测试系统及探针装置的制作方法

专利名称：测试系统及探针装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测试系统及探针装置。本发明尤其涉及测试在半导体晶片形成 的多个半导体芯片的测试装置，以及与半导体晶片上形成的多个半导体芯片电连接的探 针装置。
背景技术：
已知有一种在对半导体晶片上形成的半导体芯片进行检查时，使用收纳该半导 体晶片的半导体晶片收纳器的检测方法(比如参照专利文献1)。该半导体晶片收纳器， 由用于保持半导体晶片的保持板、设置了与半导体芯片的端子连接的探针的线路板以及 用于密闭保持板及线路板之间的密封材料形成。并且，通过在密闭空间减压，来连接线 路板的探针和半导体芯片的端子。专利文献1 特开平8-5666号公报在这里，比如在线路板的端子间隔与半导体芯片的端子间隔有差异的情况下， 可以考虑在线路板与半导体芯片之间插入间距变换基板。在这种情况下，也可以考虑 把间距变换基板固定在线路板上。但是，如果线路板等的热膨胀率与间距变换基板有差 异，如果将间距变换基板固定在线路板上，则随着温度的变化，会使间距变换基板及线 路板的固定部分的产生应力。同时，在不将间距变换基板固定在线路板上的情况下，如 果为了更换测试用的半导体晶片而移动了保持板时，间距变换基板将从线路板上脱落。如上所述，至今尚未解决的技术问题就是，当在线路板和被测试晶片之间插入 基板时，应该使用怎样的构成能在不产生如上所述的问题的情况下保持该基板；同时， 应该使用怎样的构成电连接这些基板的问题也没有解决。因此，本发明的目的在于提供能够解决上述问题的探针装置及测试系统。该目 的由权利要求书的独立权项所记载的特征组合而达成。另外，从属权利要求进一步规定 了对本发明更有利的具体例子。

发明内容
为了解决上述问题，在本发明的第1方式中，提供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，其包括设置多个端子的线路板；以与线路板形成密闭 空间的状态设置的、在密闭空间侧的表面载置半导体晶片的晶片托盘；设置在线路板与 晶片托盘之间，使在线路板侧的表面设置的装置侧连接端子与线路板的端子电连接，使 设置在晶片托盘侧的表面的多个晶片侧连接端子与各个半导体芯片一并电连接的探针晶 片；设置在线路板和探针晶片之间，当受到挤压时，电连接线路板的端子和装置侧连接 端子的装置侧各向异性导电片；设置在探针晶片和半导体晶片之间，当受到挤压时，电 连接半导体晶片的端子和晶片侧连接端子的晶片侧各向异性导电片；以及在线路板和晶 片托盘之间的密闭空间进行减压，以使晶片托盘接近线路板，直至规定的位置为止，且 使线路板与探针晶片电连接、探针晶片及半导体晶片电连接的减压部。
在本发明的第2方式中，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，所述测试系统包括多个测试组件，对各半导体芯片进行测试； 以及探针装置，电连接对应的测试组件及半导体芯片；探针装置包括线路板，设置有 多个端子；晶片托盘，以与线路板形成密闭空间的状态设置，在密闭空间侧的表面上载 置半导体晶片；探针晶片，设置在线路板及晶片托盘之间，使在线路板侧的表面设置的 装置侧连接端子与线路板的端子电连接，使在晶片托盘侧的表面设置的多个晶片侧连接 端子与各半导体芯片一并电连接；装置侧各向异性导电片，设置在线路板和探针晶片之 间，当被挤压时，使线路板的端子与装置侧连接端子电连接；晶片侧各向异性导电片， 设置在探针晶片和半导体晶片之间，当被挤压时，使半导体晶片的端子和晶片侧连接端 子电连接；以及减压部，对线路板及晶片托盘之间的密闭空间进行减压，以使晶片托盘 靠近线路板，直到规定的位置为止，且使线路板与探针晶片电连接、探针晶片与半导体 晶片电连接。另外，上述发明的概要并未列举出本发明的必要特征的全部，这些的特征的辅助结合也可构成发明。


图1是表示一个实施方式涉及的测试系统400的示意图。图2是表示被设置在腔室20内的与半导体晶片300电连接的探针装置200 的结构的剖视图。图3是表示在晶片托盘226已从膜片222及探针晶片100分离的状态下的探 针装置200的剖视图。图4是表示探针晶片100的线路板侧的表面的一个俯视图。图5是表示膜片222的结构示意图。图6是表示晶片托盘226的结构示意图。图7是表示晶片托盘226的结构示意图。图8是说明探针晶片100的示意图。图9是探针晶片100 —个剖视图。图10是表示电路部110的功能构成的方块图。图11是表示使用2块探针晶片100来测试半导体晶片300的示意图。图12是表示第1探针晶片100-1及第2探针晶片100_2的示意图。图13是表示探针装置200的其它结构示意图。附图标记说明10.控制装置，20.腔室，40.搬运装置，60.晶片盒，100.探针晶片，102.晶片连 接面，104.装置连接面，110.电路部，111.晶片基板，112.晶片侧连接端子，114.装置侧 连接端子，116.