(57)【要約】【課題】半田接合されたインピーダンス整合素子の半田接合部の曲げモーメントを軽減する高周波信号用プローブを実現するとともに、プローブの耐久性が高く、かつ、信頼性に優れた半導体試験装置を実現する。【解決手段】高周波信号用プローブを、測定対象１と電気的に接続するニードル３と、測定対象１から、ニードル３を介して出力される高周波信号を伝達する信号線５と、ニードル３と信号線５との間に配置され、ニードル３と信号線５に、各々、第１の半田接合部６ａおよび第２の半田接合部６ｂにて半田接合されたインピーダンス整合素子４と、インピーダンス整合素子４と、第１の半田接合部６ａと、第２の半田接合部６ｂとを内包するように覆う樹脂層８と、樹脂層８を覆うように配置された、ニードル３を同軸中心とする筒状のグランド信号線７にて構成する。【選択図】      図１
2004354139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象と電気的に接続するニードルと、
前記測定対象に対し、前記ニードルを介して出力される高周波信号を伝達する信号線と、
前記ニードルと前記信号線との間に配置され、前記ニードルと前記信号線に、各々、第１の半田接合部および第２の半田接合部にて直列接合されたインピーダンス整合素子と、
このインピーダンス整合素子と、前記第１の半田接合部と、前記第２の半田接合部とを内包するように覆う樹脂層と、
この樹脂層を覆うように配置された、前記ニードルを同軸中心とする筒状のグランド信号線にて構成されてなる高周波信号用プローブ。
【請求項２】
前記高周波信号が、５００ＭＨｚから５ＧＨｚの周波数の信号を含んでなる請求項１に記載の高周波信号用プローブ。
【請求項３】
前記樹脂層は、ポリイミド、液晶ポリマー、又は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＳｉＮ、Ｓｉもしくは金属を５Ｗｔ％以上含んでなるポリイミドもしくは液晶ポリマーにて構成されてなる請求項１または２に記載の高周波信号用プローブ。
【請求項４】
前記グランド信号線の前記ニードル側の端面が、前記第１の半田接合部の端部から、前記ニードル側へ０．１ｍｍ以上突出してなる請求項１から３のいずれかに記載の高周波信号用プローブ。
【請求項５】
前記インピーダンス整合素子の表面と前記グランド信号線の内面との距離Ｄ１と、前記ニードル及び前記信号線の中心線と前記グランド信号線の内面との距離Ｄ２との間に、
Ｄ２  ≧  Ｄ１  ≧１／８  ×  Ｄ２
の関係を有してなる請求項１から４のいずれかに記載の高周波信号用プローブ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の高周波信号用プローブと、
半導体装置を載置するステージと、
前記高周波信号用プローブと接続された試験基板と、
この試験基板と接続され、半導体試験装置制御手段、高周波信号源、高周波測定機器、半導体装置制御手段および電源にて構成される半導体試験装置部と、
前記プローブと前記半導体装置とを相対移動させる位置決め手段とを備えてなる半導体試験装置。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載の高周波信号用プローブと、
半導体装置を載置するステージと、
前記高周波信号用プローブと接続された高周波信号源を備えた高周波信号制御手段と、
前記半導体装置から出力される光信号を受信する光信号受信部と、
この光信号を解析し、半導体装置の性能を検知する半導体性能試験手段と、
