半导体器件用连接器装置以及半导体器件的测试方法 【技术领域】
本发明涉及连接器装置，特别是涉及对于形成在晶片上的多个半导体器件的每一个获得电连接的连接器装置。
背景技术
近年来，在半导体器件的制造工艺中，正在开发通过直接以晶片状态进行半导体器件的测试，简化半导体器件的制造工艺的技术。如果依据该技术，则把在一片晶片上形成的多个半导体器件以保持晶片的状态提供到各种半导体测试中，直到进行封装。而且，分离在晶片状态下封装了的每一个半导体器件。如果依据这样的技术，则能够按批量管理半导体器件。另外，能够减少不良半导体器件的封装所花费的成本。
在一片晶片上以阵列状形成有多个半导体器件。在半导体器件的每一个中形成供给电源用电极或者输入输出信号用电极这样的电极。从而，为了边驱动半导体器件边进行测试，需要对各个半导体器件取得电连接。即，需要在设置于各个半导体器件上的电极中取得连接。
在一个半导体器件中所形成的电极数量多地情况下能达到数百个。另外，在一片晶片上形成有100个以上的半导体器件。从而，为了对于晶片总体一起进行连接，在多数情况下必须对于数10万个电极同时取得连接。一般，为了在半导体器件的电极中取得连接，使用具有分别与半导体器件的电极的每一个单独接触的接点的连接器。从而，为了在晶片状态的半导体器件中一起进行连接，需要在连接器上形成与晶片上的电极的数量相同的接点。即，在用于测试具有数10万个电极的晶片的连接器中，也必须形成数10万个接点。
为了这样一起连接大量的接点，需要非常大的压力。例如，如果在一个接点上所需要的连接压力是数克，则在取得一起连接晶片总体的连接器中必须加入数百千克的压力。
另外，在连接器上形成了数10万个接点的情况下，需要在连接器上设置把这些接点与外部端子电连接的图形布线。但是，为了进行图形布线需要很大的面积，具有在一个连接器上难以形成这样大量的图形布线的问题。
【发明内容】
本发明的总目的在于提供消除并改良了上述问题的有用的半导体器件测试用连接器装置以及半导体器件测试方法。
本发明的更具体的目的在于提供通过减少应该在一个连接器中形成的接点的数量，减少图形布线的数量，能够容易地制造的连接器装置。
为了达到上述目的，如果依据本发明的一个方案，则提供连接器装置，该连接器装置用于对形成在半导体晶片上的多个半导体器件得到电导通，特征在于具有包括与半导体器件的第1系统的端子直接接触的接点的第1连接器；电路径成为与第1端子独立的其它路径，能够对于第1连接器移动，并且包括与半导体器件的第2系统的端子导通的接点的第2连接器。
如果依据上述的发明，则能够在第1连接器和第2连接器中分配在形成于半导体晶片上的端子中取得连接的接点。由此，在第1连接器以及第2连接器的每一个中形成的图形布线的数量比半导体晶片的全部端子的数量减少，能够容易地形成第1连接器以及第2连接器的图形布线。从而，如果依据本发明，则能够容易地制造用于进行形成了非常多的端子的半导体晶片的测试的连接器装置。
本发明的连接器装置还可以具有使第2连接器顺序移动到与多个半导体器件相对应的位置的移动机构。另外，第1连接器最好由膜片连接器形成。
在本发明的一个实施例中，第1连接器具有开口，第2连接器的设置了接点的部分通过开口接触半导体器件的第2系统的端子。
另外，在本发明的其它的实施例中，第1连接器具有从第1连接器的与第2连接器相对的面延伸到与半导体晶片相对的面的延伸接点，通过第2连接器的接点接触上述延伸接点，与半导体器件的第2系统的端子导通。最好还具有对于半导体晶片吸引第1连接器的吸引机构。吸引机构具有安装半导体晶片的盒；设置在盒中的弹性密封构件；连接在由盒，第1连接器和弹性密封构件划出的空间的吸引通路，半导体晶片可以配置该空间内。
另外，本发明的连接器装置具有配置在第1连接器的与半导体晶片相对的面相反一侧的面上的弹性体，可以经过弹性体在第1连接器上加入压力。
进而，本发明的连接器装置具有包括配置在第1连接器的与半导体晶片相对的面相反一侧的面上的各向异性导电性的薄板，可以经过薄板把第2连接器的接点按压到延伸接点上，使接点与接点导通。