通孔，117.配线，122.图形发生部，124.图形存储器，126.期待值存储 器，128.失效存储器，130.波形成形部，132.驱动器，134.比较仪，136.时序发生部， 138.逻辑比较部，140.特性检测部，142.电源供应部，150.垫，200.探针装置，202.线 路板，204.支持部，205.柱部，206.螺孔，208.螺孔，209.突出部，212.装置侧各向异性 导电片，214.装置侧密封部，218.晶片侧各向异性导电片，220.固定环，222.膜片，224.晶片侧密封部，226.晶片托盘，228.晶片载台，230.吸气路径，232.吸气路径，234.减压 部，236.减压器，238.减压器，240.贯通孔，242.贯通孔，244.空气积存空间，246.空气 积存空间，248.密封部，250.密封部，252.各向异性导电片，300.半导体晶片，310.半导 体芯片，400.测试系统
具体实施方式
下面通过发明的实施方式说明本发明，不过以下实施方式并不用于限定权利要 求范围所涉及的发明。另外，在实施方式中说明的特征组合并非全部为发明解决问题的 手段所必须的。图1是表示一个实施方式涉及的测试系统400的示意图。测试系统400用于对 半导体晶片300上形成的多个半导体芯片进行测试。同时，测试系统400可以并列测试 多个半导体晶片300。测试系统400具有控制装置10、多个腔室20、搬运装置40及晶片 盒60。控制装置10控制测试系统400。比如，控制装置10可以控制腔室20、搬运装 置40及晶片盒60。腔室20依次接收应该测试的半导体晶片300，且在腔室20内部测试 半导体晶片300。各个腔室20可以独立测试半导体晶片300。即各个腔室20可与其它 腔室20不同步地测试半导体晶片300。晶片盒60储存多个半导体晶片300。搬运装置40向空置的任一个腔室20里面 搬运晶片盒60储存的各个半导体晶片300。同时，搬运装置40可以从腔室20搬出测试 结束的半导体晶片300储存在晶片盒60内。图2是表示被设置在腔室20内的、与半导体晶片300电连接的探针装置200的 结构的剖视图。本例的探针装置200根据来自控制装置10的控制信号，与半导体晶片 300之间交换信号。探针装置200具有线路板202、支持部204、装置侧各向异性导电片 212、装置侧密封部214、探针晶片100、晶片侧各向异性导电片218、膜片222、固定环 220、晶片侧密封部224、晶片托盘226、晶片载台228及减压部234。本例的探针装置200由线路板202、晶片托盘226、装置侧密封部214及晶片侧 密封部224形成容纳探针晶片100及半导体晶片300的密闭空间。并且，通过在该密闭 空间减压，而使探针晶片100和半导体晶片300电连接，进行半导体晶片300的测试。线路板202通过在密闭空间侧的底部设置多个端子与探针晶片100电连接。同 时，线路板202可以在图1所示的控制装置10和探针晶片100之间交换信号。控制装置 10，可经由线路板202控制探针晶片100。线路板202，比如可以是在印刷电路板上形成 线路及端子的基板。探针晶片100被设置在线路板202及半导体晶片300之间，使线路板202及半导 体晶片300电连接。比如，探针晶片100可以经由设置在探针晶片100与线路板202之 间的装置侧各向异性导电片212与线路板202电连接。装置侧各向异性导电片212当受到挤压时，使线路板202端子和探针晶片100线 路板侧的表面设置的装置侧连接端子电连接。探针晶片100，是以如下方式被支撑的，即 在使密闭空间减压的时候，其挤压装置侧各向异性导电片212，使其在垂直线路板202的 下面方向的位置可在规定的范围内位移，从而可与线路板202电连接。
同时，探针晶片100，可经由设置在探针晶片100与半导体晶片300间的晶片侧 各向异性导电片218及膜片222，与半导体晶片300电连接。再者，探针晶片100可与设 置在半导体晶片300上的多个半导体芯片一并电连接。探针晶片100的直径可以比半导 体晶片300的直径大。晶片侧各向异性导电片218设置在探针晶片100及膜片222间。晶片侧各向异 性导电片218，由于挤压，使设置在探针晶片100的半导体晶片侧表面的晶片侧连接端子 和膜片222的凸块端子电连接。膜片222设置在晶片侧各向异性导电片218及半导体晶片300之间。膜片222， 可以具有使半导体晶片300端子和探针晶片100的晶片侧连接端子电连接的凸块端子。固 定环220使膜片222相对于装置侧密封部214固定。比如，固定环220可以沿着探针晶片100的半导体晶片侧的表面的周边部环状设 置。固定环220的内径可大于晶片侧各向异性导电片218及半导体晶片300的直径。
