(57)【要約】【課題】  微細な電極構造を有する被試験電子部品の試験を良好な電気接触を保持して行うことが可能な半導体装置試験用コンタクト基板を提供する。【解決手段】PTFE、アラミドを含む液晶性ポリマーもしくはポリイミドのいずれかからなる通気性のある絶縁性材料で形成され、上面及び下面を有し、前記上面と下面との間を接続する導電性ビアを内部に有するコンタクト基板５と、  前記コンタクト基板５に電気的に接続される被試験電子部品１の熱膨張係数に対する前記コンタクト基板５全体の熱膨張係数が±6ppm/K以下となるように前記コンタクト基板５の熱膨張を抑制する変形抑制部４１とを備える半導体試験用コンタクト基板。【選択図】      図１
2005017301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリテトラフルオロエチレン、アラミドを含む液晶性ポリマーもしくはポリイミドのいずれかからなる通気性のある絶縁性材料で形成され、上面及び下面を有し、前記上面と下面との間を接続する導電性ビアを内部に有するコンタクト基板と、
前記コンタクト基板に電気的に接続される被試験電子部品の熱膨張係数に対して、前記コンタクト基板全体の熱膨張係数が±6ppm/K以下となるように前記コンタクト基板の熱膨張を抑制する変形抑制部
とを備えることを特徴とする半導体装置試験用コンタクト基板。
【請求項２】
前記変形抑制部は、金属、樹脂類、セラミックス類のいずれかから選ばれる材料であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置試験用コンタクト基板。
【請求項３】
前記変形抑制部は、銅、ニッケル、金、錫のいずれかから選ばれる金属であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置試験用コンタクト基板。
【請求項４】
前記変形抑制部は、エポキシ樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、PEEK樹脂、ブタジエン樹脂の樹脂類、ポリエチレン又はポリプロピレンのポリオレフィン類、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリビニルエチレンのポリジエン類、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレートのアクリル系樹脂、ポリスチレン誘導体、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリルのポリアクリロニトリル誘導体、ポリオキシメチレンのポリアセタール類、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、芳香族ポリエステル類を含むポリエステル類、ポリアリレート類、アラミド樹脂の芳香族ポリアミド又はナイロンのポリアミド類、ポリイミド類、エポキシ樹脂類、ポリｐ−フェニレンエーテルの芳香族ポリエーテル類、ポリエーテルスルホン類、ポリスルホン類、ポリスルフィド類、PTFEのフッ素系ポリマー、ポリベンゾオキサゾール類、ポリベンゾチアゾール類、ポリパラフェニレンのポリフェニレン類、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリシロキサン誘導体、ノボラック樹脂類、メラミン樹脂類、ウレタン樹脂類、ポリカルボジイミド樹脂類のいずれかから選ばれる材料であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置試験用コンタクト基板。
【請求項５】
前記変形抑制部は、シリカ、アルミナ、チタニア、チタン酸カリウムのいずれかの金属酸化物であるセラミックス類、又は、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウムから選ばれる材料であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置試験用コンタクト基板。
【請求項６】
前記コンタクト基板は空孔を有する絶縁性材料で形成され、前記導電性ビアは、前記空孔に金属がめっきされるか、もしくは充填されて形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置試験用コンタクト基板。
【請求項７】
前記導電性ビアには、空洞が設けられているか、又は、連結体によって上下面が接続されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置試験用コンタクト基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の試験技術に係り、特にバーンインなどの半導体装置の信頼性試験等に使用される半導体装置試験用コンタクト基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、その開発過程や量産工程において、試作、製造された状態で、その製品寿命を試験する必要があり、通常種々の環境下に半導体装置を置いて、その信頼性試験を行っている。一般的な半導体テスト工程は、電気回路を構成する半導体素子が形成された半導体ウエハの電気特性試験をまず行い、半導体チップの良／不良を選別する。次に、ダイシングを行い、ウエハをチップごとに分離する。次に、パッケージ状態に組み立てを行う。次に、電気特性試験を行い、パッケージの良／不良を選別する。次に、バーンイン試験（高温バイアス試験）を行い、信頼性スクリーニングを行う。このバーンイン試験は、トランジスタのゲート酸化膜破壊や半導体素子の配線の断線やショートといった初期不良をふるいおとすために１００数十℃で、数十から１００数十時間程度の期間実施される。
【０００３】
次に、最終検査として電気特性試験を行う。従来の半導体装置の信頼性試験では、長時間を要するものは、半導体チップをパッケージにアッセンブリを行って試験を実行していた。一般的な半導体テスト工程では、信頼性のないチップの組み立てコストが問題となる。特に、ＭＣＭ（Multi Chip Module）のようにひとつのパッケージの中に多数のチップが搭載される場合や、ＣＯＢ（Chip On Board）のベアダイを供給するためには、ＫＧＤ（Known Good Die）技術が必要となり、組み立て工程の前にバーンイン試験を実施することが好ましい。
【０００４】
