(57)【要約】 【課題】ダメージに弱い半導体装置を有する製品についても特別な労力を要することなくテスト可能な態様で貼り合わせることができる治具を提供する。【解決手段】一実施形態によれば、治具は、基板と、前記基板上の複数の配線と、前記配線の各一端上の電極と、を持つ。前記電極は、外部の半導体チップの電極配置に対応するように配置され、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）またはインジウム（Ｉｎ）を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上の複数の配線と、
前記配線の各一端上に導電性材料で形成された電極と、
を備え、
前記電極は、半導体チップの電極配置に対応するように配置され、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）またはインジウム（Ｉｎ）を含む、
治具。
【請求項２】
基板の表面に複数の配線を形成することと、
金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）またはインジウム（Ｉｎ）を用い、前記配線の各一端上に半導体チップの電極配置に対応して配置されるように電極を形成することと、
を備える治具の製造方法。
【請求項３】
第１の基板と、前記第１の基板上の複数の配線と、前記配線の各一端上に金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）またはインジウム（Ｉｎ）を用いて形成され、被試験体である半導体チップの電極配置に対応して配置された電極と、を備える治具を準備することと、
前記半導体チップの電極と前記治具の前記電極とが当接するように位置合せをし、前記被試験体を前記第１の基板に貼り付け、これにより、前記半導体チップの前記電極を前記治具の前記電極に接触させることと、
前記配線を介してテスト信号を前記半導体チップに与え、前記半導体チップからの出力信号または前記被試験体から発生する光を検出して解析することと、
を備える試験方法。
【請求項４】
前記被試験体を前記第１の基板に貼り付けることは、
前記被試験体と前記第１の基板との間に第１のワックスを塗布し、溶融により前記被試験体と前記第１の基板との間に隙間なく浸透させた後に固化させることを含むことを特徴とする請求項３に記載の試験方法。
【請求項５】
前記被試験体を前記第１の基板に貼り付ける前に、前記第１の基板側とは逆の側で第２のワックスを介して前記被試験体に第２の基板を貼り付けることをさらに備えることを特徴とする請求項３または４に記載の試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、治具、治具の製造方法および試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体装置の試験に際して、電極へのプローブ針の当接、またはワイヤボンディングが行われ、これらのプローブ針やワイヤを介してテスタからテスト信号が入力される。
【０００３】
しかしながら、製品によってロバストでないものもあり、これらの方法ではダメージを受けてしまうためにテストが困難な場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−００９３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、ダメージに弱い半導体装置を有する製品についてもテスト可能な態様で貼り合わせることができる治具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態によれば、治具は、基板と、前記基板上の複数の配線と、前記配線の各一端上の電極と、を持つ。前記電極は、半導体チップの電極配置に対応するように配置され、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）またはインジウム（Ｉｎ）を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の一形態による治具を示す斜視図の一例。
