JP2003258045A - Method for probe testing - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上に形
成した半導体装置のプローブテスト方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a probe test method for a semiconductor device formed on a semiconductor substrate.
【0002】[0002]
【従来の技術】パッケージされた半導体装置は、1枚の
半導体基板上に、所定の回路を有する多数の半導体装置
を形成した後、その半導体基板を1つの半導体装置ごと
に分断し、分断した各半導体装置をパッケージして完成
される。従来より、分断してパッケージする前に、半導
体装置の電気的性能を半導体基板上で検査し、良品と不
良品とを選別することが行われている。この検査では、
プローブ針を用いたプローブテストが行われることが多
い。半導体装置には、回路を構成する素子に接続するた
めのパッドが設けらており、プローブテストでは、この
パッドにプローブ針を接触させ、このプローブ針を通じ
て半導体装置に電気信号を入・出力することで電気的性
能を検査する。そのため、プローブテストにおいて、プ
ローブ針とパッドとの接触状態が悪いと、本来正常に動
作するはずの半導体装置が動作せずに不良品として扱わ
れてしまう。2. Description of the Related Art In a packaged semiconductor device, after a large number of semiconductor devices having a predetermined circuit are formed on a single semiconductor substrate, the semiconductor substrate is divided into individual semiconductor devices, and each of the divided semiconductor devices is divided. It is completed by packaging the semiconductor device. 2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor device is inspected for electrical performance on a semiconductor substrate before being divided and packaged, and a good product and a defective product are selected. In this test,
A probe test using a probe needle is often performed. The semiconductor device is provided with a pad for connecting to an element that constitutes a circuit. In a probe test, a probe needle is brought into contact with this pad, and an electric signal is input / output to / from the semiconductor device through the probe needle. Check electrical performance with. Therefore, in the probe test, if the contact state between the probe needle and the pad is poor, the semiconductor device, which should normally operate normally, does not operate and is treated as a defective product.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】プローブ針とパッドと
の接触状態は、プローブ針とパッドとの接触圧の大きさ
によって左右される。すなわち、プローブ針とパッドと
の接触圧が低いと、プローブ針とパッドとの接触抵抗は
高くなり、本来正常に動作するはずの半導体装置が動作
しなくなる。また、パッド表面には、酸化膜が生じてい
ることがあり、プローブテストでは、ある程度高い圧力
でプローブ針とパッドとを接触させ、この酸化膜を突き
破る必要がある。これらのことから、プローブテストで
は、プローブ針とパッドとの接触圧をなるべく高くして
行うことが望まれる。しかしながら、プローブ針とパッ
ドとの接触圧を高めすぎると、プローブ針によってパッ
ドが損傷してしまう恐れがあり、プローブ針とパッドと
の接触圧を無制限に高めることはできない。The contact state between the probe needle and the pad depends on the magnitude of the contact pressure between the probe needle and the pad. That is, when the contact pressure between the probe needle and the pad is low, the contact resistance between the probe needle and the pad is high, and the semiconductor device, which should normally operate normally, does not operate. In addition, an oxide film may be formed on the pad surface, and in the probe test, it is necessary to bring the probe needle and the pad into contact with each other at a high pressure to break through the oxide film. For these reasons, it is desirable that the probe test be performed with the contact pressure between the probe needle and the pad as high as possible. However, if the contact pressure between the probe needle and the pad is too high, the pad may be damaged by the probe needle, and the contact pressure between the probe needle and the pad cannot be increased indefinitely.
【0004】特に、発振回路を有する半導体装置では、
プローブ針とパッドとの接触圧が少しでも小さいと、接
触抵抗の成分とパッド表面の酸化膜の電気容量の成分が
ともに発振回路の負荷となり、発振回路の、発振不能あ
るいは特性低下が生じやすく、本来良品である半導体装
置が不良品として扱われやすい。Particularly, in a semiconductor device having an oscillation circuit,
If the contact pressure between the probe needle and the pad is as small as possible, both the contact resistance component and the capacitance component of the oxide film on the pad surface become a load on the oscillation circuit, and the oscillation circuit is likely to be unable to oscillate or deteriorate in characteristics. Originally good semiconductor devices are easily treated as defective.
【0005】本発明は、上記事情に鑑み、良品と不良品
とを正確に選別することができるプローブテスト方法を
提供することを目的とする。In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a probe test method capable of accurately selecting a good product and a defective product.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のプローブテスト方法は、半導体基板上に形成した半
導体装置のプローブテスト方法であって、上記半導体装
置内のプリテスト対象素子のパッドにプローブ針を接触
させ、上記プリテスト対象素子の、標準動作条件に比較
して動作しにくい所定条件での動作可否を確認するプリ
テストを行い、上記プリテストにおいて上記プリテスト
対象素子の動作が確認できなかった場合に、上記パッド
とプローブ針との接触状態改善対策を行ってから、上記
半導体装置のテストを実施することを特徴とする。A probe test method of the present invention for achieving the above object is a probe test method for a semiconductor device formed on a semiconductor substrate, wherein a probe is applied to a pad of a pre-test target element in the semiconductor device. When a needle is contacted and a pre-test is performed to confirm whether or not the pre-test target device operates under predetermined conditions that make it difficult to operate compared to the standard operating conditions, and when the pre-test target device operation cannot be confirmed in the pre-test, The semiconductor device is tested after the contact state between the pad and the probe needle is improved.