これに対し、チップレベルのバーンイン試験としては、ダイシングされたチップごとに仮のパッケージに収めて、バーンイン試験を行うこともできる。しかし、この方法では、ＫＧＤのためにコストや工程数、工程時間が増加する問題がある。
【０００５】
そこで、ウエハレベルのバーンイン試験が提案されている。特開平１０−２８４５５６号公報などに記載されているように、ウエハレベルのバーンイン試験では、土台の上に電極が形成された素子面を上にしてウエハが保持されて、このウエハに設けられた電極と相対する位置に突起電極を持つ多層のシートと、この電極と相対する位置に導電性を持つ柔軟な部材と、テスト回路への配線が形成された高い平坦性を持つバーンイン基材ユニットと、圧力を加える機構とを有したバーンイン装置が用いられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のような従来の半導体試験装置においては、以下の課題が生じる。ウエハレベルバーンイン試験では、ウエハに設けられた電極バンプの高さバラツキを包有するためには大きな圧力をかける必要があり、特に薄いウエハの場合に部分的に負荷がかかりウエハが欠ける、割れるなどの危険性がある。また多層のシートでは電極に対して、１００μｍの細かいピッチ、５０μｍの長さの電極で導電体部を設けているが、電極間の狭ピッチ化、電極サイズの縮小化が進んだ場合に十分な接触面積が得られないことが考えられる。
【０００７】
特に、被試験電子部品であるウエハの電極に凹凸があったり、ウエハ自体がその自重で、ゆがんでいたりすると、たとえ強い圧力でウエハをコンタクト基板に圧縮したとしてもウエハの電極ごとにそのコンタクト基板の電極への接触面積が大きく異なり、安定した試験結果を得ることができなくなってしまう。このときウエハ上のすべての電極を一括して接触させるためには従来のバーンイン装置の構造では、ウエハに局所的な荷重をかけるのを避けるために基材ユニットに厳しい平坦性が要求される。さらに、基材とウエハとの熱膨張率の差による電極間位置ずれや機械的応力を緩和するために多層のシートと部材の２つの構成要素を必要とし、基本的にこれらの構成要素は消耗品であるために部材のコストが大きくなる。
【０００８】
本発明は、微細な電極構造を有する被試験電子部品の試験を良好な電気接触を保持して行うことが可能な半導体装置試験用コンタクト基板を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の特徴は、（イ）PTFE、アラミドを含む液晶性ポリマーもしくはポリイミドのいずれかからなる通気性のある絶縁性材料で形成され、上面及び下面を有し、上面と下面との間を接続する導電性ビアを内部に有するコンタクト基板と、（ロ）コンタクト基板に電気的に接続される被試験電子部品の熱膨張係数に対してコンタクト基板全体の熱膨張係数が±6ppm/K以下となるように、コンタクト基板の熱膨張を抑制する変形抑制部とを備える半導体試験用コンタクト基板であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、微細な電極構造を有する被試験電子部品の試験を良好な電気接触を保持して行うことが可能な半導体装置試験用コンタクト基板を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る半導体試験装置、半導体装置試験用コンタクト基板を図１乃至図３を用いて説明する。図１に第１の実施の形態の半導体試験装置の断面図を示す。テストの対象となる被試験電子部品である半導体ウエハ１には多数の電極２がウエハ素子面３の表面上に設けられている。この半導体ウエハ１のウエハ素子面３の反対面がウエハ裏面４となっている。この半導体ウエハ１下には、コンタクト基板（コンタクトシート）５が設けられている。このコンタクト基板５は上面と下面を有し、コンタクト基板５の上面と下面とにわたって設けられたビア６は半導体ウエハ１の電極２にそれぞれ電気的かつ、機械的に接続されている。
【００１２】
コンタクト基板５には被試験電子部品の半導体ウエハ１の電極２と同一位置にビア６が設けられている。すなわち、半導体ウエハの電極２と相対する位置にビア６が設けられている。
【００１３】
コンタクト基板５の下方には多層配線基板７が設けられている。この多層配線基板７にはその表面及び内部に配線１０が設けられて、コンタクト基板５のビア６に電気的に接続されている。コンタクト基板５のビア６と相対する位置に電極端子８が多層配線基板７の上表面上に設けられている。この電極端子８が設けられていない部分に多層配線基板７の上面から下面へ通じる貫通孔９が設けられている。電極端子８は配線１０を介して、テスト信号配線１２によってテスタ１３へ接続されている。この多層配線基板７内には、複数の層構造となった配線１０が設けられ、配線１０は、多層配線基板７内を上下に貫いて設けられた上下配線３５と１対１で接続されている。この上下配線３５は、接続される配線１０の位置に併せて、その長さが設定されている。
【００１４】
そして、半導体ウエハ１、コンタクト基板５、及び多層配線基板７は吸着機構１１によって、固定されている。すなわち、これらの構成要素はコンタクト基板５を通過する吸着力と、多層配線基板７の上下面を貫通する貫通孔９を介した吸着保持力によって固定されている。すなわち、この吸着力は図１中で下向きの矢印として示されている。そして、外囲器１４によって、半導体ウエハ１、コンタクト基板５、多層配線基板７、吸着機構１１が囲まれている。この半導体試験装置がバーンイン装置である場合には、外囲器１４には、被試験電子部品を所望のバーンイン温度に上げるために被試験電子部品に熱を供給する雰囲気の加熱用エレメント（図示せず）が収められている。もしくは、半導体ウエハの発熱などの吸熱機構（図示せず）や半導体ウエハの発熱などの放熱機構（図示せず）が設けられている。
【００１５】
また、吸着機構１１には、多層配線基板７を搭載するステージを金属の箱として構成し、多層配線基板７の受け部分に穴や溝を設けて多層配線基板７を吸着する。別の例として、多孔質セラミックの板を多層配線基板７の受け部分に設置して、多層配線基板７を吸着する。
【００１６】