前記プローブと前記半導体装置とを相対移動させる位置決め手段とを備えてなる半導体試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高周波信号用プローブ及びこのプローブを用いた半導体試験装置に関し、ことに、高耐久性、かつ、高信頼性を有した高周波信号用プローブ及びこのプローブを用いた半導体試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高周波信号用プローブとしては、例えば、絶縁構体を設けた貫通穴内に、一端が絶縁構体から突出するプローブ・チップに電気的に接続され、他端が出力用コネクタに電気的に接続される抵抗器を収容し、抵抗器に対応する位置で絶縁構体の周囲を取り囲む導電性リングを導電部材で抵抗器の他端に電気的に接続し、シールド体で少なくとも抵抗器が存在する範囲で、絶縁構体、導電性リング及び導体を包囲し、絶縁カバー部材でプローブ・チップを露出させて、絶縁構体及びシールド体を包囲するものがある。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−８６８０８号公報（第４頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の高周波信号用プローブは、高電圧信号を測定するためのものであったため、プローブサイズが比較的大きく、インピーダンスマッチング（インピーダンス整合）を図るための抵抗器（インピーダンス整合素子）は、両端部に雌ネジが切られ、プローブに内包された導電性シャフト等に螺着（ネジ止め）されていた。そのため、導電性シャフト等との接合部の熱的強度や機械的強度は、特に問題とはならなかった。しかしながら、近年、半導体装置の実装の高密度化が進展したことから、プローブサイズが狭小化し、インピーダンス整合素子においてもチップサイズ（例えば、０．５ｍｍ□）のものを用いる必要が生じてきている。そのため、上述のような螺着接合が困難で、インピーダンス整合素子と信号線等とは、通常は、半田接合にて接合することになる。
【０００５】
ところが、半田接合部は、螺着接合部に比して熱的及び機械的強度が弱いため、半導体装置の性能試験時におけるプローブと半導体装置との接触時の応力（接続部分への曲げモーメント）による機械的な疲労及び通電電流による発熱により、クラックの発生や破断等を生じ易いという問題がある。
【０００６】
この発明に係る高周波信号用プローブは、半田接合されたインピーダンス整合素子の半田接合部の曲げモーメントを軽減することを目的とする。
また、この発明に係るプローブを用いた半導体試験装置は、プローブの耐久性が高く、信頼性に優れた半導体試験装置を実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る高周波信号用プローブは、測定対象と電気的に接続するニードルと、測定対象に対し、ニードルを介して出力される高周波信号を伝達する信号線と、ニードルと信号線との間に配置され、ニードルと信号線に、各々、第１の半田接合部および第２の半田接合部にて直列接合されたインピーダンス整合素子と、インピーダンス整合素子と、第１の半田接合部と、第２の半田接合部とを内包するように覆う樹脂層と、樹脂層を覆うように配置された、ニードルを同軸中心とする筒状のグランド信号線にて構成されたものである。
【０００８】
この発明に係る半導体試験装置は、測定対象と電気的に接続するニードルと、測定対象に対し、ニードルを介して出力される高周波信号を伝達する信号線と、ニードルと信号線との間に配置され、ニードルと信号線に、各々、第１の半田接合部および第２の半田接合部にて直列接合されたインピーダンス整合素子と、インピーダンス整合素子と、第１の半田接合部と、第２の半田接合部とを内包するように覆う樹脂層と、樹脂層を覆うように配置された、ニードルを同軸中心とする筒状のグランド信号線にて構成された高周波信号用プローブと、半導体装置を載置するステージと、高周波信号用プローブと接続された試験基板と、試験基板と接続され、半導体試験装置制御手段、高周波信号源、高周波測定機器、半導体装置制御手段および電源にて構成される半導体試験装置部と、プローブと半導体装置とを相対移動させる位置決め手段とを備えたものである。
【０００９】
