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JP3318891B2 - Membrane type probe device - Google Patents
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JP3318891B2 - Membrane type probe device - Google Patents

Membrane type probe device

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JP3318891B2
JP3318891B2 JP26158398A JP26158398A JP3318891B2 JP 3318891 B2 JP3318891 B2 JP 3318891B2 JP 26158398 A JP26158398 A JP 26158398A JP 26158398 A JP26158398 A JP 26158398A JP 3318891 B2 JP3318891 B2 JP 3318891B2
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spherical
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電極を有す
る半導体装置を検査するのに使用されるメンブレン型プ
ローブ装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a membrane type probe device used for inspecting a semiconductor device having a plurality of electrodes.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置における集積度は飛躍
的に増大しており、これに伴い、半導体装置から取り出
される電極の数も、増加の一途を辿っている。また、こ
れら半導体装置を実装したプリント基板の配線等も、複
雑化している。
2. Description of the Related Art In recent years, the degree of integration in semiconductor devices has increased dramatically, and the number of electrodes taken out of the semiconductor devices has been steadily increasing. Further, wiring and the like of a printed circuit board on which these semiconductor devices are mounted are becoming more complicated.

【0003】例えば、この種の半導体装置は、最終的に
は、パッケージに封入された形で市販されている。これ
らの半導体装置のうち、DIP(Dual Inline Packag
e)、QFP(Quad Flat Package)等の構成を有する
半導体装置では、各パッケージの定められた辺、或い
は、各辺上に、電極として、リードが引き出されてお
り、これらリード間の間隔(即ち、ピッチ)は、集積度
の増大と共に、1mm以下になる場合が多くなってい
る。ここでは、辺に沿って、当該辺を横切るように、リ
ードを配列する場合を電極の一次元的配列と呼ぶ。
[0003] For example, this type of semiconductor device is finally sold in the form of being enclosed in a package. Among these semiconductor devices, DIP (Dual Inline Packag)
e), in a semiconductor device having a configuration such as a QFP (Quad Flat Package), leads are drawn out as electrodes on predetermined sides or on each side of each package, and the distance between these leads (ie, , Pitch) becomes 1 mm or less in many cases with an increase in the degree of integration. Here, a case where the leads are arranged so as to cross the side along the side is referred to as a one-dimensional array of electrodes.

【0004】更に、高密度化を要求される半導体装置で
は、CSP(Chip Size Package)と呼ばれる構成が
採用されており、この場合には、各チップから取り出さ
れた電極が、ボールグリッドアレイの形で、縦横に二次
元的に配列されている。このようなボールグリッドアレ
イに使用される球状突起の直径は、350μm−750
μm程度であり、且つ、ボール間の間隔は、1mm以下
である。
Further, a semiconductor device required to have a higher density employs a configuration called a CSP (Chip Size Package). In this case, electrodes taken out from each chip are formed in a ball grid array. , And are two-dimensionally arranged vertically and horizontally. The diameter of the spherical projection used in such a ball grid array is 350 μm-750.
The distance between the balls is about 1 μm or less.

【0005】したがって、上記した半導体装置を搭載す
るプリント基板等の実装基板にも、各半導体装置の電極
構成に応じた配線が施されなければならない。
Therefore, wiring according to the electrode configuration of each semiconductor device must be provided also on a mounting substrate such as a printed circuit board on which the above-described semiconductor device is mounted.

【0006】一方、これら半導体装置は、出荷される前
に、これら半導体装置が、正常に動作するかどうか検査
される。検査の際、半導体装置の各電極にプローブを接
触させて、電気信号を各電極に入力すると共に、出力信
号をICテスターで監視する手法が採用されている。
On the other hand, these semiconductor devices are inspected before they are shipped to see if they operate normally. At the time of inspection, a method is employed in which a probe is brought into contact with each electrode of a semiconductor device to input an electric signal to each electrode and monitor an output signal with an IC tester.

【0007】上述した半導体装置のうち、DIP、QF
Pの構成を有する半導体装置では、極細の針状プローブ
を各リードに接触させて、検査が行われているが、リー
ド間のピッチが200μm以下になると、針状プローブ
を構成すること自体が非常に困難になってしまう。した
がって、パッケージの外側に位置し、針状プローブと接
触する部分のリード間隔を検査に使用される針状プロー
ブに合わせて広げることが、通常行われている。
Among the semiconductor devices described above, DIP, QF
In the semiconductor device having the structure of P, the inspection is performed by contacting an extremely fine needle probe with each lead. However, when the pitch between the leads becomes 200 μm or less, it is very difficult to form the needle probe itself. It becomes difficult. Therefore, it is common practice to extend the lead interval of the portion located outside the package and in contact with the needle probe in accordance with the needle probe used for inspection.

