JP7271824B2 - 半導体デバイスの検査治具 - Google Patents

Description

本発明は、半導体デバイスの検査治具及び検査方法に関し、さらに詳しくは、例えばＩ／Ｏ変換の機能を持ち、１０ＧＨｚ以上の信号を送受信し、２５０μｍ以下の狭ピッチ電極を備えた半導体デバイス等を検査するための検査治具に関する。

半導体集積回路の検査では、半導体基板上の複数のチップ内の集積回路に所定の信号を同時入力させ、このときの出力信号の正常／異常を同時検査することで、一括動作確認を行っている。そのための検査装置としては、例えば特許文献１に記載のアライメント装置が提案されている。このアライメント装置は、プローブシートに設けられているプローブ端子と半導体ウエハに形成されている検査用電極とを正確に位置合わせできるようにした装置である。詳しくは、半導体基板の外周付近に２個の位置合わせマークを形成し、プローブ基板にも２個の位置合わせマークを形成し、これら位置合わせマークの位置をそれぞれ検出して位置ずれ量を測定している。検査基板には、位置合わせマークを検出するために２個の貫通孔が設けられ、その２個の貫通孔の上方にそれぞれ１台のＣＣＤカメラを設置している。各ＣＣＤカメラは、検査基板の貫通孔を介して、半導体基板の位置合わせマーク及びプローブ基板の位置合わせマークを１個ずつ撮像し、撮像画像を用いて位置ずれ量を測定し、さらに、測定結果に基づいて基板載置台の位置を調整して、半導体基板の検査用電極とプローブ間の位置合わせと接触を行っている。

近年、半導体集積回路の多品種少量生産品に対応する半導体検査装置が要請されている。特許文献２では、特許文献１のような従来型の半導体検査装置をそのまま用いたときの問題（精度、その場観察及び価格に劣る）を解決した小型基板検査装置を提案している。その小型基板検査装置は、小形の半導体基板の集積回路中の検査用電極とプローブとの間の位置あわせ精度・接触精度が高く、処理基板全体の状態をその場で観察しながら検査ができる、安価で小型な基板検査装置であって、集積回路と、集積回路の電極に当接されるプローブ端子が設けられたプローブ基板とを位置合わせするために、プローブ基板を透明にして、集積回路に設けた複数の第１の位置合わせマークとプローブ基板に設けた複数の第２の位置合わせマークとをカメラにより撮像して位置合わせするという技術である。

半導体検査装置において、固定された半導体デバイスの電極と検査治具のプローブとの位置合わせは、半導体デバイスの上に検査治具を移動させ、半導体デバイス上の目印（使用していない電極や回路パターンなど）を目視（カメラによる一つの画像）により確認しながら、検査治具側との位置を少しずつ移動（ＸＹＺθ方向）させて調整している。

現在の半導体デバイスでは、１０ＧＨｚ以上の高周波信号を送受信するなど、高速化が進んでおり、電気信号を取り出して検査する検査冶具の伝送線路もインピーダンス整合をしなければならない。また、半導体デバイスには、Ｉ／Ｏ変換機能のための複数の受光素子、発光素子及び電気信号電極を備えたものがあり、そうした半導体デバイスの検査では、受光素子と発光素子との間で光信号の送受信を行っている。また、半導体デバイスの小型化もさらに進んでおり、近年では、サイズは５ｍｍ角以下、電極ピッチは２５０μｍ以下になっている。

ところで、近年のブロードバンドネットワークの普及と共に、信号の高速化、装置の小型化及び低コスト化が図られており、高速信号伝送にはノイズの影響を受けにくくするために、差動信号を用いるのが一般的になっている。このような差動信号伝送装置の伝送線路には、２本の信号線路（Ｓ）の間と両側にグランド（Ｇ）を配置したＧＳＧＳＧ構造の差動伝送線路が採用されていた。

高速化と高密度実装が可能な差動信号伝送装置として、例えば特許文献３では、差動伝送線路に流れる電流信号の伝送特性の確保および反射ノイズの抑制を両立させることができ、かつ差動伝送線路の面積を小さくすることができる差動信号伝送装置が提案されている。この差動信号伝送装置は、差動伝送線路と送信回路とを備え、その差動伝送線路は、誘電体層と、誘電体層の裏面に形成された裏面グランド層と、誘電体層の表面に形成された複数の信号線路とを少なくとも備え、送信回路は、抵抗Ｒ１～Ｒ３から構成され、抵抗Ｒ１，Ｒ２の値が差動伝送線路のｅｖｅｎモードインピーダンスと同じ値になり、かつ抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ３の１／２の抵抗値との並列抵抗値が差動伝送線路のｏｄｄモードインピーダンスＺｏｄｄと同じ値になるように、抵抗Ｒ１～Ｒ３の値が設定される。