この半導体試験装置の外囲器内部の構造を示す上面図が図２に示される。ここでは、半導体ウエハ１の電極２を透視して示している。すなわち、図１の断面図に示されるように半導体ウエハ１の電極２は、コンタクト基板５の上面に対向して設けられていて、実際には上面からは見ることはできない。半導体ウエハの電極２は複数設けられた半導体チップ２０ごとに同一個数、同一配置で設けられている。コンタクト基板５の下には、多層配線基板７が設けられている。ここで、コンタクト基板５は図示された円盤状の形状以外に四角形であってもよく、被試験電子部品の電極と一致して、ビアが配置されていれば、その外形は取り扱い易い形状としてよい。
【００１７】
次に、コンタクト基板５の構造を図３を用いて説明する。コンタクト基板５の断面を示す図３（Ａ）では、複数のビア６の間に上下面を貫く貫通孔２５が設けられている様子が示される。図３（Ａ）の一部分Ｘの拡大図である図３（Ｂ）に断面図として示されるように網目状の不規則構造の多孔質体のシート基材２６で、コンタクト基板５は形成されている。このシート基材２６には、多数の空孔２７が設けられている。この空孔２７は、この断面だけでなく、シート基材２６全体にわたって設けられている。
【００１８】
ここで、ビア部２８には、空孔２７内に導電性金属、例えば銅が充填されているビア６が形成されている。この空孔２７は互いに接するように形成されている部分が有り、そこでは、コンタクト基板５の上面から下面に至るビア６が形成されている。コンタクト基板５のシート基材にはPTFE（Polytetrafluoroethylene：ポリテトラフルオロエチレン）やポリイミドもしくはアラミドを含む液晶性ポリマーなどの絶縁性の多孔質(網目状)シートを使用することで、非常に良好な吸着力を得られる。これは多孔質シートの通気性がよいことに加え、その弾性によりコンタクト基板５及び半導体ウエハ１の表面の凹凸を吸収することができるからである。
【００１９】
このコンタクト基板５には例えば、７０％から８０％の開口率で空孔が設けられているので、コンタクト基板５の上面と下面間で、十分な気圧の伝達が可能である。またバーンイン加熱時にもビア６以外のシート部がたわむことで、半導体ウエハ１との熱膨張率の差を吸収し、電極２間の位置ずれを起こさないといった効果が期待される。
【００２０】
ここで、銅を配線やビア材料として用いるのはその抵抗率がきわめて小さいからであり、他の抵抗率が小さい導電材料を銅に代えて使用することも可能である。この多孔質のシート基材２６をコンタクト基板５として用いることで、ビア６を形成するためにビア部２８に開口を設ける工程は不要となる。ここで、ビア形状としては、円形、長方形、円錐形、台形など任意の形状とすることができる。なお、コンタクト基板としては、多孔質シートの代わりに貫通孔を多数設けて、開口率の高いシートを用いることも可能である。また、図３（Ｂ）に示されるような空孔が多数設けられて、吸着できる状態となっているコンタクト基板の場合、貫通孔を設けなくてもよい。なお、コンタクト基板の汎用性を持たせるために被試験電子部品の電極数以上にビアを設けて、複数種類の被試験電子部品に使用できるようにしてもよい。
【００２１】
また、多層配線基板７に設けられた貫通孔９はコンタクト基板５の貫通孔２５と同一位置に設けられることが気体の流動にとって好適である。このような多層配線基板７は配線として使用される配線部分以外に多数設けられた開口部から気体が通過することで、気圧をその上下間で伝達することができる構造であればよい。被試験電子部品に高温をかけて、電気特性を試験するバーンイン試験を行うための吸着機構の吸着力は、被試験電子部品をコンタクト基板に密着させるとともにコンタクト基板を多層配線基板に密着させ、かつ、電流をテスト回路から被試験電子部品のテスト信号入出力端子に小抵抗で流すことができる程度の接触面積を得るに十分であればよい。
【００２２】
第１の実施の形態によれば、被試験電子部品の電極数が多い場合でも、コンタクト基板の下に配線基板を設けて、必要なビア及び配線を実現し、吸着力により全面を均一な圧力で被試験電子部品の電極をコンタクト基板の電極に接触させて、被試験電子部品が大きい場合でも安定した試験結果を得ることができる。
【００２３】
このように、半導体試験装置において、半導体ウエハとテスト回路の間の電気的接続に使用されるコンタクト基板を多孔質体とし、コンタクト基板を受けるステージに吸着機構を設けることで、半導体ウエハやコンタクト基板への加圧制御がなくても半導体ウエハの電極とコンタクト基板のバンプ間に均一な荷重をかけることができ、安定した電気的接触を得ることが容易となる。
【００２４】
特に、第１の実施の形態では、半導体ウエハの電極とコンタクト基板のバンプを接触させるときに吸着力を利用しているので、半導体ウエハ全面の電極に均一な力をかけることが可能となる。こうして、半導体ウエハ上の電極に均等な荷重をかけることができ、より薄く、サイズの大きい半導体ウエハの場合にも、半導体ウエハに過剰な負荷を与えずに電極、バンプ間を接触させることができる。またコンタクト基板が多孔質体であるため、コンタクト基板全面から吸着することが可能となり、特に電極数が大きい場合にも十分な接触を得ることができる。
【００２５】
第１の実施の形態において、テストされる被試験電子部品は半導体ウエハに限らず、半導体チップ、パッケージに搭載された半導体装置などの電子部品であっても構わない。
【００２６】
このように、第１の実施の形態によれば、被試験電子部品である半導体ウエハの電極に凹凸があったり、半導体ウエハ自体がその自重で、ゆがんでいたりしても、半導体ウエハの電極が形成された面の全体にわたって均一な吸着力で半導体ウエハをコンタクト基板に圧縮しているので、半導体ウエハの電極ごとにコンタクト基板のバンプへの接触面積が異なることを防止でき、安定した試験結果を得ることができる。
【００２７】
また、従来のウエハレベルでのバーンイン試験装置と比べて、テストにおける製造工程数、試験装置の部品材料数を削減できる。
【００２８】
（第１の実施の形態の変形例）
第１の実施の形態の変形例では、図４に示されるような構造の半導体試験装置を提供する。ここでは、コンタクト基板の構造が第１の実施の形態と異なっていて、かつ、多層配線基板を用いていないが、それ以外では第１の実施の形態と同様の構造を有している。このコンタクト基板２９は上面と下面を有し、コンタクト基板２９の上面と下面には、配線３０が設けられている。この配線３０に１対１で接続されるビア３１がコンタクト基板２９の上面と下面とにわたって設けられている。なお、ビア３１のうち、コンタクト基板２９の上面だけに配置され、下面にまで貫通して設けられていない電極ビア３３が存在しても良い。このコンタクト基板２９の上面だけに設けられた電極ビア３３は、コンタクト基板２９の上面に設けられた配線３０に接続されている。各ビア３１及び電極ビア３３は半導体ウエハ１の電極２にそれぞれ電気的かつ、機械的に接続されている。すなわち、コンタクト基板２９には被試験電子部品の半導体ウエハ１の電極２と同一位置に、相対してビア３１が設けられている。
