專利名稱：探針板、使用其的檢查方法及由該方法檢查的半導體裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及與半導體晶片上形成的半導體元件的端子相接觸并在半導體元件的電檢查中使用的探針板(probe card)、使用其的半導體元件的檢查方法以及通過該檢查方法檢查的半導體裝置。
背景技術：
現有的探針板為了滿足伴隨半導體元件的高集成化而來的探針板的多針化、窄距化的要求，在探針板的基板上通過電鍍處理形成測定探針，并使測定探針的尖端的接觸點一致，從而在給與適當的過壓(overdrive)量時確保幾乎一致的接觸壓(例如，參照專利文獻1)。
這樣的檢測測定位置的針尖位置的方法是對在傾斜設置的基板上安裝的測定探針的尖端進行拍攝得到圖像輪廓，進行測定探針的尖端的針尖位置的檢測，根據檢測出的針尖位置使測定探針的尖端和半導體元件的端子相重合接觸，進行半導體元件的電檢查(例如，參照專利文獻2)。
特公平7-82027號公報(第2頁0003段-0007段、圖1)[專利文獻2]特開2000-249745號公報(第3頁0017段-第4頁0023段、圖1)然而，就上述專利文獻2的技術來說，具有以下問題由于從拍攝測定探針的尖端的圖像輪廓，檢測測定探針的尖端的針尖位置并進行水平方向的定位，所以通過探針板的升降裝置、設置半導體晶片的工作臺的松動或經過時間變化等產生垂直方向的位置偏差時，接觸測定探針時的過壓量就不合適，接觸壓過小，接觸電阻增加，很難正確進行電檢查。
這樣一來的結果就是使作為制品的半導體裝置的正常品的不良率增加。
發明內容
本發明是為了解決上述問題而做成的，其目的是提供一種裝置，使測定探針的過壓量合適并使接觸壓穩定，實現接觸電阻的減少。
為了解決上述課題，本發明的探針板具備測定探針，與半導體晶片上形成的半導體元件的端子相接觸；以及基板，用于裝配該測定探針，其特征在于，在上述基板的上述測定探針的外側的區域上設置虛探針(dummy probe)，將該虛探針的端部的端面作為基準面，該基準面成為設定上述半導體晶片的端子與上述測定探針的尖端之間間隔的基準。
由此，本發明能夠很容易地測定探針板的高度，即使在檢查裝置上產生垂直方向的偏差的情況下，也能夠使過壓量合適并將測定探針按壓到端子上，能夠減少接觸電阻并正確地進行半導體晶片的電檢查，而且能夠得到可降低作為制品的半導體裝置的正常品的不良率的效果。
圖1是表示實施例的探針板的側視圖。
圖2是圖1的箭頭A方向視圖。
圖3是表示實施例的半導體晶片的檢查裝置的說明圖。
圖4是表示虛探針相對于實施例的半導體晶片的設置部位的說明圖。
圖5是表示實施例的半導體晶片的檢查步驟的說明圖。
圖6是表示實施例的針狀突起尖端的過壓量的說明圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發明的探針板的實施例進行說明。
圖1是表示實施例的探針板的側視圖，圖2是圖1的箭頭A方向的視圖，圖3是表示實施例的半導體晶片的檢查裝置的說明圖，圖4是表示實施例的虛探針對半導體晶片的設置部位的說明圖。
圖3中，1是檢查裝置。
2是半導體晶片，形成LSI等的多個半導體元件3a、3b(參照圖4，沒有必要區別位置時，稱為半導體元件3)。本實施例的半導體晶片2中，分割形成的半導體元件3成為小片，是為了制造晶片級芯片尺寸封裝型的半導體裝置的半導體晶片。
4是作為端子的焊錫球，使焊錫附著在半導體元件3的外部連接端子5上，形成為大致呈半球形的突起。
6是檢查裝置1的工作臺，具備未圖示的X-Y移動機構，設置半導體晶片2。
7是作為距離測定裝置的照相機，是在工作臺6的半導體晶片2的檢查開始時在原位置附近設置的具有變焦功能的照相機，具有通過拍攝的對象物的圖像對于對象物進行認識的功能以及通過聲波的反射等檢測焦距并測定到所認識的對象物的距離的功能。