【図２】実施の一形態による治具の製造方法を説明する斜視図の一例。
【図３】実施の一形態による試験方法の説明図の例。
【図４】実施の一形態による試験方法の説明図の一例。
【図５】実施の一形態による試験方法の説明図の一例。
【図６】実施の一形態による試験方法の説明図の一例。
【図７】実施の一形態による試験方法の説明図の一例。
【図８】実施の一形態による試験方法の説明図の一例。
【図９】実施の一形態による試験方法の説明図の一例。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態のいくつかについて図面を参照しながら説明する。図面において、同一の部分には同一の参照番号を付し、その重複説明は適宜省略する。また、添付の図面は、それぞれ発明の説明とその理解を促すためのものであり、各図における形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所がある点に留意されたい。
【０００９】
本願明細書において、「頂面」は、被試験体の表面のうち電極が形成される表面をいい、「裏面」は、被試験体の表面のうち頂面とは反対の表面をいう。本願明細書において、「積層」は、互いに接して重ねられる場合の他、間に他の層が介挿されて重ねられる場合をも含み、「上に設けられる」とは、直接接して設けられる場合の他、間に他の層が介挿されて設けられる場合をも含む。さらに、本願明細書における説明中の上下等の方向を示す用語は、後述する被試験体の電極形成面側を上とした場合の相対的な方向を指し示す。そのため、重力加速度方向を基準とした現実の方向と異なる場合がある。
【００１０】
（１）治具
図１は、実施の一形態による治具を示す斜視図の一例である。  
本実施形態の治具１は、半導体チップのテスト用の治具であり、基板Ｓ１と、配線ＷＲ１，ＷＲ２，…，ＷＲ（Ｎ−２），ＷＲ（Ｎ−１），ＷＲＮ（Ｎは２以上の自然数）と、マイクロバンプＭＢＪ１，ＭＢＪ２，…，ＭＢＪ（Ｎ−２），ＭＢＪ（Ｎ−１），ＭＢＪＮ（Ｎは２以上の自然数）とを含む。
【００１１】
基板Ｓ１の材料・組成等は特に限定されるものではないが、後述するように光を用いたテストを行う場合は、透光性であるガラス基板やシリコン基板を用いることが好ましい。基板Ｓ１の厚さは特に制限はないが、被試験体（図４の符号５００参照）を貼り合わせる時の平坦性が確保できる程度の強度を有することが好ましい。本実施形態において基板Ｓ１の厚さは約１mmである。
【００１２】
配線ＷＲ１，ＷＲ２，…，ＷＲ（Ｎ−２），ＷＲ（Ｎ−１），ＷＲＮ（以下、単に「ＷＲＪ１〜ＷＲＪＮ」と称する）は、基板Ｓ１の表面のうち被試験体と対向する面１００に導電性材料で形成される。  
各配線ＷＲＪの両端のうち基板Ｓ１の周縁側の一端は後述するコネクタ５０のピン５２（図７参照）に対応する位置に終端される。各配線ＷＲＪの他の一端（基板Ｓ１の中央側）の位置は被試験体のマイクロパッド（図４の符号ＭＢＰ１〜ＭＢＰＮ参照）の配置に対応するように予め調整されている。
【００１３】
マイクロバンプＭＢＪ１，ＭＢＪ２，…，ＭＢＪ（Ｎ−２），ＭＢＪ（Ｎ−１），ＭＢＪＮ（以下、単に「ＭＢＪ１〜ＭＢＪＮ」と称する）は、前述した配線ＷＲＪ１〜ＷＲＪＮの他の一端（基板Ｓ１の中央側）上にそれぞれ設けられる。マイクロバンプＭＢＪ１〜ＭＢＪＮは、常温で変形可能な導電性材料で形成され、その硬度は、被試験体の治具１への貼り合わせの際に被試験体の電気的特性に変化を与えない程度の押圧力でそのマイクロパッド（図４の符号ＭＢＰ１〜ＭＢＰＮ参照）に接触できる程度のものであることが望ましい。マイクロバンプＭＢＪ１〜ＭＢＪＮの具体的な材料としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）またはインジウム（Ｉｎ）などを挙げることができ、金（Ａｕ）が最も好ましい。
【００１４】
マイクロバンプＭＢＪ１〜ＭＢＪＮの大きさは特に限定されるものではないが、本実施形態では約１００μｍである。
【００１５】
