JP2004061344A - 半導体素子の試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体チップが反りを生じていても再現性よく、かつ、簡便にテストを実施することができる半導体素子の試験方法を提供する。
【解決手段】半導体チップ１に測定用パッド２を設け、上記測定用パッド２に測定用プローブ針３を接触させて上記半導体チップ１のテストを行なうテスト方法において、上記測定用プローブ針３の駆動手段とは別の駆動手段によって駆動される押さえ治具４を設け、テスト時に、上記押さえ治具４が上記測定用プローブ針３の動きに先行して上記半導体チップ１を押圧するようにした構成とする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体素子（以下、半導体チップと呼ぶ）の試験方法（以下、テスト方法と呼ぶ）、特に、反りを生じた半導体素子を簡便に試験するための試験方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体チップ、例えば、無線機等の出力段に用いられるような高周波電力増幅用の化合物半導体チップでは、扱う電力が大きいために、発散する熱量も大きく、放熱を考慮した設計がなされている。例えば、基板表面付近の能動層で発生する熱を効率よく逃がすために、通常は、２０〜３０μｍ程度に薄板化した半導体が用いられている。この熱を効率よく逃がすためと半導体チップの強度を得るために、通常は、半導体チップの裏面に半導体の厚さと同程度の厚い金メッキが施されている。このため、半導体チップ分離後、バイメタル効果により、個々の半導体チップ毎に１００μｍ以上の反りを生じる場合がある。
【０００３】
図９は、この反りを生じた半導体チップをテストする際の状況を概略的に示した図である。この図において、１０はテスト用の半導体チップを置くための台、１は台１０上に置かれた半導体チップ、２は半導体チップ１上に形成された測定用パッド、３は測定用パッドから電気信号を取り出すための測定用プローブ針である。図９（ａ）は、測定用プローブ針３を測定用パッド２にコンタクトさせる前の状態を示している。テストを行なう場合は、この状態から、通常は、複数本の測定用プローブ針３を半導体チップ１上の測定用パッド２に接触させる。
しかし、半導体チップ１が反りを生じているため、測定用プローブ針３を同時に測定用パッド２にコンタクトさせることは難しい。また、半導体チップ１が反りを生じているために測定用プローブ針３を測定用パッド２にコンタクトさせる際に半導体チップ１が横方向にずれ、図９（ｂ）に示すように測定用パッド２に測定用プローブ針３が当たらない場合がある。このような状況が生じた場合は、再度、測定用プローブ針３を立て直す必要がある。そして、必要な測定用プローブ針３を全て測定用パッド２に立て終わった後に、電気的なテストが実施されることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導体チップのテスト方法は、以上のような手順で実施されていたので、反りを生じている半導体チップをテストする場合には、測定用プローブ針を測定用パッドにコンタクトさせるのに手間がかかると同時に、測定用パッドにコンタクトさせたとしてもコンタクト状態が不安定であったりして、再現性のよいテストができないという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、半導体チップが反りを生じていても再現性よく、かつ、簡便にテストを実施することができる半導体素子の試験方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体素子の試験方法は、半導体素子の表面に設けられた測定用パッドに測定用プローブ針を接触させて上記半導体素子の試験を行なう試験方法において、上記半導体素子表面の所望の位置に凹または凸状部を形成し、この凹または凸状部と係合可能な押圧部材を当該凹または凸状部に当接して上記半導体素子を押圧した後、上記測定用プローブ針を上記測定用パッドに接触させるようにしたものである。
【０００６】