膜片222，有着与固定环220大体上相同直径的圆形形状，其边部被固定在固定 环220上。装置侧各向异性导电片212、探针晶片100及晶片侧各向异性导电片218被 配置在膜片222及线路板202之间，通过膜片222，被保持在相对线路板202的规定位置 上。如图2所示，在装置侧各向异性导电片212、探针晶片100及晶片侧各向异性导电 片218和装置侧密封部214之间，可设置间隙。根据这样的构成，由半导体晶片300挤 压膜片222，从而得以使半导体晶片300和探针晶片100电连接。晶片托盘226设置成如果被配置在规定的位置时，与线路板202形成密闭空 间。如上所述，本例的晶片托盘226与线路板202、装置侧密封部214及晶片侧密封部 224形成密闭空间。同时，晶片托盘226在该密闭空间侧的表面载置半导体晶片300。装置侧密封部214沿着膜片222线路板侧的表面的周边部设置，且使膜片222的 线路板侧的表面的周边部和线路板202之间密封。装置侧密封部214，可以被设置在线路 板202底面和膜片222线路板侧的表面之间。此时，装置侧密封部214，可以用弹性材料 制成，使得膜片222能够挤压装置侧各向异性导电片212及晶片侧各向异性导电片218， 使它们导通。晶片侧密封部224，在晶片托盘226的表面，沿着与膜片222周边部对应的区域 设置，使膜片222的晶片托盘侧的表面的周边部与晶片托盘226之间密封。晶片侧密封 部224可以在晶片托盘226表面形成为环状。同时，晶片侧密封部224随着离晶片托盘226表面的距离变大，形成环状的直径 变大的凸缘。晶片侧密封部224在被膜片222推压时，其前端会因受到挤压而弯曲，从 而使膜片222与半导体晶片300的距离接近。同时，晶片侧密封部224形成为，在未被 膜片222挤压时，距离晶片托盘226表面的高度大于半导体晶片300的高度。晶片载台228，使晶片托盘226移动。比如，晶片载台228移动晶片托盘226到 使晶片侧密封部224的上端部与膜片222贴紧的位置。根据这样的构成，可以由线路板 202、晶片托盘226、装置侧密封部214以及晶片侧密封部224形成储存探针晶片100及半 导体晶片300的密闭空间。减压部234，对由线路板202、晶片托盘226、装置侧密封部214以及晶片侧密封 部224形成的线路板202及晶片托盘226之间的密闭空间进行减压。减压部234，在晶片载台228使晶片托盘226移动、形成上述的密闭空间之后，在该密闭空间减压。这样，减压部234使晶片托盘226接近线路板202直至规定的位置。由此，晶 片托盘226被配置到该规定的位置，对装置侧各向异性导电片212及晶片侧各向异性导电 片218施加挤压力，使线路板202电连接探针晶片100，而且，使探针晶片100电连接半 导体晶片300。同时，晶片侧密封部224在固定环220内侧中，可以与膜片222接触。在这种情 况下，由膜片222将密闭空间分割成线路板202 —侧的空间和晶片托盘226 —侧的空间。 因此，优选对膜片222设置连接上述空间的贯通孔242。同时，优选探针晶片100、装置侧各向异性导电片212及晶片侧各向异性导电片 218上均设置贯通孔240、贯通孔213以及贯通孔219。膜片222、探针晶片100、装置侧 各向异性导电片212，以及在晶片侧各向异性导电片218上设置的贯通孔，优选是大致平 均地分散配置在各个表面内的。根据这样的构成，在密闭空间减压的过程中所吸入的空 气可利用多个贯通孔分散流动。再者，贯通孔242、贯通孔240、贯通孔213以及贯通孔 219可设置在对应的位置上，同时，也可以设置在各自不同的位置上。因此，在密闭空间减压的过程中，施加在装置侧各向异性导电片212及晶片侧 各向异性导电片218的推压力，大致平均地分散在各面内，而大幅度降低在减压过程的 应力变形。因此，能防止探针晶片100产生破损以及各向异性导电片的变形等。同时，通过在膜片222上设置贯通孔242，能以一个减压部234就能对线路板 202及膜片222间的空间和膜片222及半导体晶片300间的空间进行减压。同时，减压部234，可以让半导体晶片300被吸附于晶片托盘226。本例的减压 部234具有密闭空间用的减压器236和半导体晶片用的减压器238。同时，在晶片托盘 226内形成密闭空间用的吸气路径232和半导体晶片用的吸气路径230。密闭空间用的吸气路径232被设置为贯通晶片托盘226内部，一侧的开口形成在 载置半导体晶片300的面上，另一侧的开口连接到密闭空间用的减压器236的连接面。再 者，密闭空间用的吸气路径232 —方的开口，是在晶片托盘226的载置半导体晶片300的 面中、位于被晶片侧密封部224包围的区域内侧，而且，在载置半导体晶片300的区域外 侧形成。同时，密闭空间用的吸气路径232，可以在晶片托盘226的载置半导体晶片300 的面中具有多个开口。同样，半导体晶片用的吸气路径230，贯通晶片托盘226内部被设置，一端的开 口形成在载置半导体晶片300的面上，另一端的开口形成在与半导体晶片用的减压器238 连接的面上。再者，半导体晶片用的吸气路径230 —方的开口，形成在 晶片托盘226密 闭空间侧的面中的载置半导体晶片300的区域。再者，半导体晶片用的吸气路径230，可 以在晶片托盘226的载置半导体晶片300的面中具有多个开口。