【0007】本発明のプローブテスト方法では、まず、
標準動作条件に比較して動作しにくい所定条件でプリテ
スト対象素子の動作可否を確認し、動作確認が得られな
い場合には接触状態改善対策を行ってから半導体装置の
テスト(本テスト)を実施するため、良品と不良品とを
正確に選別することができる。In the probe test method of the present invention, first,
Confirm whether or not the pre-test target device can operate under certain conditions that make it difficult to operate compared to standard operating conditions, and if the operation cannot be confirmed, take contact condition improvement measures and then conduct a semiconductor device test (main test). Therefore, it is possible to accurately select a good product and a defective product.
【0008】また、本発明のプローブテスト方法におい
て、上記所定条件は、上記プリテスト対象素子の動作規
格範囲内で最も動作が困難な条件であることが好まし
い。Further, in the probe test method of the present invention, it is preferable that the predetermined condition is a condition in which the operation is the most difficult within the operation standard range of the pretest target element.
【0009】このような所定条件でのプリテストを行
い、動作確認が得れなかった場合には接触状態改善対策
をとることで、動作規格範囲内総てにおける本テスト
で、良品と不良品とを正確に選別することができる。By performing a pre-test under such a predetermined condition and taking a contact state improvement measure when the operation confirmation cannot be obtained, a good product and a defective product are checked in the main test in all the operation standard range. Can be accurately sorted.
【0010】ここで、本発明のプローブテスト方法にお
いて、上記接触状態改善対策が、上記パッドに対する上
記プローブ針の接触圧の増大であってもよいし、上記プ
リテスト対象素子が発振回路を構成する発振回路構成素
子であり、上記パッドが、上記発振回路構成素子を水晶
子に接続する水晶子用パッドを含むことであってもよい
し、あるいは、上記半導体装置のテストは、上記プリテ
スト対象素子のテストであってもよい。Here, in the probe test method of the present invention, the contact state improvement measure may be an increase in the contact pressure of the probe needle with respect to the pad, or the pretest target element constitutes an oscillation circuit. The pad may be a circuit component, and the pad may include a crystallite pad that connects the oscillator circuit component to a crystallite, or the semiconductor device test may be a test of the pretest target device. May be
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below.
【0012】図1は、本実施形態のプローブテスト方法
を用いて半導体装置のプローブテストを行う際の様子を
模式的に示した図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a state in which a probe test of a semiconductor device is performed using the probe test method of this embodiment.
【0013】本実施形態のプローブテスト方法は、昇降
自在なステージを有するプローブテスト装置を用いて行
われる。図1には、このプローブテスト装置2のうち、
図中の矢印のように昇降自在なステージ21のみが示さ
れている。また、本実施形態のプローブテスト方法は、
多数の半導体装置(チップ)10が形成された1枚の半
導体基板(ウェハ)1上で行われる。各半導体装置10
には、発振回路と、その発振回路を構成する素子に接続
する複数のパッドP1,P2が設けらている。The probe test method of the present embodiment is carried out by using a probe test apparatus having a stage that can be raised and lowered. In FIG. 1, among the probe test apparatus 2,
Only the stage 21 that can be moved up and down is shown as indicated by the arrow in the figure. Further, the probe test method of the present embodiment is
It is performed on one semiconductor substrate (wafer) 1 on which a large number of semiconductor devices (chips) 10 are formed. Each semiconductor device 10
Is provided with an oscillating circuit and a plurality of pads P1 and P2 connected to the elements constituting the oscillating circuit.
【0014】図1に示すように、多数の半導体装置10
が形成された1枚の半導体基板1は、昇降自在なステー
ジ21の上に載置される。ステージ21に載置された半
導体基板1の上方には、半導体装置10のパット表面と
所定の間隔をあけてプローブカード3が配備されてい
る。このプローブカード3は、水晶子31と、複数本の
プローブ針32とを有する。As shown in FIG. 1, a large number of semiconductor devices 10 are provided.
The one semiconductor substrate 1 on which is formed is placed on a stage 21 that can be raised and lowered. A probe card 3 is arranged above the semiconductor substrate 1 placed on the stage 21 with a predetermined distance from the pad surface of the semiconductor device 10. The probe card 3 has a crystal element 31 and a plurality of probe needles 32.
【0015】半導体基板1が載置されたステージ21が
上昇すると、テスト対象の半導体装置10のパッドP
1,P2に、プローブカードのプローブ針32が接触す
る。なお、半導体装置10のパッドP1,P2と、プロ
ーブカードのプローブ針32との接触は、パッドP1,
P2とプローブ針32との相対的な移動によって行われ
ればよく、例えば、ステージ21を固定してプローブカ
ード3を下降させてもよいし、ステージ21を上昇させ
るとともにプローブカード3を下降させてもよい。When the stage 21 on which the semiconductor substrate 1 is mounted rises, the pads P of the semiconductor device 10 to be tested.
The probe needle 32 of the probe card comes into contact with 1 and P2. Note that the pads P1 and P2 of the semiconductor device 10 and the probe needles 32 of the probe card are in contact with each other by the pads P1 and P2.
It may be performed by relative movement of P2 and the probe needle 32. For example, the stage 21 may be fixed and the probe card 3 may be lowered, or the stage 21 may be raised and the probe card 3 may be lowered. Good.