また、測定用プローブ針が押圧部材と一体に構成され、かつ、測定用パッドが凹または凸状部に形成されているものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。図１は、実施の形態１による半導体チップのテスト手順を概略的に示した図である。この図において、１０はテスト用の半導体チップを置くための台、１は半導体チップ、２は半導体チップ１上に形成された測定用パッド、３は測定用パッド２から電気信号を取り出すための測定用プローブ針、４は半導体チップ１の外周部を押さえるための押さえ治具で、測定用プローブ針３の駆動手段（図示せず）とは別の駆動手段（図示せず）によって駆動されるように構成されている。図１（ａ）は、半導体チップ１のテスト前の状態を示している。半導体チップ１は反った状態で台１０上に置かれている。次に、図１（ｂ）に示すように、まず、押さえ治具４を測定用プローブ針３の動きに先行して半導体チップ１の外周部に下ろし、半導体チップ１の外周部を台１０に押圧して半導体チップ１が動かないように固定する。
この際、押さえ治具４は半導体チップ１上に形成された測定用パッド２よりも外周部分を押さえるため、測定用パッド２は露出された状態となっている。この状態で、次に、図１（ｃ）に示すように測定用プローブ針３を半導体チップ１上に下ろし、測定用パッド２とコンタクトさせる。
【０００８】
半導体チップ１が押さえ治具４によって固定された状態で測定用プローブ針３を測定用パッド２にコンタクトさせることができるため、半導体チップ１のずれがなく、再現性よく測定用プローブ針３を測定用パッド２にコンタクトさせることができる。また、測定用プローブ針３は、測定用パッド２に１本ずつ下ろしていく必要がなく、同時に複数の測定用パッド２にコンタクトできるため、手間をかけずにテストすることができる。なお、図では、押さえ治具４は、測定用パッド２よりも外周部を押さえるようにしているが、必ずしもこのようにする必要はなく、半導体チップ上の任意の個所を押さえるようにしてもよい。
【０００９】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図にもとづいて説明する。図２は、実施の形態２による半導体チップのテスト手順を概略的に示した図である。この図において、図１と同一または相当部分にはそれぞれ同一符号を付して説明を省略する。図１と異なる点は、半導体チップ表面の任意の個所に窪みを形成し、測定用パッドを上記窪み内に配設すると共に、測定用プローブ針に押さえ治具の機能をも兼ねさせた点である。即ち、図２において、５は半導体チップ１表面の任意の個所に形成された窪みで、その内部に測定用パッド２が配設されている。また、専用の押さえ治具は設けられていない。なお、窪み５は、例えば、半導体チップ１が化合物半導体としてよく使われるＧａＡｓで構成されている場合は、硫酸、過酸化水素、水の混合溶液でＧａＡｓ基板をエッチングすることによって形成される。
【００１０】
図２（ａ）は、半導体チップ１に測定用プローブ針３をコンタクトさせる前の状態を示している。図２（ｂ）は、測定用プローブ針３を下ろす途中の段階で、半導体チップ１はまだ反った状態で測定用プローブ針３を測定用パッド２にコンタクトさせた状態を示す。この状態では、電気的に安定なコンタクトはまだ得られない。この状態からさらに測定用プローブ針３を下ろした状態が図２（ｃ）である。窪み５の深さを測定用プローブ針３の先端がはみ出さない程度の深さ（１０μｍ程度）としておくことにより、図２（ｂ）から図２（ｃ）に至る間、測定用プローブ針３の先端は、測定用パッド２が位置する窪み５にはまり込んでおり、測定用プローブ針３をさらに下げることによって、測定用プローブ針３の先端位置がずれても、窪み５の周面で測定用プローブ針３の先端が止まるため、測定用プローブ針３の先端が測定用パッド２から外れることはない。このため、図２（ｂ）から図２（ｃ）に至る間で測定用プローブ針３の位置の調整は不要となる。最終的に図２（ｃ）の状態では、電気的にも安定なコンタクトが得られており、再現性よく、簡便にテストが行なえる。
【００１１】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３を図にもとづいて説明する。図３は、実施の形態３による半導体チップのテスト手順を概略的に示した図である。この図において、図１と同一または相当部分にはそれぞれ同一符号を付して説明を省略する。図１と異なる点は、半導体チップ表面の測定用パッド以外の個所に窪みを設け、押さえ治具の先端をこの窪み内に位置させて押圧するようにした点である。
即ち、図３において、６は半導体チップ１表面の測定用パッド以外の個所に設けられた窪みで、図２に示す窪み５と同様な方法で形成されるものである。