另外，在半导体晶片的第1系统的端子以及第2系统的端子上形成突起电极，第1连接器的接点具有与突起电极的形状相对应形状的凹面，该凹面可以接触突起电极。进而，第1连接器的延伸接点可以具有与第2连接器的接点接触的凹部。
另外，本发明的连接器装置还可以具有控制半导体晶片的温度的温度控制装置。
如果依据本发明的一实施例，则温度控制装置具有设置在第2连接器中的液体通路，通过在液体通路中供给预定温度的流体，能够局部地温度控制半导体晶片的温度。另外，温度控制装置还可以具有检测从流体通过喷射出的流体的温度的温度传感器，根据来自温度传感器的输出控制供给到流体通路中的流体的温度。
如果依据本发明的其它实施例，则温度控制装置具有设置在安装了半导体晶片的盒上的介质通路，通过在介质通路中流过预定温度的介质能够控制半导体晶片的温度。另外，温度控制装置具有设置在可脱离地安装在安装了半导体晶片的盒上的温度控制单元中的介质通路，通过在介质通路中流过预定温度的介质也可以控制半导体晶片的温度。
另外，如果依据本发明其它方案，则提供测试方法，该测试方法测试形成在半导体晶片的多个半导体器件，特征在于具有把半导体晶片安装在盒的预定位置的工艺；在上述半导体晶片上配置、固定具有直接接触形成在半导体晶片的半导体器件上的电源端子的接点的第1连接器的工艺；对于形成在半导体晶片的半导体器件上的信号端子导通的第2连接器的接点的工艺；经过第1连接器向半导体器件供给电源的同时经过第2连接器在半导体中输入信号，通过检测与其相对应的输出，进行半导体器件的测试的工艺。
在上述的发明中，测试工艺还可以包括在移动第2连接器的同时顺序测试半导体器件的工艺。另外，测试工艺还可以包括经过第2连接器控制半导体晶片的温度的同时进行测试的工艺。进而，测试工艺还能够包括经过盒，控制半导体晶片的温度的同时进行测试的工艺。
【附图说明】
图1是示出本发明第1实施例的连接器装置的结构的剖面图。
图2用于说明移动本发明第1实施例的连接器的第2连接器装置的结构。
图3是示出本发明第2实施例的连接器装置的结构的剖面图。
图4用于说明固定本发明第2实施例的连接器装置的第1连接器的结构。
图5是示出本发明第1实施例的变形例的连接器装置的结构的剖面图。
图6是示出本发明第2实施例的第1变形例的连接器装置的结构的剖面图。
图7是示出本发明第2实施例的第2变形例的连接器装置的结构的剖面图。
图8是示出本发明第2实施例的第3变形例的连接器装置的结构的剖面图。
图9A、9B、9C用于说明使用了本发明第2实施例的连接器装置的半导体器件测试方法。
图10是示出在第2连接器中设置了温度控制装置的例子的剖面图。
图11是示出在图10所示的第2连接器中设置了温度传感器的例子的剖面图。
图12是示出在安装了半导体晶片的盒中安装了温度控制装置的剖面图。
图13是示出在与盒不同的单元中设置了介质通路的例子的剖面图。
【具体实施方式】
以下，参照附图说明本发明的实施例。另外，在图中相同的构成部件上标注相同的符号。
图1是示出本发明第1实施例的连接器装置的结构的剖面图。
本发明第1实施例的连接器由第1连接器2和第2连接器4构成，构成为对于晶片状态的多个IC芯片(半导体器件)取得连接。第1连接器2构成为覆盖半导体晶片6的大致整个表面。另一方面，第2连接器4构成为对于形成在晶片6上的多个半导体器件的每一个单独地取得连接。
如图1所示，第1连接器2例如由膜片连接器构成，对于晶片状态的各个IC芯片的预定电极取得连接。在本实施例的情况下，第1连接器2的接点排列成使得在各个IC芯片的电源用电极(电源端子)6a上取得连接。从而，通过连接第1连接器2供给电压，能够使各个IC芯片成为动作状态。
另外，第1连接器2通过在膜片上镀镍或者镀金等形成接点2b。这样，通过把第1连接器2做成为膜片连接器，减少连接器2的厚度，如后述那样，在移动第2连接器4时，能够以很小垂直方向的移动距离来避免与第1连接器发生干涉。
第1连接器2在预定的位置具有开口2a，第2连接器4的接点4a经过开口2a能够连接到IC芯片的信号用电极(信号端子)6b。即，开口2a配置成位于各个IC芯片的信号端子6b的上面，第2连接器4的接点4a能够在各个IC芯片的信号端子6b上取得连接。另外，信号端子6b包括信号输入端子和信号输出端子。