この発明に係る半導体試験装置は、測定対象と電気的に接続するニードルと、測定対象に対し、ニードルを介して出力される高周波信号を伝達する信号線と、ニードルと信号線との間に配置され、ニードルと信号線に、各々、第１の半田接合部および第２の半田接合部にて直列接合されたインピーダンス整合素子と、インピーダンス整合素子と、第１の半田接合部と、第２の半田接合部とを内包するように覆う樹脂層と、樹脂層を覆うように配置された、ニードルを同軸中心とする筒状のグランド信号線にて構成された高周波信号用プローブと、半導体装置を載置するステージと、高周波信号用プローブと接続された高周波信号源を備えた高周波信号制御手段と、半導体装置から出力される光信号を受信する光信号受信部と、光信号を解析し、半導体装置の性能を検知する半導体性能試験手段と、プローブと半導体装置とを相対移動させる位置決め手段とを備えたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１は本発明にかかる高周波信号用プローブの構成を説明する断面図である。かかるプローブは、測定対象である半導体装置１の電極２と電気的に接続するためのニードル（針先）３と、半導体素子へ送信される高周波信号を伝達するための信号線５の間に、ニードル３と信号線５間のインピーダンスマッチングを図るための素子（インピーダンス整合素子）４が配置されたものである。ここで、インピーダンスマッチングとは、交流信号の伝達の際に、信号を送り出す側のインピーダンス値と信号を受け取る側のインピーダンス値を同じにすることを言う。ニードル３と信号線５間のインピーダンスマッチングを図る必要があるのは、以下の理由による。
【００１１】
通常、伝達される信号が数百ＭＨｚ程度までの周波数の信号である場合には、信号を送り出す側と信号を受け取る側のインピーダンス値が異なることによる伝達信号のロスはほとんど生じないが、伝達される信号が５００ＭＨｚから５ＧＨｚ程度の高周波信号になると以下のような理由で、信号を送り出す側と信号を受け取る側のインピーダンス値を同じにしないと伝達される信号の電力ロスが生じる。かかる伝達信号の電力ロスが生じると、試験装置から半導体装置へ伝達される信号が正確に伝達されず、試験結果の信頼性が低下することになる。
【００１２】
かかる伝達信号の電力ロスが生じるのは、伝達される信号が高周波信号である場合、信号を送り出す側と信号を受け取る側のインピーダンス値が異なると、信号を送り出す側と信号を受け取る側間にて高周波信号が反射を繰り返す現象が生じるためであるが、信号を送り出す側と信号を受け取る側でのインピーダンスマッチングが取れている（図られている）と、伝達される交流信号が反射することがなく、電力ロスが最小となることが知られている。
【００１３】
そのため、高周波信号を伝達する場合、通常は、信号を送り出す側と信号を受け取る側のインピーダンス値が同じになるように設計され、さらに、これら信号を送り出す側と信号を受け取る側間に信号伝達のための信号線等が存在する場合には、信号を送り出す側と信号を受け取る側のみならず、このケーブルのインピーダンス値も同じになるように設計される。以上のような理由により、５００ＭＨｚから５ＧＨｚ程度の高周波信号を伝達するためには、ニードル３と信号線５間のインピーダンスマッチングを図ることが必要になる。
【００１４】
このインピーダンス整合素子４としては、容量の全体にてインピーダンスの整合を図るタイプのもの（例えば、抵抗体素子のようなもの）と、絶縁体（例えばＳｉ基板）の表面に所定の回路を構成し、この回路部にてインピーダンスの整合を図るタイプのものとがある。ここでは、抵抗体素子を用いる場合につき説明する。かかるインピーダンス整合素子４としては、例えば、所定の抵抗値を有した０．５ｍｍ□サイズのチップ抵抗を用いることができる。かかるチップサイズのインピーダンス整合素子４と、ニードル３及び信号線５間は、従来のような螺着接合が困難であるため、通常は、半田接合により接合される。ここでは、インピーダンス整合素子４と、ニードル３及び信号線５間は、各々、第１の半田接合部６ａ、第２の半田接合部６ｂにて半田接合されている。
【００１５】
また、高周波信号用プローブには信号線５とは別にグランド線も必要となるため、ＣＵ製の筒状のグランド線７がこれらニードル３、第１の半田接合部６ａ、インピーダンス整合素子４、第２の半田接合部６ｂ及び信号線５を覆うように設けられている。このグランド線７は、図示されたように、その中心線が、ニードル３及び信号線５の中心線と一致するように設けられる。