以上述べた少なくとも一つの実施形態の治具によれば、被試験体の電気的特性に変化を与えない程度のわずかな押圧力で常温にて変形可能な導電性材料で設けられたマイクロバンプＭＢＪ１〜ＭＢＪＮを含むので、ワイヤボンディングを行うことなく被試験体をテスト可能な態様で貼り付けることができる。これにより、ダメージに弱い半導体装置、例えばＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｖｉａ）を有する製品（以下、「ＴＳＶ製品」という）なども特別な労力を要することなくテスト可能な態様で貼り合わせることができる。
【００１６】
また、以上述べた少なくとも一つの実施形態の治具によれば、被試験体の電極に接触するマイクロバンプＭＢＪ１〜ＭＢＪＮを含むので、堅牢性に劣る被試験体に対してボンディングレスでのテストが可能になる。
【００１７】
また、以上述べた少なくとも一つの実施形態の治具によれば、マイクロバンプＭＢＪ１〜ＭＢＪＮは上述のわずかな押圧力で変形するので、貼り合わせの際に被試験体のバンプに対して点接触ではなく押圧力が吸収されながら面の広がりをもった接触が行われる。これにより接触抵抗が下がるので、高精度の検査が可能になる。
【００１８】
さらに、以上述べた少なくとも一つの実施形態の治具によれば、マイクロバンプＭＢＪ１〜ＭＢＪＮは上述のわずかな押圧力で変形するために、被試験体の貼り合わせの際に発生し得る高さばらつきを吸収することも可能である。
【００１９】
（２）治具の製造方法
実施の一形態による治具の製造方法について、図１に示す治具１の製造方法を取り挙げて説明する。
【００２０】
図２は、本実施形態による治具の製造方法を説明する斜視図の一例である。
【００２１】
まず、基板Ｓ１を準備する。本実施形態では厚さ約１mmのガラス基板を用いる。
【００２２】
次いで、既知の技術により基板Ｓ１の表面のうち被試験体に対向する面１００に配線ＷＲＪ１〜ＷＲＪＮを形成する。配線の材料は導電性材料であれば特に制限はないが、後に形成するマイクロバンプＭＢＪ１〜ＭＢＪＮと同一の材料を使用することが好ましい。本実施形態では金（Ａｕ）を用いて配線ＷＲＪ１〜ＷＲＪＮを形成する。
【００２３】
配線パターンの数および形状は被試験体毎に個別に設計されるが、周縁側の一端１０は後述するコネクタ５０のピン５２（図７参照）に対応する位置に終端され、基板中央側に位置する他端１２は被試験体（図４の符号５００参照）のマイクロパッド（図４の符号ＭＢＰ１〜ＭＢＰＮ参照）の配置に対応するように設計される。
【００２４】
次いで、例えば超微細インクジェット法を用いて配線ＷＲＪ１〜ＷＲＪＮの基板中央側の他端１２に、例えば直径約１００μｍのマイクロバンプＭＢＪ１〜ＭＢＪＮを形成する（図３（ｂ）参照）。これにより、図１に示す治具１が提供される。
【００２５】
マイクロバンプＭＢＪ１〜ＭＢＪＮの材料は常温で変形可能な導電性材料であり、被試験体の電気的特性に変化を与えない程度の押圧力で被試験体のマイクロパッドに接触できる程度の硬度を有するものがよい。マイクロバンプＭＢＪ１〜ＭＢＪＮの具体的な材料としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）またはインジウム（Ｉｎ）などを挙げることができる。本実施形態では金（Ａｕ）を用いた。
【００２６】
以上述べた少なくとも一つの実施形態の製造方法によれば、既存技術を用いた簡易な方法で上述した効果を発揮する治具を製造することができる。
【００２７】
（３）試験方法
上述の治具１を用いた被試験体の試験方法について実施の一形態として図３（ａ）乃至図９を参照して説明する。本実施形態では被試験体として図４に示すＴＳＶ製品である半導体チップ５００を取り挙げて説明する。しかしながら、被試験体としては半導体チップ５００に制限されるものでないことは勿論であり、マイクロバンプＭＢＪ１〜ＭＢＪＮに接続可能な電極を有する半導体装置であれば適用可能である。
【００２８】
（ａ）治具の製造
まず、前述した実施形態の製造方法により図１に示す治具１を準備する。
【００２９】
（ｂ）チップ貼り合わせ
次いで、治具１に半導体チップ５００を貼り合わせる。固着材として本実施形態ではワックスを用いる。
【００３０】