特開２０００－１６４６５５号公報 特開２０１５－８２５８７号公報 特開２０１８－７１３２号公報

上記半導体デバイスの検査治具において、検査治具が備える高周波基板は、半導体デバイスからの電気信号を検査器側に伝送する過程でピッチ変換をする機能を有している。その際、信号導体Ｓ－Ｓ間を平行に保ったまま信号出力端子近辺まで配線し、信号出力端子の直前で分ける配線をした方がインピーダンスの変化点が少ない伝送線路を構築できる。しかしながら、電極ピッチが２５０μｍ以下の場合は、信号導体幅が狭いので、その配線方法では導体抵抗により減衰特性が悪化してしまうという問題がある。また、信号導体にグランド導体を沿わせてインピーダンス整合するという手段があるが、半導体デバイスの電極と高周波基板の電極とをプローブで接触させる部位では、より狭ピッチになっており、信号導体にグランド導体を沿わせること自体が困難である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、Ｉ／Ｏ変換の機能を持ち、１０ＧＨｚ以上の信号を送受信し、２５０μｍ以下の狭ピッチ電極を備えた半導体デバイス等を検査するための、半導体デバイスの検査治具を提供することにある。

（１）本発明に係る半導体デバイスの検査治具は、半導体デバイスの電気特性の検査に使用される検査治具であって、
前記半導体デバイスの電気信号電極と対応する位置に設けられる前記複数のプローブと、前記プローブに接触する接触電極を有するインピーダンス整合された高周波基板と、前記電気信号電極と前記接触電極とを電気的に接続する位置に前記プローブを固定するホルダーとを備え、
前記高周波基板は、一方の面にグランド層が設けられ、他方の面に回路パターンが設けられ、前記回路パターンは、前記プローブと接触する前記接触電極付近のＡ領域では１対の信号導体を平行に配線している差動伝送領域と、前記Ａ領域から離れたＢ領域では前記信号導体の導体幅を拡大しているシングルエンド伝送領域と、さらに前記信号導体を信号出力端子に向けて配線する領域とを有する、ことを特徴とする。

この発明によれば、プローブと接触する接触電極は２５０μｍ以下又は１５０μｍ以下の狭ピッチであるので、接触電極付近のＡ領域を、信号導体を２本（１対）平行に並べて配線した差動伝送領域（インピーダンスは例えば約１００Ω）とし、その後、Ａ領域から離れたＢ領域を、信号出力端子でのピッチに変換するために差動伝送路から分岐して導体幅を拡大しているシングルエンド伝送領域（インピーダンスは例えば約５０Ω）としている。このような伝送路とすることにより、高周波基板内での信号の減衰を極力抑えることができる。

本発明に係る半導体デバイスの検査治具において、前記シングルエンド伝送領域の導体幅が、前記差動伝送領域の導体幅よりも１～３倍の範囲で大きい。この発明によれば、シングルエンド伝送領域での導体幅を広げることにより、導体抵抗が小さくなってインピーダンスの変化が小さくなり、減衰特性が向上する。

本発明に係る半導体デバイスの検査治具において、前記信号出力端子に向けて配線する領域（Ｃ領域）は、前記信号導体と一定の距離をおいてグランド導体を配置したシングルエンド伝送領域である。この発明によれば、信号出力端子に向けて配線するＣ領域では、グランド導体を一定の距離を置いて配置することでインピーダンスを調整することができ、減衰特性の悪化を防止することができる。

本発明に係る半導体デバイスの検査治具において、前記半導体デバイスは受光素子を有し、前記ホルダーは前記高周波基板側に設置されて前記プローブの位置を固定する高周波基板側ホルダーと、前記半導体デバイス側に設置されて前記プローブの位置を固定する半導体デバイス側ホルダーとを備え、前記高周波基板、前記高周波基板側ホルダー及び前記半導体デバイス側ホルダーには、それぞれ、前記受光素子に光を到達させるための穴が設けられており、少なくとも前記半導体デバイス側ホルダーに設けられた穴には、前記半導体デバイスが有する電極及び／又は回路パターン等の目印に対応した２個以上の切り欠きを有する。

この発明によれば、高周波基板、高周波基板側ホルダー及び半導体デバイス側ホルダーにそれぞれ設けられた穴により、半導体デバイスが備える受光素子に光を到達させることができる。そして、少なくとも半導体デバイス側ホルダーに設けられた穴は２以上の切り欠きを有するので、その切り欠きが半導体デバイスの電極及び／又は回路パターン等の目印に対応することにより、当該検査治具が備えるプローブを、検査のための電極位置に正確に接触させるように位置決めすることができる。