窪み６の深さは、押さえ治具４の先端が窪み６内でスライドしたときに窪み６からはみ出さない程度の深さとしておく。通常用いられるような２５〜５０μｍの曲率半径を有する測定用プローブ針に対しては、　それとほぼ同程度の深さとしておけばよい。
【００１２】
図３（ａ）は、測定用プローブ針３を測定用パッド２にコンタクトさせる前の状態を示している。図３（ｂ）は、測定用プローブ針３を半導体チップ１の測定用パッド２に接触させる前の途中の段階で、半導体チップ１はまだ反った状態で窪み６に押さえ治具４を挿入させた状態を示している。この状態では、測定用プローブ針３は測定用パッド２にコンタクトしていない。この状態からさらに測定用プローブ針３を下ろした状態が図３（ｃ）である。図３（ｂ）から図３（ｃ）に至る間、押さえ治具４は、半導体チップ１表面の窪み６にはまり込んでおり、押さえ治具４を下げていっても窪み６からはみ出さない。これにより、測定用プローブ針３も半導体チップ１に対する相対位置が変化しないため、図３（ｂ）から図３（ｃ）に至ると、自動的に測定用プローブ針３が測定用パッド２にコンタクトするようになる。この間、測定用プローブ針３の位置の調整は不要である。最終的に図３（ｃ）の状態では、電気的にも安定なコンタクトが得られており、再現性よく、簡便にテストが行なえる。
【００１３】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４を図にもとづいて説明する。図４は、実施の形態４による半導体チップのテスト手順を概略的に示した図である。この図において、図１と同一または相当部分にはそれぞれ同一符号を付して説明を省略する。図１と異なる点は、測定用パッドの反半導体チップ外縁側に壁状部を形成すると共に、測定用プローブ針に押さえ治具の機能をも兼ねさせた点である。即ち、図４において、２Ａは測定用パッド２の内側縁、即ち半導体チップ１の反外縁側に形成された壁状部である。この壁状部２Ａは測定用パッド２の内端部に選択メッキを行なうなどして形成することができる。また、専用の押さえ治具は設けられていない。図４（ａ）は、測定用プローブ針３を測定用パッド２にコンタクトさせる前の状態を示している。図４（ｂ）は、測定用プローブ針３を下ろす途中の段階で、半導体チップ１はまだ反った状態で測定用プローブ針３を測定用パッド２にコンタクトさせた状態を示す。この状態では、電気的に安定なコンタクトはまだ得られない。
【００１４】
この状態から更に測定用プローブ針３を下ろした状態が図４（ｃ）である。図４（ｂ）から図４（ｃ）に至る間、測定用プローブ針３は、測定用パッド２上を測定用パッドの内側に向かってスライドしていく。しかし、壁状部２Ａの高さを測定用プローブ針の先端が引っかかる程度の高さにしておけば、測定用プローブ針３は、それ以上はスライドせず、測定用プローブ針３を下げていっても測定用パッド２のパターン内に収まっている。この間、測定用プローブ針３の位置の調整は不要である。最終的に図４（ｃ）の状態では、電気的にも安定なコンタクトが得られており、再現性よく、簡便にテストが行なえる。
【００１５】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５を図にもとづいて説明する。図５は、実施の形態５による半導体チップのテスト手順を概略的に示した図である。この図において、図１と同一または相当部分にはそれぞれ同一符号を付して説明を省略する。図１と異なる点は、測定用プローブ針の先端部に、測定用パッドを覆うと共に測定用パッドの周端面と係合可能な押圧部を設け、測定用プローブ針に押さえ治具の機能をも兼ねさせた点である。即ち、図５において、３Ａは測定用プローブ針３の先端部に設けられた押圧部で、測定用パッド２を覆うと共に測定用パッド２の周端面と係合可能なように、下方に突出した形の周縁部を有する。また、専用の押さえ治具は設けられていない。
【００１６】
図５（ａ）は、測定用プローブ針３を測定用パッド２にコンタクトさせる前の状態を示している。測定用プローブ針３の先端の押圧部３Ａは、測定用パッド２にかぶさるような形に形成されている。図５（ｂ）は、測定用プローブ針３を下ろす途中の段階で、半導体チップ１はまだ反った状態で測定用パッド２に測定用プローブ針３の押圧部３Ａをコンタクトさせた状態を示している。この状態では、電気的に安定なコンタクトはまだ得られない。この状態からさらに測定用プローブ針３を下ろした状態が図５（ｃ）である。図５（ｂ）から図５（ｃ）に至る間、測定用プローブ針３の押圧部３Ａは、測定用パッド２を覆うように押さえつけているため、半導体チップ１の移動は生じない。このため、測定用プローブ針３を下げていっても測定用プローブ針３の押圧部３Ａは測定用パッド２からずれない。