【００２９】
この配線３０は、テスト信号配線１２によってテスタ１３へ接続されている。半導体ウエハ１とコンタクト基板２９は吸着機構１１によって、コンタクト基板２９の上下面を貫通する貫通孔又は多孔質体で構成された場合には、多孔質体内の空孔を介した吸着保持力によって固定されている。なお、本変形例においてもコンタクト基板２９を多孔質体で構成した場合、コンタクト基板２９内の空孔に銅が埋め込まれてビア３１が形成される。
【００３０】
このように、被試験電子部品の電極数が比較的少ない場合や、被試験電子部品の電極間の間隔が大きい場合、第１の実施の形態の変形例のようにコンタクト基板２９の上下に配線を引き回して、テスト信号配線１２へ接続させることが可能となる。この場合、第１の実施の形態のように多層配線基板が不要となり、半導体試験装置の部品数を減らすことが可能となる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係るる半導体試験装置及び半導体装置試験用コンタクト基板を図５乃至図７を用いて説明する。図５において、被試験電子部品である半導体ウエハ５０の一部の断面を示す。半導体ウエハ５０の下面には、複数の電極５１と高荷重電極５２とが設けられている。高荷重電極５２は他の電極５１に比べてその表面に大きい荷重が与えられている。この高荷重電極５２はその高さが他の電極５１よりも高い場合や、被試験電子部品がゆがみなどで、高荷重電極５２周辺が突出した場合などに生じる。このような高荷重電極が存在する半導体ウエハに第１の実施の形態のコンタクト基板を適用して試験を行った場合、高荷重電極への衝撃や、他の電極とコンタクト基板のビアとの接続不良が生じる恐れがある。
【００３２】
このような高荷重電極を有する被試験電子部品を試験する場合に、第２の実施の形態では、図６に断面が示されるようなコンタクト基板を使用する。テストの対象となる被試験電子部品である半導体ウエハ５０下には、コンタクト基板５３が設けられている。このコンタクト基板５３は上面と下面を有していて、上面と下面とにわたって設けられたビア５５は半導体ウエハ５０の電極５１にそれぞれ電気的かつ、機械的に接続されている。このビア５５は円筒形状の中空形状となっている。また、高荷重電極５２下にはその形状が他のビア５５よりも圧縮された圧縮ビア５６が電気的かつ機械的に接続されている。
【００３３】
このビア５５及び圧縮ビア５６はコンタクト基板５３の下面若しくは上面に形成された配線３０に電気的に接続されている。コンタクト基板５３は被試験電子部品の半導体ウエハ５０の電極５１と同一位置にビア５５が設けられている。半導体ウエハ５０及びコンタクト基板５３は吸着機構５８によって、コンタクト基板５３の上下面を貫通する貫通孔５９及び配線３０周囲の貫通孔４９を介した吸着保持力によって固定されている。この吸着力は図６中で下向きの矢印として示されている。これらの半導体ウエハ５０、電極５１、及び吸着機構５８は図示しない外囲器内に収納されている。
【００３４】
次に、第２の実施の形態で用いられるビアの形状を断面図である図６及び図７を用いて説明する。図６に示されるようにコンタクト基板５３に形成されたビア５５はコンタクト基板５３の多孔質部分にめっきで銅を充填した状態になっている。このビア５５が中空になっていることで、ビア５５自体が圧縮可能なスプリングのような役割を果たし、応力がかかるとビアはへこみやすくなる。こうして、半導体ウエハ５０の電極５１及びコンタクト基板５３のビア５５への応力や衝撃を緩和することができる。
【００３５】
ビアが中空の場合、ビアの形状としては円筒形状以外に、図７（Ａ）に示されるように、円筒の側面を一部切り欠いた形状であってもよい。すなわち、上下に接触面６０を設け、接触面６０同士は連結面６１で接続され、連結面６１の一部には、空洞６２が設けられている。
【００３６】
また、図７（Ｂ）に示されるように四角柱の側面を一部切り欠いた形状であってもよい。すなわち、上下に接触面６３を設け、接触面６３同士は連結面６４で接続され、連結面６４の一部には、空洞６５が設けられている。
【００３７】
また、図７（Ｃ）に示されるように図７（Ｂ）に示される四角柱の側面を一部切り欠いた形状であって、連結面６４の一部にさらにスリット６６が設けられていてもよい。
【００３８】
さらには、図７（Ｄ）に示されるようにめっきの網目状構造であってもよい。すなわち、上下に接触面６７を設け、接触面６７同士は糸状の連結体６８で接続され、連結体６８内部には、空洞が設けられている。
【００３９】
また、図７（Ｅ）に示されるように連結体６９がスプリング状になって、上面と下面の接触面６７同士を接続する形状であってもよい。
【００４０】
さらに、図７（Ｆ）に示されるように上面の接触面６７と下面の接触面６７とが上下方向にずれていて、その間を連結面６４がＳ字状に部分的に接続する形状であってもよい。
【００４１】
さらに、図７（Ｇ）に示されるように上面の接触面６７と下面の接触面６７とを柱状の連結面６４で部分的に接続する形状であってもよい。
【００４２】
このように構成されたコンタクト基板を、第２の実施の形態の半導体装置試験装置に用いることで、第１の実施の形態同様の効果を得ることができる。
【００４３】
なお、第２の実施の形態に係るコンタクト基板は、図１に示されたような吸着機構を備えた半導体試験装置に適用できるが、コンタクト基板をステージの上に置いて、吸着機構を備えない型の半導体試験装置に対しても適用できる。
【００４４】
さらに、第２の実施の形態の半導体装置試験用コンタクト基板によれば、コンタクト基板の弾性やビア形状を工夫してウエハ電極への応力緩和効果を得ることができる。
【００４５】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態の半導体装置試験用コンタクト基板を図８を用いて説明する。第１の実施の形態において用いられるコンタクト基板の材料として考えられるPTFEやポリイミドは半導体ウエハと比べて熱膨張率が非常に大きい。バーンインテスト時には、半導体ウエハからの発熱などで半導体試験装置内雰囲気が125℃にも達するため、コンタクト基板が変形し、電極間の位置ずれが憂慮される。このような課題を解決するために第３の実施の形態では、図８に示されるようにコンタクト基板４０の半導体ウエハとの接触面側に部分的にNiなどの熱膨張率の低い材料をめっきして変形抑制部４１を形成している。この変形抑制部４１は、ビア４２が形成されている領域以外に設けられることで、半導体ウエハとコンタクト基板との接続には支障がない。