より具体的には、図３（ａ）に示すように、基板Ｓ１の面１００内で半導体チップ５００の表面のうち治具１と貼り合わせる面の形状に応じた領域ＡＲ１に、比較的低い融点、例えば約６０℃の融点を有するワックス２０を塗布する。この時、後の溶融工程でワックス２０が治具１のマイクロバンプＭＢＪ１〜ＭＢＪＮと半導体チップ５００のマイクロパッドＭＢＰ１〜ＭＢＰＮ（Ｎは２以上の自然数）（図４参照）との電気的接続を阻害しないようにするため、領域ＡＲ１の周縁のうちマイクロバンプＭＢＪ１〜ＭＢＪＮに対向する部分ＡＲ１ａは、マイクロバンプＭＢＪ１〜ＭＢＪＮとの間で十分なマージンが取れる距離だけマイクロバンプＭＢＪ１〜ＭＢＪＮから離隔しておく。この状態の正面図（図３（ａ）中、矢印で示す方向から見た図）を図３（ｂ）に示す。
【００３１】
次に、図４に示すように、半導体チップ５００の頂面が基板Ｓ１の面１００に対向するように被試験体５００を移動し、マイクロパッドＭＢＰ１〜ＭＢＰＮ（Ｎは２以上の自然数）と治具１のマイクロバンプＭＢＪ１〜ＭＢＪＮとの間で位置合せを行った上で押圧により半導体チップ５００と治具１と貼り合わせる。
【００３２】
このときの押圧力は半導体チップ５００の電気的特性に変化を与えない程度の強さにとどめる。この程度の押圧力でも治具１のマイクロバンプＭＢＪ１〜ＭＢＪＮは本実施形態において金（Ａｕ）で形成されているため、先端が押しつぶされて試験信号（図９の符号Ｓ１参照）を低抵抗で伝達させるために十分な広がりをもって半導体チップ５００のマイクロパッドＭＢＰ１〜ＭＢＰＮと接触する。
【００３３】
貼り合わせのための押圧力を維持した状態でワックス２０の温度を約６０℃まで上昇させた後に冷却を行う。例えば、図５に示すように、基板Ｓ１の頂面１００とは逆の裏面２００側にペルチェ素子３００を当接し、約６０℃まで上昇させた直後に電流の向きを逆転させて一気に冷却を行う。これにより、一旦溶融して基板Ｓ１の面１００と半導体チップ５００の頂面１００との間の空隙を埋めたワックス２０が固化し、これにより半導体チップ５００が治具１に貼り付けされる。なお、マイクロパッドＭＢＰ１〜ＭＢＰＮとマイクロバンプＭＢＪ１〜ＭＢＪＮとは既に面の広がりをもって接触しているので、これらの界面にワックス２０が浸入することはない。
【００３４】
半導体チップ５００のサイズが反りやたわみを生じ得る程大きい場合は、図６の側面図に示すように、治具１へ貼り合わせる前に、ワックス２２などを介して半導体チップ５００の裏面５２０側から支持基板Ｓ２を半導体チップ５００に予め貼り付けておくことが好ましい。これにより、安定した状態でテストを行うことができ、光を用いるテストの場合に照射光（図９の符号ＬＢ参照）のフォーカスずれが発生することを防止することができる。
【００３５】
本実施形態において、支持基板Ｓ２は例えば第２の基板に対応し、基板Ｓ１は例えば第１の基板に対応する。
【００３６】
（ｃ）テスタへの接続
次いで、図７に示すように、半導体チップ５００が貼り付けされた治具１を、コネクタ５０を介してプリント基板６０に連結する。プリント基板６０には試験装置（図９の符号６００参照）と電気的に接続するための接続端子６２が設けられている。これにより、半導体チップ５００のマイクロパッドＭＢＰ１〜ＭＢＰＮが治具１のマイクロバンプＭＢＪ１〜ＭＢＪＮ、コネクタピン５２の一部、コネクタピン５４の一部、プリント基板６０の配線ＷＲＰおよび接続端子６２の一部を介して試験装置に接続される。この状態の（半導体チップ５００の裏面５２０から見た）斜視図の一例を図８に示す。
【００３７】
（ｄ）テスト実行
次に、図９に示すように、プリント基板６０の接続端子６２を試験装置６００に接続することにより、半導体チップ５００を試験装置６００へ接続する。
【００３８】
続いて、テスト内容に応じてその他の付属装置、例えばレーザビームＬＢを発光して半導体チップ５００へ照射する光照射ユニット７００、および、（発光素子である場合の）半導体チップ５００から発生する光を検出して発光像を取得する発光像撮像ユニット８００などをセットし、半導体チップ５００への試験を開始する。
【００３９】
本実施形態では、ＯＢＩＲＣＨ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂｅａｍ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｃｈａｎｇｅ）法と、ＰＥＭ（Ｐｈｏｔｏｎ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）とを取り挙げて説明するが、これらに限ることなく、テスト信号を入力して応答信号を解析する試験一般に適用可能である。
