探针晶片、探针装置以及测试系统的制作方法

专利名称：探针晶片、探针装置以及测试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及探针晶片、探针装置以及测试系统。本发明特别涉及与具有多个半导 体芯片的半导体晶片电连接的探针晶片。
背景技术：
在半导体芯片的测试中，公知的一种装置是在具有多个半导体芯片的半导体晶片 状态下，测试各个半导体芯片的好坏(例如参考专利文献1)。该装置可被认为是具有一种 可与多个半导体芯片整体电连接的探针卡。专利文献1 特开2002-222839号公报专利文献2 国际公开2003/062837号文本通常，使用印刷电路板形成探针卡(例如参考专利文献2)。在该印刷电路板形成 多个探针销(probe pin)，可与多个半导体芯片共同电连接。但是，因半导体晶片与印刷电路板的热膨胀率不同，所以在测试时，如果在半导体 芯片发热、加热测试或冷却测试等发生温度变动时，可以想象半导体芯片与探针卡之间的 电连接有松开的可能。这一问题，对于在大面积的半导体晶片上形成半导体芯片的测试时 更为显著。同时，对于半导体芯片的测试，例如有使用BOST电路的方法。此时，虽然可以考虑 在探针卡上装载BOST电路，但如果以半导体晶片的状态进行测试，则应该设置的BOST电路 数量变多，难以将BOST电路安装在探针卡印刷电路板上。同时，对于半导体芯片的测试，可以考虑使用在半导体芯片内设置BIST电路的方 法。但是该方法因为在半导体芯片内形成有在实际工作中不使用的电路，所以用于形成半 导体芯片实际工作电路的区域变小。另外，半导体芯片的测试装置具有控制用的主机、容纳多个测试模块等的测试头 以及与半导体芯片接触的探针卡等，体积变得非常大。因此，需要实现测试装置的小型化。为此，本发明的目的是提供一种能够解决上述问题的探针晶片、探针装置以及测 试系统。该目的可由申请专利范围内的各个独立权项所述的特征组合来达到，而各从属权 项规定了本发明的更有利的具体例子。

发明内容
为了解决上述问题，在本发明的第一方式中提供的探针晶片，是与形成有多个半 导体芯片的半导体晶片电连接的探针晶片，所述探针晶片包括晶片基板和多个晶片侧连接 端，所述多个晶片侧连接端在晶片基板上形成，对各个半导体芯片至少各设置一个，并与对 应的半导体芯片的输入输出端电连接。在本发明的第二方式中提供的探针装置，是与形成有多个半导体芯片的半导体晶 片电连接的探针装置，所述探针装置包括与半导体晶片电连接的第一探针晶片，与第一探 针晶片电连接的第二探针晶片；所述第一探针晶片包括第一晶片基板和多个晶片侧连接端，所述多个晶片侧连接端形成在第一晶片基板上，对各个半导体芯片至少各设置一个，与 对应的半导体芯片的输入输出端电连接；多个第一中间连接端，与多个晶片侧连接端电连 接；多个第一电路部，对各个半导体芯片至少各设置一个，基于自第二探针晶片施加的信 号，分别形成并输出应该施加给所对应的半导体芯片的信号波形；第二探针晶片包括第 二晶片基板，与第一晶片基板的形成有多个第一中间连接端的面相对设置；多个第二中间 连接端，形成在第二晶片基板上，与多个第一中间连接端一一对应设置，与对应的第一中间 连接端形成电连接；以及多个第二电路部，对半导体芯片至少各设置一个，生成应该施加给 对应的半导体芯片的信号所具有的逻辑图形，将对应逻辑图形的信号提供给对应的第一电 路部。在本发明的第三方式中，提供一种测试系统，是测试在一个半导体晶片上形成的 多个半导体芯片的测试系统，所述测试系统具有晶片基板；及在晶片基板上形成的，对各 个半导体芯片至少各设置一个，与对应的半导体芯片的输入输出端电连接的多个晶片侧连 接端；以及多个电路部，该多个电路部在晶片基板上形成，对各个半导体芯片至少各设置一 个，生成用于所对应的半导体芯片测试的测试信号，分别提供给对应的各个半导体芯片，以 测试各个半导体芯片；以及生成控制多个电路部的控制信号的控制装置。在本发明的第四方式中，提供一种测试系统，是用于测试在一个半导体晶片上形 成的多个半导体芯片的测试系统，所述测试系统具有与半导体晶片电连接的第一探针晶 片，与第一探针晶片电连接的第二探针晶片，生成控制信号的控制装置；第一探针晶片包括 第一晶片基板和多个晶片侧连接端，所述多个晶片侧连接端在第一晶片基板上形成，对各 个上述半导体芯片至少各设置一个，与对应的半导体芯片的输入输出端电连接；多个第一 中间连接端，与多个晶片侧连接端电连接；多个第一电路部，对各个上述半导体芯片至少各 设置一个，基于由第二探针晶片施加的信号，分别形成并输出应提供给所对应的半导体芯 片的信号的波形；上述第二探针晶片包括第二晶片基板，与上述第一晶片基板的形成有 上述第一中间连接端的面相对设置；多个第二中间连接端，在上述第二晶片基板上形成，与 上述多个第一中间连接端一对一对应设置，并与对应的上述第一中间连接端电连接；以及 多个第二电路部，对各个半导体芯片至少各设置一个，生成应该施加给对应的半导体芯片 的信号具有的逻辑图形，将对应逻辑图形的信号，提供给对应的第一电路部。上述发明概要并未列举发明的必要特征的全部，这些特征群的次级组合，也可构 成发明。