密闭空间用的减压器236经密闭空间用的吸气路径232吸气，而对晶片托盘226 及在膜片222间的空间减压。如上所述，膜片222上形成贯通孔242，由于对晶片托盘 226及在膜片222间的空间减压，线路板202及膜片222间的密闭空间也可以减压。同时，半导体晶片用的减压器238由半导体晶片用的吸气路径230吸气，而让晶 片托盘226吸附在半导体晶片300上。再者，探针装置200与经过搬运装置40依次被搬 运的半导体晶片300电连接。因此，晶片托盘226被设置为可从膜片222及探针晶片100分离的状态，与搬运装置40之间依次传递半导体晶片300。这里，探针晶片100及膜片 222等设置在线路板202的底面。因此，支持部204，以与晶片托盘226分离的状态，保 持探针晶片100及膜片222等不会脱落。图3，是表示在晶片托盘226从膜片222分离的状态下的探针装置200的剖视 图。如上所述，支持部204，在该状态中保持膜片222及探针晶片100等，使其不会从线 路板202上脱落。
比如，支持部204，可以通过支撑固定环220来支撑膜片222。如上所述，膜片 222被固定在固定环220上。另外，由于探针晶片100及各向异性导电片配置在上述的线 路板202及膜片222之间，因此，支持部204相对于线路板202支撑膜片222，也可以相 对于线路板202支撑探针晶片100等。如此，支持部204支撑固定环220，以使该固定环 220不会从线路板202上脱落，而防止膜片222等脱落。同时，如上所述，由膜片222对装置侧各向异性导电片212、探针晶片100及晶 片侧各向异性导电片218进行挤压，而使探针晶片100及线路板202之间以及膜片222与 探针晶片100间电连接。因而，由支持部204支撑膜片222，而使膜片222在规定的范围 能接近线路板202底面。比如，支持部204，可以在与线路板202底面相距规定的距离h 的位置上支持固定环220下端，使固定环220下端与线路板202的底面的距离不超过规定 的距离h。本例的支持部204，具有柱部205和突出部209。柱部205设置在装置侧密封 部214的周边部的外侧，从线路板202底面在垂直方向延伸到固定环220的下端。突出 部209被设置在柱部205的下端上并从柱部205沿水平方向突出，且支撑固定环220的下端。在这里，从线路板202底面到突出部209表面的距离h，优选为大于由减压部 234对密闭空间进行减压时，装置侧各向异性导电片212、探针晶片100、晶片侧各向异 性导电片218、膜片222以及固定环220的厚度的总和。在密闭空间已减压时，为使膜片 222可挤压装置侧各向异性导电片212及晶片侧各向异性导电片218，支持部204可支撑 膜片222。同时，从线路板202底面到突出部209上表面的距离h，也可以小于减压部234 没对密闭空间减压的时候的装置侧各向异性导电片212、探针晶片100、晶片侧各向异性 导电片218、膜片222以及固定环220厚度的总和。由此，在探针装置200移动时，可以 防止出现探针晶片100等的过度振动。作为一个例子，在减压部234未对密闭空间减压时，装置侧各向异性导电片212 的厚度是0.4mm左右，探针晶片100的厚度是0.725mm左右，晶片侧各向异性导电片218 的厚度是0.17mm左右，膜片222的厚度是0.025mm左右，固定环220的厚度是4.0mm 左右。即，上述厚度的总和最好是5.32mm左右。与此相对，如果减压部234对密闭空 间进行减压时，各向异性导电片被压缩，上述厚度的总和变为5.175_左右。在该情况 下，从线路板202底面到突出部209上表面的距离h，可为5.20 5.30mm左右。总之，在减压部234没对密闭空间减压的情况下，支持部204，对膜片222等， 向线路板202底面的方向施加挤压力进行支撑。同时，在减压部234已经对密闭空间减 压时，支持部204对膜片222等的挤压力基本上为零。
同时，支持部204，也可以相对于线路板202底面，在水平方向中，使膜片222 等的位置能在规定的范围内可移动地支撑膜片222等。如图3所示，装置侧密封部214 及固定环220侧面的位置，根据柱部205位置而规定。柱部205，在水平方向中，能在规 定的范围内可移动地连接在线路板202底面上。比如，柱部205，可以被螺钉固定于线路板202底面。此时，柱部205上形成的 螺孔206的直径可以比线路板202上形成的螺孔208的直径大。根据上述构成，能将膜 片222等保持为在与螺孔206及螺孔208的直径差对应的范围内在水平方向上可移动的状 态。根据这样的构成，即使是线路板202和固定环220的热膨胀率不同，也可以减小因 为热位移而产生的应力。根据如上构成，容易使线路板202和探针晶片100电连接。同时，容易使探针 晶片100和半导体晶片300电连接。图4，是表示探针晶片100线路板侧的表面的一个俯视图。如图2及图3的相关 说明，探针晶片100上形成有多个贯通孔240。