【0008】しかしながら、このように、針状プローブ
を電極を構成するリードに、個々に接触させて試験する
ことは、リードの数が増加するにつれて、非常に時間が
かかってしまうと言う欠点がある。
However, as described above, the test in which the needle probe is individually brought into contact with the leads constituting the electrodes has a disadvantage that it takes much time as the number of leads increases. .

【0009】また、特公平8−33413号公報には、
フレキシブルメンブレン部材を使用した試験用プローブ
(以下、メンブレン型試験用プローブと呼ぶ)が開示さ
れている。開示されたメンブレン型試験用プローブは、
フレキシブルメンブレン部材上に、接触パッドを形成す
ると共に、これら接触パッドをリード線を介して、電気
的に外部接触パッドに接続した構成を有している。
In Japanese Patent Publication No. 8-33413,
A test probe using a flexible membrane member (hereinafter referred to as a membrane-type test probe) is disclosed. The disclosed membrane-type test probe is:
The contact pads are formed on the flexible membrane member, and these contact pads are electrically connected to external contact pads via lead wires.

【0010】この構成のメンブレン型試験用プローブで
は、フレキシブルメンブレン部材を撓ませることによ
り、接触パッドを半導体装置上のリードと接触させ、各
リードに対して信号を入出力して、半導体装置を試験す
ることができる。この試験用プローブは、パッケージを
行う前に、ウェーハ段階で、多数の接触パッドを使用し
て半導体装置を試験できるため、パッケージ後に試験す
る場合に比較して、経済性において有利である。
In the membrane-type test probe having this configuration, the flexible membrane member is bent so that the contact pads are brought into contact with the leads on the semiconductor device, and a signal is input / output to each lead to test the semiconductor device. can do. Since this test probe can test a semiconductor device using a large number of contact pads at the wafer stage before packaging, it is economically advantageous as compared with the case of testing after packaging.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記メ
ンブレン型試験用プローブは、電極を構成するリード乃
至パッドが、半導体装置上に、一次元的に一列に配列さ
れている場合には、各電極に接触パッドを接触させるこ
とによって、半導体装置を試験できる。
However, when the leads or pads constituting the electrodes are arranged one-dimensionally in a line on the semiconductor device, the above-mentioned membrane-type test probe has an electrode. The semiconductor device can be tested by contacting the contact pads.

【0012】しかしながら、CSPのように、ボールグ
リッドアレイが、所定方向に対して複数列配列されてい
るような半導体装置の場合、ボールグリッドアレイの最
外周に配列されたボール列に対しては、接触パッドを接
触させて試験を行うことができるが、最外周より内側に
配列されたボール列に対しては、接触パッドを接触させ
ることができない。
However, in the case of a semiconductor device such as a CSP in which a plurality of ball grid arrays are arranged in a predetermined direction, for a ball array arranged on the outermost periphery of the ball grid array, Although the test can be performed by contacting the contact pads, the contact pads cannot be brought into contact with the ball rows arranged inside the outermost periphery.

【0013】本発明の目的は、複数列の電極を配列した
半導体装置を試験することができるメンブレン型プロー
ブ装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a membrane-type probe device capable of testing a semiconductor device in which a plurality of rows of electrodes are arranged.

【0014】本発明の他の目的は、複数のチップを含む
ウェハーに形成された複数個の半導体素子からなる半導
体装置をウェハー単位で試験できるメンブレン型プロー
ブ装置を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a membrane-type probe device capable of testing a semiconductor device comprising a plurality of semiconductor elements formed on a wafer including a plurality of chips on a wafer-by-wafer basis.

【0015】本発明の更に他の目的は、電極間隔が10
0μm以下の場合にも、試験を行うことができるメンブ
レン型プローブ装置を提供することである。
[0015] Still another object of the present invention is to provide a semiconductor device having an electrode spacing of 10
An object of the present invention is to provide a membrane-type probe device capable of performing a test even when the thickness is 0 μm or less.

【0016】本発明のもう一つの目的は、微細なタング
ステン球の形成技術を利用したメンブレン型プローブ装
置を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a membrane-type probe device utilizing a technique for forming fine tungsten spheres.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
電極を配置した構成を有する半導体装置を検査するため
に使用されるメンブレン型プローブ装置において、メン
ブレン部材と、前記半導体装置上の電極に対して、それ
ぞれ直接、接触可能に、前記メンブレン部材上に設けら
れた導電性の球状突起とを備えているメンブレン型プロ
ーブ装置が得られる。ここで、前記導電性の球状突起
は、タングステンによって構成されたコアを含むボール
によって形成されており、且つ、前記ボールは、60μ
m以下の直径を有し、且つ3μm以下の直径バラツキ
を有している。
According to the present invention, there is provided a membrane-type probe device used for inspecting a semiconductor device having a configuration in which a plurality of electrodes are arranged, comprising: a membrane member; and an electrode on the semiconductor device. A membrane-type probe device having a conductive spherical projection provided on the membrane member so as to be able to directly contact each other. Here, the conductive spherical protrusion is formed of a ball including a core made of tungsten, and the ball has a size of 60 μm.
m and a diameter variation of +3 μm or less.