本発明によれば、Ｉ／Ｏ変換の機能を持ち、１０ＧＨｚ以上の信号を送受信し、２５０μｍ以下の狭ピッチ電極を備えた半導体デバイス等を検査するための、半導体デバイスの検査治具を提供することができる。半導体デバイスの電気信号電極にプローブを介して電気的に接触する高周波基板の接触電極は、２５０μｍ以下の狭ピッチで導体幅も狭く、導体抵抗により減衰特性が悪化してしまうが、本発明では、上記Ａ領域とＢ領域、さらにはＣ領域を設けることにより、高周波基板内での信号の減衰を極力抑えることができる。

本発明に係る半導体デバイスの検査治具の一例を示す模式図である。 図１の検査治具において、半導体デバイス側ホルダーを半導体デバイス上に配置して位置合わせする態様を示す模式図である。 高周波基板の配線形態の一例を示す模式図である。

本発明に係る半導体デバイスの検査治具について図面を参照しつつ説明する。本発明はその要旨の範囲で変形又は応用が可能であり、以下の実施形態に限定されない。なお、本発明の「検査治具」は「検査部品」に言い換えてもよい。

［半導体デバイスの検査治具］
本発明に係る半導体デバイスの検査治具１０（単に「検査治具」ともいう。）は、図１及び図２に示すように、受光素子５２を有する半導体デバイス５０の電気特性の検査に使用され、電気特性を検査する電気信号電極５１の対応位置に設けられた複数のプローブ１を電気信号電極５１に接触して電気特性を検査する半導体デバイス５０の検査治具１０であって、半導体デバイス５０の電気信号電極５１と対応する位置に設けられる複数のプローブ１と、プローブ１に接触する接触電極６１を有するインピーダンス整合された高周波基板１１と、電気信号電極５１と接触電極６１とを電気的に接続する位置にプローブ１を固定するホルダー１４とを備えている。

この高周波基板１１は、図３に示すように、一方の面にＧＮＤ層６５が設けられ、他方の面に回路パターン６０が設けられ、回路パターン６０は、プローブ１と接触する接触電極６１の付近のＡ領域では１対の信号導体６２を平行に配線している差動伝送領域と、Ａ領域から離れたＢ領域では信号導体６２の導体幅を拡大しているシングルエンド伝送領域と、さらに信号導体６２を信号出力端子６３に向けて配線するＣ領域とを有することに特徴がある。

この検査治具１０において、プローブ１と接触する高周波基板１１の接触電極６１は、２５０μｍ以下又は１５０μｍ以下の狭ピッチであるので、接触電極６１の付近のＡ領域を、信号導体６２を２本（１対）平行に並べて配線した差動伝送領域（インピーダンスは例えば約１００Ω）とし、その後、Ａ領域から離れたＢ領域を、信号出力端子６３でのピッチに変換するために差動伝送路から分岐して導体幅を拡大しているシングルエンド伝送領域（インピーダンスは例えば約５０Ω）としている。このような伝送路とすることにより、高周波基板内での信号の減衰を極力抑えることができる。半導体デバイス５０の電気信号電極５１にプローブ１を介して電気的に接触する接触電極６１は、２５０μｍ以下の狭ピッチで導体幅も狭く、導体抵抗により減衰特性が悪化してしまうが、本発明では、上記Ａ領域とＢ領域、さらにはＣ領域を設けることにより、高周波基板内での信号の減衰を極力抑えることができる。その結果、特にＩ／Ｏ変換の機能を持ち、１０ＧＨｚ以上の信号を送受信し、２５０μｍ以下の狭ピッチ電極を備えた半導体デバイス５０の検査に好ましく適用できる。

各構成要素を詳しく説明する。なお、以下では、図１及び図２の検査治具１０を代表例として説明する。

［検査治具の代表例］
図１及び図２に示す検査治具１０は、受光素子５２を有する半導体デバイス５０の電気特性の検査に使用される検査治具である。プローブ１は、電気特性を検査する電気信号電極５１の対応位置に設けられ、一方の端部をその電気信号電極５１に接触し、他方の端部を高周波基板１１の接触電極６１に接触する。高周波基板１１は、プローブ１を伝送した電気信号を、高周波基板１１内の信号導体６２で信号出力端子６３まで伝送させる。ホルダー１４は、図１に示すように、プローブ１を保持するものであり、高周波基板側に設置されてプローブ１の位置を固定する高周波基板側ホルダー１２と、半導体デバイス側に設置されてプローブ１の位置を固定する半導体デバイス側ホルダー１３とを備え、高周波基板１１、高周波基板側ホルダー１２及び半導体デバイス側ホルダー１３には、図１に示すように、それぞれ、受光素子５２に光を到達させるための穴２０が設けられており、少なくとも半導体デバイス側ホルダー１３に設けられた穴２０には、半導体デバイス５０が有する電極５４及び／又は回路パターン５３等の目印（５３，５４）に対応した２個以上の切り欠き２１が設けられている。