該照相機7的視野為最小拍攝倍率時，其范圍能夠拍攝1個半導體元件3的整體，最大的拍攝倍率時，其范圍設定為只能夠拍攝后述的虛探針16的基準面18的整體及其附近區域。
8是探針板裝配臺，設置進行半導體晶片2的半導體元件3的電檢查的繼電器、電阻、電源供給通路等以及連接這些的布線，裝配探針板11。
在探針板裝配臺8上設置未圖示的升降機構以及繞水平軸的旋轉機構，使構成為能夠對探針板11的上下方向的位置和傾角進行修正。
9是檢查裝置1的控制裝置的控制部，具有執行工作臺6的X-Y方向移動、探針板裝配臺8的升降或旋轉等移動控制的功能。
10是存儲部，具有儲存控制部9所執行的移動控制程序及其處理結果等的功能。
此外，在存儲部10中預先設定并儲存了下述各個量將虛探針16的基準面18的高度作為與照相機7所檢測出的焦距相對應的距離的設定基準距離；以及作為形成在半導體晶片2上的焊錫球4和測定探針13的尖端之間適當的間隔的間隔基準值等，該間隔基準值是在設置于工作臺6上的半導體晶片2的半導體元件3的焊錫球4與位于設定基準距離的探針板11的測定探針13的尖端(在本實施例中是針狀突起15的尖端)的距離上加上了適當的過壓量δ(測定探針13的尖端抵接在焊錫球4等的端子上后的壓入量)。
在圖1、圖2中，12是探針板11的基板，形成為大致四邊形，在探針板裝配臺8上定位并裝配。
13是測定探針，是以金屬等導電性材料形成的、具有比接觸的焊錫球4的直徑小的直徑的圓柱部件，分成與成為檢查對象的一個半導體元件3的多個焊錫球4對應的探針組14(指圖2所示的雙點劃線包圍的多個測定探針13)，裝配到基板12上。在探針板裝配臺8上裝配時，構成為能夠與其規定的布線相連接。在本實施例中，為了能夠同時檢查8個半導體元件3，將測定探針13分成8個探針組14并裝配到基板12上。
15是針狀突起，在測定探針13的基板12的相反一側的端部，即，在尖端部呈脊狀配置并形成針狀部件。
16是虛探針(只有需要區別位置時才使用附加字a～d(參照圖2))，是以金屬材料等形成的、具有與測定探針13的直徑大致相等的直徑的圓柱部件，在基板12的大致中央部分設置的探針組14被設置在設置的探針設置區域17(指圖2中虛線包圍的區域)的外側，使基板12的相反一側的端部的端面成形為平面，使之作為檢查開始時的間隔基準值的設定的基準面18發揮功能。
虛探針16的長度設定為比測定探針13的長度短，即，設定為在檢查時，當測定探針13接觸到在半導體晶片2上形成的焊錫球時虛探針16未抵接半導體晶片2。
本實施例的測定探針13的長度設定為約0.75mm，虛探針16的長度設定為約0.3mm，分別在探針設置區域17的4個角的外側設置1根，共計4根虛探針16。
另外，虛探針16的根數既可以是1根，也可以是多根。設置多根虛探針16時的設置部位可以在大致呈4邊形的探針設置區域17的至少兩邊的外側至少設置3根，即，設定在能夠通過3個測定點構成平面的位置即可，優選如圖4所示設置在包圍成為檢查對象的半導體元件3a的外側的、屬于半導體元件3b的大致一半的區域(圖4所示的粗實線包圍的區域)的焊錫球4的設置位置。
以下，用圖5按照S所示的步驟對本實施例的半導體晶片的檢查方法進行說明。
S1(基準面高測定步驟)中，在開始半導體晶片2的檢查之前，檢查裝置1的控制裝置的控制部9使工作臺6移動，使探針板10位于半導體晶片2的檢查開始時的原位置，將設置在工作臺6上的照相機7的拍攝倍率調為最小，使工作臺6沿著X-Y方向移動探索圖2所示的虛探針16a，當通過圖像識別識別到虛探針16a時，將拍攝倍率調為最大，在其基準面18上結合焦點檢測焦距。
接下來，與上述同樣地移動照相機7識別虛探針16b，檢測其基準面18的焦距。同樣地檢測虛探針16c、16d的基準面18的焦距，從而測定虛探針16a～16d的基準面18的高度。