图1是一个实施例涉及的测试系统400的结构示意图。图2是一例探针晶片100的侧面图。图3表示配有探针晶片100的探针装置200的剖面结构示意图。图4是电路部110的结构示意图。图5是测试电路120的功能构成方框图。图6是测试电路120的其它结构示意图。图7是测试系统400的其它结构示意图。图8是图7中的电路部110的结构示意图。
图9是测试系统400的其它结构示意图。图10表示具有2个探针晶片100的探针装置200剖面结构示意图。附图标记说明10.控制装置，100.探针晶片，102.晶片连接面，104.装置连接面，106.开关，111. 晶片基板，112.晶片侧连接端，113.第一中间连接端，114.装置侧连接端，115.第二中间连 接端，116.通孔，117.线路，118.转换部，119.垫，120.测试电路，122.图形发生部，124.图 形存储器，126.期望值存储器，128.失效存储器，130.波形形成部，132.驱动器，134.比较 器，136.时序发生部，138.逻辑比较部，140.特性测量部，142.电源供给部，200.探针装置， 210.晶片托盘，212.保持构件，220.晶片侧膜片，222.凸块，230.晶片侧PCR，240.装置侧 PCR, 250.装置侧膜片，252.凸块，260.装置基板，270.中间PCR，280.中间膜片，282.凸块， 300.半导体晶片，310.半导体芯片，400.测试系统。
具体实施例方式下面通过本发明的具体实施方式
说明本发明，但下面的实施方式并不限定权利要 求所涉及的发明。另外，在实施方式中说明的特征组合并非全部都是本发明的解决手段所 必须的。图1是一个实施例的测试系统400的结构示意图。测试系统400用于测试在测试 对象半导体晶片300上形成的多个半导体芯片310，其包括探针晶片100以及控制装置10。 另外，图1中显示了半导体晶片300及探针晶片100的一例结构示意图。半导体晶片300，例如可以是圆盘状的半导体基板，具体地说，半导体晶片300可 以是硅、化合物半导体或其它的半导体基板。另外，半导体芯片310可以在半导体晶片300 上采用曝光等半导体工艺形成。探针晶片100电连接半导体晶片300。具体地说，探针晶片100与在半导体晶片 300上形成的多个半导体芯片310分别电连接。探针晶片100包括晶片基板111以及多个 晶片侧连接端112。晶片基板111，可以用与半导体晶片300的基板相同的半导体材料制成。例如晶片 基板111可以是硅基板。另外，晶片基板111可用与半导体晶片300的基板具有大致相同 的热膨胀率的半导体材料制成。另外，晶片基板111的晶片连接面与半导体晶片300上形成半导体芯片310的面 具有基本相同的形状。晶片连接面，可以为与半导体晶片的直径大致相同的圆形。晶片基 板111，以成晶片连接面与半导体晶片300相对的方式设置。另外，晶片基板111，也可以是 直径比半导体晶片300大的圆盘状的半导体基板。多个晶片侧连接端112，形成于晶片基板111的晶片连接面。另外，晶片侧连接端 112，对各半导体芯片310至少每一芯片设置一个。例如晶片侧连接端112，可针对各半导体 芯片310的各个输入输出端分别设置。即，各半导体芯片310有多个输入输出端时，晶片侧 连接端112可对各半导体芯片310各设多个连接端。各个晶片侧连接端112，与对应的半导 体芯片310的输入输出端电连接。另外，所谓电连接是指在两个构件间可传送电信号的状态。例如晶片侧连接端112 及半导体芯片310的输入输出端可为直接接触，或经过其它的导体间接接触，以进行电连