この検査治具１０では、図１に示すように、高周波基板側に撮像装置４０を配置し、その撮像装置４０で得た画像を見ながら、半導体デバイス上の目印５３，５４と、半導体デバイス側ホルダー１３に少なくとも設けられた切り欠き２１との位置合わせを行い、その位置合わせにより、半導体デバイス上の電気信号電極５１とプローブ１とを位置合わせする。この位置合わせは半導体デバイスステージ（図示しない）又は検査治具ステージ（図示しない）の一方又は両方を移動して行うことができ、半導体デバイス５０の電気特性を検査する電気信号電極５１の対応位置に設けられた複数のプローブ１を電極に接触して半導体デバイスの電気特性を正確に検査することができる。

そして、この検査治具１０は、高周波基板１１、高周波基板側ホルダー１２及び半導体デバイス側ホルダー１３にそれぞれ穴２０を設け、その穴２０により、半導体デバイス５０が備える受光素子５２に光を到達させて半導体デバイスが備えるＩ／Ｏ変換機能を動作させ又は動作させないで検査することができる。こうした位置合わせは、目視又は撮像装置４０で得た画像を見ながら手動又は自動で行うが、少なくとも半導体デバイス側ホルダー１３に設けられた穴２０には２以上の切り欠き２１（図３参照）が設けられているので、その切り欠き２１を半導体デバイス５０の目印（電極５４、回路パターン５３等）に対応させて位置調整する。その結果、検査治具１０が備えるプローブ１を、半導体デバイス５０の電気信号電極５１に正確に接触させることができる。

（半導体デバイス）
半導体デバイス５０は、図１に示すように、本発明に係る検査治具１０の検査対象である。この半導体デバイス５０は、受光素子５２を有するものであれば特に限定されないが、１０ＧＨｚ以上の高周波信号を送受信する高速デバイスである。具体的には、受光素子、発光素子及び電気信号電極等を任意に同一面に有するＩ／Ｏ変換機能を備えたものを好ましく挙げることができる。こうした半導体デバイス５０は、１０ＧＨｚ以上の高周波で駆動し、受光素子と発光素子との間で光信号の送受信を行っている。また、小型化もさらに進んでおり、サイズは５ｍｍ角以下、電極ピッチは２５０μｍ以下、さらに１５０μｍ以下の狭ピッチ電極を備えたものに対して好ましく検査できる。

一例としては、１００Ｇｂｐｓの光信号を受信し、２５Ｇｂｐｓで４ラインの電気信号で発信する半導体デバイス５０を挙げることができる。この半導体デバイス５０は、５ｍｍ角以下のサイズの受光素子５２を複数個備え、同一面に電気信号を発信する電気信号電極５１を１５０μｍピッチで複数個有しているもの等を例示できる。

（高周波基板）
高周波基板１１は、図１に示すように、プローブ１の位置を固定するホルダー１４（高周波基板側ホルダー１２と半導体デバイス側ホルダー１３）に接合して一体化した検査治具１０を構成している。高周波基板１１は、半導体デバイス５０に対して、ホルダー１４を挟んだ反対側の位置に設けられている。

高周波基板１１は、図３に示すように、上記半導体デバイス５０の検査に使用されるものであり、インピーダンス整合のために、片面（裏面ともいう。）にＧＮＤ層６５を有し、他方の面（表面ともいう。）に回路パターン６０を有した高周波伝送可能な基板である。この高周波基板１１は、表面の回路パターン６０と裏面のＧＮＤ層６５との間に絶縁層（図示しない）が設けられている。絶縁層としては、例えば低誘電率のフッ素系絶縁材料（例えばＰＦＡ等）を挙げることができ、その厚さは特に限定されない。