この間、測定用プローブ針３の位置の調整は不要である。最終的に図５（ｃ）の状態では、電気的にも安定なコンタクトが得られており、再現性よく、簡便にテストが行なえる。
【００１７】
実施の形態６．
次に、この発明の実施の形態６を図にもとづいて説明する。図６は、実施の形態６による半導体チップのテスト手順を概略的に示した図である。この図において、図１と同一または相当部分にはそれぞれ同一符号を付して説明を省略する。図１と異なる点は、半導体チップ表面の測定用パッド以外の個所に突起パターンを形成すると共に、上記突起パターンを覆い、突起パターンの周端面と係合可能な押圧部を有する押さえ治具を設けた点である。即ち、図６において、７は半導体チップ１表面の測定用パッド以外の個所に形成された突起パターンで、選択メッキなどによって高さ５〜２０μｍに形成されている。４Ａは押さえ治具４の先端部に設けられた押圧部で、突起パターン７を覆うと共に、突起パターン７の周端面と係合可能なように下方に突出した形の周縁部を有する。
【００１８】
図６（ａ）は、測定用プローブ針３を測定用パッド２にコンタクトさせる前の状態を示している。図６（ｂ）は、測定用プローブ針３を下ろす途中の段階で、半導体チップ１はまだ反った状態で突起パターン７に押さえ治具４の押圧部４Ａをコンタクトさせた状態を示す。この状態では、測定用プローブ針３は測定用パッド２にコンタクトしていない。この状態からさらに測定用プローブ針３を下ろした状態が図６（ｃ）である。図６（ｂ）から図６（ｃ）に至る間、押さえ治具４の押圧部４Ａが、半導体チップ１表面の突起バターン７を覆うように押さえつけているため、半導体チップ１の移動は生じない。このため、測定用プローブ針３を下げていっても測定用プローブ針３の先端は、測定用パッド２からずれない。この間、測定用プローブ針３の位置の調整は不要である。最終的に図６（ｃ）の状態では、電気的にも安定なコンタクトが得られており、再現性よく、簡便にテストが行なえる。
【００１９】
実施の形態７．
次に、この発明の実施の形態７を図にもとづいて説明する。図７は、実施の形態７による半導体チップのテスト装置の構成を示す概略図である。この図において、１１は半導体チップ１を支承するチップ支えで、半導体チップ１よりやや大きい孔部として形成され上記孔部に半導体チップ１を収容し、支承する装着部１２と、上記装着部１２に半導体チップ１を測定用パッド２が下側となるように装着した時、測定用パッド２が下面に露出するような孔部１３とを有する。
また、１４は装着部１２に装着された半導体チップ１の裏面を上方から押圧するチップ押さえである。
【００２０】
テストに際しては、まず、図７（ａ）に示すように、チップ支え１１の装着部１２に反った半導体チップ１を裏面を上にして装着する。次に、図７（ｂ）に示すように、半導体チップ１の裏面をチップ押さえ１４で押圧し、チップの反りを矯正し、半導体チップ１を平らにする。この後、図７（ｃ）に示すように、下側から測定用プローブ針３を測定用パッド２にコンタクトさせてテストを行なう。半導体チップ１は、測定用プローブ針３を測定用パッド２にコンタクトさせる前に平らに矯正されているため、測定用パッド２に測定用プローブ針３を当てる際に半導体チップの反りに起因するチップずれは生じず、容易に測定用パッド２に測定用プローブ針３をコンタクトさせることができ、電気的にも安定で再現性よく、簡便にテストが行なえる。
なお、チップ支え１１の装着部１２の孔部は所定の大きさの孔として示しているが、チップサイズにより孔の大きさを調整できるような機構を有していてもよい。また、このテスト装置は、図７に示す装置の上下を逆にして、半導体チップ１を下側からチップ支え１１の装着部１２に装着し、チップ押さえ１４を下側から上方に向けて押圧し、測定用プローブ針３を上方から測定用パッド２にコンタクトさせるようにしてもよい。
【００２１】
実施の形態８．
