(57)【要約】      （修正有）【課題】検査対象のデバイス（ＤＵＴ）の検査帯域幅を広げることができる、アクティブプローブカードが提供される。【解決手段】検査対象のデバイス（ＤＵＴ）１２を検査する帯域幅を向上させることが可能なアクティブプローブカード２００であって、プリント回路基板２０２と、前記プリント回路基板の第一の表面に固定された、前記ＤＵＴをプロービングする少なくとも１つのプローブ針１０６と、前記少なくとも１つのプローブ針に電気的に接続される、少なくとも１つの接続部材１０８と、前記プリント回路基板に形成され、少なくとも１つの接続部材に結合されている、前記ＤＵＴの入力信号又は出力信号を増幅する増幅回路２０と、を有する。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
検査対象のデバイス（ＤＵＴ）を検査する帯域幅を向上させるためのアクティブプローブカードであって、
プリント回路基板と、
前記プリント回路基板の第一の表面に固定された、前記ＤＵＴをプロービングする、少なくとも１つのプローブ針と、
前記少なくとも１つのプローブ針に電気的に接続される、少なくとも１つの接続部材と、
前記プリント回路基板に形成され、少なくとも１つの接続部材に結合されている、前記ＤＵＴの入力信号又は出力信号を増幅する増幅回路と、
を有する、
アクティブプローブカード。
【請求項２】
前記増幅回路は、ドライバ集積回路（ＩＣ）である、
請求項１記載のアクティブプローブカード。
【請求項３】
前記増幅回路は、
差動オペアンプ又はシングルエンドオペアンプ、または
差動コンパレータ又はシングルエンドコンパレータ、または
イコライザーを備える、
請求項１記載のアクティブプローブカード。
【請求項４】
前記イコライザーは、プリエンファシス機能とデエンファシス機能との少なくともどちらか１つを備え、
前記プリエンファシス機能が第一の増幅率を提供し、
前記デエンファシス機能が、第一の増幅率よりも大きい第二の増幅率を提供し、
前記第一の増幅率及び前記第二の増幅率は、プログラム可能又は固定値である、
請求項３記載のアクティブプローブカード。
【請求項５】
前記増幅回路は、前記プリント回路基板の第二の表面に形成され、
該第二の表面は前記プリント回路基板の最上層であり、前記第一の表面は前記プリント回路基板の最下層である、
請求項１記載のアクティブプローブカード。
【請求項６】
前記プリント回路基板は少なくとも１つのビアを備えており、
前記少なくとも１つの各接続部材は、前記少なくとも１つの各ビアと対となっており、
前記プリント回路基板において、互いに電気的に接続され、
前記増幅回路は、前記少なくとも１つのビアと、前記プリント回路基板の第二の表面おいて電気的に接続される、
請求項５記載のアクティブプローブカード。
【請求項７】
前記プリント回路基板は貫通穴を備え、前記少なくとも１つの接続部材は、該貫通穴を通る同軸ケーブルであって、
該同軸ケーブルの一端は少なくとも１つのプローブ針へ接続され、他端は前記増幅回路へ接続されている、
請求項５記載のアクティブプローブカード。
【請求項８】
前記少なくとも１つのプローブ針と、前記増幅回路の入力端子又は出力端子と間の距離は１０ｃｍよりも実質的に短い、
請求項１記載のアクティブプローブカード。
【請求項９】
前記少なくとも１つのプローブ針を前記プリント回路基板の前記第一の表面へ固定する少なくとも１つの固定ユニットを、有しており、
該固定ユニットの材料は、セラミック材料又は電気絶縁プラスチック材料である、
請求項１記載のアクティブプローブカード。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、プローブ装置、特に、検査対象のデバイス（ＤＵＴ）の帯域幅を向上するアクティブプローブカードに関する。
【０００２】
（関連出願）
この出願は、２０１４年１月２４日に出願した、「アクティブプローブ」と題した米国仮出願第６１／９３０，９６４号の利益を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００３】
