專利名稱：用于測試半導體器件的探針卡的制作方法
技術領域：
同樣，傳統陶瓷探針棒將探針插入在其一側或兩側形成的一個或兩 個窄槽并隨后用環氧化物將其固定在那里。但是，由于陶瓷材料^f艮堅固， 開槽時不同地形成窄槽的深度和寬度，偏離最初設定值。大多數情況下， 這樣的偏差主要出現在窄槽的中間部分。也就是說，由于執行這樣的開槽， 窄槽的累積公差增大。結果，最后形成的窄槽的尺寸與最初形成的窄槽的 尺寸相差懸殊。用于多個芯片的傳統探針棒是以這樣的方式制造的，即加工大于 lOOmm的探針并隨后用環氧化物和膠粘劑將其固定到探針棒上。但是，來 自環氧化物和膠粘劑的應力使得探針棒的中間部分彎曲大約30 n m。傳統探針卡對于8英寸晶片要求大于8英寸的陶瓷板，對于12英寸的 晶片要求大于12英寸的陶瓷板。[16在高溫條件下測試8英寸的陶瓷板時，分別在長度和寬度方向上發生 35jtm的熱膨脹。陶資板尺寸越大，熱膨脹越增大，從而增大陶資板的面積。
通常，探針卡在低于25。C的溫度下被制造成具有芯片焊盤間距。但 是，測試晶片時，其第一測試步驟是在25X:的室溫條件下、其第二測試步 驟是在85~ 100。C的高溫條件下、其第三測試步驟是在低溫條件下執行。 本發明的上述及其它目的、特征和其它優點將結合附圖在下面詳細 說明，在附圖中
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圖1是前視圖，其示出了依照本發明的用于測試半導體器件的探針卡 的探針； 這里，第一金屬層優選地由Ni合金形成，第二層優選地由具有高傳 導性的金屬形成，第三層優選地由具有良好耐磨性、硬度和彈性的金屬制 成。另一方面，用于第一金屬層的材料不限于Ni合金。同樣，用于第二和 第三金屬層的材料可以選自其它金屬一一取決于濺鍍或電鍍方法。
而且，探針10通過作為半導體加工工藝一部分的光刻工藝、蝕刻工 藝、濺鍍或金屬電鍍工藝、以及化學機械拋光(CMP)工藝制造為細致且 均勻的形狀。而且，插入的探針10不一致，其末端具有不規則高度(或顯著差別 的平面度)時，探針10在傾斜的狀態下刮擦芯片焊盤，并因此在加速傳動 中與芯片焊盤分離。所以，正常的芯片都可以被這種低劣的刮擦判定為無 效。也就是說，為了防止接合側與芯片焊盤分離，形成焊盤寬度的形狀 為"tr3"的固定凹槽7。固定凹槽7具有多個凸出物7a并通過彈簧狀臂 狀物8與本體3—起整體地形成。執行芯片測試時，探針塊25寬度上的熱膨脹不會引起問題，但是縱 向熱膨脹會引起問題。因此，重要的是減少探針塊的縱向熱膨脹。 這里，凸出單元16a的數目根據DUT的數目和芯片焊盤的間隔確定。 每個凸出單元16a的尺寸才艮據芯片焊盤的間距確定。
83為了防止探針棒20彎曲，探針棒均在其兩端和兩側以相等距離形成 凸出物16a,隨后以這樣的方式連接探針棒，即一個探針棒的凸出單元與相 鄰探針棒的凸出單元相應地接合在一起。然后，將鄰接的探針棒并列地安 裝在探針塊座體30上。
進來，晶片測試以這樣的方式進行，以一次刮擦的方式測試在8或12 英寸的晶片上形成的所有芯片。
[91為此，探針塊座體必須與晶片具有相同尺寸。
[92根據半導體器件的類型，探針塊首先制造成具有能插入2~3個探針 棒或3~4個探針棒與兩個探針的空間。這里，該空間保證與芯片相同的面 積。然后，以必要的DUT數目縱向形成探針塊組，隨后將其相互并列地連 接，從而測試多個芯片。
[93探針棒的數目、探針塊的尺寸和探針塊座體的尺寸根據測試中使用 的芯片尺寸和刮擦動作的數目確定。
[94如上所述探針卡以允許測試頭一次刮擦所有芯片的方式測試晶片上 圖案化的所有芯片，然后確定芯片是好還是壞。
工業實用性