【0016】図2は、図1に示す半導体装置のパッドに
プローブ針を接触させた状態の半導体装置の回路図であ
る。FIG. 2 is a circuit diagram of the semiconductor device shown in FIG. 1 with probe needles in contact with the pads.
【0017】図2には、半導体装置10と水晶子31と
が示されている。この図2に示す半導体装置10は、プ
ローブテストを受ける半導体装置である。また、この図
2に示す水晶子31は、複数のプローブ針を有するプロ
ーブカード3に設けられたものである。FIG. 2 shows the semiconductor device 10 and the crystal element 31. The semiconductor device 10 shown in FIG. 2 is a semiconductor device that undergoes a probe test. The crystal element 31 shown in FIG. 2 is provided on the probe card 3 having a plurality of probe needles.
【0018】この半導体装置10には発振回路が形成さ
れている。発振回路は、PN接合キャパシタである可変
容量ダイオード11とCMOSインバータ12と、図示
された抵抗およびコンデンサからなるものである。CM
OSインバータ12の電源端子には、電源電圧VDDが
印加される。また、CMOSインバータ12のグラウン
ド端子は、グラウンドGNDに接続されている。さら
に、CMOSインバータ12の入力側にはパッドP1が
接続され、CMOSインバータ12の出力側には、抵抗
Rdを介してパッドP2が接続されている。パッドP2
とグランドGNDとの間には、コンデンサCdとコンデ
ンサC0が並列に接続されている。また、パッドP1と
グランドGNDとの間には、コンデンサCpとコンデン
サCgが直列に接続されている。コンデンサCpとコン
デンサCgの接続点と、グランドGNDとの間には可変
容量ダイオード11が接続されており、この接続点と入
力端子Vinとの間には抵抗R1が接続されている。さら
にCMOSインバータ12の両端には抵抗Rfが接続さ
れている。An oscillation circuit is formed in the semiconductor device 10. The oscillation circuit is composed of a variable capacitance diode 11 which is a PN junction capacitor, a CMOS inverter 12, and the illustrated resistors and capacitors. CM
The power supply voltage VDD is applied to the power supply terminal of the OS inverter 12. The ground terminal of the CMOS inverter 12 is connected to the ground GND. Further, the pad P1 is connected to the input side of the CMOS inverter 12, and the pad P2 is connected to the output side of the CMOS inverter 12 via the resistor Rd. Pad P2
The capacitor Cd and the capacitor C0 are connected in parallel between the ground terminal and the ground GND. A capacitor Cp and a capacitor Cg are connected in series between the pad P1 and the ground GND. The variable capacitance diode 11 is connected between the connection point of the capacitors Cp and Cg and the ground GND, and the resistor R1 is connected between this connection point and the input terminal V in . Further, a resistor Rf is connected to both ends of the CMOS inverter 12.
【0019】また、この図2は、プローブカード3のプ
ローブ針のうちの1本がパッドP1に接触され、それと
は異なるもう1本がパッドP2に接触された状態を示し
ている。プローブカード3のプローブ針が、このように
半導体装置のパッドP1,P2に接触することで、プロ
ーブカード3の水晶子31は、パッドP1とパッドP2
の間に接続された状態になる。In addition, FIG. 2 shows a state in which one of the probe needles of the probe card 3 is in contact with the pad P1 and the other probe needle is in contact with the pad P2. When the probe needle of the probe card 3 contacts the pads P1 and P2 of the semiconductor device in this manner, the crystallite 31 of the probe card 3 has the pads P1 and P2.
Will be connected between the two.
【0020】半導体装置10の入力端子Vinには0V〜
3.3Vの制御電圧Vcが印加される。印加された制御
電圧Vcは抵抗R1を経由して可変容量ダイオード11
に逆方向バイアス電圧として印加される。可変容量ダイ
オード11は、印加された制御電圧Vcの大きさに応じ
てその容量が変化するものである。この可変容量ダイオ
ード11の容量変化に伴い、出力端子Voutから出力さ
れる発振信号の周波数は変化する。The input terminal V in of the semiconductor device 10 has 0 V to
A control voltage Vc of 3.3V is applied. The applied control voltage Vc passes through the resistor R1 and the variable capacitance diode 11
Is applied as a reverse bias voltage. The capacitance of the variable capacitance diode 11 changes according to the magnitude of the applied control voltage Vc. The frequency of the oscillation signal output from the output terminal V out changes according to the change in the capacitance of the variable capacitance diode 11.
【0021】図2に示す半導体装置の標準動作条件は、
電源電圧VDDは3.3Vである。そして、電源電圧の
動作規格範囲(限界動作電源電圧範囲)は2.5〜5.
0Vである。この中で最も低い電圧である2.5Vにお
いて、半導体装置は最も動作しにくい。一方、制御電圧
Vcの動作規格範囲は0V〜3.3Vである。しかし、
通常はその中点の1.65V付近で使用されるので、本
発明においては1.65Vが制御電圧Vcの標準動作条
件であると考える。そして、やはり最も低い電圧である
0Vにおいて最も動作しにくい。The standard operating conditions of the semiconductor device shown in FIG.
The power supply voltage VDD is 3.3V. The operating standard range of the power supply voltage (limit operating power supply voltage range) is 2.5 to 5.
It is 0V. At the lowest voltage of 2.5V, the semiconductor device is the most difficult to operate. On the other hand, the operating standard range of the control voltage Vc is 0V to 3.3V. But,
Since it is normally used near its midpoint of 1.65 V, it is considered that 1.65 V is the standard operating condition of the control voltage Vc in the present invention. And, the operation is most difficult at 0V which is the lowest voltage.