S2(探針板高修正步驟)中，控制部9以測定的各基準面18的高度為基礎，求得探針板的位置的修正值。
即，將測定的各基準面18的高度求平均值，求得到當前的基準面18的距離，算出其與從存儲部10讀取的設定基準距離之間的差值，求得圖5箭頭B所示的升降方向的修正值。
此外，從測定的各基準面18的高度中抽出位于最低位置的虛探針16的基準面18的高度，通過其高度與其他的虛探針16的基準面18的高度差和到該虛探針16的距離，算出相對于其他的虛探針16的傾角及其方向，求得作為使測定探針13的尖端成為與半導體晶片2的表面平行(本實施例中為水平)的面的傾角方向及該傾角的修正值。
而且，以求得的升降方向的修正值以及作為面的傾角方向和其傾角的修正值為基礎，使探針板裝配臺8中未顯示的升降機構動作，使探針卡11升降結合預先設定的設定基準距離進行修正，同時使未圖示的旋轉機構動作，使探針板11在圖5箭頭θ所示的方向旋轉，進行修正以使作為其面的傾角與半導體晶片2的表面平行。
S3(半導體晶片設置步驟)中，通過將成為檢查對象的半導體晶片2搬運到工作臺6的真空吸引等設置到規定的位置。
S4(測定探針按壓步驟)中，當控制部9將成為檢查對象的半導體晶片2設置在規定的位置上時，讀取存儲部10的探針板11的間隔基準值，將其作為探針板11的下降量通過探針板裝配臺8的未圖示的升降機構進行下降，在半導體晶片2的半導體元件3的焊錫球4上按壓測定探針13的針狀突起15的尖端，對半導體元件3進行電檢查。
此時，由于圖6所示的過壓量δ被預先加到間隔基準值中，所以當針狀突起15的尖端接觸并按壓到焊錫球4上時，針狀突起15的尖端插入到焊錫球4的量為與過壓量δ相當的長度，能夠減少接觸電阻，正確進行電檢查。
其后，控制部9使探針板11上升到設定基準距離，移動工作臺6，將半導體晶片2移動到接下來檢查的8個半導體元件3的各焊錫球4成為探針板11的測定探針13的位置的位置上，與上述步驟S4同樣地將測定探針13的尖端按壓到焊錫球4上，對半導體元件3進行電檢查。依次重復此工作，結束在半導體晶片2上形成的半導體元件3的電檢查。
這樣進行在半導體晶片2上形成的半導體元件3的電檢查并結束了檢查的半導體晶片2，以形成在其上的半導體元件3為單位被分割成為小片，從而制造本實施例的晶片級芯片尺寸封裝型的半導體裝置。
這時，可以保持半導體晶片2上形成多個半導體元件3的狀態，呈長方塊狀分割或不分割，使之作為半導體裝置發揮功能。
另外，上述步驟S1、S2的動作可以在每設置1片半導體晶片2時進行動作，也可以定期地(例如每制造一批半導體晶片2)或者根據需要實施。
此外，虛探針16為1根時，將該1根的基準面18的高度作為到當前的基準面18的距離，可以求出其與設定基準距離之差作為升降方向的修正值。
如以上說明所述，在本實施例中，在探針板的測定探針的外側區域內設定的虛探針的端部上，通過形成設定半導體晶片的焊錫球與測定探針的尖端之間的間隔的基準面，能夠很容易地測定探針板的高度，即使由于探針板的升降裝置或設置半導體晶片的工作臺的松動或經時間變化等產生垂直方向的位置偏差時，也能夠使過壓量適當，將測定探針按壓到焊錫球上，能夠使針狀突起的插入量適當，減少接觸電阻，在能夠正確進行半導體晶片的電檢查的同時，可降低作為制品的半導體裝置的正常品的不良率。
此外，由于在測定探針的尖端部設置針狀突起時，很難在針狀突起的尖端使照相機的焦點重合，所以即使在這種情況下，如果使用虛探針的基準面，就能夠很容易測定探針板的高度。
進而，通過在裝配有測定探針的大致呈四邊形的探針設置區域的至少兩邊的外側配置至少3根虛探針，從而由各個基準面的高度的測定值，能夠很容易地求得作為探針板的面的傾角，可使測定探針的尖端與半導體晶片的表面平行，可以實現插入與一個探針組對應的半導體元件的各個焊錫球或與多個探針組對應的半導體元件的各焊錫球的、測定探針的尖端的插入量的一致化，降低半導體元件的電檢查的偏差。特別是對于同時檢查多個半導體元件的探針板很有效。