【００１６】
そして、グランド線７とニードル３、第１の半田接合部６ａ、インピーダンス整合素子４、第２の半田接合部６ｂ及び信号線５間との絶縁を図るために、樹脂層８が設けられる。この樹脂層８としては、ポリイミドや液晶ポリマー、または、Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＣ、ＳｉＮ、Ｓｉなどを５Ｗｔ％以上含むポリイミドや液晶ポリマーを用いることができる。
【００１７】
また、グランド線７のニードル３側の端部はニードル３を固定するための樹脂層９にて封止された構造となっている。この樹脂層９は、絶縁性を有し、室温にて硬化するものであれば、特に制限はなく、例えば、市販のエポキシ樹脂を用いることができる。なお、図示されたように、グランド線７は第１の半田接合部６ａよりもニードル３側に距離Ａだけ突出した構造を有している。この距離Ａは、後述するように０．１ｍｍから０．５ｍｍ程度が好ましい。
【００１８】
従来の、高周波信号を測定するためのプローブは、高電圧に対応するものであるためサイズが大きく、高密度実装され外部電極端部の間隔が狭い半導体装置の信号測定に適用することは困難であった。また、従来の高密度実装された半導体装置の高周波信号を測定するためのプローブとして、インピーダンスマッチングを図るために、プローブ先端にインピーダンスを整合するための素子として容量成分を有した金属性のパイプを設ける構成が、特開平１１−１５３６１７号公報に開示されている。
【００１９】
しかしながら、インピーダンス整合素子が信号線と並列に接続された構成では、インピーダンス整合素子が信号線と直列に接続された構成とは異なり、特定周波数のインピーダンスマッチングしかとることできないことが知られている。そのため、特開平１１−１５３６１７号公報に開示された、従来の高周波信号を測定するためのプローブでは、その周波数がＤＣ（直流）から数ＭＨｚ、もしくはＤＣから数ＧＨｚといった、さまざまな周波数での特性を要求される半導体装置の検査は困難であった。
【００２０】
これに対し、インピーダンス整合素子を同軸導線（信号線）に直列に接続すると、プローブ自体の特性インピーダンスを測定対象である半導体装置に合わせることができ、さまざまな周波数での特性を要求される半導体装置の検査への適用が可能となる。しかしながら、インピーダンス整合素子４をニードル３及び信号線５に半田接合する構造では、半田接合部の熱的及び機械的強度が低いため、以下のような問題が生じる。すなわち、半導体装置の性能試験のために、プローブと半導体素子とをコンタクトさせると、ニードル３の先端部が半導体装置１の外部電極端部２を押圧する。この際、ニードル３には、反力がかかる。この時、ニードル３の軸中心と、反力のベクトル中心とが一致していないと、インピーダンス整合素子４と第１の半田接合部６ａには曲げモーメントが生じる。この曲げモーメントが繰り返し発生すると、第１の半田接合部６ａにクラックが生じ、抵抗値が増大する。また、第１の半田接合部６ａにクラックが生じると、電流が通過する断面積が小さくなるため、抵抗値が増大し、発熱による温度上昇を生じ、時には断線に至る。さらに、抵抗値が増大することにより、インピーダンスマッチングが図れなくなり、半導体装置の性能試験の続行が困難となる。
【００２１】
しかしながら、本発明にかかる高周波信号用プローブおいては、このインピーダンス整合素子４と第１の半田接合部６ａ及び第２の半田接合部６ｂとを樹脂層８にて完全に覆った状態で筒状のグランド線７内に設置しているため、インピーダンス整合素子４に加わる曲げモーメントは筒状のグランド線７の端面付近で最も大きくなり、第１の半田接合部６ａの曲げモーメントが軽減され、クラックの発生が抑制される。また、、第１の半田接合部６ａ及び、第２の半田接合部６ｂがグランド線７の内部に配置されることでシールド効果が生じ、高周波信号用プローブの高周波特性が向上するという効果をも併せ持つ。
【００２２】
