JPH07301642A - 半導体ウェハをプローブする方法 - Google Patents

半導体ウェハをプローブする方法

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JPH07301642A JP7112600A JP11260095A JPH07301642A JP H07301642 A JPH07301642 A JP H07301642A JP 7112600 A JP7112600 A JP 7112600A JP 11260095 A JP11260095 A JP 11260095A JP H07301642 A JPH07301642 A JP H07301642A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造パッケージ基板６４を含むアレイ・プロ
ーブ・アセンブリ６０を利用する半導体ウェハをプロー
ブする方法を提供する。 【構成】 基板６４は、プローブ・カード６２上の導電
パッド７４の構成を、半導体ダイ５２上の導電バンプ５
４の構成と一致する構成に変形するために用いられる。
また、アレイ・プローブ・アセンブリ６０は、基板６４
上の導電パッド８０をダイ５２上の導電バンプ５４に結
合するためのプローブ・ワイヤ８４を有するアレイ・プ
ローブ・ヘツド６８を含む。ダイをプローブした後、ダ
イは、アレイ・プローブ・アセンブリで用いられる基板
とほぼ同じ基板９０を含む最終的なパッケージ半導体装
置１１０に組み立てられる。アレイ・プローブ・アセン
ブリで製造パッケージ基板を用いることにより、アレイ
・プローブ・アセンブリのコストが低減され、またアレ
イ・プローブ・アセンブリにおける基板は最終パッケー
ジ装置におけるダイの性能を工ミュレートするので、よ
り正確な試験が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、半導体ウェハ
をプローブする方法に関し、さらに詳しくは、バンプ付
き半導体ウェハをプローブする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ウェハ・プローブ(wafer probing) は、
半導体装置の製造全般において実施されるいくつかの試
験工程の１つである。個別の半導体ダイのパッケージン
グの前で、ウェハ形状の状態のままで、各ダイはテスタ
上でプローブされる。従来のウェハ・プローブ方法は、
使用される特定のテスタに適応されたプローブ・カード
を利用する。一般に、プローブ・カードは、複数のカン
チレバ・プローブ・ニードルを採用し、これらのニード
ルは、各半導体ダイ上に構成されたボンド・パッドと一
致する周辺構成で配置される。プローブ・ニードルは、
各ダイのボンド・パッドに接触して配置され、診断試験
が実施される。１つのダイの試験が完了すると、隣接す
るダイに対して試験が実施できるようにウェハは移動さ
れる。このプロセスは、ウェハ上のすべてのダイが試験
されるまで繰り返される。
【０００３】半導体装置の性能が向上するにつれて、各
装置を動作するために必要な入力および出力接続の数も
一般に増加する。各入力および出力端子について、各半
導体ダイ上に対応するボンド・パッドがある。従来、こ
れらのボンド・パッドは、ダイの周辺部に配置される。
より多くの入力および出力端子の必要性のために、半導
体ダイの周辺部のボンド・パッドの数が増加するにつれ
て、半導体ダイの全面積は増加する。多くの場合、ダイ
の寸法は周辺部の周りのボンド・パッドの数と、隣接パ
ッド間の所要間隔とによって決められるため、ダイ寸法
は「ボンド・パッド制限」されると考えられる。個別の
ダイの回路のバルクは、実際のダイ寸法よりも小さい面
積を占めるが、周辺部の周りの最小ボンド・パッド間隔
の必要性により、すべてのボンド・パッドを収容するた
めには、ダイ寸法を回路のバルクよりも大きくする必要
がある。半導体製造業者はダイ寸法を最小限に抑えると
いう市場需要に絶えず迫られているので、ボンド・パッ
ド間隔の制限は競争力のある製品を提供する上で深刻な
障害となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】半導体ダイを周辺的に
ボンドパッド制限されることを防ぐ１つの方法として、
ダイのパッドをダイ表面上でアレイ構成に配置する方法
がある。一般に、パッド・アレイ構成を含む半導体ダイ
は、一般にリードフレーム，テープまたは基板にワイヤ
ボンディングまたはＴＡＢ(tape automated bonding)ボ
ンディングされる周辺ボンド・パッド構成に比べて、フ
リップ・チップ(flip chip) 方法を利用してパッケージ
ングされる。フリップ・チップ方法では、ダイの活性表
面は、パッケージ基板に（活性面を下にして）取り付け
られ、ダイ上のパッドのアレイは基板のパッドの整合す
るアレイに電気接続され、位置合わせされる。ダイ上の
パッドとパッケージ基板上のパッドとの間の適切な接続
を確保するため、半導体ダイのパッド上に導電パッドを
形成してもよい。バンプの１つの種類として、コラプス
・チップ接続(collapse chip connection)（Ｃ４）があ
る。このような方法によって得られるバンプは、Ｃ４バ
ンプと呼ばれる場合が多い。一般に、Ｃ４バンプは、ウ
ェハ・プローブ・プロセス中に各ダイ上に存在するよう
に、ウェハ・レベルで形成される。残念ながら、従来の
カンチレバ・ニードルおよびカンチレバ・プローブ・カ
ードは、すべてのアレイ状のＣ４バンプ付きウェハをプ
ローブするために利用できない。Ｃ４バンプはダイ表面
上でアレイ構成であり、バンプは数ロウ(row) の深さに
