JPH1197494A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多数の集積回路あるいは大寸法の集積回路を
同時にプローブ検査することにより信頼性、生産性をた
めた半導体装置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 プローブ検査工程および／またはバーン
イン検査工程において、押圧部材を用いて薄膜に設けら
れた複数のプローブをウェーハに押圧する時には押圧部
材のウェーハ側とは反対側の面の複数の箇所に押圧荷重
を負荷させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に係り、特に、検査工程の改善により半導体
装置の歩留まり向上を図った半導体装置及びその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、一般的な半導体装置は次の工程に
より製造されている。 ・ウェ−ハに多数の素子を形成する素子形成工程 ・ウェ−ハに形成された多数の素子をプローブ検査（導
通検査）するプローブ検査工程 ・プローブ検査工程終了後、ウェ−ハをダイシング（集
積回路ごとに切断）して複数のチップとするダイシング
工程 ・チップごとに半導体装置としてパッケージするパッケ
ージ工程 ・半導体装置をバーンイン検査（熱負荷検査）するバー
ンイン検査工程 上記工程のうち、プローブ検査工程とは、プローブ装置
のプローブ形成面と、ウェ−ハの被検査面とを対向さ
せ、プローブとウェ−ハの電極パッドとを接触させて電
気信号の導通を検査するものである。プローブには、先
端径数十μmのタングステン製ワイヤや、ポリイミド薄
膜中にエッチングなどの手法を用いて形成した金属突起
などが用いられる。各プローブは、ウェ−ハの電極パッ
ドを通常１ないし２０gf程度の荷重で押圧する。

【０００３】プローブ群を円盤状多層配線ガラスエポキ
シ基板に設置した状態のものはプローブカードと呼ば
れ、特にポリイミド薄膜中にエッチングなどの手法を用
いて形成した金属突起を用いたプローブカードはメンブ
レンプローブカードと呼ばれる。

【０００４】メンブレンプローブカードに関する従来技
術の典型例として、以下のようなものがある。

【０００５】〔日本アビオニクス（株）（Packard Hugh
es）カタログ〕この従来公知技術（以下、従来技術１と
いう）では、薄膜（Membrane）周囲を剛板（Stiffner）
で固定し、プローブ群（Contacts）形成部分裏面に押圧
板（Pressure Plate）を配置・固定し、押圧板上面中央
に、ウェ−ハに相応の荷重を付与するためのスプリング
（Spring）が配されている。スプリングと押圧板との間
には押圧板中央部にセンターピボット（Center Pivot）
が一カ所設けられている。

【０００６】〔HOYA PROBE TECHNOROGY メンブレンプ
ローブカードカタログ〕この従来技術（以下、従来技術
２という）では、メンブレンと押圧板の間にエラストマ
（弾性体）を介在させ、プローブ（バンプ）高さの多少
のばらつきを吸収させている。

【０００７】また従来技術１と同様、押圧板およびメン
ブレンは押圧板中央の１つのピボットにより支えられて
おり、たとえ押圧板とウェ−ハの被検査面との平行がず
れた場合でも、プローブとウェ−ハが接触した瞬間にセ
ンターピボットを支点として、押圧板が被検査面に追従
して回転するよう配慮してある旨の記述がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
半導体装置の製造方法には、信頼性、生産性の面で次の
ような問題がある。

【０００９】〔プローブ検査工程〕上記の従来技術１、
２では、一枚のウェーハ上において一括検査が可能な素
子数はこれまで１ないし４個に限られており、ウェ−ハ
上の全素子を検査するために、多くの繰り返しの押圧動
作を必要とした。一括検査素子数がこのように限られる
理由を以下に述べる。

【００１０】プローブ検査されるウェ−ハの電極パッド
は、Si上に堆積形成された厚さ０．８ないし１μm程度
と薄いAl薄膜であり、かつその表面には、大気放置によ
り不導体である自然酸化膜が形成されている。プローブ
検査を行う領域の全パッドに対して良好なプローブ接触
を行わせるためには、個々のプローブと電極パッドとが
接触したときの押圧荷重（もしくは押し付け量）を適正
値にコントロールすることが重要である。この押圧荷重
の適正値は、押圧面内すなわち押圧板の面積内において
荷重最大のプローブがAl薄膜を貫通してAl薄膜よりも下
層のたとえばSi基板に達してそれを傷つけることなく、
かつ荷重最小のプローブが自然酸化膜を破壊してAl薄膜
に達し、導通を得ることとして決定される。これらの荷
重値は、プローブの先端形状（曲率）、Al薄膜硬度など
に影響される。

【００１１】以下、図１および表１を用いて従来技術に
おける押圧荷重のばらつき（以下、ばらつきという）の
要因とばらつき吸収機構を説明する。図１は、従来の典
型的なメンブレンプローブカードの構造概念と、押圧領
域を拡大したときに問題となる荷重ばらつきの要因を示
す、押圧機構とウェ−ハの断面図である。

【００１２】プローブ１群は単層もしくは複数層配線の
施されたポリイミドなどの薄膜２内に形成され、薄膜２
はエラストマ３を介して１つの押圧板４に接合されてい
る。押圧板４は通常その上部中央で一つのピボット５と
点接触しており、ピボット５はスプリング６を介して固
定端７に接続されている。薄膜２の周辺部は円盤状の多
層配線ガラスエポキシ基板と電気的・機械的に接続され
る。また固定端７は同基板に機械的に接続される。

【００１３】ばらつきの要因にはプローブ高さの個体
差、押圧面（プローブ形成面とウェーハ表面）の相対
的勾配、ウェ−ハ（もしくはプローブ形成面）の凹凸
（反り）、高さ方向の押圧量（位置決め）誤差があ
る。以下、順序に従って説明する。