【００４６】
この変形抑制部４１を設けることでコンタクト基板４０の熱膨張を抑え、電気的接続を維持することができる。ここで、図８においては、コンタクト基板４０は方形としているが、他の形状でも構わない。なお、コンタクト基板は被試験電子部品の全体形状に合わせて構成されていることが好ましい。
【００４７】
このコンタクト基板の断面構造を図９を用いて説明する。図９（Ａ）に示される例では、コンタクト基板４０の上下面を貫いて、変形抑制部４１が設けられ、その変形抑制部４１間には、複数のビア４２がコンタクト基板４０の上下面を貫いて、設けられている。また、図９（Ｂ）に示されるように、変形抑制部４１はコンタクト基板４０の上面及び下面の表面上だけに形成されていてもよい。
【００４８】
次に、コンタクト基板４０の変形抑制部４１はその形状は図８に示される碁盤割形状に限られるものではなく、一体で相互に接続された形状であれば図９（Ｃ）に示されるような変形抑制部４１が方眼状にビア４２を取り囲むように形成されていたり、図９（Ｄ）に示されるように波状に構成されていてもよく、さらには、図９（Ｅ）に示されるように鎖状構造となっていても構わない。すなわち、数個のビアごとにその周囲を取り囲むようにして、複数の変形抑制部を設けて互いに接続するようにしてもよい。このように変形抑制部の密度を大きくすることで、コンタクト基板の変形を抑制する効果が強化される。
【００４９】
ここで、コンタクト基板上に形成される変形抑制部は、試験の対象となる電子部品の熱膨張係数に対して、コンタクト基板全体の熱膨張係数が±6ppm/K以下となるように熱膨張を抑制する材料で形成することが、コンタクト基板の変形を抑制する上で好ましい。変形抑制部は、ウエハの熱膨張率に合わせてコンタクト基板に熱膨張率の低い金属めっき、又は樹脂含浸を行うことで形成できる。
【００５０】
また、変形抑制部を構成する材料は、Ni以外のCu、Au、Snなどの金属であってもよい。
【００５１】
さらに、変形抑制部を構成する材料は、Niに代えて樹脂類、例えば、エポキシ樹脂や、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、PEEK樹脂、ブタジエン樹脂等プリント配線基板の絶縁体として従来からよく用いられる樹脂や、その他ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン類、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリビニルエチレン等のポリジエン類、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリスチレン誘導体、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル等のポリアクリロニトリル誘導体、ポリオキシメチレン等のポリアセタール類、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等や芳香族ポリエステル類を含むポリエステル類、ポリアリレート類、アラミド樹脂等の芳香族ポリアミドやナイロン等のポリアミド類、ポリイミド類、エポキシ樹脂類、ポリｐ−フェニレンエーテル等の芳香族ポリエーテル類、ポリエーテルスルホン類、ポリスルホン類、ポリスルフィド類、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系ポリマー、ポリベンゾオキサゾール類、ポリベンゾチアゾール類、ポリパラフェニレン等のポリフェニレン類、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリシロキサン誘導体、ノボラック樹脂類、メラミン樹脂類、ウレタン樹脂類、ポリカルボジイミド樹脂類等であってもよい。
【００５２】
さらに、変形抑制部を構成する材料は、セラミックス類、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、チタン酸カリウム等の金属酸化物、炭化ケイ素、窒化ケイ素や窒化アルミニウム等の金属であってもよい。
【００５３】
第３の実施の形態のコンタクト基板を第１の実施の形態の半導体試験装置において使用することで、第１の実施の形態同様の効果を得ることができ、さらに、上記のようにウエハの熱膨張率に合わせてコンタクト基板に熱膨張率の低い金属めっき、又は樹脂含浸を行うことにより、試験時の温度上昇によるコンタクト基板と被試験電子部品である半導体ウエハの電極間位置ずれを防止できる。
【００５４】
（第４の実施の形態）
上述の各実施の形態において、バーンインなどの試験時の被試験電子部品である半導体ウエハの電極には高さの高いバンプやBGAボールなどが形成されていることがある。この場合、コンタクト基板の弾性のみで段差を吸収することができず、十分な吸着力が得られない。すなわち、膜厚が数１０μｍから１００μｍ程度の膜厚の薄いコンタクト基板では、コンタクト基板の膜厚程度以上の高さを持つ高い電極の凸部を吸収できるほど窪むことはできない。その場合、コンタクト基板と半導体ウエハとの間にできる隙間から圧力が漏れ出してしまい、十分な吸着力で半導体ウエハをコンタクト基板の電極に接続できなくなってしまう。第４の実施の形態に係るる半導体装置試験用コンタクト基板は、このような現象を抑制する。
【００５５】
図１０に第４の実施の形態のコンタクト基板の斜視図を示す。このコンタクト基板７０は上面と下面とにわたってビア７２が設けられている。このビア７２の最も外側のビアのさらに外側の上面上に突起部７３が設けられている。この突起部７３は、樹脂やセラミックや金属などの材料により形成されている。コンタクト基板７０上に搭載する被試験電子部品である半導体ウエハの形状に合わせて、突起部７３は、コンタクト基板７０上に空気漏れ抑制のために設けられている。なお、この突起部７３は、下面に設けられていてもよい。
【００５６】