進而，在半導體晶片上形成的半導體元件的檢查工序中，在半導體晶片的檢查的開始之前，設有下述檢查步驟，即進行修正以便通過預先使用虛探針的基準面高度的測定值來使探針板的高度成為設定的間隔基準值，從而能夠始終用適當的過壓量進行半導體元件的電檢查，能夠始終正確地進行半導體晶片的電檢查。
另外，本發明也適用于測定探針的尖端所接觸的端子是電極焊盤或外部連接端子等平坦的端子的情況。即使在這種情況下，由于與上述同樣地容易設定適當的過壓量，所以測定探針的尖端通過由測定探針自身的彈性(例如專利文獻2的情況下，通過傾斜設置的測定探針的彎曲得到的彈性)或測定探針自身或者探針板工作臺上設置的彈簧元件得到的彈性，能夠以與過壓量δ相當的力以適當的接觸壓按壓到端子上，減少接觸電阻，正確地進行電檢查。
在上述實施例中雖然說明了使用具有變焦功能的照相機作為距離測定裝置來識別虛探針的位置，通過聲波的反射檢測到基準面的焦距從而測定探針板的高度，但是也可以使用通過CCD(Charge CoupledDevice電荷耦合器件)等拍攝的對象物的圖像清晰度來檢測焦距的、具有測定到對象物的距離的功能的照相機或顯微鏡，還可以將通過超聲波、紅外線或電磁波等測定距離的儀器和識別虛探針的位置的照相機等組合使用。
權利要求
1.一種探針板，具備測定探針，與半導體晶片上形成的半導體元件的端子相接觸；以及基板，用于裝配該測定探針，其特征在于，在上述基板的上述測定探針的外側的區域上設置虛探針，將該虛探針的端部的端面作為基準面，該基準面成為設定上述半導體晶片的端子與上述測定探針的尖端之間間隔的基準。
2.如權利要求1所述的探針板，其特征在于，在上述基板上設置裝配上述測定探針的大致呈四邊形的探針設置區域，在該探針設置區域的至少兩邊的外側配置至少3根上述虛探針。
3.一種半導體元件的檢查方法，使用了探針板，該探針板具備測定探針，與半導體晶片上形成的半導體元件的端子相接觸，該半導體晶片設置于工作臺上；基板，用于裝配該測定探針；以及虛探針，在上述測定探針的外側的上述基板上，形成了成為設定上述半導體晶片與測定探針之間間隔的基準的基準面，其特征在于，具備基準面高測定步驟，測定上述虛探針的基準面的高度；探針板高修正步驟，以該測定的高度為基礎，結合預先設定的上述半導體晶片的端子與上述測定探針的尖端之間間隔的設定值來使上述探針板升降，修正探針板的高度；半導體晶片設置步驟，在上述工作臺的規定位置上設置檢查對象的半導體晶片；以及測定探針按壓步驟，使上述測定探針的尖端按壓到上述半導體晶片的半導體元件的端子上。
4.如權利要求3所述的半導體元件的檢查方法，其特征在于在設置于上述基板上的、裝配上述測定探針的大致呈四邊形的探針設置區域的至少兩邊的外側，配置至少3根上述虛探針，在上述基準面高測定步驟中測定所有的上述虛探針的基準面的高度，在上述探針板高修正步驟中修正通過上述各自的基準面的高度求得的傾角。
5.一種半導體裝置，其特征在于將使用權利要求3或權利要求4所述的半導體元件的檢查方法檢查的半導體晶片分割為小片而形成。
全文摘要
本發明提供一種裝置，使探針板的測定探針的過壓量合適并使接觸壓穩定，進而實現接觸電阻的減少。本發明的探針板具備測定探針，與半導體晶片上形成的半導體元件的端子相接觸；以及基板，用于裝配測定探針，其中，在基板的測定探針的探針設置區域外側的區域上設置虛探針，將該虛探針的端部的端面作為基準面，該基準面成為設定半導體晶片的端子與測定探針的尖端之間間隔的基準。
文檔編號G01R31/26GK1782716SQ20051008810
公開日2006年6月7日 申請日期2005年7月29日 優先權日2004年11月29日
發明者藤井大輔 申請人:沖電氣工業株式會社