第2连接器4如图1所示，具有设置了接点4a的部分突出的突出部分4b，突出部分4b插入到第1连接器2的开口2a中。第2连接器4的接点4a是通过螺旋簧等能够弹性移动的插针构成的所谓弹簧插针型的连接。从而，第2连接器4的接点4a通过比较大的冲击能够得到稳定的连接。
另外，如后述那样，如果第2连接器4结束了一个IC芯片的测试，例如向邻接的IC芯片那样顺序移动到下一个IC芯片上，取得连接。由此，能够对于半导体晶片6上的IC芯片顺序进行测试。第2连接器4的移动由移动机构7进行，而由于移动机构7的结构能够以众所周知的结构实现，因此对于其具体的结构省略说明。
另外，图1所示的第2连接器4是对于单一的IC芯片取得连接的结构，而也可以在第2连接器4上设置与多个IC芯片相对应数量的接点。如果这样做，则能够同时对于多个IC芯片进行测试，能够减少第2连接器4的移动次数，能够缩短测试时间。
图2用于说明移动本发明第1实施例的连接器装置的第2连接器的结构。图2所示的第1连接器2是膜片连接器，在与半导体晶片6的各个IC芯片的电源端子相对应的位置具有接点2a。另外，图2所示的第2连接器4构成为能够对于2个IC芯片的信号端子6b一起取得连接。
从而，首先在晶片6上配置第1连接器2，在各个IC芯片的电源端子6a上取得连接，通过供给电压，使各个IC芯片成为动作状态。接着，把第2连接器4的接点4a对于要进行测试的IC芯片的信号端子6b进行连接，在预定的信号输入端子上供给信号，通过测定信号输出端子的输出，进行IC芯片的测试。如果测试结束(在图2中同时进行2个IC芯片的测试)，则使第2连接器4在邻接的2个IC芯片上移动取得连接，同样地进行测试。
如以上那样，如果依据本实施例的连接器装置，则由于把连接器分开为在电源端子6a上取得连接的第1连接器2和在信号端子6b上取得连接的第2连接器4，实现作为1个连接器的功能，因此，能够把与在半导体晶片6总体上形成的端子相对应设置的接点分配给第1连接器2以及第2连接器4。从而，在第1连接器2以及第2连接器4的每一个中所需要的接点数量比形成在晶片总体上的端子的数量减少，能够容易地在较小的区域中形成连接了接点的图形布线。
其次，参照图3说明本发明第2实施例的连接器。图3是示出本发明第2实施例的连接器装置的构造的剖面图。图3中，在与图2所示的结构部件相同的部件上标注相同符号，省略其说明。
本发明第2实施例的连接器装置与上述第1实施例相同，由第1连接器8和第2连接器4构成。第1连接器8与图1所示的第1连接器2不同，不具有开口2a。代替该开口，第1连接器8具有连接半导体晶片6的电源端子6a的接点8a。设置在第1连接器8上的接点8a贯通第1连接器8的厚度方向延伸。接点8a的一端排列成使得连接半导体晶片6的信号端子6b，另一端露出到第1连接器8的表面。
在以上的结构中，使第2连接器4的接点4a连接第1连接器8的接点8a露出的部分。由此，半导体晶片6的信号端子6b贯通第2连接器4的接点4a，能够实现由第2连接器4进行的连接。
另外，在本实施例中，第1连接器8具有与半导体晶片6的端子6a、6b的数量相同数量的接点8a、8b，而对于接点8b由于不从第1连接器8输入信号，因此不需要在第1连接器8中设置对于接点8b的图形布线。即，接点8b是为了配置在第2连接器的接点4a与半导体晶片的信号端子6b之间把它们导通而设置的。
另外，在图3所示的例子中，第2连接器4具有突出部分4b，而在本实施例中，由于不需要把接点4a插入到开口中，因此不一定需要设置突出部分4b。
图4用于说明固定本发明第2实施例的连接器装置的第1连接器8的结构。图4所示的第1连接器8是膜片连接器，在与半导体晶片6的各个IC芯片的电源端子6a相对应的位置具有接点8b。另外，图4所示的第2连接器4构成为能够对于2个IC芯片的信号端子6b一起取得连接。
