专利名称：探针板、使用其的检查方法及由该方法检查的半导体装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及与半导体晶片上形成的半导体元件的端子相接触并在半导体元件的电检查中使用的探针板(probe card)、使用其的半导体元件的检查方法以及通过该检查方法检查的半导体装置。
背景技术：
现有的探针板为了满足伴随半导体元件的高集成化而来的探针板的多针化、窄距化的要求，在探针板的基板上通过电镀处理形成测定探针，并使测定探针的尖端的接触点一致，从而在给与适当的过压(overdrive)量时确保几乎一致的接触压(例如，参照专利文献1)。
这样的检测测定位置的针尖位置的方法是对在倾斜设置的基板上安装的测定探针的尖端进行拍摄得到图像轮廓，进行测定探针的尖端的针尖位置的检测，根据检测出的针尖位置使测定探针的尖端和半导体元件的端子相重合接触，进行半导体元件的电检查(例如，参照专利文献2)。
特公平7-82027号公报(第2页0003段-0007段、图1)[专利文献2]特开2000-249745号公报(第3页0017段-第4页0023段、图1)然而，就上述专利文献2的技术来说，具有以下问题由于从拍摄测定探针的尖端的图像轮廓，检测测定探针的尖端的针尖位置并进行水平方向的定位，所以通过探针板的升降装置、设置半导体晶片的工作台的松动或经过时间变化等产生垂直方向的位置偏差时，接触测定探针时的过压量就不合适，接触压过小，接触电阻增加，很难正确进行电检查。
这样一来的结果就是使作为制品的半导体装置的正常品的不良率增加。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而做成的，其目的是提供一种装置，使测定探针的过压量合适并使接触压稳定，实现接触电阻的减少。
为了解决上述课题，本发明的探针板具备测定探针，与半导体晶片上形成的半导体元件的端子相接触；以及基板，用于装配该测定探针，其特征在于，在上述基板的上述测定探针的外侧的区域上设置虚探针(dummy probe)，将该虚探针的端部的端面作为基准面，该基准面成为设定上述半导体晶片的端子与上述测定探针的尖端之间间隔的基准。
由此，本发明能够很容易地测定探针板的高度，即使在检查装置上产生垂直方向的偏差的情况下，也能够使过压量合适并将测定探针按压到端子上，能够减少接触电阻并正确地进行半导体晶片的电检查，而且能够得到可降低作为制品的半导体装置的正常品的不良率的效果。
图1是表示实施例的探针板的侧视图。
图2是图1的箭头A方向视图。
图3是表示实施例的半导体晶片的检查装置的说明图。
图4是表示虚探针相对于实施例的半导体晶片的设置部位的说明图。
图5是表示实施例的半导体晶片的检查步骤的说明图。
图6是表示实施例的针状突起尖端的过压量的说明图。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的探针板的实施例进行说明。
图1是表示实施例的探针板的侧视图，图2是图1的箭头A方向的视图，图3是表示实施例的半导体晶片的检查装置的说明图，图4是表示实施例的虚探针对半导体晶片的设置部位的说明图。
图3中，1是检查装置。
2是半导体晶片，形成LSI等的多个半导体元件3a、3b(参照图4，没有必要区别位置时，称为半导体元件3)。本实施例的半导体晶片2中，分割形成的半导体元件3成为小片，是为了制造晶片级芯片尺寸封装型的半导体装置的半导体晶片。
4是作为端子的焊锡球，使焊锡附着在半导体元件3的外部连接端子5上，形成为大致呈半球形的突起。
6是检查装置1的工作台，具备未图示的X-Y移动机构，设置半导体晶片2。
7是作为距离测定装置的照相机，是在工作台6的半导体晶片2的检查开始时在原位置附近设置的具有变焦功能的照相机，具有通过拍摄的对象物的图像对于对象物进行认识的功能以及通过声波的反射等检测焦距并测定到所认识的对象物的距离的功能。