コンタクト基板７０に被試験電子部品を搭載した状態の断面を示す図１１においては、突起部７３が、半導体ウエハ１の周辺部の下面に接触して、半導体ウエハ１とコンタクト基板７０との間の空気漏れを防止している。さらに、コンタクト基板７０が搭載された多層配線基板７上で、コンタクト基板７０と多層配線基板７との間の空気漏れを防止している。なお、図１０では、コンタクト基板７０の外周にのみ突起部７３を設けているが、図１１に示す断面では、一定間隔でコンタクト基板の内部にも突起部７３が設けられた構造が示されている。
【００５７】
なお、コンタクト基板７０は、突起部７３が設けられている点以外は、第１の実施の形態のコンタクト基板と同様の構造を有している。
【００５８】
ここで、突起部７３は半導体ウエハ１の外周を完全に覆う形状で設けることが空気漏れを防ぐために必要である。この突起部７３は、ビア７２が形成されている領域以外に設けられることで、半導体ウエハ１とコンタクト基板７０との接続には支障がない。ここで、図１０においては、コンタクト基板７０は方形としているが、他の形状でも構わない。なお、コンタクト基板は被試験電子部品の全体形状に合わせて構成されていることが好ましい。
【００５９】
次に、このコンタクト基板７０の断面構造を図１２を用いて説明する。図１２（Ａ）に示される例では、コンタクト基板７０の上面及び下面の両面に同位置に突起部７３が設けられている。また、図１２（Ｂ）に示される構造では、コンタクト基板７０の上面にのみ突起部７３が設けられた例が示されている。また、図１２（Ｃ）に示される構造では、コンタクト基板７０の下面にのみ突起部７３が設けられた例が示されている。このように、被試験電子部品や多層配線基板の電極の凹凸に合わせて、コンタクト基板の上面側のみ、下面側のみ、上下面の両面のいずれかに突起部を設けることができる。
【００６０】
またこの空気漏れ防止機能を有する突起部７３は第３の実施の形態にて説明した変形抑制部４１との兼用も可能である。すなわち、図８に示されるようにコンタクト基板４０の外周に変形抑制部４１が形成されていることで、空気漏れ防止突起部としても機能する。第４の実施の形態においても第１の実施の形態同様の効果を得た上で、半導体ウエハの電極の凸部高さが大きい場合に、空気漏れを防いで、半導体ウエハの十分な吸着力が得られる。
【００６１】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態の半導体装置試験用コンタクト基板の構造を図１３を用いて説明する。図１３（Ａ）に断面構造が示されるコンタクト基板１１０は、複数のビア１１１が一定間隔で上下面を貫いて設けられている。このビア１１１は、被試験電子部品の電極端子及び多層配線基板の電極端子と相対する位置に形成されている。
【００６２】
このコンタクト基板１１０では、吸着機構にコンタクト基板１１０を固定するための空気の貫通孔を設けずに、コンタクト基板１１０を多孔質体として、その多孔質部分の空孔が貫通孔と同様に機能を果たす。図１３（Ｂ）に図１３（Ａ）のＹ部分の拡大図を示す。コンタクト基板１１０はシート基材１１５で形成され、多数の空孔１１３が設けられている。ビア部１１２では、空孔部に導電体が充填されている。こうして、ビア１１１とシート基材１１５は一体となっている。この充填される導電体は、銅などが利用できる。ここで、隣接する空孔１１３は、互いにつながっているので、充填された銅は一続きになる。この空孔１１３内に銅を充填する方法としてめっきが利用できる。
【００６３】
（第６の実施の形態）
第６の実施の形態における半導体装置の試験方法を説明する。まず、第１の実施の形態において説明した図１に示される構造の半導体試験装置を用意する。上述の構成を有するコンタクト基板５を準備する。
【００６４】
次に、被試験電子部品の半導体ウエハ１の電極２が形成された面の表面上に相対する位置にビア６が位置するようにしてコンタクト基板５を装着し、接続を行う。
【００６５】
次に、コンタクト基板５を多層配線基板７上に搭載する。この際、コンタクト基板５のビア６の位置と相対するような位置に多層配線基板７の電極端子８が位置するように位置合わせを行う。
【００６６】
次に、外囲器１４内に半導体ウエハ１、コンタクト基板５、多層配線基板７、吸着機構１１が閉じ込められるように密閉する。この外囲器１４で囲われた半導体試験装置内は、例えば窒素でパージされる。
【００６７】
次に、吸着機構１１を作動させて、真空引きを行い、半導体ウエハ１の電極２とコンタクト基板５のビア６との接触を強化して接着させる。こうして、半導体ウエハ１とコンタクト基板５とは相互に位置ずれが生じない状態で強固に密着される。
【００６８】
次に、温度制御装置（図示せず）を必要に応じて作動させて、試験に必要な温度になるまで、半導体ウエハ１の加熱を行う。又は、場合により、必要な温度まで冷却を行う。半導体試験装置は、外部環境とは温度が遮断されていて、試験に必要な温度が得られる。
【００６９】
その後、テスタ１３を動作させて半導体ウエハ１の試験を行う。こうして、すべての試験をウエハ状態にて行うことができる。
【００７０】
このように、半導体試験装置において、半導体ウエハとテスト回路の間の電気的接続に使用されるコンタクト基板を多孔質体とし、コンタクト基板を受けるステージに吸着機構を設けることで、半導体ウエハやコンタクト基板への加圧制御がなくても半導体ウエハの電極とコンタクト基板間に均一な荷重をかけることができ、安定した電気的接触を得ることが容易となる。
【００７１】
特に、第６の実施の形態では、半導体ウエハの電極とコンタクト基板を接触させるときに吸着力を利用しているので、半導体ウエハ全面の電極に均一な力をかけることが可能となる。こうして、半導体ウエハ上の電極に均等な荷重をかけることができ、より薄く、サイズの大きい半導体ウエハの場合にも、半導体ウエハに過剰な負荷を与えずに電極間を接触させることができる。またコンタクト基板が多孔質体であるため、コンタクト基板全面から吸着することが可能となり、特に電極数が大きい場合にも十分な接触を得ることができる。
【００７２】
第６の実施の形態において、テストされる被試験電子部品は半導体ウエハに限らず、半導体チップ、パッケージに搭載された半導体装置などの電子部品であっても構わない。
【００７３】
このように、第６の実施の形態によれば、被試験電子部品である半導体ウエハの電極に凹凸があったり、半導体ウエハ自体がその自重で、ゆがんでいたりしても、半導体ウエハの電極が形成された面の全体にわたって均一な吸着力で半導体ウエハをコンタクト基板に圧縮しているので、半導体ウエハの電極ごとにコンタクト基板のバンプへの接触面積が異なることを防止でき、安定した試験結果を得ることができる。また、従来のウエハレベルでのバーンイン試験装置と比べて、テストにおける製造工程数、試験装置の部品材料数を削減できる。