如上所述，多个贯通孔240，可以大体上平均地分布在探针晶片100中。同时， 多个贯通孔240可以设置在探针晶片100中没形成电路部的区域。比如，贯通孔240，可 以形成在各个电路部之间的边界区域。图5，是表示膜片222构成的示意图，示出了膜片222的半导体晶片300 —侧的 面。如上所述，膜片222伸展至环状的固定环220内侧。同时，贯通孔242，可以在膜片222中大体上平均地分布。同时，膜片222上设 置使表面背面之间导通的多个凸块。贯通孔242可以设置在所述凸块之间。同时，支持部204的突出部209支撑固定环220。支持部204可以在固定环220 圆周上，以规定的相等间隔配置数个。图6，是表示晶片托盘226构成例的图，示出了晶片托盘226的载置半导体晶片 300的上表面。如上所述，在晶片托盘226上表面设置有晶片侧密封部224。同时，晶片 托盘226的表面，形成密闭空间用的吸气路径232的开口和半导体晶片用的吸气路径230 的开口。半导体晶片用的吸气路径230开口，可在应该载置半导体晶片300的区域内形成 多个。同时，密闭空间用的吸气路径232开口，可以在应该载置半导体晶片300的区域 外侧，而且，在设置晶片侧密封部224的区域内侧形成数个。图7，是表示晶片托盘226构成例的图，示出了晶片托盘226的一部分剖面。如 上所述，在晶片托盘226内部，形成密闭空间用的吸气路径232及半导体晶片用的吸气路 径230。同时，对于被减压部234连接的晶片托盘226侧面，可以设置使各个吸气路径的 开口密封的密封部248及密封部250。密封部248及密封部250，被设置为当拆下减压部 234的时候，密封各个吸气路径的开口。同时，对于晶片托盘226内部，可以形成连接吸气路径230的、且直径比吸气路 径230直径大的空气积存空间244。同时，于晶片托盘226内部，可以形成连接吸气路径 232的、且直径比吸气路径232直径大的空气积存空间246。根据这样的构成，可增大密 闭的空间的容量。这样，能减小产生微小漏泄时密闭空间内压力降低的程度。另外，有关图1说明的搬运装置40，可以在晶片托盘226上载置半导体晶片300的状态下，将晶片托盘226搬运到各个腔室20的内部。在该情况下，测试系统400，可 以还具有载置部，用于将半导体晶片300在载置在晶片托盘226上的状态下传递给搬运装
置40。同时，搬运装置40，可以从腔室20搬出测试结束的载置有半导体晶片300的晶 片托盘226。并且，上述的载置部可以从接收自搬运装置40的该晶片托盘226取下半导 体晶片300，在该晶片托盘226上载置下次应该测试的半导体晶片300。如果在晶片托盘226上载置半导体晶片300进行搬运时，优选让晶片托盘226吸 附半导体晶片300之后，通过密封部248将半导体晶片用的吸气路径230密闭而搬运。由 此，能够更安全地搬运半导体晶片300。同时，测试系统400，可以具有比腔室20的数目多的多个晶片托盘226。此时， 即使在全部的腔室20中并行进行半导体晶片300的测试，也有未储存在腔室20中的晶片 托盘226。搬运装置40可以在任何一个腔室20中测试半导体晶片300的期间内，将下一 个应该测试的半导体晶片300预先载置在未存储在某个腔室20中的晶片托盘226上。这 样，当任意一个腔室20中的半导体晶片300测试结束的时候，都可迅速搬运下一个应该 测试的半导体晶片300。图8，是说明探针晶片100的示意图。在图8中，同时表示半导体晶片300及探 针晶片100。半导体晶片300，比如可以是圆盘状的半导体基板。更具体地说，半导体 晶片300可以是硅、化合物半导体及其它半导体基板。同时，被测试系统400测试的多 个半导体芯片310，可以在半导体晶片300中使用曝光等的半导体工艺形成。探针晶片100，可以使半导体晶片300与控制装置10电连接。更具体而言，探 针晶片100，被配置在控制装置10连接的线路板202各端子和形成在半导体晶片300上的 各端子之间，电连接线路板202及半导体晶片300中对应的端子。本例的探针晶片100， 如图9中后述，具有晶片基板111及多个晶片侧连接端子112。控制装置10，经由探针晶片100测试半导体晶片300的各半导体芯片310。比 如控制装置10，可以经由探针晶片100，对各半导体芯片310供给测试信号。同时，控 制装置10，可经由探针晶片100接收各半导体芯片310按照测试信号输出的响应信号，按 照响应信号可以判定各半导体芯片310的好坏。图9，是探针晶片100的剖视图。如图8及图9所示，探针晶片100，具有晶片 基板111、晶片侧连接端子112、装置侧连接端子114、通孔116、垫150以及配线117。晶片基板111用与半导体晶片300的基板相同的半导体材料制成。比如，晶片 基板111可以是硅基板。同时，晶片基板111，也可用具有与半导体晶片300基板大体 相同的热膨胀率的半导体材料形成。同时，如图9所示，晶片基板111具有晶片连接面 102，以及形成在晶片连接面102的背面的装置连接面104。