(dǎo)體元件的端子相接觸；以及基板，用于裝配該測定探針，其特征在于，在上述基板的上述測定探針的外側(cè)的區(qū)域上設(shè)置虛探針(dummy probe)，將該虛探針的端部的端面作為基準(zhǔn)面，該基準(zhǔn)面成為設(shè)定上述半導(dǎo)體晶片的端子與上述測定探針的尖端之間間隔的基準(zhǔn)。
由此，本發(fā)明能夠很容易地測定探針板的高度，即使在檢查裝置上產(chǎn)生垂直方向的偏差的情況下，也能夠使過壓量合適并將測定探針按壓到端子上，能夠減少接觸電阻并正確地進(jìn)行半導(dǎo)體晶片的電檢查，而且能夠得到可降低作為制品的半導(dǎo)體裝置的正常品的不良率的效果。


圖1是表示實(shí)施例的探針板的側(cè)視圖。
圖2是圖1的箭頭A方向視圖。
圖3是表示實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片的檢查裝置的說明圖。
圖4是表示虛探針相對于實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片的設(shè)置部位的說明圖。
圖5是表示實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片的檢查步驟的說明圖。
圖6是表示實(shí)施例的針狀突起尖端的過壓量的說明圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的探針板的實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖1是表示實(shí)施例的探針板的側(cè)視圖，圖2是圖1的箭頭A方向的視圖，圖3是表示實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片的檢查裝置的說明圖，圖4是表示實(shí)施例的虛探針對半導(dǎo)體晶片的設(shè)置部位的說明圖。
圖3中，1是檢查裝置。
2是半導(dǎo)體晶片，形成LSI等的多個半導(dǎo)體元件3a、3b(參照圖4，沒有必要區(qū)別位置時，稱為半導(dǎo)體元件3)。本實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片2中，分割形成的半導(dǎo)體元件3成為小片，是為了制造晶片級芯片尺寸封裝型的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體晶片。
4是作為端子的焊錫球，使焊錫附著在半導(dǎo)體元件3的外部連接端子5上，形成為大致呈半球形的突起。
6是檢查裝置1的工作臺，具備未圖示的X-Y移動機(jī)構(gòu)，設(shè)置半導(dǎo)體晶片2。
7是作為距離測定裝置的照相機(jī)，是在工作臺6的半導(dǎo)體晶片2的檢查開始時在原位置附近設(shè)置的具有變焦功能的照相機(jī)，具有通過拍攝的對象物的圖像對于對象物進(jìn)行認(rèn)識的功能以及通過聲波的反射等檢測焦距并測定到所認(rèn)識的對象物的距離的功能。
該照相機(jī)7的視野為最小拍攝倍率時，其范圍能夠拍攝1個半導(dǎo)體元件3的整體，最大的拍攝倍率時，其范圍設(shè)定為只能夠拍攝后述的虛探針16的基準(zhǔn)面18的整體及其附近區(qū)域。
8是探針板裝配臺，設(shè)置進(jìn)行半導(dǎo)體晶片2的半導(dǎo)體元件3的電檢查的繼電器、電阻、電源供給通路等以及連接這些的布線，裝配探針板11。
在探針板裝配臺8上設(shè)置未圖示的升降機(jī)構(gòu)以及繞水平軸的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使構(gòu)成為能夠?qū)μ结槹?1的上下方向的位置和傾角進(jìn)行修正。