【0018】更に、本発明に係るメンブレン型プローブ
装置は、前記球状突起に結合され、前記球状突起を個々
に押下するための押下要素が前記メンブレン部材に設け
られており、且つ、前記各押下要素は、前記メンブレン
部材に設けられたスルーホール内に設けられた弾性を有
する金属材料によって構成されており、前記金属材料
は、前記球状突起を配列された前記メンブレン部材の面
とは、反対側の面に形成された電気配線と接続されてい
る。
Further, in the membrane-type probe device according to the present invention, a pressing element for individually pressing the spherical projections is provided on the membrane member, and each of the pressing elements is provided. Is made of a metal material having elasticity provided in a through hole provided in the membrane member, and the metal material has a surface opposite to the surface of the membrane member on which the spherical projections are arranged. It is connected to the electric wiring formed on the surface.

【0019】本発明の他の実施態様に係るメンブレン型
プローブ装置は、複数のチップ上の電極と、直接接触で
きるように、前記メンブレン部材上に配列された球状突
起を備えている。
A membrane-type probe device according to another embodiment of the present invention includes spherical projections arranged on the membrane member so as to be able to directly contact electrodes on a plurality of chips.

【0020】上記した球状突起として使用されるボール
は、従来より半導体装置の検査用プローブにタングステ
ンが用いられている様に、少なくとも、タングステンよ
りも電気伝導性(比抵抗)の大きくない材料から選択さ
れるべきであり、且つ、銅より充分高い硬度を備え、且
つ、42アロイ,ステンレススチール等に比べて熱伝導
の大きなタングステンを使用して構成されている。更
に、当該タングステンは、後工程で結果としてポアが起
こりにくいことも、判明した。
The ball used as the above-mentioned spherical projection is selected from a material having at least less electric conductivity (specific resistance) than tungsten, as in the case where tungsten is conventionally used for an inspection probe of a semiconductor device. And is made of tungsten which has a sufficiently higher hardness than copper and has a higher thermal conductivity than 42 alloy, stainless steel or the like. Further, it was also found that the tungsten is less likely to cause pores in a subsequent step.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下,本発明の実施の形態につい
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0022】図1を参照して、本発明に係るメンブレン
型プローブ装置によって、試験できる半導体装置を説明
する。図示された半導体装置は、マルチチップモジュー
ル(MCM)型の半導体装置を示しているが、CSPタ
イプの半導体装置、或いは、ウェハー上に形成された複
数チップからなる半導体装置であっても良い。
Referring to FIG. 1, a description will be given of a semiconductor device which can be tested by the membrane type probe device according to the present invention. Although the illustrated semiconductor device is a multi-chip module (MCM) type semiconductor device, it may be a CSP type semiconductor device or a semiconductor device including a plurality of chips formed on a wafer.

【0023】図示された半導体装置は、基板10と、基
板10一表面上に、縦横に複数列配列されたバンプパッ
ド11を有しており、これらバンプパッド11は、基板
10内部に設けられた素子と電気的に接続された電極と
して動作する。各バンプパッド11には、それぞれ導電
性のバンプが取り付けられる。また、図示されたバンプ
パッド11は、最外周に配列されたパッド列11A、最
外周パッド列11Aより、基板10の内側に配列された
パッド列11B、11Cを備えている。尚、パッド間の
間隔(即ち、ピッチ)は、0.7−0.8mmである。
The illustrated semiconductor device has a substrate 10 and bump pads 11 arranged in a plurality of rows and columns on one surface of the substrate 10, and these bump pads 11 are provided inside the substrate 10. It operates as an electrode electrically connected to the element. A conductive bump is attached to each bump pad 11. The illustrated bump pad 11 includes a pad row 11A arranged on the outermost periphery, and pad rows 11B and 11C arranged on the inner side of the substrate 10 from the outermost pad row 11A. Note that the interval (ie, pitch) between the pads is 0.7-0.8 mm.

【0024】図示されているように、バンプパッド11
が二次元的に、複数列配列された半導体装置を従来のメ
ンブレン型試験プローブ(例えば、特公平8−3341
3号公報に記載された試験用プローブ)で試験すること
は、非常に難しい。これは、公報に記載された試験用プ
ローブを用いた場合、図1の最外周に配列されたパッド
列11Aに、試験用プローブの接触パッドを接触させる
ことができるが、最外周より内側に配列されたパッド列
11B、11Cに接触パッドを接触させることはできな
いからである。
As shown, the bump pads 11
Are connected to a conventional membrane-type test probe (for example, Japanese Patent Publication No. 8-3341).
It is very difficult to test with the test probe described in Japanese Patent Publication No. This is because when the test probe described in the publication is used, the contact pads of the test probe can be brought into contact with the pad row 11A arranged on the outermost periphery in FIG. This is because the contact pads cannot be brought into contact with the pad rows 11B and 11C.