【００１４】プローブ高さの個体差 薄膜プローブ製造上の誤差によって生じる各プローブご
との高さの違いであり、通常数ないし十数μm程度の値
である。

【００１５】押圧面の相対的勾配 プローブカードを装置に組み込んだ際の傾き、ガラスエ
ポキシ基板自体の反り、ウェ−ハチャック面の傾きなど
により生じる、押圧面と被検査面（ウェ−ハ表面）との
相対的な勾配である。

【００１６】ウェ−ハ（もしくはプローブ形成面）の
凹凸（反り） Siインゴットからウェ−ハをスライスする際の応力解放
や、ウェ−ハに素子の回路を形成する際の応力などによ
り生じたウェ−ハの面外変形量であり、量産プロセスで
は例えば直径６in.のウェ−ハの場合で数百μmまで許容
される。より大きな直径のウェ−ハではより大きな値と
なる。一方、プローブ形成面の凹凸は主としてメンブレ
ンシートを押圧板に貼り付ける工程において生じる。

【００１７】高さ方向の押圧量（位置決め）誤差 プローブと電極パッドとを接触させるためのウェ−ハチ
ャックの高さ方向移動量の繰り返し精度であり、通常±
数μm程度の値である。

【００１８】また、プローブ検査は通常ウェーハを１０
０ないし１５０℃に加熱した状態で行われる。このと
き、プローブカードもその影響を受けて暖められ、その
結果主としてガラスエポキシ基板が面外に反るといった
現象が生じる場合があり、これも押圧量をばらつかせる
大きな原因となる。

【００１９】一方上記のような従来のメンブレンプロー
ブカードには、これら個々のばらつき要因に対応したば
らつき吸収機構が設けられている。各要因とばらつき吸
収機構との対応、すなわち各ばらつき吸収機構の設置目
的は表１に示したとおりである。

【００２０】

【表１】

【００２１】エラストマは局所的な大曲率の弾性変形、
ピボットはてこ、またスプリングは押圧板全体の高さ調
整の各作用をもたらし、各ばらつき要因を吸収する。プ
ローブ検査効率を向上させ、半導体装置の生産性を高め
るためには、プローブカードの押圧領域を拡大して一括
検査可能素子数を増加させることが有効である。

【００２２】しかし、従来構造のままで、押圧板および
薄膜の寸法を拡大することによって押圧領域の拡大を図
ろうとすると、それに伴って表１に示したばらつきの主
要因のうち特に２と３、すなわち押圧面の相対的勾配、
および押圧面・ウェ−ハ面（もしくはプローブ形成面）
の凹凸（反り）の影響が増加し、押圧加重のばらつきが
大きくなる。また、必要な総押圧荷重値は検査領域の増
大に比例して大きくなるので、その結果ピボットの摺動
摩擦力が増大し、相対的勾配に対する追従性能が低下す
る。

【００２３】さらに、勾配や凹凸の具合によって時間的
に最も早くウェ−ハに接触したプローブには、全プロー
ブに均等分配されるべき過大な荷重が過渡的・集中的に
作用するため、ウェ−ハのSi基板の破損、過大な磨耗に
よる寿命（耐用検査回数）の著しい低下を招く。

【００２４】これらの現象は、プローブカードの寿命を
低下させてリペアやメンテナンスに大きなコストを発生
させるばかりでなく、プローブ検査被検査体であるウェ
−ハ（素子）の損傷を招く原因にもなり、一括同時検査
素子数増大の妨げとなっていた。従って、従来構造のま
までより大領域の一括同時検査を行うことは実質困難で
あり、同時に一定値以上の大きさの素子はそれ一つを同
時検査することそのものが不可能であった。

【００２５】〔バーンイン検査工程の問題点〕バーンイ
ン検査工程は、パッケージングされた半導体装置に対し
て行っている。従って、ウェ−ハ状態で熱ストレスによ
る初期不良を内在しているチップもパッケージングされ
てしまうため、無駄なコストが発生している。

【００２６】本発明の課題は、より大領域のプローブを
一括して押圧しても荷重ばらつき量を許容値内におさ
え、多数の集積回路、あるいは大寸法の集積回路を同時
にプローブ検査／バーンイン検査することにより信頼
性、生産性を高めた半導体装置およびその製造方法を提
供することである。

【００２７】また、本発明の他の課題は、ウェ−ハ状態
で熱ストレスによる初期不良を内在しているチップをパ
ッケージングすることなく、また、バーンイン検査の工
程を省力することにより生産性を高めた半導体装置およ
びその製造方法を提供することである。

【００２８】

【課題を解決するための手段】上記の課題は以下の構成
により解決できる。 （１） 半導体装置の製造方法において、ウェーハに多
数の素子を形成する素子形成工程と、前記多数の素子が
形成されたウェーハをプローブ検査（導通検査）するプ
ローブ検査工程と、前記多数の素子が形成されたウェー
ハをバーンイン検査（熱負荷検査）するバーンイン検査
工程と、前記プローブ検査工程および前記バーンイン検
査工程が終了した後、前記ウェーハをダイシングして複
数のチップとするダイシング工程とを有すること。

【００２９】この製造方法によれば、バーンイン検査が
ウェーハ状態で行えるため、樹脂封止型半導体装置の製
造工程においては、従来の最終製品状態でのバーンイン
検査に較べ、加熱炉が小型化でき、加熱量も少なくする
ことができるので半導体装置の生産性を高めることがで
きる。

【００３０】また、この製造方法によれば、バーンイン
検査はウェーハ状態で熱ストレスによる初期不良を内在
しているチップを除去することができるため、熱ストレ
スによる初期不良を内在しているチップをパッケージン
グすることがなく、無駄なコストの発生を防止すること
ができる。

【００３１】（２） （１）において、前記プローブ検
査工程および前記バーンイン検査工程が終了した後、前
記ウェーハの素子形成面に素子保護部材および／または
外部接続端子を取付け、その後に前記ダイシング工程を
行うこと。