7接。另外，晶片侧连接端112及半导体芯片310的输入输出端，可用如电容结合(静电结 合)或感应耦合(磁性结合)等，以非接触的状态电连接。另外晶片侧连接端112及半导 体芯片310的输入输出端之间的一部分传输线路，也可以使用光学传输线路。同时，探针晶片100通过晶片侧连接端112与各个半导体芯片310交换信号。测 试系统400使用本例的探针晶片100对各个半导体芯片310提供测试信号。同时，探针晶 片100接收各个半导体芯片310根据测试信号输出的响应信号。当从控制装置10向探针晶片100提供测试信号时，探针晶片100通过在晶片连接 面背面的装置连接面上形成的装置侧连接端与控制装置10电连接。此时，探针晶片100可 以将分别从各半导体芯片310接收到的响应信号发送给控制装置10。装置侧连接端可以通 过在晶片基板111上设置的通孔(e 了 *一> )等，与晶片侧连接端112连接。同时，当在探针晶片100中生成测试信号的情况下，探针晶片100具有多个电路部 110，该多个电路部110对各个半导体芯片310至少各设置一个。各个电路部110，在晶片基 板111上形成，通过晶片侧连接端112与对应的半导体芯片310进行信号交接。如上所述，各个电路部110可以生成用于测试对应的半导体芯片310的测试信号， 通过晶片侧连接端112提供给半导体芯片310。同时，各个电路部110可以通过晶片侧连接 端112接收由对应的半导体芯片310输出的响应信号。各个电路部110可以通过比较各个 响应信号的逻辑图形和预定的期望值图形，判定各个半导体芯片310的好坏。本例的探针晶片100，由于晶片基板111用与半导体晶片300相同的半导体材料制 成，故即使在周围的温度变动的情况下，也能良好地维持探针晶片100与半导体晶片300之 间的电连接。因此，例如在进行半导体晶片300的加热测试时，也能够精度良好地测试半导 体晶片300。另外，因晶片基板111是用半导体材料制成的，因此能够容易地在晶片基板111上 形成高密度的电路部110。例如，可通过使用曝光等半导体工艺，容易地在晶片基板111上 形成高密度的电路部110。因此，得以很容易地在晶片基板111上形成与多个半导体芯片 310对应的多个电路部110。同时，当在晶片基板111上设置电路部110时，能降低控制装置10的规模。例如 控制装置10可以具有以下各功能，S卩，对电路部110通知测试的开始等时序功能，读出在电 路部110中的测试结果的功能，向电路部110及半导体芯片310提供驱动电力的功能。上述实施例说明了探针晶片100在测试系统400中的使用情况，但探针晶片100 的用途不限于测试系统400。例如在半导体晶片300中形成多个半导体芯片310的状态，且 该多个半导体芯片310用于电器等时，探针晶片100也可以安装于相应的电器，与半导体晶 片300电连接。图2是探针晶片100侧面图的一个例子。如上所述，探针晶片100，有与半导体晶 片300相对的晶片连接面102，以及晶片连接面102背面的装置连接面104。同时，多个晶 片侧连接端112在晶片连接面102上形成，多个装置侧连接端114在装置连接面104上形 成。多个装置侧连接端114及多个晶片侧连接端112可以一一对应形成。探针晶片100的 端子，可以通过对导电材料电镀、蒸镀等在晶片基板111上形成。探针晶片100，可以具有各个通孔116，将对应的装置侧连接端114及晶片侧连接 端112电连接。各个通孔116贯通晶片基板111而形成。
同时，各个装置侧连接端114的间隔和各个晶片侧连接端112的间隔可以不同。晶 片侧连接端112，为了与半导体芯片310各输入端电连接，与各输入端以相同的间隔设置。 因此，晶片侧连接端112，例如图1所示，以微小的间隔设置在每个半导体芯片310上。对此，各个装置侧连接端114，能够以间隔大于与一个半导体芯片310对应的多个 晶片侧连接端112的间隔的方式进行设置。例如装置侧连接端114，可以在装置连接面104 的面内，以大体上等间隔地设置装置侧连接端114。同时，对于晶片基板111，可以形成将各 端子和各通孔116电连接的线路117。图2虽然没有图示电路部110，但电路部110可以在晶片基板111的装置连接面 104上形成，也可以在晶片连接面102上形成。同时，电路部110可以在晶片基板111的中 间层上形成。电路部110与对应的晶片侧连接端112及装置侧连接端114电连接。图3表示配有探针晶片100的探针装置200结构的的剖面图。本例利用探针装置 200的各构成要件相互分开的图进行说明，但探针装置200的各构成要件在图3的上下方向 上相邻构成要件是互相接触设置的。探针装置200用于保持半导体晶片300，使探针晶片 100与半导体晶片300电连接。探针装置200包括晶片托盘210、晶片侧膜片220、晶片侧PCR230、探针晶片100、 装置侧PCR240、装置侧膜片250以及装置基板260。晶片托盘210用于保持半导体晶片300， 例如晶片托盘210设置于半导体晶片300的未形成端子312的面的对面。另外，晶片托盘 210设置有保持半导体晶片300的保持构件212。