【0025】このことを考慮して、本発明に係るメンブ
レン型プローブ装置20は、図2に示すように、中央部
に、接触パッド部を備えており、且つ、ICテスターと
の接続を考慮して、円形の外形形状を有している。中央
部の接触パッド部には、予め半導体装置のバンプパッド
の配列と同じ配列を備えた接触パッド21が設けられて
いる。より具体的に言えば、図示されたメンブレン型プ
ローブ装置20の接触パッド21は、図1に示された最
外周パッド列11Aに対応した接触パッド列21A、及
び、内側に配列されたパッド列11B、11Cにそれぞ
れ対応して配列された接触パッド列21B、21Cとを
備えており、これらの接触パッド列21A、21B、2
1Cの数、ピッチは、基板10のパッド列11A、11
B、11Cと同一である。この場合、接触パッド列を構
成する各接触パッドは、対応する基板10上のパッドと
接触できれば、各接触パッドの寸法は、対応する基板1
0上のパッドの寸法と若干異なっていても良い。
Taking this into consideration, the membrane type probe device 20 according to the present invention has a contact pad portion at the center as shown in FIG. 2 and takes into consideration the connection with the IC tester. And has a circular outer shape. A contact pad 21 having the same arrangement as the arrangement of the bump pads of the semiconductor device is provided in advance in the center contact pad portion. More specifically, the illustrated contact pads 21 of the membrane type probe device 20 include a contact pad row 21A corresponding to the outermost peripheral pad row 11A shown in FIG. 1 and a pad row 11B arranged inside. , 11C are arranged corresponding to the contact pad rows 21B, 21C, respectively.
The number and pitch of 1C are the pad rows 11A and 11
B, 11C. In this case, if each contact pad constituting the contact pad row can contact a corresponding pad on the substrate 10, the size of each contact pad will be larger than that of the corresponding substrate 1.
It may be slightly different from the size of the pad above zero.

【0026】メンブレン型プローブ装置20の接触パッ
ド部に設けられた接触パッド21は、透明な樹脂、例え
ば、ポリイミド等上に形成されており、各接触パッド2
1は、当該メンブレン型プローブ装置20の外周に配列
されたテスタ接続用電極22と電気配線23(破線)を
介して電気的に接続されている。
The contact pads 21 provided on the contact pads of the membrane type probe device 20 are formed on a transparent resin, for example, polyimide or the like.
1 is electrically connected to tester connection electrodes 22 arranged on the outer periphery of the membrane type probe device 20 via electric wiring 23 (broken line).

【0027】図3を参照すると、図2に示されたメンブ
レン型プローブ装置20と、図1に示された基板10と
の位置関係が示されている。図3に示されているよう
に、半導体装置の基板10上には、バンプパッド11が
配列されており、他方、メンブレン型プローブ装置20
の中央部に配置された接触パッド21は、基板10上の
バンプパッド11と一対一に配置されている。図示され
た接触パッド21は、タングステンコアを有する球状突
起25によって構成されており、各球状突起25は、メ
ンブレン型プローブ装置20の透明なメンブレン部材2
6(例えば、ポリイミド)の一表面に取り付けられてお
り、メンブレン型プローブ装置20は、各球状突起26
を対応する基板10のバンプパッド11に接触させるこ
とができるように、構成されている。
Referring to FIG. 3, there is shown a positional relationship between the membrane type probe device 20 shown in FIG. 2 and the substrate 10 shown in FIG. As shown in FIG. 3, bump pads 11 are arranged on a substrate 10 of a semiconductor device, while a
The contact pads 21 arranged in the center of the substrate 10 are arranged one-to-one with the bump pads 11 on the substrate 10. The illustrated contact pad 21 is constituted by spherical projections 25 having a tungsten core, and each spherical projection 25 is provided on the transparent membrane member 2 of the membrane type probe device 20.
6 (for example, polyimide), the membrane-type probe device 20
Can be brought into contact with the bump pads 11 of the corresponding substrate 10.

【0028】具体的に言えば、図示された球状突起25
は、メンブレン部材26に形成されたスルーホール27
を介して、メンブレン部材26の他表面上の電気配線2
3と電気的に接続されている。
Specifically, the illustrated spherical projection 25
Is a through hole 27 formed in the membrane member 26.
Through the electrical wiring 2 on the other surface of the membrane member 26
3 is electrically connected.