9是檢查裝置1的控制裝置的控制部，具有執(zhí)行工作臺6的X-Y方向移動、探針板裝配臺8的升降或旋轉(zhuǎn)等移動控制的功能。
10是存儲部，具有儲存控制部9所執(zhí)行的移動控制程序及其處理結(jié)果等的功能。
此外，在存儲部10中預(yù)先設(shè)定并儲存了下述各個量將虛探針16的基準(zhǔn)面18的高度作為與照相機(jī)7所檢測出的焦距相對應(yīng)的距離的設(shè)定基準(zhǔn)距離；以及作為形成在半導(dǎo)體晶片2上的焊錫球4和測定探針13的尖端之間適當(dāng)?shù)拈g隔的間隔基準(zhǔn)值等，該間隔基準(zhǔn)值是在設(shè)置于工作臺6上的半導(dǎo)體晶片2的半導(dǎo)體元件3的焊錫球4與位于設(shè)定基準(zhǔn)距離的探針板11的測定探針13的尖端(在本實(shí)施例中是針狀突起15的尖端)的距離上加上了適當(dāng)?shù)倪^壓量δ(測定探針13的尖端抵接在焊錫球4等的端子上后的壓入量)。
在圖1、圖2中，12是探針板11的基板，形成為大致四邊形，在探針板裝配臺8上定位并裝配。
13是測定探針，是以金屬等導(dǎo)電性材料形成的、具有比接觸的焊錫球4的直徑小的直徑的圓柱部件，分成與成為檢查對象的一個半導(dǎo)體元件3的多個焊錫球4對應(yīng)的探針組14(指圖2所示的雙點(diǎn)劃線包圍的多個測定探針13)，裝配到基板12上。在探針板裝配臺8上裝配時，構(gòu)成為能夠與其規(guī)定的布線相連接。在本實(shí)施例中，為了能夠同時檢查8個半導(dǎo)體元件3，將測定探針13分成8個探針組14并裝配到基板12上。
15是針狀突起，在測定探針13的基板12的相反一側(cè)的端部，即，在尖端部呈脊?fàn)钆渲貌⑿纬舍槧畈考?br> 16是虛探針(只有需要區(qū)別位置時才使用附加字a～d(參照圖2))，是以金屬材料等形成的、具有與測定探針13的直徑大致相等的直徑的圓柱部件，在基板12的大致中央部分設(shè)置的探針組14被設(shè)置在設(shè)置的探針設(shè)置區(qū)域17(指圖2中虛線包圍的區(qū)域)的外側(cè)，使基板12的相反一側(cè)的端部的端面成形為平面，使之作為檢查開始時的間隔基準(zhǔn)值的設(shè)定的基準(zhǔn)面18發(fā)揮功能。
虛探針16的長度設(shè)定為比測定探針13的長度短，即，設(shè)定為在檢查時，當(dāng)測定探針13接觸到在半導(dǎo)體晶片2上形成的焊錫球時虛探針16未抵接半導(dǎo)體晶片2。
本實(shí)施例的測定探針13的長度設(shè)定為約0.75mm，虛探針16的長度設(shè)定為約0.3mm，分別在探針設(shè)置區(qū)域17的4個角的外側(cè)設(shè)置1根，共計4根虛探針16。
另外，虛探針16的根數(shù)既可以是1根，也可以是多根。設(shè)置多根虛探針16時的設(shè)置部位可以在大致呈4邊形的探針設(shè)置區(qū)域17的至少兩邊的外側(cè)至少設(shè)置3根，即，設(shè)定在能夠通過3個測定點(diǎn)構(gòu)成平面的位置即可，優(yōu)選如圖4所示設(shè)置在包圍成為檢查對象的半導(dǎo)體元件3a的外側(cè)的、屬于半導(dǎo)體元件3b的大致一半的區(qū)域(圖4所示的粗實(shí)線包圍的區(qū)域)的焊錫球4的設(shè)置位置。
以下，用圖5按照S所示的步驟對本實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片的檢查方法進(jìn)行說明。