一般的に、ウェハ製造が完了した後、ウェハは、半導体デバイスが正常に動作することができるかどうかを判定するために検査フローを通過する。検査フローでは、ウェハ上のチップの電気的特性を検査するように、プローブカード、プローバー及びテスターは、一緒に動作する。プローブカードは、複数のプローブ針が実装されたプリント回路基板（ＰＣＢ）を備えており、プローバーと検査対象の半導体デバイスとの間の検査インターフェースとして機能する。
プローバーは、プローブカードのプローブ針がプローブしてチップにおける対応するパッチに接触する正しい位置に、ウェハ片を正確に移動させる動因となる。テスターは、半導体デバイスのパラメータ、機能、及び電気的特性を、検査又は測定するために、プローブカードを介して検査信号を送信する動因となる。
【０００４】
ウェハレベルパッケージ、高周波回路、及び三次元集積回路（3D  IC）、の進歩に伴い、ウェハプロービングまたはチッププロービング（chip  probing:CP）のために、高速又は無線周波数（radio  frequency:RF）検査が必要とされる。
しかし、高速回路の検査の場合、プローブ針は寄生インダクタンスと等価である。また、高速検査信号は、プローブカードのＰＣＢから検査対象の半導体デバイスまで、比較的長いトレースを通る必要がある。高速検査信号が検査対象の半導体デバイスに到達するときには、信号は既に大幅に劣化している可能性がある。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
さらに、多くの半導体デバイスは、エネルギー効率の高い電子製品に対する需要を満たすために、低電力動作で設計されている。それにもかかわらず、このような半導体デバイスは、通常は駆動能力が少ないので、検査対象の半導体デバイスから送出された信号は、プローブ針及びプローブカードのＰＣＢを通った後、ジッタノイズでいっぱいになることがある。この状況では、テスターは、正確な検査結果を得ることができないおそれがある。したがって、検査帯域幅が狭くなる。
【０００６】
そこで、上述のように、高速回路の検査の問題を克服するように、検査対象の半導体デバイスの検査帯域幅を改善することが挑戦的なタスクとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本考案は上記事情に鑑み、検査対象のデバイス（ＤＵＴ）の検査帯域幅を広げる（向上する）ことが可能なアクティブプローブカードを提供することを本考案の目的とする。プローブカードが高速又はＲＦでの検査に適するように、アクティブプローブカードは、検査フローを加速し、検査精度を向上させる能動回路を含む。
【０００８】
上記課題を解決するように、本考案の一態様では、検査対象のデバイス（ＤＵＴ）を検査する帯域幅を向上させるためのアクティブプローブカードを提供する。アクティブプローブカードは、プリント回路基板と、前記プリント回路基板の第一の表面に固定された、前記ＤＵＴをプロービングする少なくとも１つのプローブ針と、前記少なくとも１つのプローブ針に電気的に接続される、少なくとも１つの接続部材と、前記プリント回路基板に形成され、少なくとも１つの接続部材に結合されている、前記ＤＵＴの入力信号又は出力信号を増幅する増幅回路と、を有する。
【０００９】
本考案のこれら及び他の目的は間違いなく、さまざまな図面及び図面に示されている好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読んだ後、当業者に明らかになるであろう。
【考案の効果】
【００１０】
本考案の一態様によれば、アクティブプローブカードにおいて、検査対象のデバイス（ＤＵＴ）の検査帯域幅を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本考案の実施形態に係る検査システムの概略図である。
【図２】本考案のある実施形態による検査システムにおいて、アクティブプローブカードと検査対象のデバイス（ＤＵＴ）とを示す。