【0029】ここで、図4に示すように、各球状突起2
5は、球状のタングステンコア36と、その上に設けら
れた下地めっき層37と、表面に設けられた半田被覆層
38とによって構成されている。図示されたタングステ
ンコア36は、60μmの直径D1を有し、その直径精
度は、±2μm以下であった。尚、タングステンコアの
直径は、80μm程度でも使用できることが確認されて
おり、且つ、直径精度は、±3μm以下でも、実用的に
使用できる場合があった。更に、下地めっき層37は、
0.1−0.3μmの厚さを有するニッケル層によって
形成されており、且つ、半田被覆層38は、7−8μm
の厚さを有するPbSn層によって形成されている。し
たがって、図示された球状突起25の全体の直径D2
は、75μmであった。尚、半田被覆層38は、AgS
n、CuSn等によって形成されても良い。これら球状
突起25の製造方法は、本発明者等の出願に係る特願平
10−62782号明細書で詳述したから、ここでは、
改めて説明しない。
Here, as shown in FIG.
5 comprises a spherical tungsten core 36, a base plating layer 37 provided thereon, and a solder coating layer 38 provided on the surface. The illustrated tungsten core 36 had a diameter D1 of 60 μm, and its diameter accuracy was ± 2 μm or less. It has been confirmed that a tungsten core having a diameter of about 80 μm can be used, and a diameter accuracy of ± 3 μm or less can be used practically. Further, the base plating layer 37
It is formed of a nickel layer having a thickness of 0.1-0.3 μm, and the solder coating layer 38 has a thickness of 7-8 μm.
Is formed by a PbSn layer having a thickness of Thus, the overall diameter D2 of the illustrated spherical projection 25
Was 75 μm. The solder coating layer 38 is made of AgS
n, CuSn or the like. The method of manufacturing these spherical projections 25 was described in detail in Japanese Patent Application No. 10-62782 filed by the present inventors.
I won't explain again.

【0030】図3に戻ると、メンブレン部材20には、
約70μmの直径を有するスルーホール27が、各球状
突起25、即ち、各バンプパッド11に対応して設けら
れており、各スルーホール27内には、球状突起25を
基板10のバンプパッド11の方へ押下する押下要素と
して、弾性を有する金属材料の線材30が挿入されてい
る。この線材30は、例えば、マルエージング鋼、ベリ
リウム銅合金等を金メッキした線によって形成される
か、或いは、その他バネ性を有する導電性線材をリボン
形状に形成され、当該線材30の一端は、球状突起25
に固定されている。
Returning to FIG. 3, the membrane member 20 includes
A through hole 27 having a diameter of about 70 μm is provided corresponding to each spherical projection 25, that is, each bump pad 11. In each through hole 27, a spherical projection 25 is formed in the bump pad 11 of the substrate 10. A wire rod 30 of a metal material having elasticity is inserted as a pressing element for pressing down. The wire 30 is formed of, for example, a gold-plated wire of maraging steel, beryllium copper alloy, or the like, or a conductive wire having a spring property is formed in a ribbon shape, and one end of the wire 30 is spherical. Protrusion 25
It is fixed to.

【0031】本発明者等の実験によれば、微小な球状突
起25に線材30を固定する方法として、0.4ジュー
ルのレーザパルスを2m秒間、球状突起25と線材30
の先端に照射することによって、レーザ溶接できること
が確認された。また、スルーホール27内の線材30
は、リボンの形状であっても良い。この場合、線又はリ
ボン形状の線材30には、長さ方向に予めばね機能を発
揮させるために、1又は数点の微小打刻を施し、圧縮力
が加えられた場合に、伸縮自在の屈伸運動の機能を持た
せることができる。したがって、コンタクト時にバンプ
パッド11側に対して完全に導通が得られ、且つ、不必
要な余分のトルクを回避、吸収して、電極部の破損を防
止できる。
According to experiments by the present inventors, as a method of fixing the wire 30 to the minute spherical protrusion 25, a laser pulse of 0.4 Joule is applied for 2 milliseconds and the spherical protrusion 25 and the wire 30 are fixed.
It was confirmed that laser welding could be performed by irradiating the tip of the sample. Also, the wire 30 in the through hole 27
May be in the form of a ribbon. In this case, the wire 30 in the form of a wire or a ribbon is subjected to one or a few minute embossings in order to exert a spring function in the length direction in advance, and when a compressive force is applied, the wire 30 is stretchable and stretchable. Exercise function can be provided. Therefore, at the time of contact, complete continuity is obtained with respect to the bump pad 11 side, and unnecessary extra torque can be avoided and absorbed to prevent damage to the electrode portion.

【0032】また、線材30をリボン状にした場合、円
形形状のスルーホール内に、一本(図の30)又は、2
本(30')以上挿入して、装着できるため、微小バネ
部の調整、補強にも有効である。
When the wire 30 is formed in a ribbon shape, one (30 in the figure) or two
Since it can be inserted and attached by more than the book (30 '), it is also effective for adjustment and reinforcement of the minute spring portion.

【0033】また、スルーホール27内に内包された線
材30の他端は、電気配線23を形成する金属材料、例
えば、銅にロウ材等より接続されている。したがって、
各球状突起25は、線材25及び電気配線23を介し
て、図2に示されたテスタ接続用電極22に接続されて
いる。
The other end of the wire 30 included in the through hole 27 is connected to a metal material for forming the electric wiring 23, for example, copper by a brazing material or the like. Therefore,
Each spherical projection 25 is connected to a tester connection electrode 22 shown in FIG. 2 via a wire 25 and an electric wiring 23.