なるため、カンチレバ・プローブ・ニードルがすべての
バンプを同時にうまくプローブできるプローブ・カード
を開発することは困難である。さらに、カンチレバ・プ
ローブは、プローブ中にＣ４バンプを破損することがあ
る。
【０００５】従来のカンチレバ・プローブ・ニードルの
必要性を省く、バンプ付きウェハをプローブする方法が
開発されている。この方法は、アレイ・プローブと呼ば
れる。アレイ・プローブでは、周辺構成の従来のカンチ
レバ・プローブは、各ダイ上のバンプの構成に一致する
アレイ構成のプローブ・ワイヤと置き換えられる。アレ
イ・プローブを用いることの難点は、ウェハ・プローブ
を従来のテスタで成功させるためには、プローブ・ワイ
ヤをプローブ・カード上の導電トレースに接続しなけれ
ばならないことである。現在、プローブ・ワイヤとプロ
ーブ・カードとの間の適切な接続を達成するための機構
は、面倒な手作業による配線プロセスによる。各プロー
ブ・ワイヤは、「ジャンパ・ワイヤ」によってテスタ・
プローブ・カード上の対応する導電トレースに接続され
る。ジャンパ・ワイヤは、プローブ・ワイヤとプローブ
・カードとの間で手作業により接続され、その結果得ら
れる製品は極めて高価になる。さらに、このプローブ・
アレイ・アセンブリを製造するために要するリードタイ
ム(lead time) は、一般的なＣ４用途で必要とされる接
続の数が極めて多いこと、およびこのような接続を手作
業で行うことにより、極めて長い。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、ウェハをプロ
ーブする方法に関する。１つの形態では、本方法は、半
導体ウェハ上に形成された複数の半導体ダイを有する半
導体ウェハを設けることを含み、各ダイは第１アレイに
配置された複数の導電バンプを有する。また、プローブ
・カードが設けられ、このプローブ・カードは、第１ア
レイとは異なる第２アレイで配置された複数の導電パッ
ドを有する。第１面と相対する第２面とを有する第１製
造パッケージ基板が設けられる。第１面は、第１アレイ
で配置された複数の導電パッドを含み、第２面は第２ア
レイで配置された複数の導電パッドを含む。基板の第２
面の複数の導電パッドは、プローブ・カード上の複数の
導電パッドに電気接続される。複数のダイのうち第１ダ
イは、第１製造パッケージ基板の第１面上の複数の導電
パッドを第１ダイ上の複数の導電バンプと電気接続し、
第１ダイ上で電気試験を行うことによってプローブされ
る。
【０００７】
【実施例】図１は、従来のアレイ・プローブ・アセンブ
リ２０の断面図である。アセンブリ２０は、複数の半導
体ダイ１２を有する半導体ウェハ１０をプローブするた
めに用いられる。図示のように、各ダイはウェハにおい
て点線で示される。各ダイは、例えばＣ４バンプなど複
数の導電バンプ１４を含む。アレイ・プローブ・アセン
ブリ２０は、プローブ・カード２２，スペース変形部(s
pace transformer)４およびアレイ・プローブ・ヘッド
２６を含む。プローブ・カード２２は、例えばプリント
回路板材料など従来のプローブ・カード材料からなる。
プローブ・カード２２は、複数の導電トレース３０を含
み、これらの導電トレースはプローブ・カードから一般
的なテスタ（図示せず）で用いるのに適した構成に導か
れる。プローブ・カード２２自体は、半導体ウェハ１０
をプローブするために利用できない。よって、アレイ・
プローブ・アセンブリ２０は、スペース変形部２４とア
レイ・プローブ・ヘッド２６とをさらに含む。アレイ・
プローブ・ヘッド２６は、複数のプローブ・ワイヤ４４
を含み、これらのプローブ・ワイヤは各半導体ダイ上の
バンプ構成に一致する構成で配置される。プローブ・ワ
イヤ４４は脆いので、アレイ・プローブ・ヘッド２６
は、アレイ構成でプローブ・ワイヤを実質的に固定する
ハウジング４６を含む。しかし、ハウジング４６内の個
別のプローブ・ワイヤは、プローブ・ワイヤと導電バン
プとの間で適切に接続させ、かつプローブ・ワイヤとそ
の上のスペース変形部２４との間で適切に接続させるた
めに、垂直方向に浮動することが許される。
【０００８】スペース変形部２４は、プローブ・ワイヤ
４４のアレイ構成をプローブ・カード２２の導電トレー
ス３０の構成に変形するために用いられる。これは、ま
ず各プローブ・ワイヤ４４を導電トレース３２に接続す
るか、あるいはスペース変形部２４内で追加導電ワイヤ
４０を用いることによって達成される。スペース変形部
２４は、中央開口部４２を含み、この中央開口部を介し
て導電ワイヤ４０は下のプローブ・ヘッド２６内のプロ
ーブ・ワイヤ４４に接続される。スペース変形部は、エ
ポキシ・ベースの材料であり、これはプローブ・カード
２２上の導電トレース３０に一致する構成に導電ワイヤ
４０を導くために用いられる導電トレース３２を含む。
導電トレース３２に他に、スペース変形部２４は導電パ
ッド３４を含んでもよく、またスペース変形部が内部導
電層を含むように設計される場合には、導電穴３６も含
んでもよい。
【０００９】スペース変形部２４は、プローブ・カード
に機械的および電気的接続を行うコネクタ３８を介して
プローブ・カード２２に接続される。アレイ・プローブ
・ヘッド２６も同様に、ガイド・ピン４５を用いてスペ
ース変形部２４に機械的に接続または配置される。その
結果、プローブ・カード２２，スペース変形部２４およ
びアレイ・プローブ・ヘッド２６は互いに、アレイ・プ
ローブ・アセンブリ２０として表される単一ユニット・
アセンブリを構成する。
【００１０】アレイ・プローブ・アセンブリ２０は、バ
ンプ付きウェハをプローブするためにうまく利用できる