[95如上所述，依照本發明的用于測試半導體器件的探針卡能以這樣的 方式構造，即探針的接合部分的形狀與半導體器件的類型相對應， 一次測 試8或12英寸晶片上圖案化的半導體芯片，在執行晶片測試時^:并吸收幾 十個探針的刮擦重量，并防止在探針和探針棒長度增加時導致的探針棒的 彎曲現象，其中探針和探針棒的形狀使得探針不能偏離芯片焊盤。
[96而且，依照本發明的探針卡具有比傳統薄板探針更好的特性，例如 其硬度、彈性、耐磨性、和耐熱性等。另外，本發明的探針卡提高傳統探 針的電氣和物理性能，因為選用了充分滿足要求條件的金屬并隨后用濺鍍 工藝、或電鍍工藝、和CMP工藝處理。
[97雖然已經出于說明性的目的公開了本發明的優選實施方案，但本領 域的技術人員將意識到可以在不脫離所附權利要求中公開的本發明的范圍 和精神的情況下進行各種修改、添加和替換。
權利要求
1.一種用于測試半導體器件的探針卡，其包括探針，用于吸收和分散彈力；探針棒，用于容納該探針并防止該探針彎曲；以及探針塊座體，用于安裝相互并列地連接的探針塊，其中每個探針塊在探針棒裝配在一起時形成。
2. 如權利要求l所述的探針卡，其中所述探針包括下端接觸單元， 該下端接觸單元包括彈簧形狀的撓性支撐單元，其具有單級或雙級結構； 用于吸收彈力的彈力吸收單元，其具有"f 的截面； 以及半圓形狀的針部。
3. 如權利要求l所述的探針卡，其中所述探針在其本體中形成多個孔， 所述孔釋放在高溫條件下執行測試時所產生的熱。
4. 如權利要求l所述的探針卡，其中探針以這樣的方式構造，即具有單 級或雙級結構的彈簧形狀的撓性支撐單元在與下端接觸單元臂狀物相連接 的一部分處被切割，形成間隔部，其中所述臂狀物在該探針刮擦焊盤時在 間隔部分內有限制地移動。
5. 如權利要求l所述的探針卡，其中所述探針的下端接觸單元以這樣的 方式形成，即彈簧狀結構對稱地排列而針部位于其中心。
6. 如權利要求5所述的探針卡，其中所述下端接觸單元為對稱形狀，并 且位于針部相對側的彈簧比針部的彈簧更厚，所述針部的臂狀物具有懸臂 式結構。
7. 如權利要求l所述的探針卡，其中所述探針的上端接觸單元具有PCB 垾盤的寬度的、用于接合表面的固定凹槽，其中該固定凹槽形成多個鋸齒 狀的凸出物，而且該臂狀物具有雙級結構。
8. 如權利要求l所述的探針卡，其中通過濺鍍工藝或電鍍工藝和CMP 工藝用所選的金屬使所述探針成形為期望形式，其中所述下端接觸單元的 針部方向的位置和所述上接觸單元的方向的位置根據半導體器件的排列確 定。
9. 如權利要求l所述的探針卡，其中探針用Ni或Ni合金形成基礎傳導 層，并用選自Mn、 Mo、 Cu、 Au、 W、 Rh、 Co、或Cr的多種金屬形成電 鍍層。
10. 如權利要求l所述的探針卡，其中所述探針棒在其一側或兩側形成 相互以等距離間隔的凸出單元，其中凸出單元之間的底面覆蓋有環氧化物 以便形成均勻厚度的環氧層，該環氧層具有多個窄槽，該窄槽的位置與半 導體焊盤的位置相同。
11. 如權利要求l所述的探針卡，其中探針棒由陶瓷板、碳化硅板、硅 板、石英玻璃板、或半導體環氧樹脂板中的一種制成。
12. 如權利要求l所述的探針卡，其中 所述探針塊座體由陶瓷制成；所述探針塊座體以這樣的方式構造，即其內部和外部形狀為八邊形板 形狀，其外部的邊緣形成為臺階，內部具有臺階結構以使探針塊可以安裝 在臺階表面上。
全文摘要
本發明公開了用于測試半導體器件的探針卡，該探針卡能精確測試半導體芯片，其中探針、探針棒、和探針塊座體經過改進，使得探針卡的每一部分的耐用性增加。該探針卡包括用于吸收和分散彈力的探針；用于容納該探針并防止該探針彎曲的探針棒；以及用于安裝相互平行連接的探針塊的探針塊座體。每個探針塊在探針棒裝配在一起時形成。
文檔編號H01L21/67GK101346814SQ200680049035
公開日2009年1月14日 申請日期2006年12月22日 優先權日2005年12月26日
發明者宋光錫 申請人:宋光錫