JP6504971B2 - 半導体チップテスト装置および半導体チップテスト方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体チップのテスト装置およびテスト方法に関するものである。

従来の半導体チップテストでは、半導体チップの終端部がシュリンクされ、電極間の距離が短くなると、耐圧試験または遮断試験などの高電圧印加測定時に半導体チップの終端部で放電が起きるなどの問題があった。

例えば、特許文献１には、次のようなプローブ装置が開示されている。被検査チップのおもて側電極（ゲート電極およびソース電極）にそれぞれ対応するプローブ針の先端が接触している状態では、環状突起部の頂部がコンタクトプレートの下面に接触または近接して、コンタクトプレートと載置台との間の隙間が少なくとも雰囲気に関して塞がるようになっている。そして、ガス供給機構からのガス供給により囲繞室内に形成される正圧雰囲気の圧力をさらに効率的に高くすることで、半導体デバイスの電気的特性検査をウエハレベルで行う際にウエハ表面付近でスパーク（放電）が発生することを簡便かつ効率的に防止している。

特開２０１５−３５５７７号公報

しかしながら、半導体チップの表面に異物が付着している場合、半導体チップの電気的特性の測定時に高電圧側のチップ端部とＧＮＤ側のチップ表面電極間に電流経路が発生し放電する可能性がある。

そこで、本発明は、被検体の電気的特性の測定時に放電の発生を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明に係る半導体チップテスト装置は、被検体である半導体チップが載置される下治具と、前記被検体の表面に接触させて前記被検体の電気的特性を測定するためのコンタクトピンと、前記被検体の上側に配置され、かつ、前記コンタクトピンが固定される上治具と、前記被検体の側面を囲む位置に配置され、かつ、前記上治具と前記下治具とで前記被検体を密閉可能な絶縁壁と、前記上治具に対して上下方向に貫通状に形成され、前記被検体の表面に向けて絶縁性ガスを噴出可能に配置されるガス噴出口と、前記ガス噴出口に前記絶縁性ガスを供給するガス供給部とを備え、前記ガス供給部は、前記被検体が前記下治具に載置されかつ前記被検体が密閉されていない状態で、予め定められた周期で前記絶縁性ガスを前記ガス噴出口に供給して前記被検体の表面に向けて前記絶縁性ガスを噴出し、前記被検体が密閉された状態で、密閉された空間が予め定められた圧力になるまで前記絶縁性ガスを前記ガス噴出口に供給して噴出するものである。
また、本発明に係る他の半導体チップテスト装置は、被検体である半導体チップが載置される下治具と、前記被検体の表面に接触させて前記被検体の電気的特性を測定するためのコンタクトピンと、前記被検体の上側に配置され、かつ、前記コンタクトピンが固定される上治具と、前記被検体の側面を囲む位置に配置され、かつ、前記上治具と前記下治具とで前記被検体を密閉可能な絶縁壁と、前記被検体が密閉された状態で、密閉された空間の空気を排気し負圧にする排気部と、前記上治具において、前記被検体の表面に向けて絶縁性ガスを噴出可能に配置されるガス噴出口と、前記ガス噴出口に前記絶縁性ガスを供給するガス供給部とを備え、前記ガス供給部は、前記排気部により排気を行う前であって、前記被検体が前記下治具に載置されかつ前記被検体が密閉されていない状態で、予め定められた周期で前記絶縁性ガスを前記ガス噴出口に供給するものである。
また、本発明に係る半導体チップテスト方法は、被検体が下治具に載置されかつ前記被検体が密閉されていない状態で、上治具に対して上下方向に貫通状に形成されたガス噴出口から前記被検体である半導体チップの表面に向けて予め定められた周期で絶縁性ガスを噴出する工程と、前記被検体の上側に配置された上治具と、前記下治具と、前記被検体の側面を囲む位置に配置された絶縁壁とで前記被検体を密閉する工程と、密閉された空間が予め定められた圧力になるまで前記絶縁性ガスを前記ガス噴出口に供給して噴出する工程と、前記被検体を密閉した状態で前記被検体の電気的特性を測定する工程とを備えるものである。
また、本発明に係る他の半導体チップテスト方法は、被検体が下治具に載置されかつ前記被検体が密閉されていない状態で、上治具に形成されたガス噴出口から前記被検体である半導体チップの表面に向けて予め定められた周期で絶縁性ガスを噴出する工程と、前記被検体である半導体チップが載置された前記下治具と、前記被検体の上側に配置された前記上治具と、前記被検体の側面を囲む位置に配置された絶縁壁とで前記被検体を密閉する工程と、密閉された空間の空気を排気し負圧にする工程と、前記密閉された空間を負圧にした状態で前記被検体の電気的特性を測定する工程とを備えるものである。