が、このアセンブリにはいくつかの欠点がある。重大な
欠点は、手作業中心の製造によるコストである。各導電
ワイヤ４０は、スペース変形部２４内で手作業で配線さ
れる。アレイ・プローブ・アセンブリ２０のコストを増
加する他に、導電ワイヤ４０が手作業で接続されるとい
う事実により、アレイ・プローブ・アセンブリ２０を製
造するためのリードタイムが長くなり、異なるＣ４バン
プ構成で用いるための追加アレイ・プローブ・アセンブ
リを製造する上で陣害となる。新たな半導体ダイのため
に新たなアレイ・プローブ・アセンブリを作るためのコ
ストおよび時間を回避するため、半導体製造業者は、異
なるアレイ構成が電気性能の観点からより効率的であっ
ても、新規ダイ上で既存のＣ４バンプ・アレイ構成を利
用する傾向にある。図１で図説したアレイ・プローブ・
アセンブリの別の欠点は、スペース変形部２４が実質的
に修理不可能なことである。プローブ・ワイヤ４４をス
ペース変形部の導電トレース３２に接続するため導電ワ
イヤ４０が配線された後、これらの導電ワイヤは開ロ部
４２内でエポキシで一般に封止される。その結果、ワイ
ヤは修理，取り替えまたは個別に試験できない。従っ
て、スペース変形部２４に間題が生じると、全く新しい
スペース変形部を作らなければならない。スペース変形
部を有するアレイ・プローブ・アセンブリを用いるさら
に別の欠点は、導電ワイヤ４０が開ロ部４２内で互いに
隣接することの他に、導電ワイヤ４０の長さは試験中に
インダクタンスおよびクロストークを発生し、そのため
試験を実施できる信号速度が制限されることである。
【００１１】本発明により、アレイ・プローブ・アセン
ブリは前述のスペース変形部の必要がない。スペース変
形部の代わりに、製造パッケージ基板が用いられ、アレ
イ・プローブ・ヘツドまたは同様なバンプ接触ユニット
をプローブ・カードに接続する。製造パッケージ基板
は、半導体アセンブリおよびパッケージ工程中に各個別
ダイが最終的に取り付けられる製造パッケージ基板とほ
ぼ同一であるためにそのように呼ばれる。例えば、プロ
ーブ・カード・アセンブリで用いられる基板や、ダイの
パツケージング中に用いられる基板は、同じ材料であ
り、同じ寸法を有し、同じ導電トレースおよび穴構成を
有する。このような製造パッケージ基板をアレイ・プロ
一プ・アセンブリ内で用いることは、製造パッケージ基
板が大量生産され、実際のダイをパッケージングするた
めに用いられる基板と同じコストであるので、アセンブ
リのコストを大幅に低減する。コスト節約の他に、プロ
ーブ・アセンブリで製造パッケージ基板を用いること
は、手作業による配線の必要がなくなるので、アレイ・
プローブ・アセンブリを作るのに必要な時間を短縮す
る。さらに、製造パッケージ基板は、半導体ダイをパッ
ケージングするために作らなければならない。よって、
開発工程の大半は新規製品導入のパッケージ設計段階に
おいて生じるので、新規アレイ・プローブ・アセンブリ
についてわずかな開発作業だけですむ。アレイ・プロー
ブ・アセンブリ内で製造パッケージ基板を利用すること
の別の利点は、パッケージ基板は、最終パッケージ製品
で発揮する半導体ダイの電気性能をエミュレー卜するこ
とである。本発明による製造パッケージ基板を用いるウ
ェハ・プローブ中に、半導体ダイは、最終パッケージ製
品にチップが取り付けられるのとほぼ同じ基板によって
プローブ・カードに接続される。従って、本発明による
方法を利用して得られるプローブ・レベルのすべてのテ
スト結果は、現場における半導体ダイの実際の性能をよ
り正確に反映する。
【００１２】これらおよび他の特徴および利点は、添付
の図面とともに以下の詳細な説明からより明確に理解さ
れる。ただし、図面は必ずしも縮尺どおりではなく、具
体的に図示しない本発明の他の実施例もあり得ることに
留意されたい。
【００１３】図２は、本発明により半導体ウェハをプロ
ーブする方法において用いられるアレイ・プローブ・ア
センブリ６０の断面図である。図示のように、アレイ・
プローブ・アセンブリ６０は、複数の半導体ダイ５２を
有する半導体ウェハ５０をプローブするために用いられ
る。各半導体ダイ５２は、例えばＣ４バンプなど複数の
導電バンプ５４を含む。本説明の焦点は、バンプ付き半
導体ウェハをプローブする方法についてであるが、本発
明はバンプなしウェハをプローブするためにも利用でき
ることが理解される。つまり、アレイ・プローブ・アセ
ンブリ６０は、このようなパッド上に形成できる導電バ
ンプではなく、半導体ダイ上のパッドを直接プローブす
るために利用できる。さらに、導電バンプが形成される
と、この導電バンプはＣ４バンプである必要はなく、個
別半導体ダイ上の回路にアクセスするのに適した任意の
他の導電バンプでもよい。さらに、本発明はアレイ構成
におけるパッドまたはバンプをプローブする上で特に有
利であるが、本発明は周辺構成におけるパッドまたバン
プをプローブするためにも利用できる。
【００１４】アレイ・プローブ・アセンブリ６０は、プ
ローブ・カード６２，製造パッケージ基板６４，取り付
けプレート６６およびアレイ・プローブ・へッド６８を
含む。プロ一プ・カード６２は、例えば、プリント回路
板材料など従来のプローブ・カード材料からなる。プロ
ーブ，カード６２は、従来のテスタ（図示せず）用に構
成される複数の導電トレース７０を含む。導電トレース
７０は、表面トレースでも、あるいは図２に示すような
内部トレースでもよい。内部トレースが用いられる場
合、プローブ・カード６２は導電穴または貫通穴７２も
含む。一方の端部では導電トレース７０はテスタに接続
するのに適した接続を行うように構成され、他方の端部
では導電トレース７０は複数の導電パッド７４を最終的