【0034】図3に示されたメンブレン型プローブ装置
20を使用して、半導体装置を試験する場合、メンブレ
ン型プローブ装置20は、図3に示すように、半導体装
置の基板10のバンプパッド11上に位置付けられる。
この時、メンブレン型プローブ装置20は、その球状突
起25が、基板10上のバンプパッド11と一対一にな
るように、位置づけられる。この位置合せを容易にする
ためには、メンブレン部材26は、透明な材料で形成さ
れることが望ましい。
When a semiconductor device is tested using the membrane type probe device 20 shown in FIG. 3, the membrane type probe device 20 is mounted on the bump pad 11 of the substrate 10 of the semiconductor device as shown in FIG. It is positioned in.
At this time, the membrane-type probe device 20 is positioned such that the spherical projections 25 are one-to-one with the bump pads 11 on the substrate 10. In order to facilitate this alignment, it is desirable that the membrane member 26 be formed of a transparent material.

【0035】ここで、半導体装置の基板11の表面は、
通常、2μm程度の凹凸を有しているから、基板11の
表面と、球状突起25との間隔は、約6μm程度に、保
たれる。この状態で、シリコーン等によって形成された
クランプ部材31がメンブレン部材26の電気配線23
側に、配置され、当該クランプ部材31により、メンブ
レン部材26を押圧する。この押圧によって、電気配線
23に接続されたスルーホール27内の線材30は、1
0μm程度、図3の下方に伸長して、これによって、各
球状突起25は、対応する基板11上のバンプパッド1
1と十分接触できた。更に、実験によれば、線材30は
20μmまで伸長できるように構成できた。
Here, the surface of the substrate 11 of the semiconductor device is
Usually, the projections and depressions have a roughness of about 2 μm, so that the distance between the surface of the substrate 11 and the spherical projection 25 is kept at about 6 μm. In this state, the clamp member 31 made of silicone or the like is used for the electric wiring 23 of the membrane member 26.
And the membrane member 26 is pressed by the clamp member 31. Due to this pressing, the wire 30 in the through hole 27 connected to the electric wiring 23 becomes 1
Each of the spherical protrusions 25 extends downward by about 0 μm in FIG.
1 was fully in contact. Further, according to the experiment, the wire 30 could be configured to be able to extend up to 20 μm.

【0036】このように、基板11上のバンプパッド1
1と球状突起25とが接触し、且つ、テスタ接続用電極
22にICテスタが接続されると、半導体装置は、IC
テスタによって試験することができる。
As described above, the bump pads 1 on the substrate 11
1 and the spherical projection 25 are in contact with each other, and the IC tester is connected to the tester connection electrode 22, the semiconductor device becomes
Can be tested by a tester.

【0037】図示されたメンブレン型プローブ装置20
のプローブとして動作する球状突起25は、球形である
ため、基板11のバンプパッド11との接触は、限りな
く点に近く、且つ、先端が尖っていないため、球状突起
25とバンプパッド11との接触によって、バンプパッ
ド11が損傷を受けないと言う利点がある。
The illustrated membrane probe device 20
Since the spherical projection 25 operating as a probe of the above is spherical, the contact with the bump pad 11 of the substrate 11 is as close as possible to a point and the tip is not sharp, so that the contact between the spherical projection 25 and the bump pad 11 There is an advantage that the bump pad 11 is not damaged by the contact.

【0038】上に述べた実施の形態では、マルチチップ
モジュールを試験するメンブレン型プローブ装置につい
て説明したが、本発明は、何等、これに限定されること
なく、球状突起25の配列、即ち、接触パッド21の配
列を試験される半導体装置のパッド、或いは、電極配列
に応じて変化させることにより、種々の半導体装置に適
用できる。したがって、試験される半導体装置は、FC
/BGA(フリップチップ・ボール・グリッド・アレ
イ)、ボール・グリッド・アレイ(BGA)、FC−C
SP(フリップチップ−チップサイズパッケージ)等の
試験にも、本発明に係るメンブレン型プローブ装置は、
使用できる。
In the above-described embodiment, the membrane-type probe device for testing the multi-chip module has been described. However, the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to various semiconductor devices by changing the arrangement of the pads 21 according to the pads of the semiconductor device to be tested or the electrode arrangement. Therefore, the semiconductor device to be tested is FC
/ BGA (Flip Chip Ball Grid Array), Ball Grid Array (BGA), FC-C
For testing such as SP (flip chip-chip size package) etc., the membrane type probe device according to the present invention
Can be used.