【００４０】
ｉ）ＯＢＩＲＣＨ法による解析
まず、試験装置６００から接続端子６２、プリント基板６０、コネクタ５０および治具１を介して例えば定電圧を半導体チップ５００に印加する。この状態で光照射ユニット７００からレーザビームＬＢを発光して半導体チップ５００の裏面２００側から半導体チップ５００内へ照射し、半導体チップ５００内の配線（図示せず）をレーザビームＬＢで走査する。これにより半導体チップ５００内で発生する電流変化を、治具１等を介して試験装置６００により検出し、レーザビームＬＢ照射で発生する加熱による抵抗変化をモニタして半導体チップ５００の不良箇所を絞り込む。不良箇所の絞り込みには半導体チップ５００の配線レイアウトなどを参照してもよい。レーザビームＬＢは、本例において波長１．３μｍ以下の赤外線であることが好ましい。
【００４１】
その後は、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）などで半導体チップ５００を局所的に加工し、ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）やＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）などの観察手段を用いて物理的な解析を実施することにより不良箇所を特定する。
【００４２】
本実施形態では、治具１の基板Ｓ１は透光性材料で形成されている。このため、レーザビームの照射は半導体チップ５００の裏面５２０側からに限ることなく、頂面５１０側から行ってもよい。なお、上記説明では半導体チップ５００に定電圧を印加して電流変化をモニタすることとしたが、これに限ることなく、例えば定電流を流して電圧変化をモニタすることとしてもよい。
【００４３】
（ｉｉ）ＰＥＭによる解析
試験装置６００から接続端子６２、プリント基板６０、コネクタ５０および治具１を介して、テスト信号Ｓ１を与える。本例では、テスト信号Ｓ１は、異常電流が流れる状況を故意に再現するための信号である。
【００４４】
テスト信号Ｓ１の入力により半導体チップ５００から発生する光ＬＥを発光像撮像ユニット８００で検出し、発光像を取得する。得られた発光像と半導体チップ５００の配線レイアウトとの照合等により不良箇所を絞り込む。その後は、前述したＯＢＩＲＣＨ法による解析と同様に、ＦＩＢ加工を経たＴＥＭ観察などを用いて物理的な解析を実施することにより不良箇所を特定する。
【００４５】
本実施形態では、治具１の基板Ｓ１は透光性材料で形成されている。このため、発光像撮像ユニット８００による発光像の取得は、半導体チップ５００の頂面５１０側からに限ることなく、裏面５２０側から行ってもよい。
【００４６】
（ｉｉｉ）その他の解析
半導体チップ５００が発光素子である場合は、試験装置６００から治具１等を介して、半導体チップ５００にテスト信号Ｓ１を与え、半導体チップ５００から発生する光ＬＥを発光像撮像ユニット８００などの受光素子により検出すれば、異常の有無、異常箇所の特定等の解析が可能である。
【００４７】
（ｉｖ）本実施形態の効果
以上述べた少なくとも一つの実施形態による試験方法によれば、例えばプローブカードなどの大がかりな装置を用いることなく、軽量・小サイズの治具を用いて低コストで簡易にテストを実行することができる。
【００４８】
（４）その他
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４９】
１…治具、２０…（第１の）ワックス、２２…（第２の）ワックス、５００…半導体チップ、ＭＢＰ１〜ＭＢＰＮ…半導体チップのマイクロパッド、ＭＢＪ１〜ＭＢＪＮ…マイクロバンプ、Ｓ１…（第１の）基板、Ｓ２…（第２の）基板、ＷＲ１，ＷＲ２，…，ＷＲ（Ｎ−２），ＷＲ（Ｎ−１），ＷＲＮ…配線。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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