【図３】本考案の他の実施形態による検査システムにおいて、アクティブプローブカードとＤＵＴとを示す。
【図４】本考案の別の実施形態による検査システムにおいて、アクティブプローブカードとＤＵＴとを示す。
【図５】本考案のある実施形態に係る増幅回路の概略図である。
【図６】本考案の他の実施形態に係る増幅回路の概略図である。
【図７】本考案の他の実施形態に係る増幅回路の概略図である。
【図８】本考案の他の実施形態に係る増幅回路の概略図である。
【図９】本考案の他の実施形態に係る増幅回路の概略図である。
【図１０】本考案の他の実施形態に係る増幅回路の概略図である。
【考案を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本考案の実施形態に係る検査システム１０の概略図を示す。検査システム１０は、ウェハ等の検査対象のデバイス（device  under  test：ＤＵＴ）１２の、機能性、パラメータ、及び電気特性を検査するために、アクティブプローブカード（アクティブプローブ装置）１００、テスター１２０、及びプローバー１４０を備えている。ＤＵＴ１２は、ウェハプロービング又はチッププロービング（Chip  Probing:ＣＰ）によって検査される。アクティブプローブカード１００は、ＤＵＴ１２の検査帯域幅の向上を可能にする。
アクティブプローブカード１００は、プリント回路基板（ＰＣＢ）１０２、固定ユニット（affixing  unit）１０４、少なくとも１つのプローブ針１０６、及び少なくとも１つの接続部材１０８を有する。ＰＣＢ１０２は２つの表面を備えている。第一の表面Ｓ１はＤＵＴ１２に対向し（最下層であり）、第二の表面Ｓ２はテスター１２０に対向している（最上層である）。接続部材１０８はプローブ針１０６に電気的に接続している。固定ユニット１０４は、プローブ針１０６をＰＣＢ１０２の第一の表面Ｓ１に固定するのに用いられる。
ＰＣＢ１０２に形成された増幅回路（図１にはなく、図２以降参照）は、ＤＵＴ１２の入力信号又は出力信号を増幅するために、接続部材１０８へ結合している。テスター１２０から生成される高速検査信号がアクティブプローブカード１００の増幅回路を通った後は、ＤＵＴ１２へ送り入れる信号（入力信号）はより大きい駆動能力を備えるように、信号の電圧又は電流が増幅される。一方、アクティブプローブカード１００の増幅回路を通った後は、ＤＵＴ１２から送り出された出力信号の電流信号ノイズ比（ＳＮＲ）は改善される。その結果、検査結果のノイズ干渉の衝撃が減少する。従って、検査システム１０は、より広い検査帯域幅と、検査の精度が向上し、さらに、検査速度が速くなる、という利点がある。
【００１３】
増幅回路は、アクティブプローブカード１００のＰＣＢ１０２に、プローブ針１０６に近接して、形成される。良好な検査結果を取得するために、増幅回路の出力端子又は入力端子と、該増幅回路が接続されるプローブ針１０６との間の距離を、１０ｃｍよりも実質的に短くする。
【００１４】
図２は、本考案のある実施形態における、検査システムにおける、アクティブプローブカード２００及びＤＵＴ１２を示す。アクティブプローブカード２００は、図１に示す、検査システム１０のアクティブプローブカード１００を実現するために用いることができる。
アクティブプローブカード２００において、増幅回路２０は、ＰＣＢ２０２の第一の表面Ｓ１上であって、プローブ針１０６が固定される場所に近接して形成される。増幅回路２０及びプローブ針１０６の両方が、ＰＣＢ２０２の第一の表面Ｓ１上にあるので、接続部材１０８は、増幅回路２０の出力端子又は入力端子と、プローブ針１０６とを直接接続する。
【００１５】
ある実施形態では、増幅回路とプローブ針とは、ＰＣＢの異なる面に設置されてもよい。図２は、本考案の他の実施形態にかかわる検査システムにおける、アクティブプローブカード３００とＤＵＴ１２とを示す。アクティブプローブカード３００は、図１に示す検査システム１０のアクティブプローブカード１００を実現するために用いることができる。