次に、この発明の実施の形態８を図にもとづいて説明する。図８は、実施の形態８による半導体チップのテスト装置の構成を示す概略図である。この図において、１５は半導体チップを収容し、支承するチップ置き台で、半導体チップ１よりやや大きい凹所１６を有する。１は測定用パッド２を設けた半導体チップで、反りを生じている状態で、測定用パッド２を上面にして図８（ａ）に示すように凹所１６内に支承される。４は半導体チップ１の外周部を凹所１６の底面に押圧するための押さえ治具、３は測定用プローブ針である。
【００２２】
テストに際しては、まず、図８（ａ）に示すように、チップ置き台１５に反った半導体チップ１を載せる。次に、図８（ｂ）に示すように、半導体チップ１の外周部を押さえ治具４で凹所１６の底面に押圧し、半導体チップの反りを矯正して半導体チップ１を平らにする。この後、図８（ｃ）に示すように、測定用プローブ針３を測定用パッド２にコンタクトさせてテストを行なう。半導体チップ１は、測定用プローブ針３を測定用パッド２にコンタクトさせる前に平らに矯正されているため、測定用パッド２に測定用プローブ針３を当てる際に反りに起因する半導体チップのずれは生じず、容易に測定用パッド２に測定用プローブ針３をコンタクトさせることができ、電気的にも安定で再現性よく、簡便にテストが行なえる。
【００２３】
【発明の効果】
この発明に係る半導体素子の試験方法は、半導体素子の表面に設けられた測定用パッドに測定用プローブ針を接触させて上記半導体素子の試験を行なう試験方法において、上記半導体素子表面の所望の位置に凹または凸状部を形成し、この凹または凸状部と係合可能な押圧部材を当該凹または凸状部に当接して上記半導体素子を押圧した後、上記測定用プローブ針を上記測定用パッドに接触させるようにしたため、測定用プローブ針の半導体素子に対する相対位置が変化しにくくなるため、測定用プローブ針の位置の調整が不要となり、かつ、電気的にも安定なコンタクトが得られ、再現性よく簡便に試験が行なえる。また、測定用プローブ針は、測定用パッドに１本ずつ下ろしていく必要がなく、複数本を同時に測定用パッドにコンタクトさせることができるため、手間をかけずに試験を行なうことができる。
【００２４】
また、測定用プローブ針が押圧部材と一体に構成され、かつ、測定用パッドが凹または凸状部に形成されているため、測定用プローブ針が測定用パッドから外れることがなく、従って、測定用プローブ針の半導体チップに対する相対位置が変化しないため、測定用プローブ針の位置の調整が不要となり、かつ、電気的にも安定なコンタクトが得られ、再現性よく簡便に試験が行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるテスト手順を概略的に示した図である。
【図２】この発明の実施の形態２によるテスト手順を概略的に示した図である。
【図３】この発明の実施の形態３によるテスト手順を概略的に示した図である。
【図４】この発明の実施の形態４によるテスト手順を概略的に示した図である。
【図５】この発明の実施の形態５によるテスト手順を概略的に示した図である。
【図６】この発明の実施の形態６によるテスト手順を概略的に示した図である。
【図７】この発明の実施の形態７によるテスト装置の構成を示す概略図である。
【図８】この発明の実施の形態８によるテスト装置の構成を示す概略図である。
【図９】従来の半導体チップのテスト状況を概略的に示した図である。
【符号の説明】
１　半導体チップ、　　　２　測定用パッド、　　　２Ａ　壁状部、
３　測定用プローブ針、　　　３Ａ、４Ａ　押圧部、　　　４　押さえ治具、
５、６　窪み、　　　７　突起パターン、　　　１０　台、
１１　チップ支え、　　　１２　装着部、　　　１３　孔部、
１４　チップ押さえ、　　　１５　チップ置き台、　　　１３　凹所。

Claims (2)

1. 半導体素子の表面に設けられた測定用パッドに測定用プローブ針を接触させて上記半導体素子の試験を行なう試験方法において、上記半導体素子表面の所望の位置に凹または凸状部を形成し、この凹または凸状部と係合可能な押圧部材を当該凹または凸状部に当接して上記半導体素子を押圧した後、上記測定用プローブ針を上記測定用パッドに接触させるようにした半導体素子の試験方法。
2. 測定用プローブ針は押圧部材と一体に構成され、かつ、測定用パッドは凹または凸状部に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体素子の試験方法。

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