保持构件212，可为将半导体晶片300夹持于晶片托盘210的挟持构件。另外保持 构件212亦可以将半导体晶片300吸附于晶片托盘210，此时，在晶片托盘210上形成贯通 孔，保持构件212通过该贯通孔将半导体晶片300吸附于晶片托盘210上。晶片侧膜片220设置在半导体晶片300及晶片侧PCR230之间，用于电连接半导体 晶片300与晶片侧PCR230。晶片侧膜片220上设有贯通由绝缘材料形成的薄板的表面与底 面的多个导电体凸块222。凸块222与半导体晶片300的各半导体芯片310的各端子电连 接。凸块222可以与探针晶片100的晶片侧连接端112以相同的配置设置。晶片侧PCR230，设置在晶片侧膜片220与探针晶片100之间，用于电连接晶片侧膜 片220的凸块222与探针晶片100的晶片侧连接端112。晶片侧PCR230利用凸块222及晶 片侧连接端112按压而电连接凸块222及晶片侧连接端112，可使用异向性导电膜形成的薄 板。装置侧PCR240，设置在探针晶片100与装置侧膜片250之间，用以电连接探针晶片 100的装置侧连接端114与装置侧膜片250的凸块252。装置侧PCR240，利用装置侧连接端 114及凸块252的按压而电连接装置侧连接端114及凸块252，可使用异向性导电膜形成的薄板。装置侧膜片250，设置在装置侧PCR240与装置基板260之间，用以电连接装置侧 PCR240与装置基板260。装置侧膜片250上设有贯通由绝缘材料形成的薄板的表面与底面 的多个导电体的凸块252。凸块252与装置基板260的各端子电连接。凸块252可用与探 针晶片100的装置侧连接端114相同的配置设置。装置基板260可用于固定从晶片托盘210到装置侧膜片250之间的构件。例如可 以利用螺丝钉或真空吸附等方式固定从晶片托盘210到装置基板260之间的构件。另外装置基板260可电连接控制装置10与装置侧膜片250的各凸块252。装置基板260可为印制 电路板。此外各个膜片，在借助膜片电连接的端子(垫)的面积较小，或端子为铝膜等而在 其表面形成有氧化膜的情况下也有效。因此，在通过膜片电连接的端子的面积充分大时，可 省略膜片。例如装置基板260的端子为大面积且容易电镀的情况下，故探针装置200也可 以不设置装置侧膜片250。根据上述构成，可使探针晶片100与半导体晶片300电连接。又可使探针晶片100 与控制装置10电连接。再者优选用与半导体晶片300的基板具有相同热膨胀率的材料制 造晶片侧膜片220。另外，装置侧膜片250，优选使用与晶片基板111具有相同热膨胀率的 材料制成。图4是电路部110的结构示意图，说明了在装置连接面104上形成电路部110的 例子。在晶片基板111形成的多个电路部110，其每个可以具有相同的构成。各个电路部110，具有多个测试电路120及多个转换部118。同时，电路部110设 置多个垫119。多个垫119通过通孔116与晶片连接面102上形成的晶片侧连接端112电连接。各个测试电路120可经过装置侧连接端114连接到控制装置10。各个测试电 路120可由控制装置10提供控制信号、电源电力等。另外，在通常情况下由第一测试电路 120-1工作，其它测试电路120在第一测试电路120-1故障时工作。多个测试电路120，其 每个可以具有相同的电路。各个切换部118从多个测试电路120中选择正在动作的测试电路120。在通常情 况下由第一切换部118-1工作，其它的切换部118在第一切换部118-1故障时工作。多个 切换部118，其每个可为相同的电路。切换部118，使选择的测试电路120经过垫119连接 晶片侧连接端112，以测试对应的半导体芯片310。如上所述，因电路部110在半导体晶片基板111上形成，故能够高密度地形成含有 半导体元件的测试电路120。因此，能够容易地在半导体芯片310的对应区域内，设置已含 预备电路的多个测试电路120。另外，电路部110可为含有一个测试电路120而不具有切换 部118的结构。图5是测试电路120功能构成方块图。测试电路120具有图形发生部122、波形形 成部130、驱动器132、比较器134、时序发生部136、逻辑比较部138、特性测量部140以及电 源供给部142。此外，测试电路120，可以在被连接的半导体芯片310的输入输出管脚的每 一管脚，具有图5所示的构成。图形发生部122，生成测试信号的逻辑图形。本例的图形发生部122包括图形存储 器124、期待值存储器126以及失效存储器128。图形发生部122，可将预先储存于图形存储 器124的逻辑图形输出。图形存储器124，可储存在测试开始前由控制装置10提供的逻辑 图形。