首先，为了把第1连接器8固定在半导体晶片6上，在测试装置的盒10上配置半导体晶片6。在盒10中，设置着具有直径比半导体晶片6的外径大比第1连接器8的外径小的O形环12。半导体晶片6收容在形成于O形环12内侧的凹部10a中，配置成第1连接器8从其上面覆盖半导体晶片6以及O形环12。另外，O形环12是用硅橡胶等具有耐热性的材料形成的弹性密封构件。
在该状态下，把第1连接器8定位，使得第1连接器8的接点8a、8b接触晶片6上的电源端子6a以及信号线端子6b。而且，真空抽取在第1连接器8、半导体晶片6与O形环12之间划出的空间。即，在盒10中设置真空抽取用的吸引通路10b，通过把真空泵(吸引泵)连接到吸引通路10b上，把上述空间维持为负压。从而，第1连接器8用大气压总体地压向半导体晶片6(即，朝向半导体晶片6吸引第1连接器8)，对于盒10(即半导体晶片6)固定。同时，第1连接器8的接点8a、8b可靠地连接半导体晶片6上的电源端子6a以及信号端子6b。另外，上述的盒10，O形环12，设置在盒10上的吸引通路10b构成吸引机构。
接着，通过经由第1连接器8在各个IC芯片的电源端子6a上供给电源电压，使各个IC芯片成为动作状态。然后，把第2连接器4的接点4a对于要进行测试的IC芯片的信号端子6b(信号输入端子)上连接的接点8a进行连接供给预定的信号，通过测定来自信号线端子6b(信号输出端子)的输出，进行IC芯片的测试。如果结束测试(在图4中同时进行2个该芯片的测试)，则把第2连接器4在邻接的2个IC芯片上移动取得连接，同样地进行测试。
如以上那样，如果依据本实施例的连接器装置，则由于把连接器分开为在电源端子6a上取得连接的第1连接器8和在信号端子6b上取得连接的第2连接器4，实现作为1个连接器的功能，因此能够把在半导体晶片6总体上形成的对于所有端子的连接分配给第1连接器8以及第2连接器4。从而，应该形成在第1连接器8上的图形布线的数量比形成在晶片总体上的端子的数量减少。另外，在第2连接器4中所需要的接点的数量比形成在晶片总体上的端子的数量少，所形成的图形布线的数量也减少。从而，能够容易地形成连接与形成在半导体晶片6上的端子相对应的接点的图形布线，并且分配给第1连接器8以及第2连接器4。
其次说明上述第1以及第2实施例的连接器装置的变形例。
图5是示出上述第1实施例的变形例的连接器装置的结构的剖面图。图5所示的连接器在第1连接器2的上面设置由硅橡胶或者塑料等构成的弹性板14，在其上面设置由刚体构成的按压板16。通过把按压板16朝向半导体晶片6按压，利用弹性板14的弹性能够容易地得到第1连接器2的接触压力。另外，在弹性板14以及按压板16中，在与第1连接器8的开口2a相对应的位置分别设置开口14a、16a。
图6是示出上述第2实施例的第1变形例的连接器装置的结构的剖面图。图6所示的连接器在第1连接器8上设置具有各向异性导电性的弹性板18。即，通过经由具有各向异性导电性的弹性板18，把第2连接器4的接点4a按压到与半导体晶片6的信号端子6b接触的接点8a上，能够容易地导通第2连接器4的接点4a与半导体晶片的信号端子6b。
在图6所示的例子中，不需要把第2连接器4的接点4a做成弹簧插针型，只要是固定了的插针即可。另外，也可以在弹性板18上设置具有图5所示开口的按压板，按压与接点8b相对应的部分。
图7是示出上述第2实施例的第2变形例的连接器装置的结构的剖面图。图7中，省略了第2连接器4的图示。图7所示的连接器在半导体晶片6的IC芯片的电6a、6b上形成焊球那样的突起电极6c时使用。即，图7所示的第1连接器8A的各个接点8Aa、8Ab的顶端部分加工成适合带有突起电极6c的圆形的形状。由此，能够不损伤突起电极6c，实现大接触面积的连接。
另外，接点8Ab的形状也能够适用在设置于图1所示的第1连接器2上的接点2b中。即，在图1所示的半导体晶片的电极上形成突起电极时，把设置在第1连接器2上的接点2b的顶端形状做成与接点8Ab相同的形状。这种情况下，最好把第2连接器4的接点4a的顶端形状也做成与接点8Ab的形状相同。
图8是示出上述第2实施例的第3变形例的连接器装置的结构的剖面图。图8所示的连接器在第1连接器8B的接点8Ba的第2连接器4一侧的面上形成了凹部。第2连接器4的接点4a的顶端部分具有与接点8Ba的凹部相对应的凸形。由此，能够对于接点8Ba正确地定位第2连接器4的接点4a，能够取得可靠的连接。