【0022】図3は、本実施形態のプローブテスト方法
の各工程の流れを示すフローチャートである。FIG. 3 is a flow chart showing the flow of each step of the probe test method of this embodiment.
【0023】本実施形態のプローブテスト方法を実施す
るにあたって作業者は、図1に示すように、プローブテ
スト装置2のステージ21に、テスト対象の半導体装置
10が形成された1枚の半導体基板1を載置する。この
段階では、ステージ上の半導体装置のパッドP1,P2
とプローブ針32との間は離間している。プローブテス
トにおいて、プローブ針とパッドとの接触状態が悪い
と、本実施形態における半導体装置では、発振回路の、
発振不能あるいは特性低下を生じ、本来正常に動作する
はずの半導体装置が動作せずに不良品として扱われてし
まう。プローブ針とパッドとの接触状態は、プローブ針
とパッドとの接触圧の大きさによって左右される。本実
施形態では、後述するように、プローブ針とパッドとの
接触状態を改善するためにステージを上昇させて、プロ
ーブ針とパッドとの接触圧を増大させる。一般的に、プ
ローブ針とパッドとの接触圧が高められると、プローブ
針とパッドとの接触抵抗は低抵抗化する傾向にある。ま
た、プローブ針とパッドとの接触圧が高められると、パ
ッド表面に酸化膜が生じていても、プローブ針によって
この酸化膜を突き破りやすくなる。ところが、ステージ
を上昇させすぎるとプローブ針とパッドとの接触圧が高
くなりすぎ、プローブ針によってパッドが損傷してしま
う恐れがある。そのため、プローブテスト装置には、ス
テージの上昇によってパッドが損傷してしまうことがな
いように、ステージの高さの規定値が記憶されている。In carrying out the probe test method of the present embodiment, an operator, as shown in FIG. 1, has one semiconductor substrate 1 on which the semiconductor device 10 to be tested is formed on the stage 21 of the probe test apparatus 2. To place. At this stage, the pads P1 and P2 of the semiconductor device on the stage are
And the probe needle 32 are separated from each other. In the probe test, if the contact state between the probe needle and the pad is poor, in the semiconductor device of this embodiment, the oscillation circuit
Oscillation cannot be performed or characteristics are deteriorated, and a semiconductor device that should normally operate normally does not operate and is treated as a defective product. The contact state between the probe needle and the pad depends on the magnitude of the contact pressure between the probe needle and the pad. In this embodiment, as described later, the stage is raised to improve the contact state between the probe needle and the pad, and the contact pressure between the probe needle and the pad is increased. Generally, when the contact pressure between the probe needle and the pad is increased, the contact resistance between the probe needle and the pad tends to decrease. Further, when the contact pressure between the probe needle and the pad is increased, even if an oxide film is formed on the pad surface, the probe needle easily breaks through the oxide film. However, if the stage is raised too much, the contact pressure between the probe needle and the pad becomes too high, and the probe needle may damage the pad. Therefore, the probe test apparatus stores a prescribed value of the height of the stage so that the pad is not damaged by the rise of the stage.
【0024】本実施形態のプローブテスト方法では、本
テストの前に少なくとも1回のプリテストを行う。本実
施形態においては、プリテスト対象の素子と本テスト対
象の半導体装置は同一であり、いずれも図2に示す発振
回路である。In the probe test method of this embodiment, at least one pretest is performed before the main test. In this embodiment, the element to be pre-tested and the semiconductor device to be tested are the same, and both are the oscillation circuits shown in FIG.
【0025】本実施形態における本テストでは、半導体
装置のCMOSインバータの電源端子に印加する電圧値
を2.5V〜5.0Vの動作規格範囲で変化させなが
ら、入力端子Vinに0V〜3.3Vの制御電圧Vcを印
加して、出力端子Voutから出力される発振信号の周波
数が、制御電圧Vcの大きさに応じて適正に変化するか
否かを検査する。すなわち、本実施形態における本テス
トでは、標準動作条件においてのみではなく、電源電圧
VDDおよび制御電圧Vcの動作規格範囲内の全体にお
いて半導体装置が正常に動作するか否かを検査する。[0025] In this test in the present embodiment, 0V~3 the voltage applied to the power supply terminal of the CMOS inverter of the semiconductor device while changing the operating standard range of 2.5V to 5.0V, the input terminal V in. A control voltage Vc of 3 V is applied to check whether the frequency of the oscillation signal output from the output terminal V out appropriately changes according to the magnitude of the control voltage Vc. That is, in the main test of the present embodiment, it is checked whether or not the semiconductor device normally operates not only under the standard operating conditions but also within the entire operating standard range of the power supply voltage VDD and the control voltage Vc.
【0026】一方、このような本テストの前に行われる
プリテストは、プリテスト対象素子のパッドとプローブ
針との接触状態を確認するためのテストである。On the other hand, the pre-test performed before such a main test is a test for confirming the contact state between the pad of the pre-test target element and the probe needle.