另外，图形发生部122可依据预先给予的演算方法，生成该逻辑图形。波形形成部130，依据图形发生部122提供的逻辑图形，形成测试信号的波形。例 如波形形成部130可将对应于逻辑图形的各逻辑值的电压，在各个规定的比特(Ε 7卜) 期间输出以形成测试信号的波形。驱动器132，将从波形形成部130提供的波形所对应的测试信号输出。驱动器132，可回应由时序发生部136提供的时序信号，而输出测试信号。例如驱动器132可输出与时 序信号相同周期的测试信号。驱动器132输出的测试信号，经过切换部118等提供给对应 的半导体芯片310。比较器134，用以检测半导体芯片310输出的响应信号。例如比较器134可对应由 时序发生部136提供的选通信号，依次检测出响应信号的逻辑值，以检测响应信号的逻辑 图形。逻辑比较部138，依据比较器134检测的响应信号的逻辑值，判定对应的半导体芯 片310的好坏，具有判定部的功能。例如，逻辑比较部138可根据由图形发生部122提供的 期待值图形与比较器134检测的逻辑值图形是否一致来判断半导体芯片310的好坏。图形 发生部122，可将预先储存于期待值存储器126的期待值图形，提供给逻辑比较部138。期 待值存储器126，可储存在测试开始前由控制装置10提供的逻辑图形。另外，图形发生部 122，也可依据预先提供的演算方法生成该期待值图形。失效存储器128，用以储存由逻辑比较部138比较的比较结果。例如在测试半导 体芯片310的存储区域时，失效存储器128，可储存逻辑比较部138对半导体芯片310的每 一地址的好坏判定结果。控制装置10可以读出在失效存储器128储存的好坏判定结果，例 如，装置侧连接端114可将失效存储器128储存的好坏判定结果，输出到探针晶片100外部 的控制装置10。特性测量部140用以检测驱动器132输出的电压或电流的波形。例如，特性测量 部140，可依据由驱动器132提供给半导体芯片310的电流或电压的波形是否满足规定的规 格而判定半导体芯片310好坏，即具有判定部的功能。电源供给部142，提供驱动半导体芯片310的电源电力，例如电源供给部142，可在 测试中将对应于由控制装置10提供的电力的电源电力，提供给半导体芯片310。另外，电源 供给部142也可对测试电路120的各构成元件提供驱动电力。测试电路120因具有上述构造，故能降低测试系统400的控制装置10的规模。例 如，对于控制装置10可使用通用的个人电脑等。图6是测试电路120的其它结构示意图。本例的测试电路120具有在图5中说明 的测试电路120的一部分结构。例如，测试电路120可以具有驱动器132、比较器134及特 性测量部140。驱动器132、比较器134及特性测量部140，可以与在图5中说明的驱动器 132、比较器134及特性测量部140相同。在这种情况下，控制装置10，可以具有在图5中说明的图形发生部122、波形形成 部130、时序发生部136、逻辑比较部138及电源供给部142。测试电路120，按照从控制装 置10给予的控制信号输出测试信号。同时，测试电路120向控制装置10传送在比较器134 中的测量结果。根据这样结构的测试电路120，也能降低控制装置10的规模。图7是测试系统400的其它结构示意图。本例的探针晶片100，在每个规定个数 的半导体芯片310上具有一个电路部110。本例的电路部110，测试对应的多个半导体芯片 310里面选中的任何一个半导体芯片310。图8是图7中的电路部110的结构示意图。本例的电路部110具有测试电路120 及开关106。测试电路120，可以与图4至图6中的任何一个测试电路120相同。开关106，通过转换将测试电路120连接到某个半导体芯片310。具体地说，开关106将测试电路120连接到应该测试的半导体芯片310对应的晶片侧连接端112。为了依次 测试各个半导体芯片310，开关106可以将测试电路120依次连接到与各个半导体芯片310 所对应的晶片侧连接端112。测试电路120，可以依次测试各个半导体芯片310。根据这样 的构成，即使是在晶片基板111上未能形成与半导体芯片310同样数目的测试电路120，也 可以对各个半导体芯片310进行测试。图9是测试系统400的其它结构的示意图。本例的测试系统400，具有被测试晶片 侧的探针晶片100-1、控制装置侧的探针晶片100-2及控制装置10。被测试晶片侧的探针 晶片100-1设置在半导体晶片300和控制装置侧的探针晶片100-2之间。同时，控制装置 侧的探针晶片100-2设置在被测试晶片侧的探针晶片100-1和控制装置10之间。