本発明によれば、ガス供給部は、被検体が下治具に載置されかつ被検体が密閉されていない状態で、予め定められた周期で絶縁性ガスをガス噴出口に供給する。

したがって、被検体の表面に異物が付着している場合、被検体の電気的特性の測定時に被検体の端部と表面との間に電流経路が生じ放電する可能性があるが、ガス噴出口から予め定められた周期で絶縁性ガスが被検体の表面に向けて噴出される。これにより、被検体の表面に付着した異物を除去することができるため、被検体の電気的特性の測定時に放電が発生することを抑制できる。

実施の形態１に係る半導体チップテスト装置（コンタクト前）の断面図である。 半導体チップテスト装置（コンタクト時）の断面図である。 下治具の平面図である。 上治具の底面図である。

＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、実施の形態１に係る半導体チップテスト装置の断面図であり、コンタクト前、すなわち、半導体チップの電気的特性の測定における直前の状態を示す図である。図２は、半導体チップテスト装置の断面図であり、コンタクト時、すなわち、半導体チップの電気的特性の測定時の状態を示す図である。図３は、下治具８の平面図であり、図４は、上治具７の底面図である。

図１に示すように、下治具８、コンタクトピン１、上治具７、絶縁壁３、ガス噴出口２、ガス供給部１２、排気口４、吸着口５、および排気部１４を備えている。

図１と図３に示すように、下治具８は、被検体である半導体チップ６を載置するための台座である。下治具８には、排気口４および吸着口５が設けられている。吸着口５は、下治具８に対して上下方向に貫通状に形成され、吸着口５の一端は、下治具８における半導体チップ６が載置される領域の内側に形成されている。吸着口５の他端は、排気管１４ａを介して排気部１４と接続され、排気部１４の駆動により吸着口５を介して半導体チップ６を吸着して固定する。排気口４は、下治具８に対して上下方向に貫通状に形成され、排気口４の一端は、下治具８における半導体チップ６が載置される領域の外側に設けられている。排気口４の他端は、排気管１４ａを介して排気部１４と接続され、排気部１４の駆動により半導体チップ６の周辺の空気を排気する。

図１と図４に示すように、上治具７は、半導体チップ６の上側、すなわち、下治具８の上側に配置され、下治具８に対して上下方向に昇降可能に構成されている。上治具７には、コンタクトピン１、ガス噴出口２、および絶縁壁３が設けられている。コンタクトピン１は、下治具８に載置された半導体チップ６の表面に接触させて半導体チップ６の電気的特性を測定するための部材である。コンタクトピン１は、上治具７における半導体チップ６が載置される領域の内側に対応する位置に固定されている。ここで、電気的特性の測定とは、耐圧試験または遮断試験などの高電圧印加測定を含むものである。

絶縁壁３は、上治具７の下面に配置されている。より具体的には、上治具７の下面に溝（図示省略）が形成されており、溝に絶縁壁３が装着されている。また、絶縁壁３は、図３に示すように、平面視にて、半導体チップ６と排気口４よりも外側に配置されており、すなわち、絶縁壁３は、半導体チップ６の側面を囲む位置に配置されている。絶縁壁３は、上治具７とともに下治具８に対して昇降可能に構成されている。図２に示すように、半導体チップ６は、上治具７が下降位置に位置する状態で上治具７と下治具８と絶縁壁３とで密閉される。