【0027】まず、作業者は、プローブテスト装置にプ
リテストについての条件設定を行う(ステップS1)。
プローブテスト装置は、プリテスト実施中、設定された
条件にしたがって、図1に示すステージを昇降させた
り、そのステージに載置された半導体基板の、プリテス
ト対象素子に電圧を印加したりする。このステップS1
における条件設定では、図2に示す半導体装置のCMO
Sインバータの電源端子に印加するプリテスト用の電源
電圧値や、入力端子Vinに印加するプリテスト用の制御
電圧値等を設定する。本実施形態におけるプリテストで
は、標準動作条件に比較して動作しにくい条件を用いて
テストを行う。ここでは、標準動作条件が3.3Vであ
る電源電圧に関しては、プリテスト用の電源電圧値とし
て、テスト対象である半導体装置が最も動作しにくい
2.5Vを設定する。また、標準動作条件が0V〜3.
3Vである制御電圧Vcに関しては、プリテスト用の制
御電圧値として、テスト対象である半導体装置が最も動
作しにくい0Vを設定する。First, the operator sets the conditions for the pretest in the probe test apparatus (step S1).
The probe test apparatus raises and lowers the stage shown in FIG. 1 and applies a voltage to the pre-test target element of the semiconductor substrate placed on the stage according to the set conditions during the pre-test. This step S1
In the condition setting in, the semiconductor device CMO shown in FIG.
The power supply voltage value for pretest applied to the power supply terminal of the S inverter, the control voltage value for pretest applied to the input terminal V in, and the like are set. In the pre-test in the present embodiment, the test is performed under the condition that it is hard to operate as compared with the standard operation condition. Here, with respect to the power supply voltage whose standard operating condition is 3.3V, the power supply voltage value for pretest is set to 2.5V at which the semiconductor device to be tested is hard to operate. Also, the standard operating condition is 0V to 3.
Regarding the control voltage Vc of 3V, 0V at which the semiconductor device to be tested is most difficult to operate is set as the control voltage value for pretest.
【0028】このように、プリテスト対象素子の動作し
やすさに影響を与える主要な条件の全てについて、許容
される動作規格範囲内で、最も動作しにくい条件を設定
してプリテストを行うことで、半導体装置のパッドとプ
ローブ針との間の接触状態を最も高い感度で評価するこ
とができる。ただし、このように最も動作しにくい条件
をプリテストの条件として設定することは本発明にとっ
て必須ではなく、標準条件に比較して動作しにくく、接
触状態の評価に適する条件を適宜設定すればよい。ま
た、プリテスト対象素子の動作しやすさに影響を与える
主要な条件が複数ある場合に、その全てを標準条件より
も動作しにくい条件に設定することも必須では無い。例
えば、最も大きな影響を与える条件のみを標準条件に比
較して動作しにくい条件に設定し、他の条件について
は、標準条件に設定することも可能である。As described above, the pretest is performed by setting the most difficult operating condition within the allowable operating standard range for all of the main conditions that affect the ease of operation of the pretest target element. The contact state between the pad of the semiconductor device and the probe needle can be evaluated with the highest sensitivity. However, it is not essential for the present invention to set such a condition that is most difficult to operate as a condition of the pretest, and it is more difficult to operate than the standard condition, and a condition suitable for evaluation of the contact state may be appropriately set. In addition, when there are a plurality of main conditions that affect the ease of operation of the pre-test target element, it is not essential to set all of them to conditions that make them harder to operate than the standard conditions. For example, it is possible to set only the condition that has the greatest influence to a condition in which it is difficult to operate as compared with the standard condition, and set the other conditions to the standard condition.
【0029】次に、作業者は、プローブテスト装置のス
テージの高さ設定を行う(ステップS2)。このステッ
プS2における高さ設定は、1回目のプリテスト開始時
のステージの高さを設定するもので、ステージの昇降を
行うプローブテスト装置に設定する。上述したごとく、
ステージに、テスト対象の半導体装置が形成された1枚
の半導体基板を載置した段階では、ステージ上の半導体
装置のパッドP1,P2とプローブ針32との間は離間
しているが、ステージの高さを上げるとパッドP1,P
2とプローブ針32は接触し、さらにステージの高さを
上げていくと、パッドP1,P2とプローブ針32との
接触圧は徐々に高まっていく。ここでのステージ高さ
は、例えば、プローブカードに設けられたコンタクトセ
ンサ(不図示)がパッドに対するプローブ針の物理的な
接触を検知した位置から、予め定められた量だけさらに
上昇させることによって設定する。このステップS2に
おいて設定されたステージの高さは、パッドP1,P2
とプローブ針32との接触圧を十分に低く抑えた高さで
あって、このステージの高さでは、プローブ針の接触に
よってパッドが損傷する恐れは全くない。Next, the operator sets the height of the stage of the probe test apparatus (step S2). The height setting in step S2 is to set the height of the stage at the start of the first pretest, and is set in the probe test apparatus that raises and lowers the stage. As mentioned above,
At the stage of mounting one semiconductor substrate on which the semiconductor device to be tested is formed on the stage, the pads P1 and P2 of the semiconductor device on the stage and the probe needle 32 are separated from each other. Pads P1 and P when height is raised
2 and the probe needle 32 contact each other, and as the height of the stage is further raised, the contact pressure between the pads P1 and P2 and the probe needle 32 gradually increases. The stage height here is set by, for example, further raising a predetermined amount from a position where a contact sensor (not shown) provided on the probe card detects physical contact of the probe needle with the pad. To do. The height of the stage set in step S2 is the same as that of the pads P1, P2
The contact pressure between the probe needle 32 and the probe needle 32 is sufficiently low. At this stage height, there is no possibility that the pad may be damaged by the contact of the probe needle.