また、ニードル３は、図１に示すように断面の角度１１が鋭角となるよう斜めに切断してある。このことにより、半田の濡れ性が向上し、接続面積が増え、半田接合力が強化されることになる。なお、断面の角度１１は６０度以下、望ましくは４５度とすることで、半田接合しやすくなることが実験的に判明している。
【００２３】
また、５００ＭＨｚ以上の高周波特性が要求されるようなテストの場合には、信号線５表面への金もしくは銀めっきの厚さを１μｍ以上とすることで、表皮効果（ｓｋｉｎ  ｅｆｆｅｃｔ）により安定した高周波特性を備えた高周波信号用プローブを実現することができる。この表皮効果とは、信号線を伝播する信号の周波数が高くなればなるほど、信号線の表面に電流が集中する現象をいい、その電流の流れる深さを表皮深さ（ｓｋｉｎ  ｄｅｐｔｈ）ということは、広く一般に知られている。
【００２４】
なお、インピーダンスのミスマッチングを少なくし、高周波特性を向上させるためには、インピーダンス整合素子４はグランド端面に、より近く配置することが好ましい。しかしながら、インピーダンス整合素子４を、グランド端面近くに配置すると、プローブと測定対象間にてコンタクトを繰り返すことにより、第１の半田接合部６ａにおいてクラックが生じやすくなるという問題が生じる。図１の構成に対し、プローブと測定対象間のコンタクトを繰り返す試験を行ったところ、図２に示すようなグラフが得られた。すなわち、第１の半田接合部６ａをグランド線７の端面から内側に引き入れた距離Ａと、プローブを繰り返しコンタクトして第１の半田接合部６ａにクラックが入るまでの回数には図２に示すような関係があることが判明した。図２より、同軸筒端面から内側に引き入れた距離Ａが約０．１ｍｍあれば、実用上、高周波信号用プローブに必要とされる約１５万回のコンタクトが可能で、約０．５ｍｍ以上あれば、クラックに至る回数がほぼ一定となり、実用的に、必要十分な耐久性を発揮することが判明した。
【００２５】
上述の実施の形態においては、ニードル先端部が折り曲げられた構成を有した場合について説明した。ここで、ニードルを折り曲げた構造とするのは、半導体チップのような微少な測定対象とのコンタクトを取るためには、ニードル先端部が折り曲げられた構造を有している場合、複数のニードルを用いて、一度に複数の電極との電気的接続が容易となり、複数の電気信号が同時に取り出せ、半導体装置等の種々の性能試験が効率的に実施できるためである。しかしながら、ニードルは必ずしも折り曲げられた構成である必要はない。例えば、直線状の形状を有するニードルにおいても、対象物との接続の際に生じる反力のベクトルが、ニードルの軸中心とずれている場合には、上述と同様の問題が生じる。従って、ニードルが直線状の形状を有していても、本願発明の構成が必要となることには変わりがない。
【００２６】
次に、本発明にかかる高周波信号用プローブを備えた半導体試験装置を用いて、半導体装置の性能試験を行う方法につき、説明する。図３は、かかる半導体試験装置の構成を説明するための断面構成説明図である。測定対象（試験対象）である半導体装置１０７は、載置台（ステージ）２０８上に載置されている。載置台２０８は３軸駆動機構（Ｘ、Ｙ、Ｚステージ：位置決め手段）２０９にて、３軸方向に移動可能となっている。３軸駆動機構２０９は固定台２１０に固定されている。また、半導体試験装置制御手段、高周波信号源、高周波測定機器、半導体装置制御手段および電源にて構成される半導体試験装置部２００に試験基板１０５が接続され、試験基板１０５には高周波信号用プローブ１０６が接続されている。この試験基板１０５は、測定対象である半導体装置１０７の性能に合わせ、半導体試験装置部２００から伝達される信号周波数や信号パターンを調整したり、高周波信号用プローブ１０６の配置を変更することを目的とするものであり、交換自在に構成されている。このような構成において、３軸駆動機構２０９により載置台２０８が所定位置に移動し、半導体装置１０７の外部電極部と高周波信号用プローブ１０６が接続される。その後、半導体試験装置部２００から所定の高周波信号が高周波信号用プローブ１０６を介して半導体装置１０７へと送信される。送信された高周波信号が半導体装置１０７の所定回路を伝達した後、高周波信号用プローブ１０６を介して再び半導体試験装置部２００へと送信される。かかる高周波信号の送信・受信により、半導体試験装置部２００にて、半導体装置１０７の性能が試験されることになる。