に形成するように構成されるか、または導かれる。プロ
ーブ・カード６２に形成される導電パッド７４は、製造
パッケージ基板６４上の導電パッドの対応する構成に一
致するように配置される。製造パッケージ基板６４の一
方の面には、複数の導電パッドまたは導電ボール７８が
あり、これらはプローブ・カード６２上の導電パッド７
４の構成と一致するように構成される。導電ボールの代
わりに、複数のピンまたは他の種類のリードを利用し
て、基板６４をプローブ・カード６２に接続してもよ
い。製造パッケージ基板６４の他方の面には、複数の導
電パッド８０があり、これらのパッドは製造基板６４の
反対面の導電パッドとは異なるように構成される。特
に、導電パッド８０は、各個別の半導体ダイ上の導電バ
ンプ５４の構成と一致するように構成される。製造パッ
ケージ基板６４については以下でさらに詳しく説明す
る。図１で説明したのと同様なアレイ・プローブ・ヘツ
ド６８も、アレイ・プローブ・アセンブリ６０内に含ま
れる。アレイ・プローブ・へッド６８は、ハウジング８
６内に収容された複数のプローブ・ワイヤ８４を含む。
プローブ・ワイヤ８４は、ハウジング８６内で実質的に
固定されるが、ダイおよび製造パッケージ基板６４上の
導電バンプ５４に適切に接続するために主に垂直方向に
浮動することが許される。短絡を防ぐために、個別プロ
ーブ・ワイヤは絶縁層でコーティングしてもよく、およ
び／またはハウジング８６は部分的にまたは完全に絶縁
材料で作ってもよい。
【００１５】図３は、アレイ・プローブ・アセンブリ６
０の個別部品が実際のプローブ動作中にどのように互い
にフィットするのかを示す断面図である。図３に示すよ
うに、アレイ・プローブ・ヘッド６８は、プローブ・ワ
イヤ８４が製造パッド基板の下面上の導電パッド８０と
接触するように、製造パッケージ基板６４に近接され
る。アレイ・プローブ・へッド６８と製造パッケージ基
板６４との間の接続を推持するため、ガイド・ピン８８
がプローブ・ヘッドに設けられ、取り付けプレート６６
を介して延在され、これがプローブ・ヘッドをプローブ
・カード６２から分離する。取り付けプレート６６は、
プローブ・ワイヤ８４と製造パッケージ基板６４の導電
パッド８０との間の十分な接続を確保するために、プロ
ーブ・ヘッド６８とプローブ・カード６２との間の適切
な距離を維持する厚さを有する。ガイド・ピン８８は、
アレイ・プローブ・アセンブリ６０の各部品間の適切な
アラインメントを確保するため、取り付けプレート６６
およびプローブ・カード６２内の両方でガイド穴８９を
介して延在してもよい。
【００１６】また、製造パッケージ基板６４は、図３に
示すように、製造パッケージ基板の導電パッドまたはボ
ール７８がプローブ・カードの導電パッド７４と電気接
触するように、プローブ・カード６２と接触する。アレ
イ・プローブ・ヘツド６８は、導電パッド８０とプロー
ブ・ワイヤとの間で電気接続するために製造パッケージ
基板６４と単純に近接されるが、製造パッケージ基板６
４は、表面実装プロセスを介してプローブ・カード６２
に物理的に接続される。最終パッケージ製品がユーザの
プリン卜回路板に表面実装されるように、製造パッケー
ジ基板６４も同様にプローブ・カードに実装される。従
って、表面実装プロセスを容易にするため、単に平坦な
導電パッドではなく、導電ボール７８を設けることが望
ましい。例えば、製造パッケージ基板６４は、底面だけ
でなく上面に複数の導電パッドを含んでもよいが、例え
ば半田ボールなどの導電ボールをこれらの上面パッドに
その後取り付けてもよい。本発明の好適な実施例では、
製造パッケージ基板６４はプローブ・カード６２に物理
的かつ電気的に接続されるが、基板がプローブ・カード
に電気接触するだけで十分である。さらに、プローブ・
カード６２，製造パッケージ基板６４，取り付けプレー
ト６６およびアレイ・プローブ・ヘツド６８は互いにア
レイ・プローブ・アセンブリ６０を構成するが、各部品
は互いに物理的に接続する必要はない。必要な点は、プ
ロープ・ヘッドのプローブ・ワイヤと、製造パッケージ
基板上の導電パッドと、ロ一プ・カード上の導電トレー
スとの間の十分な電気接続である。
【００１７】取り付けプレート６６は、アセンブリの任
意の特徴であるが、プローブ・ヘッドとプローブ・カー
ドとの間の適切な間隅を維持する上で有用である。さら
に、ステンレス鋼または他の合金鋼などの硬質材料から
なる取り付けプレート６６は、プローブ・カード６２の
平坦性を維持するために用いられ、それによリプローブ
・ワイヤ８４と基板６４上のパッド８０との間の適切な
電気接続を確保する。また、アレイ・プローブ・へッド
６８は、製造パッケージ基板６４の表面上の導電パッド
８０と半導体ダイの導電パンプ５４とを接続する他の適
切な手段と置き換えてもよい。さらに、将来的には、製
造パッケージ基板６４は、プローブ・カード６２と半導
体ウェハ５０との間の唯一の介在部材として十分である
ことが考えられる。すなわち、製造パッケージ基板６４
の表面上の導電パッド８０をダイ上の導電バンプ５４と
直接接触させることが可能である。ダイ上のバンプ５４
と直接接触するためにパッド８０を利用することの障害
は、パッドのみではバンプ上に形成する自然酸化物を分
解するのに不十分であるがことであるが、プローブ・ワ
イヤまたはプローブ・ニードルは、適切な電気接続を確
保するためスクラブによってこのような酸化物を分解で
きる。
【００１８】前述のように、製造パッケージ基板６４
は、個別半導体ダイ５２が実装されるパッケージ基板と
実質的に同一である。当然ながら、アレイ・プローブ・
アセンブリで用いられる実際の製造基板は、パッケージ
半導体装置に最終的に組み込まれないが、プローブ・ア