【００３２】この製造方法によれば、ウェーハ状態状態
で外部接続端子が取付けられているので、ダイシング工
程が終了した時点で半導体装置が完成するため、半導体
装置の生産性を高めることができる。

【００３３】（３） ウェーハに多数の素子を形成する
素子形成工程と、前記多数の素子が形成されたウェーハ
をプローブ検査（導通検査）するプローブ検査工程と、
前記多数の素子が形成されたウェーハをバーンイン検査
（熱負荷検査）するバーンイン検査工程とを備えた半導
体装置の製造方法において、前記プローブ検査工程およ
び／または前記バーンイン検査工程には、押圧部材を用
いて薄膜に設けられた複数のプローブを前記ウェーハに
押圧する押圧工程を有し、前記複数のプローブを押圧す
る時には前記押圧部材の前記ウェーハ側とは反対側の面
の複数の箇所に押圧荷重を負荷させること。

【００３４】（４） （１）または（２）において、前
記プローブ検査工程および／または前記バーンイン検査
工程には、押圧部材を用いて薄膜に設けられた複数のプ
ローブを前記ウェーハに押圧する押圧工程を有し、前記
複数のプローブを押圧する時には前記押圧部材の前記ウ
ェーハ側とは反対側の面の複数の箇所に押圧荷重を負荷
させること。

【００３５】これらの製造方法によれば、ウェーハに凹
凸が存在していても、押圧によるウェーハへの荷重ばら
つきを許容値内に制御することができるため、一回の検
査工程で確実に多数の素子を検査することができ、半導
体装置の信頼性、生産性を高めることができる。

【００３６】なお、ここで押圧部材とは、薄膜に設けら
れた複数のプローブを前記ウェーハに押圧する部材のこ
とであり、押圧部材を薄膜に取り付けるための材料（エ
ラストマ等）は含まない。

【００３７】（５） （３）または（４）において、前
記押圧部材は複数個あること。 （６） （３）または（４）において、前記押圧部材は
複数個あり、前記複数のプローブを押圧する時には前記
複数個の押圧部材の各々の前記ウェーハ側とは反対側の
面に押圧荷重を負荷させること。

【００３８】これらの製造方法によれば、押圧部材が複
数個であることから、凹凸吸収能力を高めることができ
信頼性、生産性を高めた半導体装置を製造することがで
きる。また、過渡的な荷重集中によるウェ−ハの破損、
プローブの寿命低下といった不都合を回避することがで
きる。これは、たとえ一時的に一部のプローブのみに重
量体の自重（押圧荷重）が作用したとしても、一重量体
により付与される総荷重は同重量体の自重（押圧荷重）
の範囲内であるからである。

【００３９】（７） （３）または（４）において、前
記押圧荷重を負荷させるために一つの重量体を用い、前
記押圧部材の前記ウェーハ側とは反対側の面と前記重量
体とを複数の弾性体で接続したこと。

【００４０】（８） （３）または（４）において、前
記押圧部材は複数個あり、前記押圧荷重を負荷させるた
めに一つの重量体を用い、前記複数個の押圧部材の各々
の前記ウェーハ側とは反対側の面と前記重量体とを弾性
体で接続したこと。

【００４１】これらの製造方法によれば、重量体が一つ
であることから構造の単純化が図られるほか、ウェーハ
面方向の重量体の寸法を押圧板の大きさに対応させる必
然性がなくなるため、より大きな（重量の大なる）重量
体を設けることが可能になる。また、ウェーハ面の凹凸
によりフレキシブルに対応するため、重量体として可撓
性のある材質を用いれば、弾性体で吸収できないような
ウェーハ面の凹凸に対しても有効に作用する。

【００４２】（９） （１）乃至（８）のいずれかの製
造方法で製造した半導体装置。

【００４３】上記によれば、信頼性、生産性を高めた半
導体装置を提供することができる。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照して説明する。本実施形態の半導体装置は次の工
程により製造される。 ・ウェーハに多数の素子を形成する素子形成工程 ・多数の素子が形成されたウェーハをプローブ検査（導
通検査）するプローブ検査工程 ・多数の素子が形成されたウェーハをバーンイン検査
（熱負荷検査）するバーンイン検査工程 ・プローブ検査工程およびバーンイン検査工程が終了し
た後、ウェーハをダイシ ング（集積回路ごとに切断）して複数のチップとするダ
イシング工程以下、各工程ごとにその詳細を説明する。

【００４５】〔素子形成工程〕素子形成は単結晶Siイン
ゴットを薄くスライスして表面を鏡面研磨したウェーハ
に対して、製造する素子の仕様ごとに多数の単位工程を
経て行われる。その詳細を述べることは割愛するが、た
とえば一般的なC-MOS（Complrementary MetalOxide S
emiconductor）の場合、大きく分けて、ウェーハ基板の
P型、N型形成工程、素子分離工程、ゲート形成工程、ソ
ース/ドレイン形成工程、配線工程、保護膜形成工程な
どを経て形成される。

【００４６】P型、N型形成工程はウェーハ表面にBやPの
イオン打ち込みを行い、後に拡散により表面上で引き延
ばすものである。

【００４７】素子分離工程は上記の表面にSi酸化膜を形
成し、領域選択のための窒化膜パターニングを施し、パ
ターニングされない部分の酸化膜を選択的に成長させる
ことにより、個々の微細素子に分離するものである。

【００４８】ゲート形成工程は上記の各素子間に厚さ数
nmのゲート酸化膜を形成し、その上部にポリSiをCVD（C
hemical Vapor Deposition）法により堆積した後所定
寸法に加工し、電極を形成するものである。

【００４９】ソース/ドレイン形成工程は、ゲート電極
形成後にPやBなどの不純物をイオン打ち込みし、活性化
アニールによってソース/ドレイン拡散層を形成するも
のである。