【0030】これらのステップS1およびステップS2
における設定が終了すると、作業者の操作を受けて、プ
ローブテスト装置は設定された条件に基づいてプリテス
トを開始する(ステップS3)。すなわち、プローブテ
スト装置は、ステップS2において設定された高さまで
ステージを上昇させた後、ここでは、プリテスト対象素
子である半導体装置のCMOSインバータの電源端子に
2.5Vの電圧を印加するとともに、入力端子Vinに0
Vの電圧を印加する。These steps S1 and S2
Upon completion of the setting in, the probe test apparatus starts the pretest based on the set conditions in response to the operation of the operator (step S3). That is, the probe test apparatus raises the stage to the height set in step S2, and thereafter applies a voltage of 2.5 V to the power supply terminal of the CMOS inverter of the semiconductor device which is the pre-test target element, and at the same time, inputs the voltage. 0 at terminal V in
A voltage of V is applied.
【0031】プリテストが実行されると、プローブテス
ト装置は、プリテスト対象素子の出力端子Voutから出
力される発振信号が観察されるか否かによって、ステー
ジ上のプリテスト対象素子が動作するか否かを判定する
(ステップS4)。すなわちこの段階では、発振周波数
が規格内であるか否かの確認は行わず、発振が確認され
るか否かによってプリテスト対象素子の動作の確認を行
う。動作していると判定されれば、プローブ針とパッド
との接触状態は良好でありその時点でのステージの高さ
が最適であるとして、その時点でのステージの高さのま
ま、パッドにプローブ針を接触させた状態で本テストを
実行する(ステップS5)。このようにして実行される
本テストでは、標準条件に比較して動作しにくい条件で
行うプリテストによってパッドとプローブ針との接触状
態が良好であることが確認してから行われるので、良品
と不良品とを正確に選別することができる。本テストが
終了すると、1つの半導体装置に対する本実施形態のプ
ローブテスト方法の実施は終了になる。そして、同一の
半導体基板1上に形成された次の半導体装置10のプロ
ーブテストに移る。When the pretest is performed, the probe test apparatus determines whether the pretest target element on the stage operates depending on whether the oscillation signal output from the output terminal V out of the pretest target element is observed. Is determined (step S4). That is, at this stage, whether or not the oscillation frequency is within the standard is not confirmed, but the operation of the pretest target element is confirmed by whether or not the oscillation is confirmed. If it is determined that the probe needle is operating, the contact state between the probe needle and the pad is good, and the stage height at that point is optimal, and the probe is attached to the pad at the stage height at that point. This test is executed with the needle in contact (step S5). In this test, which is executed in this way, it is performed after confirming that the contact state between the pad and the probe needle is good by a pre-test that is performed under conditions that make it difficult to operate compared to the standard conditions. Good products can be accurately sorted. When this test is completed, the execution of the probe test method of this embodiment on one semiconductor device is completed. Then, the probe test of the next semiconductor device 10 formed on the same semiconductor substrate 1 is performed.
【0032】一方、ステップS4で正常に動作していな
いと判定されると、ステップS6に進む。このステップ
S6に進んだ時点では、プリテスト対象素子が正常に動
作しない理由として、パッドとプローブ針との接触状態
が悪いことと、プリテスト対象素子、すなわちこの場合
には、本テスト対象の半導体装置が不良品であることと
の2通りの理由が考えられる。ステップS6において、
プローブテスト装置は、プリテストが終了か否かを判定
する。プリテストが終了か否かの判定は、プローブ針と
パッドとの接触圧が高くなりすぎたか否か、すなわち、
ステージの高さが、プローブテスト装置に記憶された規
定値に到達したか否かで判定される。ステージの高さが
規定値に到達していると、テスト対象の半導体装置が不
良品であるとして、本実施形態のプローブテスト方法の
実施を終了する。一方、ステージの高さが規定値に未だ
到達しておらず、プリテストは未了であると判定する
と、パッドとプローブ針との接触状態が悪いと想定し
て、図1に示すステージの高さの再設定を行う(ステッ
プS7)。このステップS7における再設定では、パッ
ドP1,P2とプローブ針32との接触圧を大きくする
ため、ステージの高さを上昇させる値がプローブテスト
装置に設定される。プローブテスト装置には、この再設
定時にステージをどれだけ上昇させるかが予め記憶され
ている。ステージは1μm〜5μmの間で上昇させるこ
とが好ましい。ステップS7における再設定は、プロー
ブテスト装置自身によって行われる。このようなステッ
プS7は、本発明にいう接触状態改善対策に相当する。
ステップS7が実行されるとステップS3に戻り、ステ
ップS3では、ステップS7で再設定された高さまでス
テージを上昇させてプリテストが実施される。このた
め、ここで実施されるプリテストでは、前回のプリテス
トよりも、パッドP1,P2とプローブ針32との接触
圧が高められ、接触抵抗は低くなる傾向にあるとともに
パッド表面に酸化物が生じていてもプローブ針によって
その酸化物を突き破りやすくなる。On the other hand, if it is determined in step S4 that the operation is not normal, the process proceeds to step S6. At the time of proceeding to step S6, the reason why the pretest target device does not operate normally is that the contact state between the pad and the probe needle is bad, and the pretest target device, that is, in this case, the semiconductor device of the main test target is There are two possible reasons: defective products. In step S6,
The probe test apparatus determines whether or not the pretest is completed. Whether or not the pretest is completed is determined by whether or not the contact pressure between the probe needle and the pad is too high, that is,
It is determined whether or not the height of the stage has reached a specified value stored in the probe test apparatus. When the height of the stage has reached the specified value, it is determined that the semiconductor device to be tested is defective, and the implementation of the probe test method of the present embodiment ends. On the other hand, when it is determined that the stage height has not reached the specified value yet and the pretest has not been completed, it is assumed that the contact state between the pad and the probe needle is bad, and the stage height shown in FIG. Is reset (step S7). In the resetting in step S7, the contact pressure between the pads P1 and P2 and the probe needle 32 is increased, so that the probe test apparatus is set to a value that increases the height of the stage. The probe test apparatus stores in advance how much the stage should be raised during this resetting. The stage is preferably raised between 1 μm and 5 μm. The resetting in step S7 is performed by the probe test apparatus itself. Such step S7 corresponds to the contact state improvement measure according to the present invention.