高周波基板１１において、近年の小型化・集積化した半導体デバイス５０に対応したものとして、プローブ１と接触する接触電極６１は２５０μｍ以下又は１５０μｍ以下の狭ピッチである。この接触電極６１から配線を開始する信号導体６２ａ，６２ｂのピッチが１５０μｍの場合、導体幅が７０μｍで導体間が８０μｍの精密配線となる。信号導体６２ａ，６２ｂをその狭ピッチのまま信号出力端子６３までインピーダンス整合させて配線することは困難である。本発明は、回路パターン６０について、プローブ１と接触する接触電極６１付近のＡ領域では、１対の信号導体６２ａ，６２ｂを平行に配線している差動伝送領域とし、そのＡ領域から離れたＢ領域では信号導体６２ａ，６２ｂの導体幅を連続的又は段階的に拡大しているシングルエンド伝送領域とし、さらに信号導体６２ａ，６２ｂを信号出力端子６３に向けて配線する領域（Ｃ領域）としている点に特徴がある。このような伝送路とすることにより、高周波基板内での信号の減衰を極力抑えることができる。

差動伝送領域は、図３では、接触電極６１の付近でＡ領域として表している。このＡ領域では、接触電極６１と同じピッチで１対の信号導体６２（６２ａ，６２ｂ）を平行に配線している。Ａ領域は、必要に応じてＡ１領域とＡ２領域に分けることができる。Ａ１領域は、１対の信号導体同士が同じピッチであり、隣の１対の信号導体とも同じ間隔としている差動伝送領域であり、接触電極６１の近くの領域である。Ａ２領域は、必ずしも必須ではなく、１対の信号導体同士は同じピッチであるが、隣の１対の信号導体との間を拡大している差動伝送領域であり、Ｂ領域に緩やかに移行するための領域である。このＡ２領域により、図３に示すように、Ｂ領域に移行し易くなる。隣の１対の信号導体との間を拡大幅は特に限定されず、高周波基板１１全体の回路パターンとの関係で任意に設計することができる。

シングルエンド伝送領域は、図３では、信号出力端子６３でのピッチに変換するための領域であり、Ａ領域の差動伝送路から分岐して各信号導体６２ａ，６２ｂの導体幅を拡大している。このシングルエンド伝送領域は、Ａ領域から離れたＢ領域として表している。Ｂ領域での導体幅の拡大は、連続的であってもよいし段階的であってもよい。導体幅が拡大することにより、導体抵抗が低下しインピーダンスを例えば１００Ωから５０Ωに小さくすることも可能となる。なお、Ｂ領域の導体幅を、Ａ領域の導体幅よりも１～３倍の範囲で大きくすることが可能であり、インピーダンスを容易に調整することができる。なお、導体幅の拡大は、導体抵抗を調整する役割があるので、導体幅とともに導体厚さを併せて変化させて導体抵抗を調整することも同じ意味合いである。

Ｃ領域は、図３に示すように、信号導体６２を、Ｂ領域からさらに信号出力端子６３に向けて配線する領域であり、信号導体６２と一定の距離をおいてＧＮＤ導体６４を配置したシングルエンド伝送領域であり、ＧＮＤ導体配置領域ともいうことができる。信号出力端子６３に向けて配線するＣ領域では、ＧＮＤ導体６４を一定の距離を置いて配置することで、インピーダンスを調整することができ、減衰特性の悪化を防止することができる。このＧＮＤ導体６４は、裏面のＧＮＤ層６５とビア（スルーホールの内周にメッキで接続）で接構成されている。高周波基板１１では、プローブ１に接触する接触電極６１付近のＡ領域（インピーダンスは例えば１００Ω）での信号導体６２ａ，６２ｂは幅が細くピッチも狭いけれども、その信号導体６２ａ，６２ｂのピッチを拡大しただけではインピーダンスが変化してしまう。Ｂ領域では導体抵抗が下がるように導体幅を拡大して所定のインピーダンス（例えば５０Ω）とすることができ、さらにＣ領域でＧＮＤ導体６４を沿わせることにより、インピーダンス（た５０Ω）を一定且つ安定にすることができる。

なお、高周波基板１１は、表面には回路パターン６０が高密度配線され、裏面にはＧＮＤ層６５が配置されていることから、ＧＮＤ層６５が設けられた位置には穴が開けられないし、大きな穴や余計な穴を開けるスペースもない。しかし、本発明では、高周波基板１１の構造設計により、伝送線路のインピーダンスを保持したまま、図２及び図３に示すような小さな穴２０をあけている。その穴２０は、半導体デバイス５０が有する受光素子５２を含む位置に開けられ、検査器（図示しない）側の光ファイバー（図示しない）から照射される光信号を受光素子で受光することができる。さらに、図１に示すように、撮像装置４０で得た画像を見ながら、図２に示す半導体デバイス上の目印５３，５４と、半導体デバイス側ホルダー１３に少なくとも設けられた切り欠き２１とを、目視又は撮像して位置決め調整することで、半導体デバイス５０と検査治具１０との位置合わせを行い、半導体デバイス５０が備える電気信号電極５１と、検査治具１０が備えるプローブ１とを位置合わせしたうえで接触させることができる。