该照相机7的视野为最小拍摄倍率时，其范围能够拍摄1个半导体元件3的整体，最大的拍摄倍率时，其范围设定为只能够拍摄后述的虚探针16的基准面18的整体及其附近区域。
8是探针板装配台，设置进行半导体晶片2的半导体元件3的电检查的继电器、电阻、电源供给通路等以及连接这些的布线，装配探针板11。
在探针板装配台8上设置未图示的升降机构以及绕水平轴的旋转机构，使构成为能够对探针板11的上下方向的位置和倾角进行修正。
9是检查装置1的控制装置的控制部，具有执行工作台6的X-Y方向移动、探针板装配台8的升降或旋转等移动控制的功能。
10是存储部，具有储存控制部9所执行的移动控制程序及其处理结果等的功能。
此外，在存储部10中预先设定并储存了下述各个量将虚探针16的基准面18的高度作为与照相机7所检测出的焦距相对应的距离的设定基准距离；以及作为形成在半导体晶片2上的焊锡球4和测定探针13的尖端之间适当的间隔的间隔基准值等，该间隔基准值是在设置于工作台6上的半导体晶片2的半导体元件3的焊锡球4与位于设定基准距离的探针板11的测定探针13的尖端(在本实施例中是针状突起15的尖端)的距离上加上了适当的过压量δ(测定探针13的尖端抵接在焊锡球4等的端子上后的压入量)。
在图1、图2中，12是探针板11的基板，形成为大致四边形，在探针板装配台8上定位并装配。
13是测定探针，是以金属等导电性材料形成的、具有比接触的焊锡球4的直径小的直径的圆柱部件，分成与成为检查对象的一个半导体元件3的多个焊锡球4对应的探针组14(指图2所示的双点划线包围的多个测定探针13)，装配到基板12上。在探针板装配台8上装配时，构成为能够与其规定的布线相连接。在本实施例中，为了能够同时检查8个半导体元件3，将测定探针13分成8个探针组14并装配到基板12上。
15是针状突起，在测定探针13的基板12的相反一侧的端部，即，在尖端部呈脊状配置并形成针状部件。
16是虚探针(只有需要区别位置时才使用附加字a～d(参照图2))，是以金属材料等形成的、具有与测定探针13的直径大致相等的直径的圆柱部件，在基板12的大致中央部分设置的探针组14被设置在设置的探针设置区域17(指图2中虚线包围的区域)的外侧，使基板12的相反一侧的端部的端面成形为平面，使之作为检查开始时的间隔基准值的设定的基准面18发挥功能。
虚探针16的长度设定为比测定探针13的长度短，即，设定为在检查时，当测定探针13接触到在半导体晶片2上形成的焊锡球时虚探针16未抵接半导体晶片2。
本实施例的测定探针13的长度设定为约0.75mm，虚探针16的长度设定为约0.3mm，分别在探针设置区域17的4个角的外侧设置1根，共计4根虚探针16。
另外，虚探针16的根数既可以是1根，也可以是多根。设置多根虚探针16时的设置部位可以在大致呈4边形的探针设置区域17的至少两边的外侧至少设置3根，即，设定在能够通过3个测定点构成平面的位置即可，优选如图4所示设置在包围成为检查对象的半导体元件3a的外侧的、属于半导体元件3b的大致一半的区域(图4所示的粗实线包围的区域)的焊锡球4的设置位置。
以下，用图5按照S所示的步骤对本实施例的半导体晶片的检查方法进行说明。
S1(基准面高测定步骤)中，在开始半导体晶片2的检查之前，检查装置1的控制装置的控制部9使工作台6移动，使探针板10位于半导体晶片2的检查开始时的原位置，将设置在工作台6上的照相机7的拍摄倍率调为最小，使工作台6沿着X-Y方向移动探索图2所示的虚探针16a，当通过图像识别识别到虚探针16a时，将拍摄倍率调为最大，在其基准面18上结合焦点检测焦距。
接下来，与上述同样地移动照相机7识别虚探针16b，检测其基准面18的焦距。同样地检测虚探针16c、16d的基准面18的焦距，从而测定虚探针16a～16d的基准面18的高度。