センブリの一部として残る。しかし、プローブ・アセン
ブリで用いられるのと実質的に同じ設計を有するパッケ
ージ基板は、半導体ダイをパッケージングするために用
いられる。プローブ・アセンブリで用いられ、本発明に
より半導体ダイをパッケージングするために用いられる
適切な製造パッケージ基板について、図４ないし図７を
参照してさらに説明する。
【００１９】図４は、本発明を実施する上で適切な製造
パッケージ基板９０の底面図である。製造パッケージ基
板６４はアレイ・プローブ・アセンブリ６０で用いられ
るが、製造パッケージ基板９０は、ほぼ同じ設計である
が実際の半導体ダイのパッケージングで用いられる基板
である。図５は、同じ基板の上面図である。図４に示す
ように、底面９２は、複数の導電パッド９４を含む。導
電パッド９４は、純粋に周辺構成ではなく、アレイ構成
に配置されている。導電パッド９４の構成は、図２に示
すプローブ・カード６２の導電パッド７４の構成に一致
する。（ただし、図示のように、パッド９４の構成はパ
ッド７４の構成と完全には一致しない。）図５に示すよ
うに、製造パッケージ基板９０の上面９６は、複数の導
電パッド９８を含む。導電パッド９８は、基板の上面で
アレイ構成に同様に配置される。バンプ付き半導体ダイ
が実装されるのはこの上面９６である。従って、導電パ
ッド９８は、実装される半導体ダイのバンプ構成と一致
する構成を有する。半導体ダイ上の導電バンプの配置
は、最終的なユーザの基板上の導電バンプの配置に比べ
てはるかに不規則である。このため、基板９０の上面上
の導電パッド９８は、基板９０の底面に比べて配置が不
規則である。しかし、本発明は、基板の上面または底面
上あるいはダイ上のパッド構成の規則性または不規則性
によって制限されるものではない。
【００２０】基板の上面上の導電パッド９８が制限され
る領域は、導電パッド９４が基板９０の底面上で占める
領域よりも小さい。半導体ダイの表面上の導電バンプの
密度および近接は、最終的なユーザの基板上の導電パッ
ドの密度および近接よリも一般に大きい。基板９０の底
面上の導電パッドはユーザの導電パッド構成と一致する
ように構成されるので、基板９０は、ダイ上のＣ４バン
プ・アレイ構成を最終的なユーザパッド構成に変形す
る、すなわち、Ｃ４バンプをユーザの基板の最終的な端
子構成に「ファンアウト（fan out ）」する。この変形
を実現するため、基板９０は、図７から明らかになるよ
うに、基板の一方の面上パッドを基板の他方の面上のパ
ッドに導く導電トレースおよび／または導電穴を含む。
【００２１】図６は、図５に示すパッケージ基板９０に
実装されるバンプ付き半導体ダイ１００の上面図であ
る。図５は、ダイが基板に実装されたときの半導体ダイ
１００のアウトラインを表す点線１０２を示す。ダイ１
００は、基板表面の上の複数の導電パッド９８の構成に
一致する活性表面１０５上の複数の導電バンプ１０４を
含む。図５および図６に示すように、導電パッド９８の
構成および導電バンプ１０４の構成は、互いの逆像であ
る。これは、ダイ１００は表を下にして（活性面を下に
して）基板９０に実装され、図６はダイの表を上にした
図であるという事実による。
【００２２】図７は、ダイ１００が基板９０にどのよう
に実装されるのかをより詳しく示す。図７は、最終的な
パッケージングされた半導体装置１１０の断面図であ
る。装置１１０は、従来のＣ４または直接チップ実装方
法により基板９０にフリップ・チップ（活性面を下にし
て）実装されたダイ１００を含む。図７に示すように、
導電バンプ１０４は、基板９０の上面上の電気接触する
導電パッド９８と整合される。バンプは、パッドに対す
る金属接続（metallurgical connection) を形成するた
めリフローされる。さらに物理的に支持し、かつ応力吸
収として、絶縁エポキシ・アンダフィル（underfill ）
材料１０１がダイと基板との間に入れられる。基板の上
面上の導電パッド９８は、内部および／または表面導電
トレース１０８および導電穴１０９を用いて、基板の底
面上の導電パッド９４に導かれる。上面上のパッドの密
度は高い（または少なくとも領域に集中している）の
で、上面上のパッドを基板の底面上の密度の低いおよび
／またはより規則的な構成のパッドにファンアウトする
ために、トレースおよび穴が用いられる。基板９０の底
面上の各導電パッド９４に、例えば半田ボールなどの導
電ボール１０６が接続される。ボール１０６は、プリン
ト回路板などのユーザの基板に最終的に接続される。バ
ールの代わりに、導電ピンまたはリードを利用してもよ
い。具体的に示されていないが、装置１１０は、封止材
料によって基板９０の上面に取り付けられる蓋を含んで
もよい。もし用いるならぱ、蓋はアルミニウム，銅，コ
バールなどの極めて熱伝導性の高い材料からなることが
好ましい。装置１１０に対する更なる熱改善対策とし
て、蓋とダイ１００の背面との間に熱ペースト（therma
l paste)を入れてもよい。蓋の代わりに、環境的な影響
からさらに保護するためにダイ１００をプラスチック樹
脂によって封入してもよい。
【００２３】本発明の好適な実施例では、アレイ・プロ
ーブ・アセンブリで用いられる基板および半導体ダイが
パッケージングされる基板は、複数の金属層（少なくと
も２つの相対する外部表面）を有するセラミック基板で
ある。基板上の導電パッドおよび卜レースは、従来の被
着およびエッチング方法を利用してリソグラフにより定
めることができる。一例として、従来の金メッキ銅メタ
ライゼーションを基板上で用いて、パッドおよびトレー
スを形成できる。セラミック基板は、経路をリソグラフ
により定められたトレースで実現できるという事実によ