在本例中，被测试晶片侧的探针晶片100-1作为第一探针晶片发挥作用。同时，控 制装置侧的探针晶片100-2作为第二探针晶片发挥作用。同时，探针晶片100-1及探针晶 片100-2可各自具有与形成半导体晶片300的半导体芯片310的表面大体上相同直径的圆 形面。被测试晶片侧的探针晶片100-1及控制装置侧的探针晶片100-2分别可以具有与 图1至图8说明的探针晶片100相同的功能及构成。但是，被测试晶片侧的探针晶片100-1 的第一电路部110-1和在控制装置侧的探针晶片100-2中的第二电路部110-2，可以有不同 的电路。比如，第一电路部110-1，可以具有图5所示的测试电路120的一部分构成。同时， 第二电路部110-2，可以具有图5所示的测试电路120构成中的、第一电路部110-1所具有 的部分以外的构成。总之，由于对应的第一电路部110-1及第二电路部110-2的协同操作， 可以测试各个半导体芯片310。第二电路部110-2，可以对应各个第一电路部110-1至少各 设置一个。同时，第一电路部110-1也可以分别对应各个第二电路部110-2至少各设置一 个。具体地说，第二电路部110-2，可以生成应该提供给对应的上述半导体芯片的信号 具有的逻辑图形，并可将生成的信号提供给对应的第一电路部110-1。此时，第二电路部 110-2，可以具有图5中说明的图形发生部122。同时，第一电路部110-1，可以按照来自对应的第二电路部110-2的信号，分别形 成应该施加到对应的半导体芯片310的信号的波形。此时，第一电路部110-1，可以具有图 5说明的波形形成部130。同时，第二电路部110-2，可以具有半导体芯片310测试用的电路中的半导体芯 片310的每个品种，或每次对半导体芯片310的测试中共同使用的电路部分。第一电路部 110-1，可以具有半导体芯片310测试用的电路中的半导体芯片310每个品种，或每次对半 导体芯片310的测试时应该被更换的电路部分。根据这样的构成，可对半导体芯片310的 多个品种共同使用控制装置侧的探针晶片100-2，从而能降低测试成本。同时，第二电路部110-2，可以具有例如图5所示的测试电路120的全部构成要 素。在这种情况下，被测试晶片侧的探针晶片100-1，也可以不具有第一电路部110-1。例 如被测试晶片侧的探针晶片100-1，可作为电连接端子间隔不相同的控制装置侧探针晶片 100-2和半导体晶片300的间隔变换基板而发挥作用。此时，被测试晶片侧的探针晶片100-1，可以在与控制装置侧的探针晶片100-2相对的表面上，具有与控制装置侧的探针晶片100-2中的第二中间连接端115同样的配置而 形成的第一中间连接端。同时，被测试晶片侧的探针晶片100-1，可以在与半导体晶片300 相对的面上具有与半导体晶片300的端312同样配置而形成的晶片侧连接端112。对应的 第一中间连接端及晶片侧连接端112，通过贯通第一晶片基板111-1而形成的通孔116来电 连接。根据这样的构成，即使是依次对端子312设置不同的多个品种的半导体晶片300 进行测试，如果更换被测试晶片侧的探针晶片100-1，仍可以共同使用控制装置侧的探针晶 片100-2。因此，能降低测试成本。同时，第一电路部110-1，也可以是一种配线电路。其可以决定连接每个第二电路 部110-2与哪个半导体芯片310连接。总之，测试系统400，通过更换被测试晶片侧的探针 晶片100-1，可以通过转换将各个第二电路部110-2分别连接到某个半导体芯片310。同时，第一电路部110-1，也可以是一种转换电路，其通过转换将各个第二电路部 110-2分别连接到某个半导体芯片310。在这种情况下，控制装置10，通过分别控制各个第 一电路部110-1，来转换第二电路部110-2与半导体芯片310的连接关系。 同时，第一电路部110-1可以是配线电路，用于决定将对应的第二电路部110-2各 端子连接到对应的半导体芯片310的某个端子。同时，第一电路部110-1可以是转换电路， 通过转换将第二电路部110-2各端子连接到对应的半导体芯片310的某个端子。如上所述，测试系统400具有的2个探针晶片100中的至少一个可更换。因此，测 试系统400能以低成本测试各种各样的半导体晶片300。图10表示具有2个探针晶片100的探针装置200的剖面结构示意图。本例用探 针装置200各构成要素相互分开的图进行说明，但探针装置200的各构成要素，在图10的 上下方向上，相邻的构成要素是互相接触设置的。探针装置200，具有晶片托盘210、晶片侧膜片220、晶片侧PCR230、探针晶片100、 装置侧PCR240、装置侧膜片250、中间PCR270、中间膜片280及装置基板260。