ガス噴出口２は、上治具７に対して上下方向に貫通状に形成され、ガス噴出口２の一端は、下治具８に載置された半導体チップ６の表面に向けられている。より具体的には、ガス噴出口２は複数（例えば２つ）設けられ、一方は、図１において半導体チップ６の中心に対して左上に配置され右下に向けられている。他方は、図１において半導体チップ６の中心に対して右上に配置され左下に向けられている。ガス噴出口２の他端は供給管１２ａを介してガス供給部１２と接続されている。ガス供給部１２は、ガス噴出口２に絶縁性ガスを供給し、ガス噴出口２から半導体チップ６の表面に向けて絶縁性ガスを噴出させる。ここで、絶縁性ガスとは、例えばＳＦ６（六フッ化硫黄）である。

次に、半導体チップテスト方法について説明する。最初に、上治具７が上昇位置に位置する状態（すなわち、半導体チップ６が密閉されていない状態）で、ガス噴出口２から下治具８に載置された半導体チップ６の表面に向けて予め定められた周期で絶縁性ガスを噴出する（工程ａ）。ガス噴出口２から半導体チップ６の表面に向けて絶縁性ガスを噴出することで、半導体チップ６の表面に付着している異物が除去される。ここで、絶縁性ガスの噴出の周期は、例えば５Ｈｚから３０Ｈｚ程度である。また、絶縁性ガスの噴出時間は例えば１秒程度であり、噴出量は例えば１６００Ｐａから３２００Ｐａ程度の圧力である。

次に、上治具７を下降させて、上治具７が下降位置に到達すると、コンタクトピン１の先端が半導体チップ６の表面に接触すると同時に絶縁壁３の下端が下治具８の表面に接触する。これにより、上治具７と下治具８と絶縁壁３とで半導体チップ６が密閉される（工程ｂ）。

ここで、コンタクトピン１として先端が収縮できるようスプリングを兼ね備えたピンが採用されている。半導体チップ６の厚みのばらつきにより、コンタクトピン１の先端が半導体チップ６の表面に接触していない、または絶縁壁３が下治具８の表面に接触していないことを防ぐためである。また、絶縁壁３として柔らかい部材が採用されている。

次に、ガス供給部１２は、上治具７と下治具８と絶縁壁３とで密閉された空間が予め定められた圧力になるまで絶縁性ガスを供給する。ここで、予め定められた圧力とは、例えば０．３ＭＰａから０．６ＭＰａ程度である。

次に、密閉された空間を絶縁性ガスにより予め定められた圧力にした状態で、半導体チップ６の電気的特性を測定する（工程ｃ）。半導体チップ６の電気的特性の測定時に最も放電が発生しやすい場所は、電圧を印加したときの高電位面とＧＮＤ面の最短距離である、半導体チップ６の高電圧印加電極端部とＧＮＤ電極端部との間である。半導体チップ６を密閉した空間に絶縁性ガスを満たすことで、半導体チップ６における高電圧印加電極端部とＧＮＤ電極端部との間の絶縁性を高めることができる。これにより、半導体チップ６の電気的特性の測定時に放電が発生することを一層抑制できる。

しかし、ウエハプロセス性能およびウエハ材料の性質向上に伴い、半導体チップ６の終端部がシュリンクされることで電極間の距離が短くなり、絶縁性ガスを満たしても放電する可能性がある。その場合は、絶縁性ガスの圧力を高くすることで放電を抑制することができる。

測定後、排気部１４は、密閉された空間に存在する絶縁性ガスを下治具８に設けられた排気口４を介して排気する。なお、絶縁性ガスは下治具８の排気口４から排出されるが、排出された絶縁性ガスを回収し、再度、ガス供給部１２から絶縁性ガスを供給する、すなわち絶縁性ガスを再使用することで、絶縁性ガスの使用量を削減することができる。また、半導体チップ６の吸着と絶縁性ガスの排気について１つの排気部１４が行うことで、装置の小型化および軽量化を図ることができ、ひいては装置の低コスト化を図ることができる。