When step S7 is executed, the process returns to step S3, and in step S3, the pretest is performed by raising the stage to the height reset in step S7. Therefore, in the pre-test performed here, the contact pressure between the pads P1 and P2 and the probe needle 32 is higher than that in the previous pre-test, the contact resistance tends to be low, and oxide is generated on the pad surface. However, the probe needle can easily break through the oxide.
【0033】次に、同じ1枚の半導体基板に形成された
半導体装置を、本実施形態のプローブテスト方法と、本
実施形態のプローブテスト方法を採用しないプローブテ
スト方法それぞれでテストした結果を比較する。プロー
ブテストにおいて、プローブ針とパッドとの接触状態が
最も影響する不良としてVmin不良があげられる。こ
のVmin不良は、半導体装置のCMOSインバータの
電源端子に、動作規格範囲の最低電圧である2.5Vを
印加したときに、本来であれば正常に動作するはずの半
導体装置が正常に動作しないという不良である。本実施
形態のプローブテスト方法を採用せずに行ったテスト結
果では、このようなVmin不良が193個にものぼっ
たが、本実施形態のプローブテスト方法によるテスト結
果では、わずか10個にまで激減した。このことから、
本実施形態のプローブテスト方法を採用せずに行ったプ
ローブテストでは、本来Vmin不良でない183個の
半導体装置をVmin不良として不良品扱いしてしまう
ことになり、本実施形態のプローブテスト方法は、良品
と不良品とを正確に選別することができるプローブテス
ト方法であるといえる。Next, the semiconductor device formed on the same one semiconductor substrate is tested by the probe test method of this embodiment and the probe test method which does not employ the probe test method of this embodiment. . In the probe test, the Vmin defect is a defect that is most affected by the contact state between the probe needle and the pad. This Vmin failure is said to occur when a semiconductor device, which should normally operate normally, does not operate normally when 2.5 V, which is the lowest voltage within the operating standard range, is applied to the power supply terminal of the CMOS inverter of the semiconductor device. It is bad. In the test result performed without adopting the probe test method of the present embodiment, 193 such Vmin defects were found, but in the test result of the probe test method of the present embodiment, it was drastically reduced to only 10. did. From this,
In the probe test performed without adopting the probe test method of the present embodiment, 183 semiconductor devices that are originally not defective in Vmin are regarded as defective products in Vmin defect, and the probe test method of the present embodiment is It can be said that this is a probe test method that can accurately select good products and defective products.
【0034】なお、以上説明した本実施形態のプローブ
テスト方法では、ステージを上昇させることで、パッド
表面に生じた酸化物をプローブ針によって突き破りやす
くしたが、本発明はこれに限らず、例えば、プローブ針
に過大電流を流すことによってパッド表面に生じた酸化
物を破壊してもよく、半導体装置10のパッドP1,P
2とプローブ針32との接触状態を改善するための対策
は、様々な対策を採ることができる。また、本発明のプ
ローブテスト方法は、図2に示すような発振回路を有す
る半導体装置のプローブテストの他、様々な回路を有す
る半導体装置のプローブテストに適用することができ
る。ただし、プローブ針を介して水晶振動子に接続する
水晶振動子用パッドのように、プローブ針との間の接触
状態に動作状態が敏感に影響されるパッドを有する半導
体装置のプローブテストに特に好適に適用することがで
きる。In the above-described probe test method of the present embodiment, the oxide is generated on the pad surface easily pierced by the probe needle by raising the stage, but the present invention is not limited to this. The oxide generated on the pad surface may be destroyed by applying an excessive current to the probe needle, and the pads P1 and P of the semiconductor device 10 may be destroyed.
Various measures can be taken to improve the contact state between the probe needle 32 and the probe needle 32. Further, the probe test method of the present invention can be applied to a probe test of a semiconductor device having an oscillation circuit as shown in FIG. 2 and a probe test of a semiconductor device having various circuits. However, it is particularly suitable for a probe test of a semiconductor device having a pad whose operation state is sensitively affected by the contact state with the probe needle, such as a crystal oscillator pad connected to a crystal oscillator via a probe needle. Can be applied to.