り、Ｃ４パンプに対応するために必要とされる場合が多
い経路の高密度化を達成できるため、セラミック基板は
Ｃ４用途に適している。さらに、半導体パッケージング
用途用に、多層セラミック基板を含むセラミック基板を
作る技術は確立されている。よりコストの低いパッケー
ジングとして、アレイ・プローブ・アセンブリおよび最
終的な装置パッケージで用いられる基板は、プリント回
路板で用いられるようなエポキシ・ガラスまたは他の有
機材料で形成してもよい。エポキシ・ガラス基板は、複
数のメタライゼーション層（外部または内部のいずれ
か）を含むように同様に作ることができ、従って、高密
度Ｃ４半導体ダイに対応できる。アレイ・プローブ・ア
センブリおよび最終的なパッケージで用いられる基板
は、硬質構造ではなく、フレックス回路またはテープ状
の部材でもよい。アレイ・プローブ・アセンブリでは、
硬質な基板構造を設ける必要はない。最終パッケージで
は、硬質性は基板以外の部材によって与えることができ
る。例えば、蓋または専用支持プレートを硬質な機械的
部材として利用して、回路化された基板自体をフレツク
ス膜のままで、半導体ダイを最終形状で保護できる。従
って、本発明により用いられる基板は、特定の種類の材
料に制限されず、アレイ・プローブ・アセンブリおよび
半導体パッケージで利用できることによって決定され
る。
【００２４】上記の説明および図面は、本発明に伴う利
点を実証する。特に、本発明により半導体ウェハ、とり
わけバンプ付き半導体ウェハをプローブする方法は、従
来の方法で用いられるようなコストの低いアレイ・プロ
ーブによって達成される。コスト節減は、アセンブリ内
の手作業による配線の必要性を省き、その代わりに製造
パッケージ基板を用いることにより実現される。製造パ
ッケージ基板は最終的な半導体装置の一部としてすでに
開発されていなければならないので、同じ基板をアレイ
・プローブ・アセンブリに組み入れることは、基板をア
レイ・プローブ・アセンブリに組み入れる上でそれほど
開発時間を要しない。別の利点として、アレイ・プロー
ブ・アセンブリに製造パッケージ基板を利用することに
より、より現実的な試験結果が得られる。なぜならば、
プローブ・アセンブリで用いられる製造パッケージ基板
は、従来のプローブ・アセンブリよりも忠実に最終パッ
ケージ製品をエミュレートするためである。製造パッケ
ージ基板をアレイ・プローブ・アセンブリで用いること
により、コスト節減の他に、新規プローブ・アセンブリ
を製造する上でリードタイムが短縮される。なぜなら
ば、複数のワイヤの代わりにリソグラフにより定められ
た基板をプローブ・アセンブリで用いることにより、製
造工程における手作業の程度がはるかに低くなるためで
ある。
【００２５】以上、本発明に従って、上記の必要性およ
び利点を十分に満たす半導体ウェハをプローブする方法
が提供されたことが明らかである。本発明についてその
特定の実施例を参照して図説してきたが、本発明はこれ
らの実施例に制限されるものではない。本発明の精神か
ら逸脱せずに修正および変形が可能なことが当業者に理
解される。例えば、本発明はバンプ付き半導体ウェハで
用いることに制限されない。バンプ付き半導体ウェハが
用いられる場合、このようなバンプはＣ４バンプである
必要はない。さらに、本発明により用いられるアレイ・
プローブ・アセンブリは、本明細書で説明したようなア
レイ・プローブ・ヘッドを含む必要はない。さらに、ア
レイ構成は、ダイまたは基板レベルのいずれかで規則的
または不規則的に配置されたアレイ構成を含んでもよ
い。また、２つ以上のダイを一度にプローブできるよう
に、複数の製造パッケージ基板をプローブ・カード・ア
センブリで用いてもよい。また、（すべてのチップ接続
が基板から導出されることを条件にして）マルチチップ
・モジユールでパッケージングされる異なるチップをプ
ローブするため、同じマルチチップ・モジユール基板を
異なるプローブ・カード・アセンブリで用いるように、
マルチチップ・モジユール製造パッケージ基板も利用で
きる。プローブ・アレイ・ヘッドについて具体的に図説
してきたが、アレイ・プローブ・アセンブリで用いられ
る製造パッケージ基板とプローブされる半導体ダイとの
間で電気接続を行う任意の手段も本発明で用いるのに適
している。理想的にはアレイ・プローブ・アセンブリで
用いられる基板および最終パッケージ半導体装置で用い
られる基板は同一であるが、これら２つの基板の間にわ
ずかな修正や相違があってもよく、例えば、プロ一プ・
プロセス中に適切な電気接続を達成するために、アレイ
・プローブ・アセンブリで用いられる製造パッケージ基
板上のパッドは、パッケージングされた装置で用いられ
る基板上で必要とされるよりも厚いメッキを必要として
もよい。また、プローブ・カード・アセンブリで用いら
れる基板を選択する際、その選択条件は装置をパッケー
ジングするために用いられる基板よりも高くしてもよ
い。プローブ・カード・アセンブリは適切な電気接続を
行うため高い精度を必要とするので、例えば、プローブ
・カード・アセンブリで用いられる基板は、パッケージ
ングされた基板における許容差よりも厳しい平坦性また
はメッキ厚さの許容差を必要としてもよい。従って、本
発明は、特許請求の範囲内の変形および修正を含むもの
とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】バンプ付き半導体ウェハをプローブするために
用いられる従来のアレイ・プローブ・アセンブリの断面
図である。
【図２】本発明によるアレイ・プローブ・アセンブリの
断面図である。
【図３】バンプ付き半導体ウェハをプローブするために
用いられる、図２に示すアレイ・プローブ・アセンブリ