なお、ガス供給部１２が、上治具７と下治具８と絶縁壁３とで密閉された空間が予め定められた圧力になるまで絶縁性ガスを供給する工程は必須ではなく、この工程を省略することも可能である。

以上のように、実施の形態１に係る半導体チップテスト装置および半導体チップテスト方法では、ガス供給部１２は、被検体である半導体チップ６が下治具８に載置されかつ半導体チップ６が密閉されていない状態で、予め定められた周期で絶縁性ガスをガス噴出口２に供給する。

したがって、半導体チップ６の表面に異物が付着している場合、半導体チップ６の電気的特性の測定時に半導体チップ６の端部と表面との間に電流経路が生じ放電する可能性があるが、ガス噴出口２から予め定められた周期で絶縁性ガスが半導体チップ６の表面に向けて噴出される。これにより、半導体チップ６の表面に付着した異物を除去することができるため、半導体チップ６の電気的特性の測定時に放電が発生することを抑制できる。

ガス供給部１２は、予め定められた周期で絶縁性ガスをガス噴出口２に供給した後であって、半導体チップ６が密閉された状態で、密閉された空間が予め定められた圧力になるまで絶縁性ガスをガス噴出口２に供給する。

したがって、半導体チップ６を密閉した空間に絶縁性ガスを満たすことで、半導体チップ６における高電圧印加電極端部とＧＮＤ電極端部との間の絶縁性を高めることができる。これにより、半導体チップ６の電気的特性の測定時に放電が発生することを一層抑制できる。

＜実施の形態２＞
次に、図１と図２を用いて、実施の形態２に係る半導体チップテスト装置および半導体チップテスト方法について説明する。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。

実施の形態２に係る半導体チップテスト装置は、実施の形態１に係る半導体チップテスト装置と同じ構成であるが、排気部１４の機能が実施の形態１の場合と異なっており、排気部１４は、半導体チップ６が密閉された状態で、密閉された空間の空気を排気し負圧にする。

次に、半導体チップテスト方法について説明する。最初に、図１と図２に示すように、上治具７を下降させて、上治具７が下降位置に到達すると、コンタクトピン１の先端が半導体チップ６の表面に接触すると同時に絶縁壁３の下端が下治具８の表面に接触する。これにより、上治具７と下治具８と絶縁壁３とで半導体チップ６が密閉される（工程ｄ）。

次に、排気部１４は、半導体チップ６が密閉された状態で、密閉された空間の空気を排気口４から排気させることで密閉された空間を負圧にする（工程ｅ）。密閉された空間を負圧にすることで、半導体チップ６の表面に付着した異物が除去され、除去された異物は密閉された空間から排気口４を介して排出される。次に、密閉された空間を負圧にした状態で、半導体チップ６の電気的特性を測定する（工程ｆ）。

以上のように、実施の形態２に係る半導体チップテスト装置および半導体チップテスト方法では、排気部１４は被検体が密閉された状態で、密閉された空間の空気を排気し負圧にする。したがって、負圧にすることで、半導体チップ６の表面に付着した異物を除去し、除去した異物を密閉された空間から排気口４を介して排出することができるため、半導体チップ６の電気的特性の測定時に放電が発生することを抑制できる。

また、実施の形態２では、工程ｄを行う前に、実施の形態１の工程ａを行うことも可能である。具体的には、ガス供給部１２は、排気部１４により排気を行う前であって、半導体チップ６が下治具８に載置されかつ半導体チップ６が密閉されていない状態で、予め定められた周期で絶縁性ガスをガス噴出口２に供給する。この場合、半導体チップ６の電気的特性の測定前にも、半導体チップ６の表面に付着した異物を除去することができるため、密閉された空間を負圧にした場合のみよりも、半導体チップ６の電気的特性の測定時に放電が発生することを一層抑制できる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ コンタクトピン、２ ガス噴出口、３ 絶縁壁、６ 半導体チップ、７ 上治具、８ 下治具、１２ ガス供給部、１４ 排気部。