（高周波基板側ホルダー）
高周波基板側ホルダー１２は、図１に示すように、プローブ１の位置を固定するホルダー１４（高周波基板側ホルダー１２と半導体デバイス側ホルダー１３）のうち、高周波基板側に位置するホルダーである。高周波基板側ホルダー１２は、半導体デバイス側ホルダー１３と一定の距離を空けて設置されている。こうすることにより、適当なインピーダンス整合を実現しやすくなる。なお、高周波基板側ホルダー１２は、加工性、絶縁性、誘電率等を考慮して選択された樹脂材料で形成されていればよい。例えば、加工性の観点では、ポリエステル系樹脂等の加工性の良い樹脂を採用でき、低誘電率の観点では、フッ素系樹脂材料等の樹脂を採用でき、インピーダンスへの影響を小さくすることができる。また、反射特性を最少とするために、厚さは薄い方が望ましい。また、インピーダンス整合のために、プローブ１が設けられる位置での高周波基板側ホルダー１２と半導体デバイス側ホルダー１３との間は、プローブ１の周囲に誘電体を設けないことが好ましい。

高周波基板側ホルダー１２には、例えば図２に示すように、プローブ１を挿通させるためのプローブ穴２２と、上記した高周波基板１１と同様、光信号を送受信させるための穴２０とが少なくとも設けられている。穴２０への切り欠きは、少なくとも半導体デバイス側ホルダー１３には設けられているが、高周波基板側ホルダー１２には設けられていなくてもよいし、必要に応じて設けられていてもよい。

なお、高周波基板側ホルダー１２には、後述する半導体デバイス側ホルダー１３と同様の堀り込み部を設けてもよい。こうすることにより、高周波基板側ホルダーを薄くすることができる。

（半導体デバイス側ホルダー）
半導体デバイス側ホルダー１３は、図１及び図２に示すように、プローブ１の位置を固定するホルダー１４（高周波基板側ホルダー１２と半導体デバイス側ホルダー１３）のうち、半導体デバイス側に位置するホルダーである。半導体デバイス側ホルダー１３は、適当なインピーダンス整合を実現しやすくするため、高周波基板側ホルダー１２と一定の距離を空けて設置されている。例えば、高周波基板側ホルダー１２と半導体デバイス側ホルダー１３とは、上面からみた形状がロの字形状のプレート１５を間に介して固定され、高周波基板側ホルダー１２と半導体デバイス側ホルダー１３との間の空間１６が一定の空間距離を保つように構成されている。この半導体デバイス側ホルダー１３も、高周波基板側ホルダー１２と同様、加工性、絶縁性、誘電率等を考慮して選択された樹脂材料で形成されていればよい。例えば、加工性の観点では、ポリエステル系樹脂等の加工性の良い樹脂を採用でき、低誘電率の観点では、フッ素系樹脂材料等の樹脂を採用でき、インピーダンスへの影響を小さくすることができる。また、反射特性を最少とするために、厚さは薄い方が望ましい。

半導体デバイス側ホルダー１３にも、例えば図３に示すように、プローブ１を挿通させるためのプローブ穴２２と、光信号を送受信させるための穴２０とが少なくとも設けられている。この半導体デバイス側ホルダー１３では、図２及び図３に示すように、穴２０への切り欠き２１が設けられている。切り欠き２１は、半導体デバイス上の目印５３，５４と最も近い位置に配置される半導体デバイス側ホルダー１３に、その目印５３，５４と対応するように設ける。こうすることで、目視確認も容易であるし、撮像装置（カメラ）４０の焦点を最も合わせやすく、正確な位置決めを可能とするのに最も有効である。

半導体デバイス側ホルダー１３に設けられた穴２０の大きさは、高周波基板１１及び高周波基板側ホルダー１２に設けられた穴よりも小さい。こうすることにより、高周波基板側から、半導体デバイス側ホルダー１３に設けられた切り欠き２１を目視や撮像装置４０で観察し易くなる。

半導体デバイス側ホルダー１３は、検査治具１０に組み込む際に必要な機械的強度が必要であるが、その機械的強度を確保するために、半導体デバイス側ホルダー１３の厚さを一定の厚さ（１．１５ｍｍ以上）とすることが望ましい。しかし、その厚さが厚くなり過ぎると、高周波基板側の撮像装置（カメラ）４０から半導体デバイス側ホルダー１３の切り欠き２１と半導体デバイス上の目印５３，５４とを撮像する場合、半導体デバイス側ホルダー１３の高周波基板側の面と半導体デバイス上の目印５３，５４との距離が大きくなってしまうので、焦点を双方同時に合わせることができない。そのため、半導体デバイス側ホルダー１３の高周波基板側の面を薄くするための掘り込み部１８を設けることが好ましい。この堀り込み部１８により、前記した距離を短くすることができ、焦点を合わせ易くすることができる。また、半導体デバイス５０をはめ込むための半導体デバイス側の面にも掘り込み部１７を必要に応じて設けてもよく、中央部分の厚さをさらに薄くすることが可能である。