晶片连接面102，与半导体 晶片300相对形成；装置连接面104，与线路板202相对形成。多个晶片侧连接端子112形成于晶片基板111的晶片连接面102。同时，晶片侧 连接端子112，至少相对各半导体芯片310—对一设置。比如，晶片侧连接端子112，可 相对于各半导体芯片310的各个输入输出端子一对一设置。S卩，在各个半导体芯片310 具有多个输入输出端子时，晶片侧连接端子112可以对各半导体芯片310各设置多个。各个晶片侧连接端子112，是以与半导体晶片300的各个输入输出端子同样间隔而设置的，与对应的半导体芯片310的输入输出端子电连接。所谓电连接，是指能够在 两个部件间传递电信号的状态。比如，晶片侧连接端子112与半导体芯片310输入输出 端子可通过直接接触，或经由其它的导体而间接地接触来电连接。同时，晶片侧连接端 子112及半导体芯片310的输入输出端子，也可以如电容耦合(也称静电耦合)或感应耦 合(也称磁耦合)等，以非接触的状态电连接。同时，晶片侧连接端子112及半导体芯 片310的输入输出端子之间的传送线路的一部分，也可是光学传送线路。多个装置侧连接端子114，形成在晶片基板111的装置连接面104上，与线路板 202电连接。同时，装置侧连接端子114，对应多个晶片侧连接端子112 —对一地设置。 在这里，装置侧连接端子114，是以与线路板202的端子同样的间隔设置的。因此，如图 9所示，装置侧连接端子114，可以与晶片侧连接端子112不同的间隔而设置。通孔116、垫150和配线117，形成于晶片基板111上，使对应的晶片侧连接端 子112及装置侧连接端子114电连接。比如，垫150，在装置连接面104中，设置在与 晶片侧连接端子112相对的位置上。通孔116，以一端与晶片侧连接端子112连接，另 一端与垫150连接的方式贯通晶片基板111而形成。同时，配线117，在装置连接面104 中，电连接垫150及装置侧连接端子114。根据这样的构成，可使排列间隔不相同的装置 侧连接端子114及晶片侧连接端子112电连接。 比如，晶片侧连接端子112，为了与半导体芯片310的各输入端子电连接，而以 与各输入端子同样的间隔配置。因此，如图8所示，晶片侧连接端子112以微小的间隔 设置在每个半导体芯片310的预先决定的区域。与此相对，各个装置侧连接端子114可以比一个半导体芯片310对应的多个晶片 侧连接端子112的间隔更大的间隔被设置。比如装置侧连接端子114，可在装置连接面 104面内，以基本平均的分布，等间隔地配置。本例的探针晶片100，因为晶片基板111是用与半导体晶片300的基板同样的半 导体材料制成，所以，即使是在环境温度变动的情况下，也能良好维持探针晶片100和 半导体晶片300之间的电连接。因此，即使加热半导体晶片300而进行测试等时候，也 能够精度很好地测试半导体晶片300。同时，因为晶片基板111用半导体材料形成，所以，能在晶片基板111上容易地 形成多个晶片侧连接端子112等。比如，通过用曝光等的半导体工艺，能容易形成晶片 侧连接端子112、装置侧连接端子114、通孔116以及配线117。因此，能在晶片基板111 上容易地形成与多个半导体芯片310对应的多个晶片侧连接端子112等。同时，探针晶 片100的端子可以由导电材料电镀蒸镀等形成晶片基板111。这样，在探针晶片100两面设置端子。因此，如图2至图7说明的那样，在探 针晶片100的两个面配置各向异性导电片。不过，根据图2到图7说明的探针装置200 的构成，可以高效率地连接线路板202、探针晶片100以及半导体晶片300同时，如图8所示，可于探针晶片100上形成多个电路部110。各个电路部110 相对各个半导体芯片310至少一对一地设置，测试各自对应的半导体芯片310。在这种情 况下，控制装置10可以和该电路部110交接信号。图10是电路部110的功能构成例的方块图。电路部110包括图形发生部122、 波形成形部130、驱动器132、比较器134、时序发生部136、逻辑比较部138、特性检测部140以及电源供应部142。另外，电路部110，可在被连接的半导体芯片310的输入输 出管脚的每一个管脚，具有如图10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可依据预先给予的算法生成该逻辑图形。波形成形部130，根据图形发生部122提供的逻辑图形，形成测试信号的波形。 例如波形成形部130可将对应于逻辑图形的各逻辑值的电压，在各个规定的比特期间输 出以形成测试信号的波形。驱动器132，输出与波形形成部130供给的波形对应的测试信号。驱动器132， 可以对应由时序发生部136供给的时序信号输出测试信号。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，经过切换部等供给对应的半 导体芯片310。比较器134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供给的选通信号，依次检测出响应信号的逻辑值来检测响应信号的逻辑 图形。 