JPH077052A - 電気特性測定用プローブ - Google Patents

電気特性測定用プローブ

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JPH077052A
JPH077052A JP14521093A JP14521093A JPH077052A JP H077052 A JPH077052 A JP H077052A JP 14521093 A JP14521093 A JP 14521093A JP 14521093 A JP14521093 A JP 14521093A JP H077052 A JPH077052 A JP H077052A
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JP
Japan
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probe
measuring
cantilever
silicon
electrical characteristics
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JP14521093A
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English (en)
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Yasuto Nose
保人 野瀬
Tsutomu Ota
勉 太田
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 単結晶シリコン、酸化シリコン、窒化シリコ
ン、ポリシリコン、あるいは金属層の少なくとも一層か
らなる片持ち梁構造15とし、その表面に導通用の金属
皮膜14を形成する。さらに、この片持ち梁構造体15
を導通配線パターン19を形成した絶縁基板18で保持
して電気特性測定用プローブとする。 【効果】 フォトリソ、薄膜形成等のプロセスにより製
作するため、微細な配列ピッチの接触子を有する電気特
性測定用プローブが得られ、接触子の位置精度、平面度
が優れ、機械的強度も高いため測定の耐久性、信頼性を
向上させる事が出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ウエハーあるいは、チ
ップ状態の半導体集積回路等、電子デバイスの検査、試
験工程において用いられる電気特性測定用のプローブに
関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路、いわゆるICの製造工
程は、シリコンウエハー上に各素子を形成し集積回路と
して完成させるまでの前工程と、前工程が終了したウエ
ハーをダイシングにより個々のチップに分離し、チップ
毎にリードフレームにダイアタッチし、ワイアーボンデ
ィングによりチップの各端子を接続後、モールドする事
によりパッケージングを完了するまでの後工程とに大別
される。
【0003】前工程が終了した段階において、ウエハー
状態で集積された回路の静的及び動的電気特性試験によ
り、各チップの良、不良品判定を行う。
【0004】この電気特性試験において、信号源や測定
系等の外部回路とチップ上の半導体集積回路との一時的
な電気接続を行う手段として、金属製の複数の針状接触
端子を有するプローブが用いられる。
【0005】この様なプローブの構造を図3に示す。図
3(a)に示す様に、プリント配線基板31の中央部に
直径約30mmの貫通口32が設けられており、この上
面にはタングステン製あるいはパラジウム製の先端が針
状になった複数の接触子33が固定されている。接触子
33の先端部は図3(b)に示す様に、湾曲され貫通口
32よりプリント配線基板31の下面に突出しており、
それぞれの接触子33の先端が半導体集積回路チップ上
に形成されているボンディング用のパッドに対応して、
数百ミクロンピッチでICチップの四辺上の位置に必要
本数が配列されている。
【0006】電気特性測定は、ウエハー状態の集積回路
の1チップが貫通口32の内側にはいる様に位置合わせ
し、このチップの周辺部に形成されている各々のパッド
に接触子33の先端を加圧接触させ、プリント配線基板
を経由して評価用信号や電圧を供給して特性を測定す
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の従来技
術では、接触子33はタングステン等の金属製で、長さ
が数センチメータのワイヤー状のものを200ミクロン
程度のピッチで配列した構造であり、特性測定を行う集
積回路チップ上のパッドに対して位置精度を確保するの
が難しい。また、機械的な強度が充分でないために、外
部よりの衝撃を受けたり、接触子の先端部を引っかけた
りした場合に変形しやすいという課題があった。
【0008】さらに、半導体集積回路の高集積化に伴っ
て、外部回路とのコネクト数が増え、集積回路チップ上
のパッド数も増加し、その結果としてパッド間ピッチが
小さくなる。集積回路チップ側では、パッド面積及びピ
ッチの縮小化は、フォトリソグラフで行うために比較的
容易にできるが、図3の様な従来の測定用プローブで