【００５０】配線工程はAl配線や層間絶縁膜などを積み
重ねることにより、上記で分離した各素子を電気的につ
なぎ合わせる工程である。

【００５１】保護膜形成工程は上記のようにして形成さ
れた微細素子への外部からの不純物や水分の進入を阻止
したり、後に回路をパッケージングする際の機械的スト
レスからLSIを守るために行う工程であり、回路表面に
保護膜を形成するものである。

【００５２】一枚のウェーハは厚さ数百μm、直径４イ
ンチないし８インチ程度の大きさであり、上記の工程を
経てこの表面に例えばDRAM（Dynamic Ramdom Access
Memory）の場合で２００ないし４００個の回路が形成
される。一つの回路の大きさは一辺数ないし十数mmであ
り、また一回路中には数十ないし数百の電極パッドが設
けられる。各電極パッド表面は一辺数十μｍの四辺形を
なしている。

【００５３】〔プローブ検査工程〕素子形成工程で形成
した各素子の電気信号の導通を検査する工程であり、通
常、プローブ装置を用いて各プローブを回路中の電極パ
ッドに一つずつ接触させることにより行う。

【００５４】図２、図３は、本実施形態で用いる本実施
形態によるプローブ装置の断面構造図およびそれによる
検査方法を示す図である。簡単のため、プローブ数、上
部の押圧機構数などは実際よりも少なくしてある。

【００５５】図２に示すように本実施形態で用いるプロ
ーブ装置は、被検査体であるウェ−ハ８を載置するウェ
−ハチャック９と、プローブ系１０とから構成されてい
る。プローブ系１０は、概略的にいうと、ウェ−ハ８の
電極パッド（図示せず）に接触する複数のプローブ１を
備えた薄膜２と、薄膜２の上方に位置してプローブ１を
押圧する複数の押圧板４aと、薄膜２と押圧板４aとの間
に介在するエラストマ３と、多層配線（図示せず）を備
え薄膜２の周辺部と電気的に接続された円盤状ガラスエ
ポキシ基板（以下、単に基板と記す）１２と、各押圧板
４aの上方に位置して自らの自重によってプローブに押
圧のための荷重を付与する重量体１３と、重量体１３の
安定する静止位置を特定するためのテーパ状座繰り加工
１４zを施した本体１４とを有するプローブカード１５
を、信号伝達部１６に固定してなっている。

【００５６】一方ウェ−ハチャック９は、ウェ−ハ８を
一時的に固定するための真空吸着機構（図示せず）と、
ウェ−ハ８をプローブに接触させるための高さ方向移動
機構１１を備えている。高さ方向移動機構１１によって
ウェ−ハチャック９をプローブ系１０に対して接近さ
せ、プローブ１群をウェ−ハ８の電極パッドに接触させ
て電気的特性を検査するようになっている。

【００５７】薄膜２は、例えばポリイミドフィルムなど
で構成され、公知の方法（例えばエッチング）によりプ
ローブ１群が形成されている。またプローブ１群と基板
１２間で電気信号を伝達するためのプリント配線（図示
せず）が施されている。プリント配線は、配線数・配線
密度に応じて複数層設けられる場合もある。

【００５８】各押圧板４aは、それぞれ数百μm程度の間
隔を空けてウェ−ハ８の面内方向に一次元もしくは二次
元配置され、薄膜２に接合されている。各押圧板４aの
直上部は、座繰り加工１４z部に合わせて形状加工して
本体１４の上部より挿入された、重量体１３の下部と接
続されている。各押圧板４aの寸法および平面形状は、
それによって押圧される各プローブ１の押圧荷重ばらつ
きが許容値内に収まることとして決定される。すなわ
ち、表１で述べた押圧加重ばらつきの主要因のうち、プ
ローブ高さの個体差および押圧面・ウェ−ハ面の凹凸
（反り）が所定値以下となる領域よりも小さな領域に設
定される。

【００５９】本体１４は、複数の重量体１３を設置して
相応の重量が作用しても変形することのない十分な剛性
および硬度を備えており、押圧によって各重量体１３が
繰り返し変位しても、それらを初期位置に精度よく復元
・安定させるためのテーパ状の座繰り加工１４z部を設
け、各座繰り１４z部にはそれぞれ一つの重量体１３が
挿入されている。

【００６０】各重量体１３の持つべき自重は、プローブ
１の先端形状（曲率）に大きく左右される。プローブ当
たりの必要押圧荷重、当該重量体１３に接続される押圧
板４a内のプローブ数、および押圧面積などにより適正
値が決定される。各重量体１３は、体積を最小限にして
必要荷重を満足するために、比重が７程度以上と大きな
材質により形成される。各重量体１３のウェ−ハに押し
上げられたときの高さ方向移動量（ストローク）の最大
値は、寸法Ｓにより決定される。

【００６１】基板１２は、ガラス・エポキシを基材とす
る多層構造体であり、中央部に本体１４、薄膜２の形状
・寸法により定められた仕様の貫通孔１４aが設けられ
ている。本体１４は、基板１２の上面に機械的に接続さ
れている。その結果、本体１４内の押圧機構の欠落を防
ぐことができる。このプローブ装置によって任意の傾き
および反りを有したウェ−ハをプローブ検査したとき
の、押圧機構についての作用形態を図３を用いて説明す
る。図３は、任意の傾きおよび反りを有したウェ−ハ８
表面がプローブ１群にコンタクトし、各プローブに押圧
荷重が作用した状態の測断面図である。

【００６２】図３において、各重量体１３はウェ−ハ８
に押し上げられることによって本体１４から上方に離脱
している。また各押圧板４aは、押圧面４aaの向きがそ
れぞれの直下部のウェ−ハ８の向きに平行に倣った状態
で安定している。

【００６３】この状態において、全てのプローブは常に
荷重ばらつき許容値内に制御される。それは、以下の理
由によって表１に示した全ての加重ばらつきが低減もし
くは排除されるためである。