逻辑比较部138具有判定部的功能，其依据比较器134检测出的响应信号的逻辑 图形，判断对应的半导体芯片310的好坏。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中的期待值图形，提供给逻 辑比较部138。期待值存储器126，也可以存储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，也可根据预先提供的算法生成该期待值图形。失效存储器128，用于储存逻辑比较部138中的比较结果。例如在测试半导体 芯片310的存储区域时，失效存储器128可对半导体芯片310的每一地址储存逻辑比较部 138中的好坏判断结果。控制装置10可以读出失效存储器128储存的好坏判断结果，例 如，装置侧连接端子114可将失效存储器128储存的好坏判断结果输出到探针晶片100外 部的控制装置10。特性检测部140用以检测驱动器132输出的电压或电流的波形。例如，特性检 测部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 的规格而判断半导体芯片310的好坏，即具有作为判定部的功能。电源供应部142，提供驱动半导体芯片310的电源电力，例如，电源供应部142 可在测试中将对应于由控制装置10供给的电力的电源电力提供给半导体芯片310。另 夕卜，电源供应部142也可对电路部110的各构成要件提供驱动电力。由于电路部110具有这样的构成，可实现降低了控制装置10的规模的测试系统 400。比如作为控制装置10可以使用通用的个人电脑等。图11是表示用两块探针晶片100测试半导体晶片300的概要图。本例的探针装 置200，代替图2到图7有关说明的构成中的探针晶片100，重叠使用两块探针晶片100。 此时，可在探针装置200中，在两块探针晶片100间加设各向异性导电片。第1探针晶片100-1及第2探针晶片100-2，可分别作为图8至图10说明的探针晶片100而发挥作用。比如，半导体晶片300 —侧的第1探针晶片100-1，可以作为图9 有关说明的螺距变换用的探针晶片100发挥作用。同时，线路板202 —侧的第2探针晶 片100-2，可以作为图10所说明的具有电路部110的探针晶片100的作用。根据这样的 构成，比如，对于端子间隔不同的多个半导体晶片300进行同样内容的测试时，只是更 换间距变换用的探针晶片100就能进行测试。图12，是使用两块探针晶片100时的探针装置200的结构示意图。另外，因为 探针装置200的半导体晶片300 —侧的构成与图2说明的构成相同，因此，在图12中省 略了半导体晶片300 —侧的构成表示。第2探针晶片100-2的上表面，与图2至图7说明的探针晶片100同样配置装置侧各向异性导电片212。此外，在第1探针晶片100-1底面，与图2至图7说明的探针晶 片100同样配置晶片侧各向异性导电片218。第1探针晶片100-1及第2探针晶片100-2之间，也能配置各向异性导电片252。 再者，上述结构，被设置在线路板202及膜片222之间的空间内。同时，第1探针晶片100-1及第2探针晶片100-2上分别形成贯通孔240，连接 第1探针晶片100-1及线路板202之间的空间和第2探针晶片100-2及晶片托盘226之间 的空间。根据这样的构成，在使用了两块探针晶片100的探针装置200中也能通过一个 减压部234对探针晶片100与线路板202之间的空间和，探针晶片100与晶片托盘226之 间的空间进行减压。图13，是表示探针装置200其它的结构的示意图。本例的探针装置200与图2 说明的探针装置200的不同点是探针晶片100及固定膜片222的结构不同。其它的构成 与图2说明的探针装置200相同。在本例中，探针晶片100的端子部被固定在装置侧密封部214及固定环220之 间。同时，膜片222的端子部，可以被固定在探针晶片100的端子部。此时，因为探针 晶片100等上形成贯通孔，所以，以一个减压部234就能对线路板202侧的空间和晶片托 盘226侧的空间进行减压。以上通过实施方式说明了本发明，但以上的实施方式并不限定权利要求所涉及 的发明。另外，本领域技术人员明白，可以对上述实施例进行多种多样的改良和变更。 根据权利要求的记载可以明确，实施了这样的变更和改良的实施方式也包含在本发明的 技术范围之内。
权利要求
1.一种探针装置，与具有多个半导体芯片的半导体晶片电连接，其特征在于所述装 置包括线路板，设置有多个端子；晶片托盘，以与上述线路板形成密闭空间的状态设置，在上述密闭空间侧的面上载 置上述半导体晶片；探针晶片，设置在上述线路板及上述晶片托盘之间，使设置在上述线路板侧的面上 的装置侧连接端子与上述线路板的端子电连接，使设置在上述晶片托盘侧的面上的多个 晶片侧连接端子与各个上述半导体芯片一并电连接；装置侧各向异性导电片，设置于上述线路板和上述探针晶片之间，由于被挤压而电 连接上述线路板的端子和上述装置侧连接端子；晶片侧各向异性导电片，设置于上述探针晶片和上述半导体晶片之间，由于被挤压 而电连接上述半导体晶片的端子和上述晶片侧连接端子；减压部，通过在上述线路板及上述晶片托盘之间的上述密闭空间进行减压，以使上 述晶片托盘接近上述线路板，直至规定的位置为止，且使上述线路板与上述探针晶片电 连接、上述探针晶片与上述半导体晶片电连接。