（プローブ）
プローブ１は、図１及び図２に示すように、半導体デバイス５０の電気特性の検査に適用され、半導体デバイス５０の電気特性を検査する電気信号電極５１に位置決めされたうえで接触し、電気特性を検査する。プローブ１は、既述したように、ホルダー１４（高周波基板側ホルダー１２と半導体デバイス側ホルダー１３）で保持されている。

プローブは、信号用プローブと、ＧＮＤ用プローブとを含む。信号用プローブ１は、半導体デバイス５０の電気信号電極５１と高周波基板１１の接触電極６１とに接触する。一方、ＧＮＤ用プローブ１は、半導体デバイス５０のＧＮＤ電極と高周波基板１１のＧＮＤ用電極とに接触する。なお、このＧＮＤ用プローブが接触する高周波基板１１のＧＮＤ用電極は、ビアを通じて基板裏面のＧＮＤ層６５に接続されている。

プローブ１は、高周波基板１１と半導体デバイス５０とを電気的に接続する。高周波基板１１の回路パターンとＧＮＤ層との距離が決められているので、インピーダンス整合させるためには、プローブ１の太さが制限される。例えば、高周波基板１１の回路パターンのピッチが２５０μｍの場合は、プローブ１の直径は９０～１２０μｍ程度であることが好ましい。また、半導体デバイス５０が発信する例えば２５Ｇｂｐｓ（１２．５ＧＨｚ）程度の信号で共振しないように、プローブ１の長さも５ｍｍ以下に制限されることが好ましい。

プローブ１の構造（図示しない）は特に限定されないが、プローブ金属部とプローブ胴体部とで構成され、プローブ金属部のうち、一方のプローブ先端は半導体デバイス５０の電気信号電極５１に接触し、他方のプローブ後端は高周波基板１１の接触電極６１に接触又は接合している。なお、プローブ金属部は、そのたわみを利用して電気信号電極５１に接触する単線型プローブであってもよいし、中間にスプリング等の弾性部材を介してスプリング等の弾力で両方又は一方の電極に接触する複合型プローブであってもよい。単線型プローブの場合は、プローブ胴体部には絶縁層が設けられていることが好ましい。複合型プローブの場合は、プローブ胴体部は導電性又は絶縁性のスリーブで構成され、そのスリーブ内に、先端側プローブ、スプリング等の弾性部材、後端側プローブがその順で配置されている。

（検査方法）
検査治具１０で行う検査方法は、図１及び図２に示すように、高周波基板側に撮像装置４０を配置し、その撮像装置４０で得た画像を見ながら、半導体デバイス上の目印（電極５４及び／又は回路パターン５３）と、半導体デバイス側ホルダー１３に少なくとも設けられた切り欠き２１との位置合わせを行い、その位置合わせにより、半導体デバイス上の電極５１とプローブ１とを位置合わせする。位置合わせされたプローブ１は、半導体デバイス５０の電気特性を検査する電極５１に接触して半導体デバイス５０の電気特性を正確に検査する。

なお、撮像装置４０は特に限定されず、ＣＣＤカメラ等を用いることができる。位置決めのための微調整手段も特に限定されず、ＸＹＺθ方向に駆動するステージ等を自動又は手動で動作させることにより行うことができる。なお、微調整手段は、当該分野又は関連分野で通常行われる手段であるので、本願ではその説明を省略する。

以上説明したように、本発明は、検査時において、プローブ１を構成する各接触ピン２Ａ，２Ｂの一方又は両方が可動して、各接触ピン２Ａ，２Ｂが電極（半導体デバイスの電気信号電極５１及び高周波基板１１の接触電極６１）に接触する。本発明では、高周波基板１１について、上記Ａ領域とＢ領域、さらにはＣ領域を設けることにより、高周波基板内での信号の減衰を極力抑えることができ、Ｉ／Ｏ変換の機能を持ち、１０ＧＨｚ以上の信号を送受信し、２５０μｍ以下の狭ピッチ電極を備えた半導体デバイス等を検査するための好ましい検査治具を提供できる。