【００６４】〔プローブ高さの個体差およびウェ−
ハの凹凸（反り）〕上記したように設定された１つの押
圧板１３の領域内の全プローブ１の加重ばらつきは、常
に上記した許容値内に収められている。

【００６５】〔押圧面の相対的勾配〕各押圧面４aa
は、ウェ−ハ８の個々対向する領域の相対的勾配に対し
て平行に倣うので、ばらつき要因とはならなくなる。

【００６６】〔高さ方向の位置決め誤差〕ウェ−ハ８
のコンタクトに伴う押圧板４aおよび重量体１３の高さ
方向移動量は、押圧加重と無関係なので、ばらつき要因
とはならなくなる。

【００６７】さらに、各押圧板４aごとの押圧荷重は、
各押圧板４aに接続する重量体１３の重量制御によって
等しく保たれている。

【００６８】また、このプローブ装置本実施形態によれ
ば従来技術の項で述べた過渡的な荷重集中によるウェ−
ハの破損、プローブの寿命低下といった不都合を回避す
ることができる。それは、たとえ一時的に一部のプロー
ブのみに重量体の自重が作用したとしても、一重量体に
より付与される総荷重は同重量体の自重の範囲内であ
り、同自重は複数の重量体を設けたことによって低減さ
れているためである。

【００６９】次に、この本実施形態のプローブ装置の薄
膜平面形状と各押圧板の配置形態を、図４および図５を
用いて説明する。

【００７０】図４は、量産体制におけるウェ−ハ内の素
子および素子内の電極パッド配置の一例を示すウェ−ハ
平面図である。

【００７１】図４において、ウェ−ハ８は直径６in.、
８in.、などといった大きさの円形をなしている。その
中に平面配置された個々の長方形が素子８aであり、一
辺長が数ないし十数mm程度である。各素子８a表面には
電極パッド８aa群が配置されている。各電極パッド８aa
の配置ピッチは１００μm程度のオーダである（ここで
は明瞭に図示するために素子８aに対して拡大して示し
ている）。

【００７２】図５は、図４のウェーハを押圧するための
プローブ装置用薄膜の一例を示す平面図である。各プロ
ーブ１は、個々の電極パッドの配置に合致した位置に設
けられている。網掛けで囲まれた長方形領域２aが一つ
の押圧板の押圧面形状に対応している。したがってこの
例では、一押圧板当たりの押圧領域２aを一素子の寸法
に合わせてあり、３２個の素子の電極パッドを同時に検
査することができる。押圧荷重ばらつきを許容値内に収
めることのできる押圧板の形状・寸法は、本来素子の形
状とは無関係であるが、このように例えば一素子程度の
領域であれば十分な性能を得られることが多く、かつプ
ローブの位置を移動させて繰り返しの押圧を行うのに好
都合であるため押圧面形状として有効である。

【００７３】薄膜２は、破線２dで囲まれた領域内はあ
る程度の平坦性が保証された方がよく、そのために後に
述べるような別の実施形態が採られる場合もある。破線
２dと破線２eで囲まれた領域２fは、図２、図３からわ
かるように初期的にたるみを持たせて設置する。

【００７４】薄膜２は、中央部（破線２dで囲まれた領
域）から四方に向けて延長されており、四方の周辺部に
は基板との電気的接続を行うための電極２b群が形成さ
れている。各プローブ１と電極２bとはプリント配線２c
によって個別に電気的接続がなされている。これらによ
って素子の電極パッドと外部との電気的信号の授受がな
される。ここで、中央部から四方に延長された薄膜の面
積は、プローブ１の数に依存するプリント配線３の配線
数および配線密度により決定されてよく、したがって例
えば配線密度が大きい場合は延長される薄膜の方向が八
方などであってもよく、逆に二方、一方しかなくてもよ
い。また、薄膜２中央部の面積が大きく、薄膜２製造プ
ロセスの制限から周囲に薄膜を延長することができない
場合には、薄膜２と基板との間に更なる間接的電気導通
手段を設けてもよい。

【００７５】ここでは一例として３２個の素子の同時検
査が可能なプローブおよび薄膜の形態を示したが、本発
明は上記した作用から、同時検査領域を大きくすること
による不都合は特に生じないので、プローブ形成領域お
よび押圧板の数を増加させることでさらに多く、例えば
ウェ−ハ内の全素子を一括同時検査することも可能であ
る。

【００７６】また、ここでは各押圧板の押圧面形状は単
純な長方形をなしている例を記したが、例えば押圧板と
薄膜２との接合に際し、プローブの存在しない部分の薄
膜２が***や不都合な面外変形を生じることのないよ
う、例えば押圧面形状の内部に座繰り加工などを施して
接着剤や薄膜２の逃げを形成してもよい。このプローブ
検査は、上記した以外にもその主旨を逸脱しない範囲で
応用が可能である。これを以下説明する。

【００７７】〔Ａ〕押圧板形状および配置を変形した例 〔Ａ１〕隣接する押圧板同士の距離を拡げた例 図６に押圧板形状２aを網掛けで示したように、図５に
対して例えば押圧板同士の間に１つの集積回路分の間隔
を設けたものである。図４に示したような、集積回路の
輪郭に沿う格好で電極パッドが配されている場合、隣り
合う集積回路同士の電極パッド間隔が小さくなるので、
ウェ−ハの凹凸の具合によって押圧板同士が干渉する、
あるいは押圧板の周辺部（エッジ部）でエラストマや薄
膜の変形モードに特異性が生じるなどの不具合が生じる
可能性がある。このときには本例のように同時に検査す
る集積回路の数を犠牲にしてそれらを回避することが必
要になる。