は、金属製のワイヤーを用いて1本づつ固定セットする
ため、接触子の配列ピッチと位置精度を確保する事が困
難であり限界があった。
【0009】本発明は、この様な課題を解決するもの
で、その目的は、高精度、高密度のプローブを提供し、
このプローブを用いる事により大規模集積回路チップの
電気特性測定を容易に、精度良く行う事を可能にするも
のである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の電気測定用プローブは、 1.単結晶シリコン、酸化シリコン、ポリシリコン、あ
るいは窒化シリコンの少なくとも一層からなる片持ち梁
により、測定する電子部品の測定用端子との電気的接触
を行う事を特徴とする。
【0011】2.前記手段1の電気的接触を行う電子部
品の測定用端子にコンタクトする部分の形状が、角錘状
である事を特徴とする。
【0012】3.前記手段1または手段2の片持ち梁に
金属皮膜が形成されていることを特徴とする。
【0013】4.前記手段1または手段2の片持ち梁及
び角錘状部分が、エッチングにより形成されていること
を特徴とする。
【0014】5.単結晶シリコン、酸化シリコン、ポリ
シリコン、あるいは窒化シリコンの少なくとも一層から
なり電子部品の測定用端子となる導電化された片持ち梁
と、該片持ち梁を保持する絶縁基板からなり、該絶縁基
板上に形成した配線パターンによって前記導電性片持ち
梁と、測定装置への入出力端子を接続する事を特徴とす
る。
【0015】6.前記手段5の導電化された片持ち梁を
保持する絶縁基板がホウケイ酸系ガラスであり、該片持
ち梁と陽極接合法により接合、一体化した事を特徴とす
る。
【0016】7.前記手段1または手段5の測定する電
子部品が、半導体集積回路である事を特徴とする。
【0017】
【作用】本発明によれば、電気測定用プローブの形成を
半導体集積回路の製造で用いられているフォトリソ、薄
膜形成等のプロセス技術で行うために、複数の微細なプ
ローブリード、接触子を100ミクロンメータ以下の微
小なピッチで一体的に形成する事が出来、位置精度的に
もマスクの精度で決定されるため従来のプローブに比べ
はるかに高精度であり、機械的な強度も材質的に優れて
おり、接触子の測定変形後の復元性も高い。
【0018】さらに、接触子の先端部を同一平面に維持
する事が出来るために、被測定チップ上のパッドに余分
の圧力で押し付ける必要がなくなり、測定の信頼性も向
上される。
【0019】生産性の面でも、半導体プロセス技術によ
りプローブを一括形成する事が出来るため、生産性が高
く、低コストの製品を供給する事が可能になった。
【0020】
【実施例】(実施例1)図1は、本発明による実施例1
を説明するための電気特性測定用プローブの製造工程の
概略断面図である。
【0021】図1(a)は、径4インチ、厚み280ミ
クロンメーター、結晶方位(100)の両面研磨した単
結晶シリコン基板11で、熱酸化膜(酸化シリコン膜)
を形成し、フォトリソ、5.0重量%フッ酸溶液でのエ
ッチングにより所定のパターニングし部分的に酸化シリ
コン膜12を残す。この酸化シリコン膜12は、測定す
る集積回路チップ上のパッドの配列ピッチと同様であ
り、パッド数に合わせ同じ位置に形成されている。
【0022】酸化シリコン膜12をマスクとして、摂氏
70度に加温した30重量%の水酸化カリウム溶液で、
シリコン基板を異方性エッチングする事により、角錘状
の突起部13を形成する。この突起部の高さは約20ミ
クロンメーターであり、集積回路の測定における接触子
となる。
【0023】次に、酸化シリコン膜を一旦除去した後、
再度熱酸化を行って酸化膜12を形成する。その膜上に
スパッタリングにより、クロム、金の金属膜を形成後フ
ォトリソエッチングによりコンタクト用電極及び、リー
ド電極14をパターン状に設ける(図1(b))。
【0024】その後、シリコン基板の角錘状突起部の反
対側から、同様の方法により水酸化カリウム溶液による
異方性エッチングを行い、厚み40ミクロンメーターの
ダイアフラム部15を形成し、さらに角錘状突起部側か
らの異方性エッチングをする事により貫通部16を形成
すると共に、各プローブの接触子の部分17を片持ち梁
構造として独立させる(図1(c))。
【0025】この片持ち梁構造体を保持するため、予め
測定装置にコンタクトするための金属配線部19を無電
解メッキ法等により形成した厚さ0.5ミリメーターの
ホウケイ酸系ガラス基板18と、この構造体を陽極接合
法(摂氏350度、700V)で接合一体化した後、片
持ち梁のリード電極14とガラス上の金属配線部19を
接続するためにマスクスパッタ等により金属層20を形
成して図1(d)の様な電気特性測定用プローブとして
完成出来た。
【0026】このプローブを用いて実際の半導体集積回
路の電気特性を測定したところ、精度、再現性良く測定
できると共に、集積回路のパッド部との位置決めも容易
で、測定の生産性を大きく向上させる事が可能になっ
た。
【0027】(実施例2)図2は、本発明による実施例
2を説明するための電気特性測定用プローブの製造工程
の概略断面図である。
【0028】図2(a)は、直径4インチ、厚み380
ミクロンメーター、結晶方位(100)の片面研磨した