【００２７】
図４は、かかる半導体試験装置の構成を説明するブロック図である。半導体試験装置制御手段１００と電源１０１、半導体装置制御手段１０２、高周波信号源１０３および高周波測定機器１０４は、配線１１１から１１４を介して接続されており、電源１０１、半導体装置制御手段１０２、高周波信号源１０３および高周波測定機器１０４と試験基板１０５が、配線１２１、１２２と同軸ケーブル１２３、１２４を介して接続されている。なお、半導体試験装置制御手段１００、電源１０１、半導体装置制御手段１０２、高周波信号源１０３および高周波測定機器１０４および各配線、ケーブルが上述の半導体試験装置部２００を構成している。試験基板１０５には、高周波信号用プローブ１０６が接続されている。そして、高周波信号用プローブ１０６は、試験時には、先端部のニードル３（図示せず）を介し、半導体装置１０７と電気的に接続されることになる。
【００２８】
本発明にかかる高周波信号用プローブを備えた半導体試験装置は、以上のような構成を有し、半導体試験装置制御手段１００からの指令により、高周波信号源１０３から高周波信号が発信され、試験基板１０５、高周波信号用プローブ１０６を介して、半導体装置１０７に送られる。このとき、半導体装置１０７に対し、半導体装置制御手段１０２から、高周波信号源１０３から発信された高周波信号がどのような回路を伝達すべきかの指令が与えられる。従って、高周波信号源１０３から発信された高周波信号は、半導体装置１０７に送られるとともに、半導体装置１０７の所定の回路を伝達することになる。半導体装置１０７の所定の回路を経た高周波信号は、高周波信号用プローブ１０６、試験基板１０５を介して、高周波測定機器１０４に送られ、半導体装置１０７の性能試験データとして記憶される。なお、電源１０１は、主に、試験基板１０５および半導体装置１０７を駆動するための電源の供給に使用される。
【００２９】
以上のような手順にて、半導体装置１０７の性能試験が行われるが、上述したように、本発明にかかる高周波信号用プローブは、ニードル３と半導体装置１０７の接触による応力に対し、高周波信号用プローブは高い耐久性（寿命特性）を備えている。そのため、本発明にかかる高周波信号用プローブを備えた半導体試験装置によれば、信頼性および寿命特性に優れた半導体試験装置が実現される。
【００３０】
以上、本発明にかかる高周波信号用プローブにおいては、直列接合されたインピーダンス素子と半田接合部を樹脂層にて覆い、さらに樹脂層の外部に筒状のグランド信号線を設けることで、半導体装置の性能試験時における半田接合部に加わる応力を抑制することができ、さまざまな周波数での特性を要求される半導体装置の検査への適用を可能とするとともに、高耐久性、かつ、高信頼性を有した高周波信号用プローブが実現される。
また、本発明にかかる半導体試験装置においては、さまざまな周波数での特性を要求される半導体装置の検査への適用を可能とするとともに、高耐久性、かつ、高信頼性を有した高周波信号用プローブを備えているため、さまざまな周波数での特性を要求される半導体装置の検査が可能な、信頼性および寿命特性に優れた半導体試験装置が実現される。
【００３１】
実施の形態２
図５は本発明かかる高周波信号用プローブの、他の構成を説明するための断面図である。インピーダンス整合素子には、容量の全体にてインピーダンスの整合を図るタイプのもの（例えば、抵抗体素子のようなもの）と、絶縁体（例えばＳｉ基板）の表面に所定の回路を構成し、この回路部にてインピーダンスの整合を図るタイプのものとがある。本実施の形態において用いるインピーダンス整合素子４０７は、セラミックなどの基材の片面に回路４０２を印刷した後者のタイプのものである。
【００３２】