【0039】更に、図3に示された実施の形態では、メ
ンブレン部材26が単層の場合を説明したが、耐熱性及
び可撓性を有する材料を使用すれば、メンブレン部材2
6を多層構造にすることも可能であり、この場合には、
より多くの電極を有する半導体装置、例えば、ウェハー
全体を単一のメンブレン型プローブ装置により試験する
ことも可能になる。
Further, in the embodiment shown in FIG. 3, the case where the membrane member 26 is a single layer has been described, but if a material having heat resistance and flexibility is used, the membrane member 2 can be used.
It is also possible to make 6 a multilayer structure, in which case
It is also possible to test a semiconductor device having more electrodes, for example, an entire wafer, with a single membrane probe device.

【0040】また、本発明に使用される球状突起として
は、80μm以下、好ましくは、60μm以下の直径を
有し、等方性の組織を備えたタングステンコアも開発さ
れていることから、バンプパッドが,100μm以下の
間隔で配置された半導体装置を試験するメンブレン型プ
ローブ装置も製作できる。
As a spherical projection used in the present invention, a tungsten core having a diameter of 80 μm or less, preferably 60 μm or less and having an isotropic structure has been developed. However, a membrane-type probe device for testing semiconductor devices arranged at intervals of 100 μm or less can also be manufactured.

【0041】更に、球状突起を押下する押下要素として
は、弾性を有する線材だけでなく、電歪素子等を使用す
ることも可能である。
Further, as a pressing element for pressing the spherical projection, not only an elastic wire, but also an electrostrictive element or the like can be used.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように,本発明によれば、
試験されるべき半導体装置の電極に応じて、導電性の球
状突起をメンブレン部材上に配列しておき、当該球状突
起を直接、半導体装置の電極に接触させて、試験を行う
メンブレン型プローブ装置が得られる。したがって、本
発明に係るプローブ装置は、複雑な電極配置を有する半
導体装置をも、簡単に試験できると言う利点がある。更
に、接触用のプローブとして、球状の突起を使用してい
るため、試験されるべき半導体装置の電極に接触して
も、当該電極に損傷を与えないと言う効果がある。ま
た、球状突起自体、極めて微細化できるため、半導体装
置の電極のピッチ、或いは、間隔が極めて狭くなって
も、各球状突起を一つづつ個別に、各電極に接触でき
る。更に、本発明に係るメンブレン型プローブ装置は、
半導体装置がパッケージに封入される前に、当該半導体
装置の良否を判定できるため、パッケージに要する費用
等を削減できる。尚、半導体ウェハーの状態において、
チップ毎に良否を判定することも可能であるため、不良
チップに対する処理等をも省略できる。
As described above, according to the present invention,
According to the electrodes of the semiconductor device to be tested, conductive spherical protrusions are arranged on the membrane member, and the spherical protrusions are directly contacted with the electrodes of the semiconductor device, and a membrane-type probe device for performing a test is used. can get. Therefore, the probe device according to the present invention has an advantage that a semiconductor device having a complicated electrode arrangement can be easily tested. Furthermore, since the spherical projection is used as the contact probe, even if it comes into contact with the electrode of the semiconductor device to be tested, there is an effect that the electrode is not damaged. Further, since the spherical projections themselves can be extremely miniaturized, even if the pitch or interval of the electrodes of the semiconductor device becomes extremely narrow, each spherical projection can be individually contacted with each electrode one by one. Further, the membrane-type probe device according to the present invention,
Since the quality of the semiconductor device can be determined before the semiconductor device is sealed in the package, the cost required for the package can be reduced. In the state of the semiconductor wafer,
Since it is possible to determine pass / fail for each chip, it is possible to omit processing for a defective chip.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係るメンブレン型プロー
ブ装置によって試験できる半導体装置の一例を示す平面
図である。
FIG. 1 is a plan view showing an example of a semiconductor device that can be tested by a membrane-type probe device according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態に係るメンブレン型プロー
ブ装置を説明するための平面図である。
FIG. 2 is a plan view illustrating a membrane-type probe device according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態によるメンブレン型プロー
ブ装置と、試験される半導体装置との位置関係を示す部
分断面図である。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a positional relationship between a membrane-type probe device according to an embodiment of the present invention and a semiconductor device to be tested.