S1(基準(zhǔn)面高測定步驟)中，在開始半導(dǎo)體晶片2的檢查之前，檢查裝置1的控制裝置的控制部9使工作臺6移動，使探針板10位于半導(dǎo)體晶片2的檢查開始時的原位置，將設(shè)置在工作臺6上的照相機(jī)7的拍攝倍率調(diào)為最小，使工作臺6沿著X-Y方向移動探索圖2所示的虛探針16a，當(dāng)通過圖像識別識別到虛探針16a時，將拍攝倍率調(diào)為最大，在其基準(zhǔn)面18上結(jié)合焦點(diǎn)檢測焦距。
接下來，與上述同樣地移動照相機(jī)7識別虛探針16b，檢測其基準(zhǔn)面18的焦距。同樣地檢測虛探針16c、16d的基準(zhǔn)面18的焦距，從而測定虛探針16a～16d的基準(zhǔn)面18的高度。
S2(探針板高修正步驟)中，控制部9以測定的各基準(zhǔn)面18的高度為基礎(chǔ)，求得探針板的位置的修正值。
即，將測定的各基準(zhǔn)面18的高度求平均值，求得到當(dāng)前的基準(zhǔn)面18的距離，算出其與從存儲部10讀取的設(shè)定基準(zhǔn)距離之間的差值，求得圖5箭頭B所示的升降方向的修正值。
此外，從測定的各基準(zhǔn)面18的高度中抽出位于最低位置的虛探針16的基準(zhǔn)面18的高度，通過其高度與其他的虛探針16的基準(zhǔn)面18的高度差和到該虛探針16的距離，算出相對于其他的虛探針16的傾角及其方向，求得作為使測定探針13的尖端成為與半導(dǎo)體晶片2的表面平行(本實(shí)施例中為水平)的面的傾角方向及該傾角的修正值。
而且，以求得的升降方向的修正值以及作為面的傾角方向和其傾角的修正值為基礎(chǔ)，使探針板裝配臺8中未顯示的升降機(jī)構(gòu)動作，使探針卡11升降結(jié)合預(yù)先設(shè)定的設(shè)定基準(zhǔn)距離進(jìn)行修正，同時使未圖示的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)動作，使探針板11在圖5箭頭θ所示的方向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行修正以使作為其面的傾角與半導(dǎo)體晶片2的表面平行。
S3(半導(dǎo)體晶片設(shè)置步驟)中，通過將成為檢查對象的半導(dǎo)體晶片2搬運(yùn)到工作臺6的真空吸引等設(shè)置到規(guī)定的位置。
S4(測定探針按壓步驟)中，當(dāng)控制部9將成為檢查對象的半導(dǎo)體晶片2設(shè)置在規(guī)定的位置上時，讀取存儲部10的探針板11的間隔基準(zhǔn)值，將其作為探針板11的下降量通過探針板裝配臺8的未圖示的升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行下降，在半導(dǎo)體晶片2的半導(dǎo)體元件3的焊錫球4上按壓測定探針13的針狀突起15的尖端，對半導(dǎo)體元件3進(jìn)行電檢查。
此時，由于圖6所示的過壓量δ被預(yù)先加到間隔基準(zhǔn)值中，所以當(dāng)針狀突起15的尖端接觸并按壓到焊錫球4上時，針狀突起15的尖端插入到焊錫球4的量為與過壓量δ相當(dāng)?shù)拈L度，能夠減少接觸電阻，正確進(jìn)行電檢查。
其后，控制部9使探針板11上升到設(shè)定基準(zhǔn)距離，移動工作臺6，將半導(dǎo)體晶片2移動到接下來檢查的8個半導(dǎo)體元件3的各焊錫球4成為探針板11的測定探針13的位置的位置上，與上述步驟S4同樣地將測定探針13的尖端按壓到焊錫球4上，對半導(dǎo)體元件3進(jìn)行電檢查。依次重復(fù)此工作，結(jié)束在半導(dǎo)體晶片2上形成的半導(dǎo)體元件3的電檢查。