晶片托盘210 保持半导体晶片300。晶片托盘210、晶片侧膜片220及晶片侧PCR230，可以具有在图3中说明的晶片托 盘210、晶片侧膜片220及晶片侧PCR230相同的功能及构造。再者，晶片侧PCR230设置在 晶片侧膜片220和半导体晶片侧的探针晶片100-1之间，使晶片侧膜片220的凸块222和 半导体晶片侧的探针晶片100-1的晶片侧连接端112形成电连接。同时，半导体晶片侧的探针晶片100-1在与中间PCR270相对的面上具有多个第一 中间连接端113。各个第一中间连接端113，可以是与图2中的装置侧连接端114同样地借 助通孔116与对应的晶片侧连接端112电连接。同时，多个第一中间连接端113与后述的 第二中间连接端115具有相同的配置。同时，第一中间连接端113可以与晶片侧连接端112 具有不同的配置。中间PCR270设置在半导体晶片侧的探针晶片100_1和中间膜片280之间，使探针 晶片100-1的第一中间连接端113和中间膜片280的凸块282电连接。中间PCR270可以 是由各向异性导电膜形成的薄片，该中间PCR270通过第一中间连接端113与凸块282的相 互挤压而使彼此形成电连接。中间膜片280设置在中间PCR270和控制装置侧的探针晶片100_2之间，使中间
13PCR270和探针晶片100-2电连接。中间膜片280设置有能贯通用绝缘材料形成的薄片的表 面和背面的多个导电体的凸块282。凸块282与探针晶片100-2的第二中间连接端115形 成电连接。凸块282，可以与探针晶片100-2的第二中间连接端115以相同的配置而设置。同时，控制装置侧的探针晶片100-2，在与第二晶片基板111-2中的中间膜片280 对应的面上，具有与多个第一中间连接端113—一对应设置的多个第二中间连接端115。各 个第二中间连接端115，可以通过贯通第二晶片基板111-2而形成的通孔与对应的装置侧 连接端114电连接。第二中间连接端115，可以与装置侧连接端114具有相同的配置。装置侧PCR240、装置侧膜片250、装置基板260可以具有与图3中说明的装置侧 PCR240、装置侧膜片250及装置基板260相同的功能及构造。再者，装置侧PCR240设置在 控制装置侧的探针晶片100-2和装置侧膜片250之间，电连接探针晶片100-2和装置侧膜 片250。根据这样的构成，能用2个探针晶片100测试半导体晶片300。另外，如图3所说明的，在本例的探针装置200中也可以省略任何一个膜片。例 如，与图3说明的例子同样地，探针装置200可以不具有装置侧膜片250。同时，因为探针晶 片100的端子面积大且容易以电镀等方式形成，所以探针装置200，也可以不具有中间膜片 280。以上用实施方式说明了本发明，但本发明的技术范围不限定于上述实施方式记载 的范围。该领域人员清楚，可以对上述实施方式进行多种多样的变更与改良。从权利要求 的记载可以明确，这样的变更或改良方式也包含在本发明的技术范围中。
权利要求
一种探针晶片，其与具有多个半导体芯片的半导体晶片电连接，其特征在于所述探针晶片包括晶片基板，以及多个晶片侧连接端，其在上述晶片基板上形成，对每个上述半导体芯片至少各设置一个，与对应的上述半导体芯片的输入输出端电连接。
2.根据权利要求1记载的探针晶片，其特征在于还包括多个电路部，其在上述晶片基板上形成，对每个上述半导体芯片至少各设置一个，通过 上述晶片侧连接端与所对应的上述半导体芯片之间交接信号。
3.根据权利要求2记载的探针晶片，其特征在于每个上述电路部具有相同的构成。
4.根据权利要求2记载的探针晶片，其特征在于每个上述电路部生成提供给对应的上 述半导体芯片的信号。
5.根据权利要求4记载的探针晶片，其特征在于每个上述电路部生成用于测试上述半 导体芯片的测试信号，并分别提供给对应的上述半导体芯片。
6.根据权利要求5记载的探针晶片，其特征在于每个上述电路部，根据对应的上述半 导体芯片按照上述测试信号输出的响应信号，判定对应的上述半导体芯片的好坏。
7.根据权利要求6记载的探针晶片，其特征在于上述电路部分别具有生成上述测试信号的逻辑图形的图形发生部；基于上述逻辑图形形成上述测试信号的波形并输出的波形形成部；测量上述响应信号的比较器；以及基于上述比较器中的测量结果，判定上述半导体芯片好坏的判定部。
8.根据权利要求7记载的探针晶片，其特征在于上述晶片基板具有具有上述晶片侧连接端的晶片连接面；在上述晶片连接面背面形成的装置连接面；上述探针晶片，还具有装置侧连接端，所述装置侧连接端在上述晶片基板的上述装置 连接面上形成，对外部的装置输出上述电路部中的好坏判断结果。