【図4】本発明に係るメンブレン型プローブ装置に使用
される球状突起の構成を説明するための断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a configuration of a spherical projection used in the membrane-type probe device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体装置の
基板 11、11A、11B、11C バンプパッド 20 メンブレン型
プローブ装置 21、21A、21B、21C 接触パッド 22 テスタ接続用
電極 25 球状突起 26 メンブレン部
材 27 スルーホール 30 線材 31 クランプ部材 36 タングステン
コア 37 下地めっき層 38 半田被覆層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate of semiconductor device 11, 11A, 11B, 11C Bump pad 20 Membrane type probe device 21, 21A, 21B, 21C Contact pad 22 Tester connection electrode 25 Spherical protrusion 26 Membrane member 27 Through hole 30 Wire 31 Clamp member 36 Tungsten core 37 Base plating layer 38 Solder coating layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水上 正彦 富山県富山市岩瀬古志町2番地 東京タ ングステン株式会社富山製作所内 (72)発明者 土井 良彦 東京都台東区東上野五丁目24番8号 東 京タングステン株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−211753(JP,A) 特開 平7−20150(JP,A) 特開 平4−330749(JP,A) 特開 平7−288271(JP,A) 特開 平8−304462(JP,A) 特開 平9−101326(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 1/06 - 1/073 G01R 31/26 H01L 21/66 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masahiko Mizukami 2nd Iwase Koshi-cho, Toyama-shi, Toyama Pref. Toyama Works, Tokyo Tungsten Co., Ltd. (72) Inventor Yoshihiko Doi 5-24-8 Higashi-Ueno, Taito-ku, Tokyo Tokyo Tungsten Co., Ltd. (56) References JP-A-7-211753 (JP, A) JP-A-7-20150 (JP, A) JP-A-4-330749 (JP, A) JP-A-7-288271 (JP, A) JP-A-8-304462 (JP, A) JP-A-9-101326 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01R 1/06-1 / 073 G01R 31/26 H01L 21/66

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数の電極を配置した構成を有する半導
体装置を検査するために使用されるメンブレン型プロー
ブ装置において、メンブレン部材と、前記半導体装置上
の電極に対して、それぞれ直接、接触可能に、前記メン
ブレン部材上に設けられた導電性の球状突起と、前記メ
ンブレン部材に設けられると共に、前記球状突起に結合
され、前記球状突起を個々に押下するための押下要素と
を備え、前記各押下要素は、前記メンブレン部材に設け
られたスルーホール内に設けられた弾性を有する金属材
料によって構成されており、前記金属材料は、前記球状
突起を配列された前記メンブレン部材の面とは、反対側
の面に形成された電気配線と接続されていることを特徴
とするメンブレン型プローブ装置。
In a membrane type probe device used for inspecting a semiconductor device having a configuration in which a plurality of electrodes are arranged, a membrane member and an electrode on the semiconductor device can be directly contacted with each other. A conductive spherical projection provided on the membrane member, and a pressing element provided on the membrane member and coupled to the spherical projection, for individually pressing the spherical projection, The element is made of a metal material having elasticity provided in a through hole provided in the membrane member, and the metal material is on a side opposite to a surface of the membrane member on which the spherical protrusions are arranged. A membrane-type probe device, which is connected to electric wiring formed on the surface of the probe.
【請求項2】 請求項1において、前記電気配線は、前
記メンブレン部材の周辺に配置されたテスタ接続用電極
と接続されていることを特徴とするメンブレン型プロー
ブ装置。
2. The membrane-type probe device according to claim 1, wherein said electric wiring is connected to a tester connection electrode arranged around said membrane member.
【請求項3】 請求項1又は2において、前記導電性の
球状突起は、タングステンによって構成されたコアを含
むボールによって形成されていることを特徴とするメン
ブレン型プローブ装置。
3. The membrane-type probe device according to claim 1, wherein the conductive spherical projection is formed by a ball including a core made of tungsten.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかにおいて、前記
ボールは、80μm以下の直径を有し、且つ±2μm以
下の直径精度を有しているタングステンコアによって形
成されていることを特徴とするメンブレン型プローブ装
置。
4. The claim 1, wherein the ball has a feature that it is formed by a tungsten core having a diameter of less than 80 [mu] m, and and have a diameter of less than accuracy ± 2 [mu] m Membrane-type probe device.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかにおいて、前
記半導体装置は、ウェハーに形成された複数のチップに
よって構成されており、前記複数のチップ上の電極と、
直接接触できるように、前記球状突起は、前記メンブレ
ン部材上に配列されていることを特徴とするメンブレン
型プローブ装置。
5. The one of claims 1 to 4, wherein the semiconductor device is constituted by a plurality of chips formed on the wafer, the electrode on the plurality of chips,
The membrane-type probe device, wherein the spherical protrusions are arranged on the membrane member so as to be able to make direct contact.
【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかにおいて、前
記球状突起の配置は、前記半導体装置上の電極の配置
と、同じであることを特徴とするメンブレン型プローブ
装置。
In any one of claims 6] claims 1 to 5, wherein the arrangement of the spherical projections, the arrangement of the electrodes on the semiconductor device, a membrane type probe device which is a same.
【請求項7】 請求項1乃至6のいずれかにおいて、前
記球状突起は、前記メンブレン部材の面上の所定方向
に、複数列配列されていることを特徴とするメンブレン
型プローブ装置。
7. The membrane-type probe device according to claim 1, wherein the spherical projections are arranged in a plurality of rows in a predetermined direction on a surface of the membrane member.
【請求項8】 請求項7において、前記球状突起は、前
記所定方向と交差する方向にも、複数列配列されている
ことを特徴とするメンブレン型プローブ装置。
8. The method of claim 7, wherein the spherical projection are also a direction that intersects the predetermined direction, the membrane type probe device characterized by being a plurality of rows arranged.
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