另外，在图8所示的例子中，在接点8Ba中形成凹部，把接点4a的顶端部分做成凸形，而在接点4a的顶端部分形成凹部，把接点8Ba作成凸形也能够得到相同的效果。
其次，参照图9A、9B、9C说明使用了上述第1或者第2实施例的连接器装置的测试方法。图9A、9B、9C所示的例子使用第2实施例的连接器，而关于测试方法，第1实施例的连接器也相同。
首先，如图9A所示，准备第1连接器8和第2连接器4。其次，如图9B所示，在盒10的凹部10a中配置形成了要测试的IC芯片的半导体晶片6。由此，进行半导体晶片6的对位。
然后，如图9C所示，对于半导体晶片6按压第1连接器8。即，使第1连接器8的接点8a、8b连接半导体晶片6的电源端子6a以及信号端子6b。然后，通过使第2连接器4的接点4a连接第1连接器8的接点8a，使第2连接器4与半导体晶片6的IC芯片成为导通状态。由此，能够经过第2连接器4在IC芯片的输入信号端子上供给信号，能够检查来自对于输入的输入端子的输出。而且，使第2连接器4移动的同时，对于半导体晶片6的IC芯片顺序进行实验。
其次，说明在上述第1以及第2实施例的连接器装置上设置温度控制装置的例子。作为温度控制装置是控制要测试的IC芯片的温度的装置，既有把IC芯片加热的情况，也有冷却的情况。
图10是示出在第2连接器4中设置了温度控制装置的剖面图。即，在图10所示的第2连接器4中，设置用于供给温度控制了的空气的空气通路4c。空气通路4c连接送风装置20，从送风装置20供给的空气通过空气通路4c从第2连接器4排出。这里，供给到空气通路4c的空气由电加热器等加热装置或者冷却装置22进行加热或者冷却后供给到空气通路4c中。通过利用珀耳帖元件，能够用一个装置实现加热装置以及冷却装置。
配置空气通路4c的排出口，使得成为第1连接器8的被测试的IC的正上方位置。从而，第2连接器4取得连接的IC芯片由从空气通路4c排出的空气进行加热或冷却。由此，能够把被测试的IC进行温度控制，能够设定更大范围的测试温度条件。
图11是示出在图10所示的第2连接器4中设置了温度传感器24的剖面图。温度传感器24配置在空气通路4c的排出口附近，检测从排出口排出的空气的温度。来自温度传感器24的输出传送到加热装置或者冷却装置22中。加热装置或者冷却装置22根据来自温度传感器24的输出，控制来自送风装置20的空气的温度。从而，由根据来自温度传感器24的输出的反馈控制正确地控制从空气通路4c排出的空气的温度。由此，能够通过第2连接器4正确地控制被测试的IC芯片的温度。
另外，在图10以及图11所示的例子中，是把被温度控制了的空气供给到第2连接器4中的结构，而代替空气，也可以供给惰性气体或者氮等预定的气体。这种情况下，送风装置20置换为向加热装置或者冷却装置22供给预定气体的供气源。
图12是示出在安装半导体晶片6的盒中设置了温度控制装置的剖面图。即，在图12所示的盒10A中，设置用于流过控制晶片6的温度的介质(例如制冷剂)的介质通路26。在介质通路26的供给口26a中，从介质供给装置28供给被控制为预定温度的介质。介质流过介质通路26，从排出口26b排出。
盒10A的温度由流过介质通路26的介质控制，由此，还控制在盒10A中安装的半导体晶片6的温度。从而，通过控制从介质供给装置28供给的介质的温度，能够控制半导体晶片6的温度。
图13是示出在与盒不同的单元中设置了介质通路的剖面图。即。在图13中，在温度控制单元30中设置介质通路26，在温度控制单元30中可脱离地安装盒10。如果依据图13所示的例子，则由于在盒10中设置介质通路26，因此能够使盒10成为简单的构造。
另外，在图12以及图13所示的结构中，通过把图11或者图12所示的结构组合，把半导体晶片6总体进行温度控制的同时，还能够用第2连接器4进一步把所测试的IC芯片局部地进行温度控制。由此，能够高精度地控制测试中所提供的IC芯片的温度。
本发明不限于上述具体公开的实施例，在本发明的范围内能够进行各种变形以及改良。