の断面図である。
【図４】本発明により利用できる製造パッケージ基板の
底面図である。
【図５】図４の製造基板の上面図である。
【図６】バンプ付き半導体ダイの上面図である。
【図７】図４および図５に示す製造パッケージ基板に取
り付けられ、電気接続された図６に示すバンプ付きダイ
を含む、半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
５０ 半導体ウェハ ５２ 半導体ダイ ５４ 導電バンプ ６０ アレイ・プローブ・アセンブリ ６２ プローブ・カード ６４ 製造パッケージ基板 ６６ 取り付けプレート ６８ アレイ・プローブ・ヘッド ７０ 導電トレース ７２ 導電穴または貫通穴 ７４ 導電パッド ７８ 導電パッドまたは導電ボール ８０ 導電パッド ８４ プローブ・ワイヤ ８６ ハウジング ８８ ガイド・ピン ８９ ガイド穴 ９０ 製造パッケージ基板 ９２ 底面 ９４ 導電パッド ９６ 上面 ９８ 導電パッド １００ 半導体ダイ １０１ 絶縁エポキシ・アンダフィル １０４ 導電バンプ １０５ 活性表面 １０６ 導電ボール １０８ 導電トレース １０９ 導電穴 １１０ 半導体装置

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウェハをプローブする方法であって：各
    ダイ（５２）が第１アレイで配置された複数の導電バン
    プ（５４）を有する、複数の半導体ダイ（５２）が形成
    された半導体ウェハ（５０）を設ける段階；前記第１ア
    レイとは異なる第２アレイで配置された複数の導電パッ
    ド（７４）を有するプローブ・カード（６２）を設ける
    段階；前記第１アレイで配置された複数の導電パッド
    （８０）を有する第１面と、前記第２アレイで配置され
    た複数の導電パッド（７８）を有する相対する第２面と
    を有する第１製造パッケージ基板（６４）を設ける段階
    であって、前記基板の第２面の複数の導電パッドはプロ
    ーブ・カード上の複数の導電パッドに電気接続される段
    階；前記第１製造パッケージ基板の前記第１面上の複数
    の導電パッドを第１ダイ上の複数の導電バンプに電気接
    続し、第１ダイ上で電気試験を行うことによって、複数
    の半導体ダイのうち第１ダイをプローブする段階；前記
    第１製造パッケージ基板と実質的に同一の第２製造パッ
    ケージ基板（９０）を設ける段階であって、前記第２製
    造パッケージ基板は、第１アレイで配置された複数の導
    電パッド（９８）を有する第１面と、第２アレイで配置
    された複数の導電パッド（９４）を有する相対する第２
    面とを有する段階；前記第１ダイを前記半導体ウェハか
    ら分離する段階；および前記第２製造パッケージ基板を
    用いて前記第１ダイをパッケージングする段階；によっ
    て構成されることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 ウェハをプローブする方法であって：テ
    スタで用いられるプローブ・アセンブリ（６０）を設け
    る段階であって、前記プローブ・カード・アセンブリ
    は：第１アレイ構成で電気的に終端する複数の導電トレ
    ース（７０）を有するプローブ・カード（６２）と；第
    １面および相対する第２面を有する第１製造パッケージ
    基板（６４）であって、前記第１面は第１アレイ構成で
    配置された第１の複数の導電パッド（７８）を有し、前
    記第２面は前記第１アレイ構成よりも小さい面積の第２
    アレイ構成で、前記第１の複数のパッドに電気接続され
    た第２の複数の導電パッド（８０）を有し、前記基板の
    前記第１の複数のパッドは前記プローブ・カードの複数
    の導電トレースに電気接続される、第１製造パッケージ
    基板（６４）と；第２アレイ構成で配置され、かつ前記
    基板の第２面上の第２の複数のパッドに電気接続される
    複数のプローブ・ニードル（８０）を有するプローブ・
    ニードル・アセンブリ（６８）と；によって構成される
    プローブ・アセンブリ（６０）を設ける段階；各ダイが
    第２アレイ構成で配置された複数のダイ・パッド（５
    ４）を有する、複数の半導体ダイ（５２）を有する半導
    体ウェハ（５０）を設ける段階；第１ダイの複数のダイ
    ・パッドを前記複数のプローブ・ニードルに電気接触さ
    せ、前記テスタを用いて第１ダイについて電気的診断を
    実施することによって、前記複数の半導体ダイのうち第
    １ダイをプローブする段階；によって構成されることを
    特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 ウェハをプローブする方法であって：テ
    スタで用いられるプローブ・アセンブリ（６０）を設け
    る段階であって、前記プローブ・カード・アセンブリ
    は：第１アレイ構成で電気的に終端する複数の導電トレ
    ース（７０）を有するプローブ・カード（６２）と；第
    １面および相対する第２面を有する第１製造パッケージ
    基板（６４）であって、前記第１面は第１アレイ構成で
    配置された第１の複数の導電パッド（７８）を有し、前
    記第２面は前記第１アレイ構成よりも小さい面積の第２
    アレイ構成で、前記第１の複数のパッドに電気接続され
    た第２の複数の導電パッド（８０）を有し、前記基板の
    前記第１の複数のパッドは前記プローブ・カードの複数