【００７８】〔Ａ２〕複数の集積回路を１つの押圧板で
カバーした例 図７に押圧板形状２aを網掛けで示したように、図５に
対して例えば一押圧板の押圧面形状を４つの集積回路を
カバーできる程度に拡張したものである。上記したよう
に、本発明において許容される押圧面形状は、個々の集
積回路の寸法・形状とは無関係であるので、ウェ−ハの
凹凸、プローブ個体高さばらつき、個々の集積回路寸法
などが小さい場合は、このように個々の押圧板形状を大
きくして個数を減少させ、構造の簡略化を図るのがよ
い。

【００７９】〔Ａ３〕集積回路の形状、集積回路の配置
によらない押圧面形状、配置の例 図８に押圧板形状２aを網掛けで示したように、図５に
対して例えば一押圧板の押圧面形状を円形にし、平坦性
が必要な中央領域（破線２d内）をマクロ的に均一に押
圧すべく複数配置したものである。薄膜２が相応の剛性
を有し、押圧板により直接押圧されない領域であって
も、その周囲を押圧することにより連続的に加重付与が
可能な場合に本例を適用する。本例は押圧板の個数を減
少させ、構造を簡略化させるのに好適である。

【００８０】〔Ａ４〕特殊に配置された電極パッドを有
する集積回路の検査に対応する例 ウェ−ハ８内に、図９に示したように中央一列に電極パ
ッド８aa群が配列されている集積回路８aが形成されて
いる場合に対応するよう、図１０に示したように隣接す
る２個の集積回路の電極パッド群を包含するように押圧
領域２aを配置したものである。図９のような集積回路
８aを同時検査する場合には、電極パッド８aaのない領
域の押圧を行わないことによって、十分な押圧板間隔を
得ることができるので、連続的に押圧板を配することが
でき、連続的に隣接する集積回路８aの一括同時検査を
行うことができる。

【００８１】〔Ａ５〕各押圧板側面を樹脂接合した例 図１１に示したように各押圧板４aの側面同士を例えば
熱硬化性樹脂４abで接合したものである。これにより、
押圧板のない部分の薄膜の剛性を上げることができるの
で、反りの生じたウェ−ハとのコンタクトによって各押
圧板４aの高さ方向変位および向きが独立に変化して
も、押圧板４a間の薄膜２のひずみ集中を軽減すること
ができるので、薄膜２の塑性変形やそれに伴う位置ずれ
を防止することができる。また本例は、応用例〔Ａ３〕
を実施するための補助的手段、すなわち押圧板４aの存
在しない部分の薄膜２の剛性を増すための手段としても
用いられる。

【００８２】〔Ａ６〕押圧板を一体成形し、溝加工を施
した例 図１２に示したように必要な押圧領域内の押圧板４aを
一体成形し、上面側に溝４acを設けたものである。図１
２では紙面に垂直な方向の溝４acのみが図示されている
が、紙面に平行な方向にも同様の加工が施される。本例
によれば、押圧板４a数は１であってもその溝４aa部は
剛性が低く、変形できるので、溝４aaにより区画された
各押圧領域はウェ−ハの凹凸に対応して向きを変化させ
ることができ、したがって図２、図３と同様の効果を得
ることができる。

【００８３】〔Ａ７〕押圧板を低剛性部材で一体成形し
た例 図１３に示したように必要な押圧領域内の押圧板４aを
低剛性部材で一体成形したものである。本例によれば、
これまでの例と比べてより連続的に、すなわちウェ−ハ
の凹凸に対してより忠実に押圧板を変形させることがで
きるので、加重ばらつき低減に対してより有効である。

【００８４】〔Ａ８〕薄膜の剛性を向上させる例 図１４に示したように薄膜２の上面に例えばCu製薄膜１
７などを接合し、薄膜２のマクロ的な剛性を向上させた
ものである。応用例〔Ａ３〕を実現するための補助的手
段となる。Cu製薄膜１７は、薄膜の高周波特性向上のた
めのグランドプレーンを兼ねてもよく、またその配置位
置を薄膜中央部のみに限定する必要はない。図１４では
押圧板４aとCu製薄膜１７の間のみにエラストマ３が介
在しているが、薄膜２とCu製薄膜１７との間に設けても
よく、その両者に設ける場合もある。さらに、ここで示
したCu製薄膜１７は材質をCuのみに限定するものではな
く、例えば、高周波特性向上のためのグランドプレーン
を兼ねる必要がなければ樹脂なとの不導体であってもよ
い。

【００８５】これら各部材の界面は通常接着剤により接
着されるが、性能を逸脱することがなければこれらは必
ずしも接着されている必要はない。また、図１５に示し
たように、エラストマが必ずしも存在していなくてもよ
い。さらに、上記したような手段によって薄膜全体とし
ての剛性が適正値に制御された場合は、面として薄膜を
押圧するための押圧板が必ずしも存在していなくてもよ
く、例えば図１６に示したように、薄膜を間接的もしく
は直接的に複数の重量体１３によって点で押圧してもよ
い。

【００８６】〔Ｂ〕押圧領域の平坦性を向上させた例 図１７に示したように押圧領域の外周に剛性の高い枠部
材１８を接合して、押圧領域内の薄膜２のたるみや反り
を防止したものである。本例は、本発明の全ての実施例
および応用例と併合させて実施することができる。な
お、ここで枠部材１８は本体１４に接合して安定性を高
めてもよい。

【００８７】〔Ｃ〕補助加重付与体を付加した例 図１８に示したように各重量体１３の上部に補助加重付
与体としてスプリング６を設け、さらにその上部に本体
１４に接合された固定端７を設けたものである。１つの
押圧板の押圧面積に比して押圧すべき電極パッドの数が
多く、重量体１３のみでは十分な加重を全プローブ１に
付与することができない場合に適している。スプリング
６は通常圧縮コイルバネを用い、初期状態において十分
に圧縮されていることが望ましい。ただしスプリング６
は圧縮コイルバネのみに限定するものではなく、変形に
よって相応の加重を発生する各種の弾性体を適用するこ
とができる。