アクティブプローブカード３００において、増幅回路３０は、ＰＣＢ３０２の第二の表面Ｓ２上であって、プローブ針１０６のほぼ真上に形成されている。ＰＣＢ３０２はいくつかのビア３１２Ａ及び３１２Ｂとともに製造されている。接続部材１０８Ａ及び１０８Ｂは、ＰＣＢ３０２の第一の表面Ｓ１において、ビア３１２Ａ及び３１２Ｂへ接続されている（対となっている）。増幅回路３０は、ＰＣＢ３０２の第二の表面Ｓ２において、ビア３１２Ａ及び３１２Ｂへ電気的に接続されている。
【００１６】
他の実施形態では、ビアは、高周波数帯で、良好な電気特性の同軸ケーブルによって置き換えられてもよい。図４は、本考案の他の実施形態にかかわる検査システムにおける、アクティブプローブカード４００及びＤＵＴ１２を示す。アクティブプローブカード４００は、図１に示す検査システム１０のアクティブプローブカード１００を実現するために用いることができる。
アクティブプローブカード４００において、増幅回路４０は、ＰＣＢ４０２の第二の表面Ｓ２上であって、プローブ針１０６のほぼ真上に形成されている。ＰＣＢ４０２は貫通穴４１２を備えている。接続部材１０８は、貫通穴４１２を通る同軸ケーブルであって、同軸ケーブルの一端がプローブ針１０６に接続されており、他端が増幅回路４０に接続されている。
【００１７】
なお、本考案は検査信号の電圧又は電流を増幅するために、プローブカードのＰＣＢ上に増幅回路を形成したため、ＤＵＴの検査帯域幅は向上できる。
当業者は、代替品及び/又は変更品を作成してもよい。例えば、本考案は、いろいろなタイプのプローブカード、例えば、カンチレバープローブカード、薄膜プローブカード、スプリングプローブカード、及び微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）プローブカード等へ適用することができ、これらにおいてもＤＵＴの検査帯域幅を向上する。
さらに、プローブ針をアクティブプローブカードのＰＣＢへの固定する（貼り付ける）ための、固定ユニットに用いられる材料はセラミック材料、電気絶縁プラスチック材料、又はプローブ針の電気特性に影響を与えない他の材料であってもよい。
【００１８】
増幅回路は、検査信号の電圧又は電流の増幅に用いられる。それゆえ、適切に設計できるのであれば、電圧又は電流の増幅性を有する、いかなる回路を、アクティブプローブカードへ適用するために用いてもよい。例えば、図５に示す増幅回路は、上述の実施形態（例えば増幅回路２０，３０，４０）へ実装するために、用いることができる。
増幅回路５０は、ドライバ集積回路（Integrated  Circuit:ＩＣ）であり、入力端子ＩＮＰと出力端子ＯＵＴとを持つ。増幅回路５０は、ＤＵＴ１２の入力信号及び／又はＤＵＴ１２の出力信号を増幅できる。より詳しくは、増幅回路５０は、アクティブプローブカード（１００，２００，３００又は４００）に含まれることができる。
ＤＵＴ１２の入力信号を増幅する必要がある場合、ＤＵＴ１２へ送る検査信号の電圧又は電流を増幅して、ＤＵＴ１２へ送り入れる入力信号の駆動能力を増加するように、増幅回路５０の入力端子ＩＮＰは、テスター１２０の出力端子での検査信号に結合され、増幅回路５０の出力端子ＯＵＴは一の接続部材１０８に結合されている。
一方、ＤＵＴ１２の出力信号を増幅する必要がある場合、増幅回路５０の出力端子ＯＵＴは、テスター１２０の入力端子での検査信号に結合され、増幅回路５０の入力端子ＩＮＴは他の接続部材１０８に結合されている。ＤＵＴ１２から送り出された出力信号が他のプローブ針１０６によってプローブされ、他の接続部材１０８を通って、電圧又は電流を増幅する増幅回路５０へ流れる。
このようにして、電流ＳＮＲは向上され、検査結果のノイズ干渉の衝撃は軽減される。ある実施形態では、アクティブプローブカード（１００，２００，３００又は４００）は、複数の増幅回路５０を備えてもよく、接続部材１０８とテスター１２０との接続は、検査要求に応じて、適切に変更されてもよい。
【００１９】
図６は、本考案の他の実施形態に係る増幅回路６０を示す。増幅回路６０は、上述の実施形態（例えば増幅回路２０，３０，４０）へ実装するために、用いることができる。