    の導電トレースに電気接続される、第１製造パッケージ
    基板（６４）と；第２アレイ構成で配置され、かつ前記
    基板の第２面上の第２の複数のパッドに電気接続される
    複数のプローブ・ニードル（８０）を有するプローブ・
    ニードル・アセンブリ（６８）と；によって構成される
    プローブ・アセンブリ（６０）を設ける段階；各ダイが
    第２アレイ構成で配置された複数のダイ・パッド（５
    ４）を有する、複数の半導体ダイ（５２）を有する半導
    体ウェハ（５０）を設ける段階；第１ダイの複数のダイ
    ・パッドを前記複数のプローブ・ニードルに電気接触さ
    せ、前記テスタを用いて第１ダイについて電気的診断を
    実施することによって、前記複数の半導体ダイのうち第
    １ダイをプローブする段階；前記第１ダイを前記ウェハ
    から分離する段階；前記第１製造パッケージ基板と実質
    的に同一である第２製造パッケージ基板（９０）であっ
    て、同様に第１面と相対する第２面とを有し、前記第１
    面は第１アレイ構成で配置された第１の複数の導電パッ
    ド（９４）を有し、前記第２面は前記第１アレイ構成よ
    りも小さい面積の第２アレイ構成で、前記第１の複数の
    パッドに電気接続された第２の複数の導電パッド（９
    ８）を有する、第２製造パッケージ・基板（９０）を設
    ける段階；前記第１ダイを前記製造パッケージ基板の前
    記第２面に実装する段階；および前記第１ダイの複数の
    ダイ・パッドと、第２製造パッケージ基板の第２の複数
    の導電パッドとを電気接続する段階；によって構成され
    ることを特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 ウェハをプローブする方法であって：各
    ダイが第１アレイで配置された複数の導電バンプ（５
    ４）を有する、複数の半導体ダイ（５２）が形成された
    半導体ウェハ（５０）を設ける段階；テスタで用いられ
    るプローブ・カード・アセンブリ（６０）を設ける段階
    であって、前記プローブ・カード・アセンブリは：前記
    テスタと適切に電気接続するために構成された複数の導
    電トレース（７０）を有し、かつ前記第１構成とは異な
    る第２構成で配置され、前記複数の導電トレースに電気
    接続される複数の導電パッドを有するプローブ・カード
    （６２）と；第２構成（ＢＧＡアレイ）で配置され、か
    つ前記プローブ・カード上の複数の導電パッドに電気接
    続された複数の導電パッド（７８）を有する第１面を有
    し、かつ第１構成で配置された複数の導電パッド（８
    ０）を有する、前記第１面とは反対の第２面を有する第
    １セラミック製造パッケージ基板（６４）と；前記第１
    製造パッケージ基板の第２面上の複数の導電パッドを複
    数のダイのうち第１ダイ上の複数の導電パッドと電気接
    続する手段（６８）と；によって構成されるプローブ・
    カード・アセンブリ（６０）を設ける段階；前記第１ダ
    イ上の複数の導電パッドと、前記プローブカード上の導
    電トレースとの間で電気接続がなされるように、前記半
    導体ウェハを前記プローブ・カード・アセンブリに近接
    させる段階；および前記第１ダイを電気的に試験する段
    階；によって構成されることを特徴とする方法。
  5. 【請求項５】 ウェハをプローブする方法であって：各
    ダイが第１アレイで配置された複数の導電バンプ（５
    ４）を有する、複数の半導体ダイ（５２）が形成された
    半導体ウェハ（５０）を設ける段階；テスタで用いられ
    るプローブ・カード・アセンブリ（６０）を設ける段階
    であって、前記プローブ・カード・アセンブリは：前記
    テスタと適切に電気接続するために構成された複数の導
    電トレース（７０）を有し、かつ前記第１構成とは異な
    る第２構成で配置され、前記複数の導電トレースに電気
    接続される複数の導電パッドを有するプローブ・カード
    （６２）と；第２構成（ＢＧＡアレイ）で配置され、か
    つ前記プローブ・カード上の複数の導電パッドに電気接
    続された複数の導電パッド（７８）を有する第１面を有
    し、かつ第１構成で配置された複数の導電パッド（８
    ０）を有する、前記第１面とは反対の第２面を有する第
    １セラミック製造パッケージ基板（６４）と；前記第１
    製造パッケージ基板の第２面上の複数の導電パッドを複
    数のダイのうち第１ダイ上の複数の導電パッドと電気接
    続する手段（６８）と；によって構成されるプローブ・
    カード・アセンブリ（６０）を設ける段階；前記第１ダ
    イ上の複数の導電パッドと、前記プローブカード上の導
    電トレースとの間で電気接続がなされるように、前記半
    導体ウェハを前記プローブ・カード・アセンブリに近接
    させる段階；前記第１ダイを電気的に試験する段階；前
    記第１ダイを前記ウェハから分離する段階；前記第１製
    造パッケージ基板と実質的に同一であり、同様に第１お
    よび第２面を有する第２製造パッケージ（９０）を設け
    る段階；前記第１ダイを前記製造パッケージ基板の第２
    面に実装する段階；および前記第１ダイを第２製造パッ
    ケージ基板に電気接続する段階；によって構成されるこ
    とを特徴とする方法。
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