１ プローブ
１０ 検査治具
１１ 高周波基板
１２ 高周波基板側ホルダー
１３ 半導体デバイス側ホルダー
１４ ホルダー
１５ プレート
１６ 空間
１７ 半導体デバイス側の掘り込み部
１８ 高周波基板側ホルダー側の掘り込み部
２０ 穴
２１ 切り欠き
２２ プローブ穴
３０ 信号出力端子部材
４０ 撮像装置（カメラ）
５０ 半導体デバイス
５１ プローブが接触する電気信号電極
５２ 受光素子（光学素子）
５３ 目印（回路パターン）
５４ 目印（電極）
５５ 基材
６０ 高周波基板の回路パターン
６１ 接触電極
６２，６２ａ，６２ｂ １対の信号導体
６３ 信号出力端子
６４ 表面のグランド（ＧＮＤ）導体
６５ 裏面のグランド（ＧＮＤ）層
Ａ 接触電極と同じピッチで１対の信号導体を平行に配線している差動伝送領域
Ａ１ １対の信号導体同士は同じピッチであり、隣の１対の信号導体とも同じ間隔としている領域
接触電極と同じピッチで１対の信号導体を平行に配線している領域
Ａ２ １対の信号導体同士は同じピッチであるが、隣の１対の信号導体との間を拡大している領域
Ｂ 信号導体の導体幅を拡大している領域
Ｃ 信号出力端子に向けて配線する領域（グランド導体配置領域）

Claims (4)

1. 半導体デバイスの電気特性の検査に使用される検査治具であって、
   前記半導体デバイスの電気信号電極と対応する位置に設けられる複数のプローブと、前記プローブに接触する接触電極を有するインピーダンス整合された高周波基板と、前記電気信号電極と前記接触電極とを電気的に接続する位置に前記プローブを固定するホルダーとを備え、
   前記高周波基板は、一方の面にグランド層が設けられ、他方の面に回路パターンが設けられ、前記回路パターンは、前記プローブと接触する前記接触電極付近のＡ領域では１対の信号導体を複数平行に配線しているがグランド導体は配置していない差動伝送領域と、前記Ａ領域から離れたＢ領域では前記信号導体の導体幅を拡大しているがグランド導体は配置していないシングルエンド伝送領域と、さらに前記信号導体を信号出力端子に向けて配線するＣ領域では前記信号導体にグランド導体を沿わせたシングルエンド伝送領域とを有する、ことを特徴とする半導体デバイスの検査治具。
2. 前記シングルエンド伝送領域の導体幅が、前記差動伝送領域の導体幅よりも大きい、請求項１に記載の半導体デバイスの検査治具。
3. 前記Ａ領域は、前記接触電極側の領域であって、前記１対の信号導体同士が同じピッチであり、隣の１対の信号導体とも同じ間隔としているＡ１領域と、前記Ｂ領域側の領域であって、前記１対の信号導体同士は同じピッチであるが、隣の１対の信号導体との間を拡大しているＡ２領域とを有する、請求項１又は２に記載の半導体デバイスの検査治具。
4. 半導体デバイスの電気特性の検査に使用される検査治具であって、
   前記半導体デバイスの電気信号電極と対応する位置に設けられる複数のプローブと、前記プローブに接触する接触電極を有するインピーダンス整合された高周波基板と、前記電気信号電極と前記接触電極とを電気的に接続する位置に前記プローブを固定するホルダーとを備え、
   前記高周波基板は、一方の面にグランド層が設けられ、他方の面に回路パターンが設けられ、前記回路パターンは、前記プローブと接触する前記接触電極付近のＡ領域では１対の信号導体を複数平行に配線しているがグランド導体は配置していない差動伝送領域と、前記Ａ領域から離れたＢ領域では前記信号導体の導体幅を拡大しているがグランド導体は配置していないシングルエンド伝送領域と、さらに前記信号導体を信号出力端子に向けて配線するＣ領域では前記信号導体にグランド導体を沿わせたシングルエンド伝送領域とを有し、
   前記半導体デバイスは受光素子を有し、前記ホルダーは前記高周波基板側に設置されて前記プローブの位置を固定する高周波基板側ホルダーと、前記半導体デバイス側に設置されて前記プローブの位置を固定する半導体デバイス側ホルダーとを備え、前記高周波基板、前記高周波基板側ホルダー及び前記半導体デバイス側ホルダーには、それぞれ、前記受光素子に光を到達させるための穴が設けられており、少なくとも前記半導体デバイス側ホルダーに設けられた穴には、前記半導体デバイスが有する電極及び／又は回路パターン等の目印に対応した切り欠きを有する、ことを特徴とする半導体デバイスの検査治具。
   

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