S2(探针板高修正步骤)中，控制部9以测定的各基准面18的高度为基础，求得探针板的位置的修正值。
即，将测定的各基准面18的高度求平均值，求得到当前的基准面18的距离，算出其与从存储部10读取的设定基准距离之间的差值，求得图5箭头B所示的升降方向的修正值。
此外，从测定的各基准面18的高度中抽出位于最低位置的虚探针16的基准面18的高度，通过其高度与其他的虚探针16的基准面18的高度差和到该虚探针16的距离，算出相对于其他的虚探针16的倾角及其方向，求得作为使测定探针13的尖端成为与半导体晶片2的表面平行(本实施例中为水平)的面的倾角方向及该倾角的修正值。
而且，以求得的升降方向的修正值以及作为面的倾角方向和其倾角的修正值为基础，使探针板装配台8中未显示的升降机构动作，使探针卡11升降结合预先设定的设定基准距离进行修正，同时使未图示的旋转机构动作，使探针板11在图5箭头θ所示的方向旋转，进行修正以使作为其面的倾角与半导体晶片2的表面平行。
S3(半导体晶片设置步骤)中，通过将成为检查对象的半导体晶片2搬运到工作台6的真空吸引等设置到规定的位置。
S4(测定探针按压步骤)中，当控制部9将成为检查对象的半导体晶片2设置在规定的位置上时，读取存储部10的探针板11的间隔基准值，将其作为探针板11的下降量通过探针板装配台8的未图示的升降机构进行下降，在半导体晶片2的半导体元件3的焊锡球4上按压测定探针13的针状突起15的尖端，对半导体元件3进行电检查。
此时，由于图6所示的过压量δ被预先加到间隔基准值中，所以当针状突起15的尖端接触并按压到焊锡球4上时，针状突起15的尖端插入到焊锡球4的量为与过压量δ相当的长度，能够减少接触电阻，正确进行电检查。
其后，控制部9使探针板11上升到设定基准距离，移动工作台6，将半导体晶片2移动到接下来检查的8个半导体元件3的各焊锡球4成为探针板11的测定探针13的位置的位置上，与上述步骤S4同样地将测定探针13的尖端按压到焊锡球4上，对半导体元件3进行电检查。依次重复此工作，结束在半导体晶片2上形成的半导体元件3的电检查。
这样进行在半导体晶片2上形成的半导体元件3的电检查并结束了检查的半导体晶片2，以形成在其上的半导体元件3为单位被分割成为小片，从而制造本实施例的晶片级芯片尺寸封装型的半导体装置。
这时，可以保持半导体晶片2上形成多个半导体元件3的状态，呈长方块状分割或不分割，使之作为半导体装置发挥功能。
另外，上述步骤S1、S2的动作可以在每设置1片半导体晶片2时进行动作，也可以定期地(例如每制造一批半导体晶片2)或者根据需要实施。
此外，虚探针16为1根时，将该1根的基准面18的高度作为到当前的基准面18的距离，可以求出其与设定基准距离之差作为升降方向的修正值。
如以上说明所述，在本实施例中，在探针板的测定探针的外侧区域内设定的虚探针的端部上，通过形成设定半导体晶片的焊锡球与测定探针的尖端之间的间隔的基准面，能够很容易地测定探针板的高度，即使由于探针板的升降装置或设置半导体晶片的工作台的松动或经时间变化等产生垂直方向的位置偏差时，也能够使过压量适当，将测定探针按压到焊锡球上，能够使针状突起的插入量适当，减少接触电阻，在能够正确进行半导体晶片的电检查的同时，可降低作为制品的半导体装置的正常品的不良率。
此外，由于在测定探针的尖端部设置针状突起时，很难在针状突起的尖端使照相机的焦点重合，所以即使在这种情况下，如果使用虚探针的基准面，就能够很容易测定探针板的高度。
进而，通过在装配有测定探针的大致呈四边形的探针设置区域的至少两边的外侧配置至少3根虚探针，从而由各个基准面的高度的测定值，能够很容易地求得作为探针板的面的倾角，可使测定探针的尖端与半导体晶片的表面平行，可以实现插入与一个探针组对应的半导体元件的各个焊锡球或与多个探针组对应的半导体元件的各焊锡球的、测定探针的尖端的插入量的一致化，降低半导体元件的电检查的偏差。特别是对于同时检查多个半导体元件的探针板很有效。