増幅回路６０は、ＤＵＴ１２の入力信号及び／又は出力信号の電圧又は電流を増幅し、バッファとして機能する、シングルエンドオペアンプを備えている。図５に示した増幅回路５０と同様に、増幅回路６０は、入力端子ＩＮＰと出力端子ＯＵＴとを持つ。さらに、増幅回路６０はアクティブプローブカード（１００，２００，３００又は４００）に含まれることができる。
ＤＵＴ１２の入力信号を増幅する必要がある場合、ＤＵＴ１２へ送る検査信号の電圧又は電流を増幅して、ＤＵＴ１２へ送り入れる入力信号の駆動能力を増加するように、増幅回路６０の入力端子ＩＮＰは、テスター１２０の出力端子での検査信号に結合され、増幅回路６０の出力端子ＯＵＴは一の接続部材１０８に結合されている。
一方、ＤＵＴ１２の出力信号を増幅する必要がある場合、増幅回路６０の出力端子ＯＵＴは、テスター１２０の入力端子での検査信号に結合され、増幅回路６０の入力端子ＩＮＴは他の接続部材１０８と結合されている。ＤＵＴ１２から送り出された出力信号が他のプローブ針１０６によってプローブされ、他の接続部材１０８を通って、電圧又は電流を増幅する増幅回路６０へ流れる。
このようにして、電流ＳＮＲは向上され、検査結果のノイズ干渉の衝撃は軽減される。ある実施形態では、アクティブプローブカード（１００，２００，３００又は４００）は、複数の増幅回路６０を備えてもよく、接続部材１０８とテスター１２０との接続は、検査要求に応じて、適切に変更されてもよい。
【００２０】
アクティブプローブカード１００（又は２００，３００，４００）は、差動信号を測定するために、差動入力信号及び差動出力信号を備えてもよい。図７は、本考案の他の実施形態に係る増幅回路７０を示す。増幅回路７０は、上述の実施形態（例えば増幅回路２０，３０，４０）へ実装するために、用いることができる。
増幅回路７０は、ＤＵＴ１２が差動入力信号を要求する又は差動出力信号を送り出すいくつかの場合に用いられる、差動オペアンプを備えている。増幅回路７０は入力端子ＩＮＰＰ及びＩＮＰＮと、出力端子ＯＵＴＰ及びＯＵＴＮとを持つ。さらに、増幅回路７０はアクティブプローブカード（１００，２００，３００又は４００）に含まれることができる。
ＤＵＴ１２の入力信号を増幅する必要がある場合、ＤＵＴ１２へ送る検査信号の電圧又は電流を増幅するように、増幅回路７０の入力端子ＩＮＰＯ及びＩＮＰＮは、テスター１２０の出力端子での差動検査信号に結合され、増幅回路７０の出力端子ＯＵＴＰ及びＯＵＴＮは、２つのプローブ針１０６と接続される差動信号を送信する接続部材１０８、に夫々結合されている。
一方、ＤＵＴ１２の出力信号を増幅する必要がある場合、増幅回路７０の出力端子ＯＵＴＰ及びＯＵＴＮは、テスター１２０の入力端子での差動検査信号に結合され、増幅回路６０の入力端子ＩＮＰＰ及びＩＮＰＮは、ＤＵＴ１２の差動出力信号をプローブするための２つのプローブ針１０６と接続される接続部材１０８と結合されている。
このようにして、電流ＳＮＲは向上され、検査結果のノイズ干渉の衝撃は軽減される。ある実施形態では、アクティブプローブカード（１００，２００，３００又は４００）は、２以上の増幅回路７０を備えてもよく、接続部材１０８とテスター１２０との接続は、検査要求に応じて、適切に変更されてもよい。
【００２１】
図８、図９及び図１０は、本考案の複数の実施形態にかかわる増幅回路８０，９０，１１を示す。図８の、増幅回路８０は、上述の実施形態（例えば増幅回路２０，３０，４０）へ実装するために、用いることができる。増幅回路８０は、入力端子ＩＮＰと出力端子ＯＵＴ１及びＯＵＴ２とを持つ、シングルエンドコンパレータを備えている。
【００２２】
図９の増幅回路９０は、上述の実施形態（例えば増幅回路２０，３０，４０）へ実装するために、用いることができる。増幅回路９０は、入力端子ＩＮＰと、出力端子ＯＵＴ１Ｐ、ＯＵＴ１Ｎ、ＯＵＴ２Ｐ及びＯＵＴ２Ｎとを持つ、差動コンパレータを備えている。
【００２３】