Claims (5)

1. 被検体である半導体チップが載置される下治具と、
   前記被検体の表面に接触させて前記被検体の電気的特性を測定するためのコンタクトピンと、
   前記被検体の上側に配置され、かつ、前記コンタクトピンが固定される上治具と、
   前記被検体の側面を囲む位置に配置され、かつ、前記上治具と前記下治具とで前記被検体を密閉可能な絶縁壁と、
   前記上治具に対して上下方向に貫通状に形成され、前記被検体の表面に向けて絶縁性ガスを噴出可能に配置されるガス噴出口と、
   前記ガス噴出口に前記絶縁性ガスを供給するガス供給部と、
   を備え、
   前記ガス供給部は、前記被検体が前記下治具に載置されかつ前記被検体が密閉されていない状態で、予め定められた周期で前記絶縁性ガスを前記ガス噴出口に供給して前記被検体の表面に向けて前記絶縁性ガスを噴出し、前記被検体が密閉された状態で、密閉された空間が予め定められた圧力になるまで前記絶縁性ガスを前記ガス噴出口に供給して噴出する、半導体チップテスト装置。
2. 被検体である半導体チップが載置される下治具と、
   前記被検体の表面に接触させて前記被検体の電気的特性を測定するためのコンタクトピンと、
   前記被検体の上側に配置され、かつ、前記コンタクトピンが固定される上治具と、
   前記被検体の側面を囲む位置に配置され、かつ、前記上治具と前記下治具とで前記被検体を密閉可能な絶縁壁と、
   前記被検体が密閉された状態で、密閉された空間の空気を排気し負圧にする排気部と、
   前記上治具において、前記被検体の表面に向けて絶縁性ガスを噴出可能に配置されるガス噴出口と、
   前記ガス噴出口に前記絶縁性ガスを供給するガス供給部と、
   を備え、
   前記ガス供給部は、前記排気部により排気を行う前であって、前記被検体が前記下治具に載置されかつ前記被検体が密閉されていない状態で、予め定められた周期で前記絶縁性ガスを前記ガス噴出口に供給する、半導体チップテスト装置。
3. 被検体が下治具に載置されかつ前記被検体が密閉されていない状態で、上治具に対して上下方向に貫通状に形成されたガス噴出口から前記被検体である半導体チップの表面に向けて予め定められた周期で絶縁性ガスを噴出する工程と、
   前記被検体の上側に配置された上治具と、前記下治具と、前記被検体の側面を囲む位置に配置された絶縁壁とで前記被検体を密閉する工程と、
   密閉された空間が予め定められた圧力になるまで前記絶縁性ガスを前記ガス噴出口に供給して噴出する工程と、
   前記被検体を密閉した状態で前記被検体の電気的特性を測定する工程と、
   を備える、半導体チップテスト方法。
4. 被検体が下治具に載置されかつ前記被検体が密閉されていない状態で、上治具に形成されたガス噴出口から前記被検体である半導体チップの表面に向けて予め定められた周期で絶縁性ガスを噴出する工程と、
   前記被検体である半導体チップが載置された前記下治具と、前記被検体の上側に配置された前記上治具と、前記被検体の側面を囲む位置に配置された絶縁壁とで前記被検体を密閉する工程と、
   密閉された空間の空気を排気し負圧にする工程と、
   前記密閉された空間を負圧にした状態で前記被検体の電気的特性を測定する工程と、
   を備える、半導体チップテスト方法。
5. 前記密閉された空間に存在する前記絶縁性ガスを回収し、回収された前記絶縁性ガスを前記ガス噴出口から前記被検体の表面に向けて噴出する工程をさらに備える、請求項３又は請求項４に記載の半導体チップテスト方法。

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