9.根据权利要求8记载的探针晶片，其特征在于上述晶片基板，用与上述半导体晶片 的基板相同的半导体材料制成。
10.根据权利要求8记载的探针晶片，其特征在于上述晶片基板的上述晶片连接面与 上述半导体晶片的形成有上述半导体芯片的面具有大体上相同的形状。
11.根据权利要求8记载的探针晶片，其特征在于上述晶片基板的上述晶片连接面及 上述装置连接面，通过各向异性导电膜与上述半导体晶片及上述外部的装置接触。
12.根据权利要求1记载的探针晶片，其特征在于包括多个电路部，其在上述晶片基板上形成，在每一规定个数的上述半导体芯片上各设置 一个，生成提供给对应的上述半导体芯片的信号；以及开关，通过转换将每个上述电路部分别连接到某个上述半导体芯片上。
13.一种探针装置，其与具有多个半导体芯片的半导体晶片电连接，所述探针装置具有与所述半导体晶片电连接的第一探针晶片，以及与所述第一探针晶片电连接的第二探 针晶片；所述第一探针晶片包括第一晶片基板；多个晶片侧连接端，其形成在所述第一晶片基板上，对每个所述半导体芯片至少各设 置一个，与对应的所述半导体芯片的输入输出端电连接；多个第一中间连接端，与上述多个晶片侧连接端电连接，以及 多个第一电路部，对每个上述半导体芯片至少各设置一个，输出与来自上述第二探针 晶片的信号对应的信号； 上述第二探针晶片包括第二晶片基板，其与上述第一晶片基板的形成有上述多个第一中间连接端的面相对设置，多个第二中间连接端，其在上述第二晶片基板上形成，与上述多个第一中间连接端 一一对应设置，与对应的上述第一中间连接端形成电连接，以及多个第二电路部，对每个上述第一电路部至少各设置一个，生成应该施加给对应的上 述第一电路部的信号。
14.根据权利要求13记载的探针装置，其特征在于上述第一电路部及上述第二电路 部，生成用于测试所对应的上述半导体芯片的信号。
15.根据权利要求14记载的探针装置，其特征在于上述第一晶片基板及上述第二晶片 基板，用与上述半导体晶片的基板相同的半导体材料形成。
16.根据权利要求14记载的探针装置，其特征在于上述第一晶片基板及上述第二晶片 基板分别具有与形成了与上述半导体晶片的形成了上述半导体芯片的面大体上相同的形 状的面。
17.—种测试系统，是测试在一个半导体晶片上形成的多个半导体芯片的测试系统，其 特征在于所述测试系统具有晶片基板；多个晶片侧连接端，在上述晶片基板上形成，对每个上述半导体芯片至少各设置一个， 与所对应的上述半导体芯片的输入输出端电连接；多个电路部，在上述晶片基板上形成，对每个上述半导体芯片至少各设置一个，生成用 于测试所对应的上述半导体芯片的测试信号，分别提供给所对应的每个上述半导体芯片， 以测试每个上述半导体芯片；以及控制装置，生成用于控制上述多个电路部的控制信号。
18.—种测试系统，是用于测试在一个半导体晶片上形成的多个半导体芯片的测试系 统，其特征在于所述测试系统具有与上述半导体晶片电连接的第一探针晶片； 与上述第一探针晶片电连接的第二探针晶片； 生成控制信号的控制装置； 上述第一探针晶片包括 第一晶片基板、多个晶片侧连接端，在上述第一晶片基板上形成，对每个上述半导体芯片至少各设置 一个，与对应的上述半导体芯片的输入输出端电连接；多个第一中间连接端，与上述多个晶片侧连接端电连接；多个第一电路部，对每个上述半导体芯片至少各设置一个，并基于上述第二探针晶片 施加的信号，输出与所对应的上述半导体芯片对应的信号； 上述第二探针晶片包括第二晶片基板，与上述第一晶片基板的形成有上述第一中间连接端的面相对设置； 多个第二中间连接端，在上述第二晶片基板上形成，与所述多个第一中间连接端一对 一对应设置，并与对应的所述第一中间连接端电连接；以及多个第二电路部，对每个上述第一电路部至少各设置一个，生成应该施加给对应的上 述第一电路部的信号。
全文摘要
本发明提供一种测试系统，用于测试在一个半导体晶片上形成的多个半导体芯片，该测试系统具有晶片基板；和在晶片基板上形成，对各个半导体芯片至少各设置一个，与对应的半导体芯片的输入输出端电连接的多个晶片侧连接端；以及在晶片基板上形成，对各个半导体芯片至少各设置一个，生成用于所对应的半导体芯片的测试的测试信号，分别提供给对应的各个半导体芯片，以测试各个上述半导体芯片的多个电路部；生成用于控制多个电路部的控制信号的控制装置。
文档编号H01L21/66GK101978485SQ20088012822
公开日2011年2月16日 申请日期2008年3月26日 优先权日2008年3月26日
发明者梅村芳春, 甲元芳雄 申请人:爱德万测试株式会社