図１０の増幅回路１１は、上述の実施形態（例えば増幅回路２０，３０，４０）へ実装するために、用いることができる。増幅回路１１は、入力端子ＩＮＰ１Ｐ及びＩＮＰ１Ｎと、出力端子ＯＵＴ１Ｐ及びＯＵＴ１Ｎとを持つ、イコライザー（equalizer）を備えている。イコライザーは、プログラム可能な、又は固定の、プリエンファシス機能及び／又はデエンファシス機能を備えるプリエンファシス又はデエンファシス機能ユニットを備える）。検査信号の低周波数コンポーネント及び高周波数コンポーネントは、プローブカード及びプローブ針を通った後に、減衰する。一般的に、高周波数コンポーネントは、低周波数コンポ―ネントよりも多く減衰する。
このような条件において、イコライザーを備える増幅回路１１は、大きい増幅率（第一の増幅率）（即ち、イコライザーのプリエンファシス機能）とともに、検査信号において高周波数コンポーネントを増幅し、小さい増幅率（第二の増幅率）（即ちイコライザーのデエンファシス機能）とともに、検査信号において、低周波数コンポーネントを増幅する。
その結果、検査信号の高周波数コンポーネント及び低周波数コンポーネントは、実質的に等しい振幅になる。イコライザーの増幅率は、検査結果に応じて、例えば、イコライザー（ＥＱ）コントローラにより、プログラム可能に、又は固定値に、設定されることができる。
【００２４】
増幅回路８０，９０，１１の入力端子及び出力端子の接続は、上述の増幅回路５０，６０及び７０と同様である。当業者は、上記の説明を参照することにより、増幅回路８０，９０及び１１の適切な接続方法を導出することができる。
【００２５】
さらに、上述の増幅回路５０，６０，７０，８０，９０及び１１は、選択的に検査要件に応じてアクティブプローブカードに設定するために一緒に組み合わされてもよい。例えば、増幅回路６０がＤＵＴ１２の出力信号を増幅するために使用されている間、増幅回路５０がＤＵＴ１２の入力信号を増幅するために使用されてもよい。
【００２６】
要するに、本考案は、プローブ針に結合された増幅回路のアクティブプローブカードを提供する。増幅回路は、プローブ針に近接している。増幅回路は、ＤＵＴの入力信号及び／又は出力信号の駆動能力を増強するために、ドライバＩＣ、差動オペアンプ、シングルエンドオペアンプ、差動コンパレータ、シングルエンドコンパレータ、またはイコライザー等を含んでもよい。
その結果、本考案のアクティブプローブカードは、検査結果へのノイズ干渉を減少するとともに、高速回路の検査のために有利になるように、ＤＵＴに対する検査帯域幅、検査精度、検査速度を向上させることができる。
【００２７】
当業者は、本考案の教示を保持しながら、多くの改変および装置及び方法の変更がなされ得ることは明らかである。添付の実用新案登録請求の範囲によってのみ限定されるとして、上記の開示は解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００２８】
１０  検査システム
１２  検査対象のデバイス（ＤＵＴ）
１００  アクティブプローブカード
１０２  プリント回路基板（ＰＣＢ）
１０４  固定ユニット
１０６  プローブ針
１０８，１０８Ａ，１０８Ｂ  接続部材
１２０  テスター
１４０  プローバー
２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１１  増幅回路
２００，３００，４００  アクティブプローブカード
【図１】
0003194953.tif 000003
【図２】
0003194953.tif 000004
【図３】
0003194953.tif 000005
【図４】
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【図５】
0003194953.tif 000007
【図６】
0003194953.tif 000008
【図７】
0003194953.tif 000009
【図８】
0003194953.tif 000010
【図９】
0003194953.tif 000011
【図１０】
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