2.根据权利要求1所述的探针装置，其特征在于上述探针晶片上形成有贯通孔，该贯通孔连接上述晶片托盘侧的空间和上述线路板 侧的空间。
3.根据权利要求2所述的探针装置，其特征在于还包括膜片，其与上述晶片侧各向异性导电片的上述晶片托盘侧的面相对设置，使上述晶 片侧各向异性导电片和上述半导体晶片电连接；在上述膜片上形成有连接上述晶片托盘侧的空间和上述线路板侧的空间的贯通孔。
4.根据权利要求3所述的探针装置，其特征在于还包括装置侧密封部，用弹性材料制成，沿着上述膜片的上述线路板侧的面的周边部设 置，使上述膜片的上述线路板侧的表面的周边部与上述线路板之间密封，以及晶片侧密封部，用弹性材料制成，沿着与上述膜片的周边部对应的区域而设置在上 述晶片托盘的表面中，使上述膜片的上述晶片托盘侧表面的周边部与上述晶片托盘之间 密封。
5.根据权利要求4所述的探针装置，其特征在于在上述晶片托盘内形成有吸气路径，该吸气路径在载置上述半导体晶片的面中， 处于由上述晶片侧密封部包围的区域内侧，且在载置上述半导体晶片的区域外侧具有开 口，对上述晶片托盘和上述探针晶片之间的空间进行减压。
6.根据权利要求5所述的探针装置，其特征在于在上述晶片托盘中还形成有半导体晶片用的吸气路径，该吸气路径在上述密闭空间 侧的表面中，在载置上述半导体晶片的区域具有开口 ；上述减压部，经由上述半导体晶片用吸气路径使上述晶片托盘吸附上述半导体晶片。
7.根据权利要求6所述的探针装置，其特征在于上述减压部包括 密闭空间用的减压器，通过密闭空间用吸气路径吸气；半导体晶片用减压器，通过上述半导体晶片用吸气路径吸气。
8.根据权利要求7所述的探针装置，其特征在于在上述晶片托盘中，形成有与上述吸气路径连接且直径大于上述吸气路径直径的空 气积存空间。
9.根据权利要求8所述的探针装置，其特征在于在上述晶片托盘中，分别对应于上述密闭空间用吸气路径及上述半导体晶片用吸气 路径而形成上述空气积存空间。
10.根据权利要求5所述的探针装置，其特征在于包括 与上述线路板电连接的第1上述探针晶片；设置在上述第1探针晶片及上述半导体晶片之间，使上述第1探针晶片与上述半导体 晶片电连接的第2上述探针晶片；在上述第1探针晶片及上述第2探针晶片上分别形成有上述贯通孔，所述贯通孔连接 上述第1探针晶片的上述线路板侧的空间和上述第2探针晶片的上述晶片托盘侧的空间。
11.根据权利要求5所述的探针装置，其特征在于在上述探针晶片上设置有多个电路部，所述电路部相对于各个上述半导体芯片至少 一对一地设置，测试各自对应的上述半导体芯片。
12.—种测试系统，用于测试形成在一个半导体晶片上的多个半导体芯片，其特征在 于所述测试系统包括多个测试组件，对各个上述半导体芯片进行测试；以及 探针装置，电连接对应的上述测试组件及上述半导体芯片； 上述探针装置包括 线路板，设置有多个端子；晶片托盘，以与上述线路板形成密闭空间的状态设置，在上述密闭空间侧的面上载 置上述半导体晶片；探针晶片，设置在上述线路板与上述晶片托盘之间，使在上述线路板侧的表面设置 的装置侧连接端子与上述线路板的端子电连接，使在上述晶片托盘侧的表面设置的多个 晶片侧连接端子与各个上述半导体芯片一并电连接；装置侧各向异性导电片，设置在上述线路板和上述探针晶片之间，由于被挤压而使 上述线路板的端子和上述装置侧连接端子电连接；晶片侧各向异性导电片，设置在上述探针晶片和上述半导体晶片之间，由于被挤压 而使上述半导体晶片的端子和上述晶片侧连接端子电连接；以及减压部，对上述线路板及上述晶片托盘之间的上述密闭空间进行减压，以使上述 晶片托盘接近上述线路板，直到规定的位置为止，且使上述线路板与上述探针晶片电连 接、上述探针晶片与上述半导体晶片电连接。
全文摘要
本发明提供一种探针装置，包括设置多个端子的线路板；以与线路板形成密闭空间的状态设置的、载置半导体晶片的晶片托盘；设置在线路板与晶片托盘之间的探针晶片，其装置侧连接端子与线路板的端子电连接，其多个晶片侧连接端子与各个半导体芯片一并电连接；设置在线路板和探针晶片之间的装置侧各向异性导电片；设置在探针晶片和半导体晶片之间的晶片侧各向异性导电片；以及在线路板和晶片托盘之间的密闭空间进行减压，以使晶片托盘接近线路板，直至规定的位置为止，且使线路板与探针晶片电连接、探针晶片与半导体晶片电连接的减压部。
文档编号H01L21/66GK102017115SQ20088012882
公开日2011年4月13日 申请日期2008年4月25日 优先权日2008年4月25日
发明者梅村芳春, 甲元芳雄 申请人:爱德万测试株式会社