【００８８】固定端７を配したことで各重量体１３など
の位置が精度よく特定される場合には、例えば図２など
で示した本体１４の座繰り加工１４z部は廃してもよ
い。また、表１に示した各加重ばらつきの量が小さいと
判断される場合は、本例において重量体１３を廃し、ス
プリング６と押圧板４aとを機械的に接合してもよい。
本例は、応用例〔Ｂ〕と同様に本発明の全ての実施例お
よび応用例と併合させて実施することができる。

【００８９】〔Ｄ〕大きな集積回路のプロービング検査
に対応する例 図２１に示したように、一つの集積回路の一辺長が１５
mm程度以上と大きく、集積回路当たりの電極パッド８aa
数が数百程度以上と多い集積回路が形成されたウェ−ハ
をプロービング検査するための例であり、図２２のよう
に集積回路の寸法に対して複数の押圧板を配したもので
ある。本例は、一つの集積回路寸法が、許容される押圧
板の押圧形状を上回る場合に適用される。本例によれ
ば、一つの集積回路寸法が非常に大きくても、押圧板形
状、配置およびその個数を適正化することにより、一括
してプロービング検査を行うことが可能である。

【００９０】（Ｅ）単一の重量体に複数の荷重作用点を
設けた例 図２１に示したように、各押圧板４を、スプリング６に
よってその上部の重量体１３と機械的に接続した実施形
態である。重量体１３は通常の状態においてその静止位
置および姿勢が安定するよう、本体１４の座ぐり部に接
している。この構造でプロービングを行うと、各押圧板
の変位に対応して各スプリング６はそれぞれ独立に変形
し、変形のエネルギが重量体１３の自重以上に達したと
き、重量体が上方に移動する。

【００９１】本構造を用いることにより、構造自体の単
純化が図られるほか、ウェーハ面方向の重量体１３の寸
法を押圧板の大きさに対応させる必然性がなくなるた
め、より大きな（重量の大なる）重量体を設けることが
可能になる。また、ウェーハ面の凹凸によりフレキシブ
ルに対応するため、重量体１３として可撓性のある材質
を用いれば、スプリング６で吸収できないようなウェー
ハ面の凹凸に対しても有効に作用する。

【００９２】図２２は、図２１に対して、重量体１３の
上方に更にスプリング６を設け、スプリング６の上端を
本体１４に対して機械的に固定した例を示す。本例によ
れば、装置構成上の寸法的な制約などから重量体１３の
重量が必要値に満たない場合でも、その上方のスプリン
グ６によって十分な荷重値を発することができる。

【００９３】〔バーンイン検査工程〕この工程もプロー
ブ検査工程と同様の手法によって電極パッドに各プロー
ブを接触させるのでその装置構造に関する詳細説明は省
略する。

【００９４】このバーンイン検査はウェーハ状態で熱ス
トレスによる初期不良を内在しているチップを除去する
ことができるため、熱ストレスによる初期不良を内在し
ているチップをパッケージングすることがなく、無駄な
コストの発生を防止することができる。

【００９５】また、このバーンイン検査はウェーハ状態
で検査できるため、従来のパッケージされた半導体装置
の外部端子にソケットを取り付けて加熱するタイプに較
べて、小さな加熱炉、少ない加熱量で検査できる。

【００９６】〔ダイシング工程〕バーンイン検査工程で
検査を終了したウェーハを切断して、複数のチップとす
る。

【００９７】なお、プローブ検査工程およびバーンイン
検査工程が終了した時点でウェーハの集積回路形成面に
素子保護部材および／または外部接続端子が取り付けて
あれば、このダイシング工程により最終的な半導体装置
とすることができる。

【００９８】また、この工程はダイシング後も各チップ
が離散しないようにウェ−ハの回路形成面とは反対側の
面に粘着テープ等の離散防止手段を取り付ければ、プロ
ーブ検査工程およびバーンイン検査工程の前に行うこと
ができる。この方法によれば、ウェーハ上の回路同士が
シリコン基板を通じて短絡してしまうという問題を解消
することができ、歩留まりをさらに向上させることがで
きる。なお、この方法によればウェーハの回路形成面と
は反対側の面に粘着テープ等の離散防止手段を取り付け
る必要があり、また、ダイシングによりウェーハの平坦
度が損なわれるという問題があるが、本実施例のプロー
ブ検査工程およびバーンイン検査工程によれば、ダイシ
ングされた各々の回路に対して確実にプロ−ブが押圧さ
れるため、支障なく検査することができる。

【００９９】上記の工程でダイシングされた多数のチッ
プから不良品を除去し、良品の各々のチップに対して外
部接続端子等をとりつけて半導体装置の最終形状とす
る。

【０１００】なお、プローブ検査工程およびバーンイン
検査工程が終了した時点でウェーハの素子形成面に素子
保護部材および／または外部端子取付用部材を設け、外
部接続端子を取り付けてあれば、この工程は不要であ
る。

【０１０１】以上の実施例はプローブ検査工程およびバ
ーンイン検査工程が終了した後にダイシング工程を行う
場合について記載したが、従来の製造方法においても、
本実施例のプローブ検査工程および／またはバーンイン
検査工程を実施すれば、本実施例と同じ効果が得られ
る。

【０１０２】

【発明の効果】本発明によれば、より大領域のプローブ
を一括して押圧しても荷重ばらつき量を許容値内におさ
めることができ、多数の集積回路、あるいは大寸法の集
積回路を同時にプローブ検査することにより信頼性、生
産性をためた半導体装置およびその製造方法を提供する
ことができる。

【０１０３】また、本発明によれば、ウェーハ状態で熱
ストレスによる初期不良を内在しているチップをパッケ
ージングすることなく、また、バーンイン検査の工程を
省力することにより生産性をためた半導体装置およびそ
の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術におけるプローブカードの構造概念と
押圧加重ばらつきの要因を示す断面構造図である。