単結晶シリコン基板21で、熱酸化膜(酸化シリコン
膜)22を形成し、フォトリソ、4.0重量%フッ酸溶
液でのエッチングにより部分的に酸化シリコン膜を除去
する。このエッチングした部分は、10ミクロンメータ
ー角であり、測定する集積回路チップ上のパッドの配列
ピッチと、パッド数に合わせ同じ位置に形成されてい
る。
【0029】酸化シリコン膜22をマスクとして、摂氏
70度に加温した35重量%の水酸化カリウム溶液で、
この露出した部分板を異方性エッチングする事により、
四角錘状の凹部23を形成する。この角錘部の深さは1
4ミクロンメーターである。
【0030】次に酸化シリコン膜を、前記と同様のフッ
酸溶液で除去した後、この基板上に厚さ1.0ミクロン
メーターの窒化シリコン膜24を形成し、さらにフォト
リソ、ドライエッチングして角錘部を含めてプローブと
して用いる部分をライン状に形成する(図2(b))。
【0031】この部分的に窒化シリコン膜のパターンが
形成されたシリコン基板に支持基板として、厚さ1.0
ミリメーターのホウケイ酸系ガラス基板25を図2
(c)に示す様に、部分的に陽極接合(摂氏400度、
1000V)して一体化する。
【0032】シリコン基板とガラスからなる構造体のシ
リコンの部分を、前記と同様の水酸化カリウム溶液でエ
ッチング除去する事により、窒化シリコン部分が片持ち
梁構造として残る、この窒化シリコン部分をクロム、ニ
ッケル膜のスッパタリング、フォトリソにより導電化
し、さらに無電解ニッケルメッキを3ミクロンメーター
形成する事により図2(d)の様な電気特性測定用プロ
ーブとして完成出来た。
【0033】このプローブを用いて実際の半導体集積回
路の電気特性を測定したところ、実施例1のプローブと
同様に精度、再現性良く測定できると共に、測定の生産
性も向上させる事が可能になった。
【0034】
【発明の効果】以上記した様に、本発明によれば、高集
積半導体回路チップの測定端子部(パッド)に対応す
る、微細な配列ピッチの接触子を有する電気特性測定用
プローブが容易に製造する事が可能で、従来の測定用プ
ローブに比べ、接触子の位置精度、平面度が優れてい
る。
【0035】また、機械的な強度も大きく、接触子の変
形後の復元性が良好で、接触子の先端部の位置ずれが小
さいく、非測定チップのパッド部に与える損傷も低減さ
れ、高集積半導体回路製品の信頼性、歩留まりを向上出
来る効果もある。
【0036】さらに、この様なプローブの生産性は高
く、低コストの製品として供給する事が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1による電気特性測定用プロ
ーブの製造工程と構造を示す断面図。
【図2】 本発明の実施例2による電気特性測定用プロ
ーブの製造工程と構造を示す断面図。
【図3】 従来技術による電気特性測定用プローブの構
造説明図。
【符号の説明】
11、21 シリコン単結晶基板 12、22 酸化シリコン膜 13 突起部 14 クロム、金電極膜 15 ダイアフラム部 16 貫通部 17 接触子 18、25 ホウケイ酸系ガラス 19 金属配線部 20 金属層 23 角錘状凹部 24 窒化シリコン層 26 無電解ニッケルメッキ層 31 プリント配線基板 32 貫通口 33 接触子 34 接続端子 35 プローブ固定用樹脂

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単結晶シリコン、酸化シリコン、ポリシ
    リコン、あるいは窒化シリコンの少なくとも一層からな
    る片持ち梁により、測定する電子部品の測定用端子との
    電気的接触を行う事を特徴とする電気特性測定用プロー
    ブ。
  2. 【請求項2】 前記電気的接触を行う電子部品の測定用
    端子にコンタクトする部分の形状が、角錘状である事を
    特徴とする請求項1記載の電気特性測定用プローブ。
  3. 【請求項3】 前記片持ち梁に金属皮膜が形成されてい
    ることを特徴とする請求項1または請求項2記載の電気
    特性測定用プローブ。
  4. 【請求項4】 前記片持ち梁及び角錘状部分が、エッチ
    ングにより形成されていることを特徴とする請求項1ま
    たは請求項2記載の電気特性測定用プローブ。
  5. 【請求項5】 単結晶シリコン、酸化シリコン、ポリシ
    リコン、あるいは窒化シリコンの少なくとも一層からな
    り電子部品の測定用端子となる導電化された片持ち梁
    と、該片持ち梁を保持する絶縁基板からなり、該絶縁基
    板上に形成した配線パターンによって前記導電性片持ち
    梁と、測定装置への入出力端子を接続する事を特徴とす
    る電気特性測定用プローブ。
  6. 【請求項6】 前記導電化された片持ち梁を保持する絶
    縁基板がホウケイ酸系ガラスであり、該片持ち梁と陽極
    接合法により接合、一体化した事を特徴とする請求項5
    記載の電気特性測定用プローブ。
  7. 【請求項7】 前記測定する電子部品が、半導体集積回
    路である事を特徴とする請求項1または請求項5記載の
    電気特性測定用プローブ。
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