【００７４】
（第６の実施の形態の変形例）
第６の実施の形態の変形例では、図１４に示される構造の半導体試験装置を用いて試験を行う。この図１４に示される構造の半導体試験装置では、吸着機構に替えて、ステージ１２２にて多層配線基板１２０を保持していて、この多層配線基板１２０には、貫通孔は設けられていない。そして、加圧機構１２３が半導体ウエハ１を圧縮するように設けられている。他の構造は、図１の半導体試験装置と同様である。ここでは、半導体ウエハ１の電極２に相対する位置にコンタクト基板５のビア６が位置するように、半導体ウエハ１とコンタクト基板５とが接続される。さらに、多層配線基板１２０の電極端子１２１とコンタクト基板５のビア６とが互いに相対する位置で、位置合わせされて加圧機構１２３によって圧縮されて固定される。
【００７５】
このように構成された半導体試験装置を第６の実施の形態における吸着機構を動作させるステップ以外を実行することで半導体ウエハの試験が実施できる。
【００７６】
第６の実施の形態の変形例に係る半導体装置の試験方法によれば、被試験電子部品である半導体ウエハの電極に凹凸があったり、半導体ウエハ自体がその自重で、ゆがんでいたりしても、半導体ウエハの電極が形成された面の全体にわたって均一な圧縮力で半導体ウエハを応力に応じて伸縮するコンタクト基板に圧縮しているので、半導体ウエハの電極ごとにコンタクト基板のバンプへの接触面積が異なることを防止でき、安定した試験結果を得ることができる。なお、応力緩和に最適な形状のビアを選択して、第２の実施の形態において説明した構造のビア形状を持つコンタクト基板を利用することで、被試験電子部品の電極に対する応力緩和をさらに図ることができる。
【００７７】
（第７の実施の形態）
第７の実施の形態の半導体装置の試験方法を図１５を用いて説明する。まず、図１５（Ａ）に示されるように、被試験電子部品として、下面に複数の半田バンプ８５が形成された半導体チップ８３を用意する。さらに、第１の実施の形態におけるコンタクト基板と同様の構造を持つコンタクト基板８０を用意する。このコンタクト基板８０には、複数のビア８２が形成されている。なお、半田バンプ８５は、金バンプであってもよい。
【００７８】
次に、図１５（Ｂ）に示されるように、半導体チップ８３をコンタクト基板８０に接続する。この際、半導体チップ８３の半田バンプ８５とコンタクト基板８０のビア８２とが相対する位置になるように位置合わせを行ってから溶融接着がなされる。
【００７９】
次に、第６の実施の形態と同様に半導体チップの試験を行う。すなわち、第６の実施の形態における半導体ウエハに替えて半導体チップを被試験電子部品として試験を行う。
【００８０】
次に、図１５（Ｃ）に示されるように、半導体チップ８３をコンタクト基板８０から引き剥がす。ここで、引き剥がされた半導体チップ８３は、良品であることが確認されていた場合、別の基板に搭載して利用することができる。
【００８１】
ここで、コンタクト基板８０が通気性のある多孔質のシート形状で、ビア８２は銅めっきによって多孔質体の空孔の中に充填され、コンタクト基板８０と一体になっているため、試験後に半田バンプ８５の損傷を最小限として、半導体チップ８３を引き剥がすことが可能である。すなわち、ビア８２はコンタクト基板８０内の空孔に銅めっきが入り込んで形成されていて、その上に半田にて被試験電子部品を接合した場合、被試験電子部品を引き離す際には、ビア内の銅はそのまま残り、半田は容易に分離する。このように被試験電子部品を容易にコンタクト基板から引き離すことが可能であるので、被試験電子部品の電極の損傷が小さく、通常通り使用することができる。
【００８２】
なお、被試験電子部品とコンタクト基板とは半田にて接着されるため、十分な接着強度が得られれば、吸着させなくても試験を行う際に位置ずれが生じないので、吸着装置を使用せずに第７の実施の形態における半導体チップとコンタクト基板を用いて第６の実施の形態の変形例同様の試験を実施することで、第６の実施の形態同様の効果を得ることができる。さらに、第７の実施の形態における半導体チップとコンタクト基板を用いて第６の実施の形態同様の試験を実施することで、第６の実施の形態同様の効果を得ることができる。
【００８３】
（第８の実施の形態）
第８の実施の形態の半導体装置及びその製造方法を図１６を用いて説明する。図１６（Ａ）に示されるように、下面に複数の半田バンプ９５が設けられた半導体チップ９８がコンタクト基板９１と接続されている。ここで、コンタクト基板９１は、第１の実施の形態で示されたコンタクト基板と同様の構造を有している。コンタクト基板９１のビア９２と半導体チップ９８の半田バンプ９５とは、相対する位置に位置合わせされて接続されている。次に、半導体ウエハに替えて、半導体チップを第６の実施の形態同様に試験を行う。すなわち、半導体チップを製造後に、ＣＳＰ基板と兼用されるビアを有するコンタクト基板に搭載して、試験を行う。
【００８４】
試験の結果、良品であることが確認された後、このように半導体チップ９８とコンタクト基板９１とが接続された後で、最適な物性値を持つ樹脂９９によって、半導体チップ９８周囲とコンタクト基板９１の上面とが被覆される。ここで、コンタクト基板９１は、多孔質シートで形成されているため、多孔質体の空孔に樹脂９９が含浸される。こうして、樹脂９９が、コンタクト基板９１内に入り込み、樹脂９９とコンタクト基板９１とが一体となり、コンタクト基板９１と半導体チップ９８との接続強度が増す。ここで、樹脂９９の最適な物性値は、熱膨張率や弾性率であり、半導体装置のパッケージの信頼性を向上させる指標となる。シミュレーションによって、半導体チップのサイズや厚さによってコンタクト基板の熱膨張率、弾性率の最適解が求められ、樹脂封止の際に最適な樹脂を用いることが可能となる。
【００８５】
次に、図１６（Ｂ）に示されるように、コンタクト基板９１の下面のビア９２にそれぞれ半田バンプ１００を接続して、半導体装置を得る。なお、半導体チップ９８の半田バンプ９５やコンタクト基板９１の半田バンプ１００は、金バンプであってもよい。このようにして、１つのＣＳＰ（Chip Scale Package）型半導体装置を得る。なお、被試験電子部品とコンタクト基板とは半田及び樹脂にて接着されるため、十分な接着強度が得られれば、吸着させなくても試験を行う際に位置ずれが生じないので、吸着装置を使用しなくても第８の実施の形態は実施できる。
【００８６】