這樣進(jìn)行在半導(dǎo)體晶片2上形成的半導(dǎo)體元件3的電檢查并結(jié)束了檢查的半導(dǎo)體晶片2，以形成在其上的半導(dǎo)體元件3為單位被分割成為小片，從而制造本實(shí)施例的晶片級芯片尺寸封裝型的半導(dǎo)體裝置。
這時，可以保持半導(dǎo)體晶片2上形成多個半導(dǎo)體元件3的狀態(tài)，呈長方塊狀分割或不分割，使之作為半導(dǎo)體裝置發(fā)揮功能。
另外，上述步驟S1、S2的動作可以在每設(shè)置1片半導(dǎo)體晶片2時進(jìn)行動作，也可以定期地(例如每制造一批半導(dǎo)體晶片2)或者根據(jù)需要實(shí)施。
此外，虛探針16為1根時，將該1根的基準(zhǔn)面18的高度作為到當(dāng)前的基準(zhǔn)面18的距離，可以求出其與設(shè)定基準(zhǔn)距離之差作為升降方向的修正值。
如以上說明所述，在本實(shí)施例中，在探針板的測定探針的外側(cè)區(qū)域內(nèi)設(shè)定的虛探針的端部上，通過形成設(shè)定半導(dǎo)體晶片的焊錫球與測定探針的尖端之間的間隔的基準(zhǔn)面，能夠很容易地測定探針板的高度，即使由于探針板的升降裝置或設(shè)置半導(dǎo)體晶片的工作臺的松動或經(jīng)時間變化等產(chǎn)生垂直方向的位置偏差時，也能夠使過壓量適當(dāng)，將測定探針按壓到焊錫球上，能夠使針狀突起的插入量適當(dāng)，減少接觸電阻，在能夠正確進(jìn)行半導(dǎo)體晶片的電檢查的同時，可降低作為制品的半導(dǎo)體裝置的正常品的不良率。
此外，由于在測定探針的尖端部設(shè)置針狀突起時，很難在針狀突起的尖端使照相機(jī)的焦點(diǎn)重合，所以即使在這種情況下，如果使用虛探針的基準(zhǔn)面，就能夠很容易測定探針板的高度。
進(jìn)而，通過在裝配有測定探針的大致呈四邊形的探針設(shè)置區(qū)域的至少兩邊的外側(cè)配置至少3根虛探針，從而由各個基準(zhǔn)面的高度的測定值，能夠很容易地求得作為探針板的面的傾角，可使測定探針的尖端與半導(dǎo)體晶片的表面平行，可以實(shí)現(xiàn)插入與一個探針組對應(yīng)的半導(dǎo)體元件的各個焊錫球或與多個探針組對應(yīng)的半導(dǎo)體元件的各焊錫球的、測定探針的尖端的插入量的一致化，降低半導(dǎo)體元件的電檢查的偏差。特別是對于同時檢查多個半導(dǎo)體元件的探針板很有效。
進(jìn)而，在半導(dǎo)體晶片上形成的半導(dǎo)體元件的檢查工序中，在半導(dǎo)體晶片的檢查的開始之前，設(shè)有下述檢查步驟，即進(jìn)行修正以便通過預(yù)先使用虛探針的基準(zhǔn)面高度的測定值來使探針板的高度成為設(shè)定的間隔基準(zhǔn)值，從而能夠始終用適當(dāng)?shù)倪^壓量進(jìn)行半導(dǎo)體元件的電檢查，能夠始終正確地進(jìn)行半導(dǎo)體晶片的電檢查。
另外，本發(fā)明也適用于測定探針的尖端所接觸的端子是電極焊盤或外部連接端子等平坦的端子的情況。即使在這種情況下，由于與上述同樣地容易設(shè)定適當(dāng)?shù)倪^壓量，所以測定探針的尖端通過由測定探針自身的彈性(例如專利文獻(xiàn)2的情況下，通過傾斜設(shè)置的測定探針的彎曲得到的彈性)或測定探針自身或者探針板工作臺上設(shè)置的彈簧元件得到的彈性，能夠以與過壓量δ相當(dāng)?shù)牧σ赃m當(dāng)?shù)慕佑|壓按壓到端子上，減少接觸電阻，正確地進(jìn)行電檢查。
在上述實(shí)施例中雖然說明了使用具有變焦功能的照相機(jī)作為距離測定裝置來識別虛探針的位置，通過聲波的反射檢測到基準(zhǔn)面的焦距從而測定探針板的高度，但是也可以使用通過CCD(Charge CoupledDevice電荷耦合器件)等拍攝的對象物的圖像清晰度來檢測焦距的、具有測定到對象物的距離的功能的照相機(jī)或顯微鏡，還可以將通過超聲波、紅外線或電磁波等測定距離的儀器和識別虛探針的位置的照相機(jī)等組合使用。