図５に示した構成において、インピーダンス整合素子４０７の中心線４０４と信号線４０６の中心線４０３を、インピーダンス整合素子４０７の電気回路４０２がグランド信号線４０５に近い側となるように並行にずらすことにより、インピーダンス整合素子４０７をグランド信号線４０５の内面に近接させている。その結果、半導体装置への性能試験時の通電により、回路４０２から発生した熱が、グランド信号線４０５の内面に熱伝導しやすくなり、回路４０２の温度上昇を抑制できる。ただし、このような構成においてインピーダンスマッチングを図るためには、回路４０２とグランド信号線４０５の内面からの距離４０１が、信号線４０６とグランド信号線４０５の距離４０８の８分の１以上であることが必要なことが、本願発明者らの実験により判明した。すなわち、インピーダンス整合素子４０７の表面とグランド信号線４０５との距離をＤ１とし、ニードル及び信号線の中心線４０３とグランド信号線の内面との距離Ｄ２との間に、
Ｄ２  ≧  Ｄ１  ≧１／８  ×  Ｄ２    −−−  （１）
の関係を有していることが必要であることが判明した。
【００３３】
以上、本発明にかかる高周波信号用プローブにおいては、インピーダンス整合素子の中心線と信号線の中心線とを、インピーダンス整合素子の電気回路がグランド信号線に近い側となるように並行にずらしたため、実施の形態１の効果に加え、半導体装置の性能試験時の通電により、インピーダンス整合素子から発生した熱を効率的に放熱することができ、好適である。
【００３４】
実施の形態３
図６は、本発明かかる高周波信号用プローブを用いた半導体試験装置の、他の構成を説明するための斜視図である。本実施の形態における測定対象は、半導体装置のうち、例えば、レーザダイオードのような発光素子である。かかる半導体試験装置においては、発光素子であるレーザダイオード１はステージ３００上に載置される。このステージ３００は軸３０１にてベース台３０２に連結しており、上下移動することにより、高周波信号用プローブのニードル３とレーザダイオード１の電極とをコンタクトさせるように、図示しない制御手段により制御される。すなわち、ここでは、ステージ３００、軸３０１及びベース台３０２にて位置決め手段が構成されている。プローブの先端に接続されたニードル３とレーザダイオード１が接触することにより電気的に接続すると、高周波信号源を備えた高周波信号制御手段３０３から発せられた高周波信号が、高周波信号用プローブのニードル３を経由してレーザダイオード１に伝達される。そして、高周波信号が伝達されると、レーザダイオード１は発光３１０を生じる。かかる光３１０が半導体装置の出力信号となるため、実施の形態１にて示した場合とは異なり、半導体装置の出力信号を検出するための光信号受信部（例えば、光オシロスコープやスペクトルアナライザー）３０５がレーザダイオード１の発光部近傍に配置されることになる。具体的には、レーザダイオード１より生じた光３１０が、先端に光受光部を備えた光ファイバー３０４にて、光信号受信部３０５まで、光導入され電気信号に変換されることになる。その後、変換された電気信号は、ケーブル３０６を介して半導体性能試験手段３０７へと導かれ、レーザダイオード１の性能として記憶され若しくは解析されることになる。
【００３５】
かかる半導体試験装置においても、実施の形態１同様、高耐久性、かつ、高信頼性を有した高周波信号用プローブを備えているため、レーザダイオードのような発光素子に対する性能試験が可能な、信頼性および寿命特性に優れた半導体試験装置が実現される。
【００３６】
【発明の効果】
以上、本発明にかかる高周波信号用プローブによれば、測定対象と電気的に接続するニードルと、測定対象に対し、ニードルを介して出力される高周波信号を伝達する信号線と、ニードルと信号線との間に配置され、ニードルと信号線に、各々、第１の半田接合部および第２の半田接合部にて直列接合されたインピーダンス整合素子と、インピーダンス整合素子と、第１の半田接合部と、第２の半田接合部とを内包するように覆う樹脂層と、樹脂層を覆うように配置された、ニードルを同軸中心とする筒状のグランド信号線にて構成されるため、さまざまな周波数での特性を要求される半導体装置の検査への適用を可能とするとともに、半導体装置の性能試験時における半田接合部に加わる応力を抑制することができ、高耐久性、かつ、高信頼性を有した高周波信号用プローブが実現される。
【００３７】