こうして、第８の実施の形態によれば、半導体チップの特性に応じて、最適な物性を持つ樹脂を選択して、この樹脂をコンタクト基板に充填することで、信頼性の高いパッケージを持つ半導体装置及びその製造方法を提供できる。
【００８７】
さらに、第８の実施の形態によれば、試験用に接続されたコンタクト基板を半導体チップから分離する工程及び、半導体チップをＣＳＰ基板に搭載する工程を不要として、製造工程数を削減することができる。
【００８８】
各実施の形態は組み合わせて実施することができる。各実施の形態において、被試験電子部品は予め半導体ウエハから切り出された半導体チップであってもよい。この場合、試験完了後そのまま半導体装置を得ることができる。なお、各実施の形態において、半導体装置の試験装置、試験方法及び半導体装置試験用コンタクト基板について説明したが、電子部品の試験装置、試験方法及び電子部品試験用コンタクト基板にも各実施の形態は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体試験装置を表す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る半導体試験装置を表す上面図である。
【図３】図３（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るコンタクト基板の断面図である。  図３（Ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るコンタクト基板の一部分を拡大して示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態の変形例に係る半導体試験装置を表す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る被試験電子部品を表す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る半導体試験装置を表す断面図である。
【図７】図７（Ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るビアの一例構造を表す斜視図である。  図７（Ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係るビアの他の一例構造を表す斜視図である。  図７（Ｃ）は、本発明の第２の実施の形態に係るビアの他の一例構造を表す斜視図である。  図７（Ｄ）は、本発明の第２の実施の形態に係るビアの一例構造を表す斜視図である。  図７（Ｅ）は、本発明の第２の実施の形態に係るビアの他の一例構造を表す斜視図である。  図７（Ｆ）は、本発明の第２の実施の形態に係るビアの他の一例構造を表す斜視図である。  図７（Ｇ）は、本発明の第２の実施の形態に係るビアの一例構造を表す斜視図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係るコンタクト基板を表す斜視図である。
【図９】図９（Ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係るコンタクト基板の一例を表す断面図である。  図９（Ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係るコンタクト基板の一例を表す断面図である。  図９（Ｃ）は、本発明の第３の実施の形態に係るコンタクト基板の一例を表す上面図である。  図９（Ｄ）は、本発明の第３の実施の形態に係るコンタクト基板の一例を表す上面図である。  図９（Ｅ）は、本発明の第３の実施の形態に係るコンタクト基板の一例を表す上面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係るコンタクト基板を表す斜視図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る半導体試験装置を表す断面図である。
【図１２】図１２（Ａ）は、本発明の第４の実施の形態に係るコンタクト基板の一例を表す断面図である。  図１２（Ｂ）は、本発明の第４の実施の形態に係るコンタクト基板の一例を表す断面図である。  図１２（Ｃ）は、本発明の第４の実施の形態に係るコンタクト基板の一例を表す断面図である。
【図１３】図１３（Ａ）は、本発明の第５の実施の形態に係るコンタクト基板の構造を表す断面図である。  図１３（Ｂ）は、本発明の第５の実施の形態に係るコンタクト基板の一部分を拡大して示す断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の第６の実施の形態の変形例に係る半導体試験装置を表す断面図である。
【図１５】図１５（Ａ）は、本発明の第７の実施の形態に係る半導体装置の試験方法の一ステップを表す断面図である。  図１５（Ｂ）は、本発明の第７の実施の形態に係る半導体装置の試験方法の一ステップを表す断面図である。  図１５（Ｃ）は、本発明の第７の実施の形態に係る半導体装置の試験方法の一ステップを表す断面図である。
【図１６】図１６（Ａ）は、本発明の第８の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一工程を表す断面図である。  図１６（Ｂ）は、本発明の第８の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一工程を表す断面図である。
【符号の説明】
【００９０】
１，５０…半導体ウエハ
２，５１…電極
５，２９，４０，５３，７０，８０，９１，１１０…コンタクト基板
６，３１，４２，５５，７２，８２，９２，１１１…ビア
７，１２０…多層配線基板
９，２５，４９，５９…貫通孔
１０，３０…配線
１１，５８…吸着機構
１２…テスト信号配線
１３…テスタ
２０，８３，９８…半導体チップ
２６，１１５…シート基材
２７，１１３…空孔
２８，１１２…ビア部
３５…上下配線
４１…変形抑制部
５２…高荷重電極
９５，１００…半田バンプ
【図１】
2005017301.tif 000003
【図２】
2005017301.tif 000004
【図３】
2005017301.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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