權(quán)利要求
1.一種探針板，具備測定探針，與半導(dǎo)體晶片上形成的半導(dǎo)體元件的端子相接觸；以及基板，用于裝配該測定探針，其特征在于，在上述基板的上述測定探針的外側(cè)的區(qū)域上設(shè)置虛探針，將該虛探針的端部的端面作為基準(zhǔn)面，該基準(zhǔn)面成為設(shè)定上述半導(dǎo)體晶片的端子與上述測定探針的尖端之間間隔的基準(zhǔn)。
2.如權(quán)利要求1所述的探針板，其特征在于，在上述基板上設(shè)置裝配上述測定探針的大致呈四邊形的探針設(shè)置區(qū)域，在該探針設(shè)置區(qū)域的至少兩邊的外側(cè)配置至少3根上述虛探針。
3.一種半導(dǎo)體元件的檢查方法，使用了探針板，該探針板具備測定探針，與半導(dǎo)體晶片上形成的半導(dǎo)體元件的端子相接觸，該半導(dǎo)體晶片設(shè)置于工作臺上；基板，用于裝配該測定探針；以及虛探針，在上述測定探針的外側(cè)的上述基板上，形成了成為設(shè)定上述半導(dǎo)體晶片與測定探針之間間隔的基準(zhǔn)的基準(zhǔn)面，其特征在于，具備基準(zhǔn)面高測定步驟，測定上述虛探針的基準(zhǔn)面的高度；探針板高修正步驟，以該測定的高度為基礎(chǔ)，結(jié)合預(yù)先設(shè)定的上述半導(dǎo)體晶片的端子與上述測定探針的尖端之間間隔的設(shè)定值來使上述探針板升降，修正探針板的高度；半導(dǎo)體晶片設(shè)置步驟，在上述工作臺的規(guī)定位置上設(shè)置檢查對象的半導(dǎo)體晶片；以及測定探針按壓步驟，使上述測定探針的尖端按壓到上述半導(dǎo)體晶片的半導(dǎo)體元件的端子上。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體元件的檢查方法，其特征在于在設(shè)置于上述基板上的、裝配上述測定探針的大致呈四邊形的探針設(shè)置區(qū)域的至少兩邊的外側(cè)，配置至少3根上述虛探針，在上述基準(zhǔn)面高測定步驟中測定所有的上述虛探針的基準(zhǔn)面的高度，在上述探針板高修正步驟中修正通過上述各自的基準(zhǔn)面的高度求得的傾角。
5.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于將使用權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體元件的檢查方法檢查的半導(dǎo)體晶片分割為小片而形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種裝置，使探針板的測定探針的過壓量合適并使接觸壓穩(wěn)定，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)接觸電阻的減少。本發(fā)明的探針板具備測定探針，與半導(dǎo)體晶片上形成的半導(dǎo)體元件的端子相接觸；以及基板，用于裝配測定探針，其中，在基板的測定探針的探針設(shè)置區(qū)域外側(cè)的區(qū)域上設(shè)置虛探針，將該虛探針的端部的端面作為基準(zhǔn)面，該基準(zhǔn)面成為設(shè)定半導(dǎo)體晶片的端子與測定探針的尖端之間間隔的基準(zhǔn)。
文檔編號G01R31/26GK1782716SQ20051008810
公開日2006年6月7日 申請日期2005年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日
發(fā)明者藤井大輔 申請人:沖電氣工業(yè)株式會社