また、本発明にかかる半導体試験装置によれば、測定対象と電気的に接続するニードルと、測定対象に対し、ニードルを介して出力される高周波信号を伝達する信号線と、ニードルと信号線との間に配置され、ニードルと信号線に、各々、第１の半田接合部および第２の半田接合部にて直列接合されたインピーダンス整合素子と、インピーダンス整合素子と、第１の半田接合部と、第２の半田接合部とを内包するように覆う樹脂層と、樹脂層を覆うように配置された、ニードルを同軸中心とする筒状のグランド信号線にて構成された高周波信号用プローブと、半導体装置を載置するステージと、高周波信号用プローブと接続された試験基板と、試験基板と接続され、半導体試験装置制御手段、高周波信号源、高周波測定機器、半導体装置制御手段および電源にて構成される半導体試験装置部と、プローブと半導体装置とを相対移動させる位置決め手段とを備えるため、さまざまな周波数での特性を要求される半導体装置の検査が可能な、信頼性および寿命特性に優れた半導体試験装置が実現される。
【００３８】
さらに、本発明にかかる半導体試験装置によれば、測定対象と電気的に接続するニードルと、測定対象に対し、ニードルを介して出力される高周波信号を伝達する信号線と、ニードルと信号線との間に配置され、ニードルと信号線に、各々、第１の半田接合部および第２の半田接合部にて直列接合されたインピーダンス整合素子と、インピーダンス整合素子と、第１の半田接合部と、第２の半田接合部とを内包するように覆う樹脂層と、樹脂層を覆うように配置された、ニードルを同軸中心とする筒状のグランド信号線にて構成された高周波信号用プローブと、半導体装置を載置するステージと、高周波信号用プローブと接続された高周波信号源を備えた高周波信号制御手段と、半導体装置から出力される光信号を受信する光信号受信部と、光信号を解析し、半導体装置の性能を検知する半導体性能試験手段と、プローブと半導体装置とを相対移動させる位置決め手段とを備えるため、レーザダイオードのような発光素子に対する性能試験が可能な、信頼性および寿命特性に優れた半導体試験装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる高周波信号用プローブの構成を説明する断面図である。
【図２】本発明にかかる高周波信号用プローブのコンタクト回数とクラック発生との関係を示す図である。
【図３】本発明にかかる半導体試験装置の構成を説明する断面図である。
【図４】本発明にかかる半導体試験装置の構成を説明するブロック図である。
【図５】本発明にかかる高周波信号用プローブの構成を説明する断面図である。
【図６】本発明にかかる半導体試験装置の構成を説明する断面図である。
【符号の説明】
１  半導体装置、２  電極、３  ニードル、４  インピーダンス整合素子、
５  信号線、６ａ  第１の半田接合部、６ｂ  第２の半田接合部、
７  グランド線、８  樹脂層、９  樹脂層、
１１  ニードル端部の切り欠き角度、１００  半導体試験装置制御手段、
１０１  電源、１０２  半導体装置制御手段、１０３  高周波信号源、
１０４  高周波測定機器、１０５  試験基板、１０６  高周波信号用プローブ、
１０７  半導体装置、１１１〜１１４  配線、１２１、１２２  配線、
１２３、１２４  同軸ケーブル、２００  半導体試験装置部、２０８  載置台、
２０９  ３軸駆動機構、２１０  固定台、３００  ステージ、３０１  軸、
３０２  ベース台、３０３  高周波信号制御手段、３０４  光ファイバー、
３０５  光信号受信部、３０６  ケーブル、３０７  半導体性能試験手段、
３１０  発光、４０１  インピーダンス整合素子とグランドの距離、
４０２  電気回路、４０３  信号線中心線、
４０４  インピーダンス整合素子の中心線、４０５  筒状グランド、
４０６  信号線、４０７  インピーダンス整合素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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