【0035】以上説明した実施形態のプローブテスト方
法では、発振回路を本テストの対象として有する半導体
装置のプローブテストにおいて、同一の発振回路をプリ
テストの対象素子として利用した。しかし、発振回路の
ようにパッドとプローブ針との間の接触状態に動作が敏
感に影響される回路とともに、それ以外の回路も含む、
大規模の半導体装置のプローブテストにおいても、接触
状態に動作が敏感に影響される回路をプリテスト対象素
子とすることにより、好適に適用することができる。In the probe test method of the embodiment described above, the same oscillator circuit is used as the target element of the pre-test in the probe test of the semiconductor device having the oscillator circuit as the subject of this test. However, in addition to a circuit whose operation is sensitively affected by the contact state between the pad and the probe needle, such as an oscillation circuit, it also includes other circuits.
Even in a probe test of a large-scale semiconductor device, a circuit whose operation is sensitively affected by a contact state can be suitably applied by using a pretest target element.
【0036】また、本テストの対象になる部分にはプリ
テスト対象素子として使用するのに適する回路が存在し
ない場合には、接触状態に敏感に影響される回路をプリ
テスト専用に設けることも可能である。ただしこの場合
にも、プリテストで接触状態が良好であることを確認し
たそのままの状態で本テストを行う必要がある。従っ
て、本テストの対象となる本体部分とプリテスト対象素
子とを組み合わせてそれぞれのチップ内に形成し、半導
体装置とする。そして、本テストのために接触させる必
要のあるパッドとプリテストのために接触させる必要の
あるパッドとの両方に対してプローブ針を接触させた状
態でプリテストを行い、接触状態が良好であることが確
認できれば、そのままの状態で、本テストを行うように
する。If there is no circuit suitable for use as a pre-test target element in the part to be tested, it is possible to provide a circuit that is sensitive to the contact state exclusively for the pre-test. . However, also in this case, it is necessary to perform the main test in the state where the contact state is confirmed to be good in the pre-test. Therefore, the main body portion to be subjected to the main test and the pre-test target element are combined and formed in the respective chips to form a semiconductor device. Then, the pre-test is performed with the probe needle in contact with both the pad that needs to be contacted for the main test and the pad that needs to be contacted for the pre-test, and the contact state may be good. If it can be confirmed, perform the main test as it is.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上、説明したように、本発明のプロー
ブテスト方法によれば、良品と不良品とを正確に選別す
ることができる。As described above, according to the probe test method of the present invention, a good product and a defective product can be accurately selected.
【図1】本実施形態のプローブテスト方法を用いて半導
体装置のプローブテストを行う際の様子を模式的に示し
た図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a state in which a probe test of a semiconductor device is performed using the probe test method of the present embodiment.
【図2】図1に示す半導体装置のパッドにプローブ針を
接触させた状態の半導体装置の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of the semiconductor device shown in FIG. 1 in a state where a probe needle is in contact with a pad.
【図3】本実施形態のプローブテスト方法の各工程の流
れを示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a flow of each process of the probe test method of the present embodiment.
1 半導体基板 10 半導体装置 11 可変容量ダイオード 12 CMOSインバータ 2 プローブテスト装置 21 ステージ P1,P2 パッド 3 プローブカード 31 水晶子 32 プローブ針 1 Semiconductor substrate 10 Semiconductor device 11 Variable capacitance diode 12 CMOS inverter 2 probe test equipment 21 stages P1, P2 pad 3 probe card 31 Crystal 32 probe needle
Claims (5)
ローブテスト方法であって、 前記半導体装置内のプリテスト対象素子のパッドにプロ
ーブ針を接触させ、前記プリテスト対象素子の、標準動
作条件に比較して動作しにくい所定条件での動作可否を
確認するプリテストを行い、 前記プリテストにおいて前記プリテスト対象素子の動作
が確認できなかった場合に、前記パッドとプローブ針と
の間の接触状態改善対策を行ってから、前記半導体装置
のテストを実施することを特徴とするプローブテスト方
法。1. A probe test method for a semiconductor device formed on a semiconductor substrate, wherein a probe needle is brought into contact with a pad of a pre-test target element in the semiconductor device, and the standard operating condition of the pre-test target element is compared. Perform a pre-test to confirm whether it is possible to operate under a predetermined condition that makes it difficult to operate, and if the operation of the pre-test target element cannot be confirmed in the pre-test, take measures to improve the contact state between the pad and the probe needle. From the above, a probe test method for carrying out a test of the semiconductor device.
子の動作規格範囲内で最も動作が困難な条件であること
を特徴とする請求項1に記載のプローブテスト方法。2. The probe test method according to claim 1, wherein the predetermined condition is a condition in which an operation is most difficult within an operation standard range of the pre-test target element.
対する前記プローブ針の接触圧の増大であることを特徴
とする請求項1または2に記載のプローブテスト方法。3. The probe test method according to claim 1, wherein the contact state improvement measure is an increase in contact pressure of the probe needle with respect to the pad.
成する発振回路構成素子であり、前記パッドが、前記発
振回路構成素子を水晶子に接続する水晶子用パッドを含
むことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載
のプローブテスト方法。4. The pre-test target element is an oscillation circuit constituent element that constitutes an oscillation circuit, and the pad includes a crystallite pad that connects the oscillation circuit constituent element to a crystallite. The probe test method according to any one of 1 to 3.
スト対象素子のテストであることを特徴とする請求項1
ないし4のいずれかに記載のプローブテスト方法。5. The test of the semiconductor device is a test of the pre-test target element.
5. The probe test method according to any one of 4 to 4.
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2002
- 2002-02-28 JP JP2002053247A patent/JP2003258045A/en not_active Withdrawn
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