【図２】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造工程
で用いるプローブ装置の断面構造図である。

【図３】図２のプローブ装置が任意の勾配および凹凸を
有するウェ−ハを押圧した状態の構造断面図である。

【図４】ウェ−ハ内の集積回路および集積回路内の電極
パッド配置の一例を示すウェ−ハ平面図である。

【図５】本発明の一実施例に係る図４のウェーハを押圧
するためのプローブ装置用薄膜の一例を示す平面図であ
る。

【図６】本発明の一実施例に係る図４のウェーハを押圧
するためのプローブ装置用薄膜の一例を示す平面図であ
る。

【図７】本発明の一実施例に係る図４のウェーハを押圧
するためのプローブ装置用薄膜の一例を示す平面図であ
る。

【図８】本発明の一実施例に係る図４のウェーハを押圧
するためのプローブ装置用薄膜の一例を示す平面図であ
る。

【図９】ウェ−ハ内の集積回路および集積回路内の電極
パッド配置の一例を示すウェ−ハ平面図である。

【図１０】本発明の一実施例に係る図９のウェーハを押
圧するためのプローブ装置用薄膜の一例を示す平面図で
ある。

【図１１】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造工
程で用いるプローブ装置の一応用例を示す断面構造図で
ある。

【図１２】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造工
程で用いるプローブ装置の一応用例を示す断面構造図で
ある。

【図１３】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造工
程で用いるプローブ装置の一応用例を示す断面構造図で
ある。

【図１４】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造工
程で用いるプローブ装置の一応用例を示す断面構造図で
ある。

【図１５】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造工
程で用いるプローブ装置の一応用例を示す断面構造図で
ある。

【図１６】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造工
程で用いるプローブ装置の一応用例を示す断面構造図で
ある。

【図１７】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造工
程で用いるプローブ装置の一応用例を示す断面構造図で
ある。

【図１８】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造工
程で用いるプローブ装置の一応用例を示す断面構造図で
ある。

【図１９】ウェ−ハ内の集積回路および集積回路内の電
極パッド配置の一例を示すウェ−ハ平面図である。

【図２０】本発明の一実施例に係る図１９のウェーハを
押圧するためのプローブ装置用薄膜の一例を示す平面図
である。

【図２１】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造工
程で用いるプローブ装置の一応用例を示す断面構造図で
ある。

【図２２】本発明の一実施例に係る半導体装置の製造工
程で用いるプローブ装置の一応用例を示す断面構造図で
ある。

【符号の説明】

１…プローブ、２…薄膜、３…エラストマ、４…押圧
板、５…ピボット、６…スプリング、７…固定端、８…
ウェーハ、９…ウェーハウェーハチャック、１０…プロ
ーブ系、１１…高さ方向移動機構、１２…基板、１３…
重量体、１４…本体、１５…プローブカード、１６…信
号伝達部、１７…Cu薄膜、１８…枠体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有賀 昭彦 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 和田 雄二 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 伴 直人 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 渋谷 修二 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 本山 康博 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 松本 邦夫 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 春日部 進 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 森 照享 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 志儀 秀孝 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 渡部 隆好 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェーハに多数の素子を形成する素子形
   成工程と、前記多数の素子が形成されたウェーハをプロ
   ーブ検査（導通検査）するプローブ検査工程と、前記多
   数の素子が形成されたウェーハをバーンイン検査（熱負
   荷検査）するバーンイン検査工程と、前記プローブ検査
   工程および前記バーンイン検査工程が終了した後、前記
   ウェーハをダイシングして複数のチップとするダイシン
   グ工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記プローブ検査工
   程および前記バーンイン検査工程が終了した後、前記ウ
   ェーハの素子形成面に素子保護部材および／または外部
   接続端子を取付け、その後に前記ダイシング工程を行う
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 ウェーハに多数の素子を形成する素子形
   成工程と、前記多数の素子が形成されたウェーハをプロ
   ーブ検査（導通検査）するプローブ検査工程と、前記多
   数の素子が形成されたウェーハをバーンイン検査（熱負
   荷検査）するバーンイン検査工程とを備えた半導体装置
   の製造方法において、前記プローブ検査工程および／ま
   たは前記バーンイン検査工程には、押圧部材を用いて薄
   膜に設けられた複数のプローブを前記ウェーハに押圧す
   る押圧工程を有し、前記複数のプローブを押圧する時に
   は前記押圧部材の前記ウェーハ側とは反対側の面の複数
   の箇所に押圧荷重を負荷させることを特徴とする半導体
   装置の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１または２において、前記プロー
   ブ検査工程および／または前記バーンイン検査工程に
   は、押圧部材を用いて薄膜に設けられた複数のプローブ
   を前記ウェーハに押圧する押圧工程を有し、前記複数の
   プローブを押圧する時には前記押圧部材の前記ウェーハ
   側とは反対側の面の複数の箇所に押圧荷重を負荷させる
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項３または４において、前記押圧部
   材は複数個あることを特徴とする半導体装置の製造方
   法。
6. 【請求項６】 請求項３または４において、前記押圧部
   材は複数個あり、前記複数のプローブを押圧する時には
   前記複数個の押圧部材の各々の前記ウェーハ側とは反対
   側の面に押圧荷重を負荷させることを特徴とする半導体
   装置の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項３または４において、前記押圧荷
   重を負荷させるために一つの重量体を用い、前記押圧部
   材の前記ウェーハ側とは反対側の面と前記重量体とを複
   数の弾性体で接続したことを特徴とする半導体装置の製
   造方法。
8. 【請求項８】 請求項３または４において、前記押圧部
   材は複数個あり、前記押圧荷重を負荷させるために一つ
   の重量体を用い、前記複数個の押圧部材の各々の前記ウ
   ェーハ側とは反対側の面と前記重量体とを弾性体で接続
   したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項１乃至８のいずれかの製造方法で
   製造したことを特徴とする半導体装置。