进而，在半导体晶片上形成的半导体元件的检查工序中，在半导体晶片的检查的开始之前，设有下述检查步骤，即进行修正以便通过预先使用虚探针的基准面高度的测定值来使探针板的高度成为设定的间隔基准值，从而能够始终用适当的过压量进行半导体元件的电检查，能够始终正确地进行半导体晶片的电检查。
另外，本发明也适用于测定探针的尖端所接触的端子是电极焊盘或外部连接端子等平坦的端子的情况。即使在这种情况下，由于与上述同样地容易设定适当的过压量，所以测定探针的尖端通过由测定探针自身的弹性(例如专利文献2的情况下，通过倾斜设置的测定探针的弯曲得到的弹性)或测定探针自身或者探针板工作台上设置的弹簧元件得到的弹性，能够以与过压量δ相当的力以适当的接触压按压到端子上，减少接触电阻，正确地进行电检查。
在上述实施例中虽然说明了使用具有变焦功能的照相机作为距离测定装置来识别虚探针的位置，通过声波的反射检测到基准面的焦距从而测定探针板的高度，但是也可以使用通过CCD(Charge CoupledDevice电荷耦合器件)等拍摄的对象物的图像清晰度来检测焦距的、具有测定到对象物的距离的功能的照相机或显微镜，还可以将通过超声波、红外线或电磁波等测定距离的仪器和识别虚探针的位置的照相机等组合使用。
权利要求
1.一种探针板，具备测定探针，与半导体晶片上形成的半导体元件的端子相接触；以及基板，用于装配该测定探针，其特征在于，在上述基板的上述测定探针的外侧的区域上设置虚探针，将该虚探针的端部的端面作为基准面，该基准面成为设定上述半导体晶片的端子与上述测定探针的尖端之间间隔的基准。
2.如权利要求1所述的探针板，其特征在于，在上述基板上设置装配上述测定探针的大致呈四边形的探针设置区域，在该探针设置区域的至少两边的外侧配置至少3根上述虚探针。
3.一种半导体元件的检查方法，使用了探针板，该探针板具备测定探针，与半导体晶片上形成的半导体元件的端子相接触，该半导体晶片设置于工作台上；基板，用于装配该测定探针；以及虚探针，在上述测定探针的外侧的上述基板上，形成了成为设定上述半导体晶片与测定探针之间间隔的基准的基准面，其特征在于，具备基准面高测定步骤，测定上述虚探针的基准面的高度；探针板高修正步骤，以该测定的高度为基础，结合预先设定的上述半导体晶片的端子与上述测定探针的尖端之间间隔的设定值来使上述探针板升降，修正探针板的高度；半导体晶片设置步骤，在上述工作台的规定位置上设置检查对象的半导体晶片；以及测定探针按压步骤，使上述测定探针的尖端按压到上述半导体晶片的半导体元件的端子上。
4.如权利要求3所述的半导体元件的检查方法，其特征在于在设置于上述基板上的、装配上述测定探针的大致呈四边形的探针设置区域的至少两边的外侧，配置至少3根上述虚探针，在上述基准面高测定步骤中测定所有的上述虚探针的基准面的高度，在上述探针板高修正步骤中修正通过上述各自的基准面的高度求得的倾角。
5.一种半导体装置，其特征在于将使用权利要求3或权利要求4所述的半导体元件的检查方法检查的半导体晶片分割为小片而形成。
全文摘要
本发明提供一种装置，使探针板的测定探针的过压量合适并使接触压稳定，进而实现接触电阻的减少。本发明的探针板具备测定探针，与半导体晶片上形成的半导体元件的端子相接触；以及基板，用于装配测定探针，其中，在基板的测定探针的探针设置区域外侧的区域上设置虚探针，将该虚探针的端部的端面作为基准面，该基准面成为设定半导体晶片的端子与测定探针的尖端之间间隔的基准。
文档编号G01R31/26GK1782716SQ20051008810
公开日2006年6月7日 申请日期2005年7月29日 优先权日2004年11月29日
发明者藤井大辅 申请人:冲电气工业株式会社