专利名称：多层式电探针的结构以及制造方法
技术领域：
本发明涉及一种检测探针，且特别是涉及一种可用于检测元件的电探针。
背景技术：
探针已广泛应用在集成电路的制造与测试上，其利用探针对封装前的棵 芯片进行功能测试，藉以筛选出不良品，以进行修补或是报废，以提升产品 的成品率。
现行一般使用的探针例如是源自美国专利4,027,935号文件所提出的基 本设计，以细小圆柱棒材料进行机械加工成，形成弯曲的探针(cobra probe)。 图1绘示传统弯曲的探针的结构。参阅图l,弯曲的探针基本上包括检测端 102，架设在操作板100上，其包括可旋转的枢轴(pivot)。探针的本体104 连接于检测端102的枢轴。本体104—般是弯曲的形状，以提供测试时所需 要的弹性与变形量。另外架设于另一操作板106上的接触端108，可以与待 测元件(未示)接触。通过4罙针的本体104施加应力给待测元件。另外例如也 可以通过4笨针施加电流或电压到待测元件。
对于这种结构的探针，多根探针都需要逐一加工，制作上相对耗时。又， 随着集成电路工艺的演进，相关的线宽及间隙日渐缩小，这会使得探针面临 直径缩小的限制。
在其它探针的传统技术，也有利用化学蚀刻方式来制作探针，其有几何 外形多样化的优点，然而其受到材料的限制，例如是BeCu的合金，只能利 用单一金属制作。其虽然可以有耐较高的电流，但其强度较差，寿命也短， 且昂贵。
一般由单一成分所组成的探针，例如Ni、 NiCo合金、NiMn合金等， 其一般在耐高电流的问题上会有不足的情形。另外，其容易产生热堆积而缩 短寿命，在高频IC测试上会有限制。
发明内容
本发明提供一种多层式电探针，可以达到所需求的耐高电流以及强度的 能力，适用以检测一所述待测元件。
本发明提供一种制造多层式电探针的方法，制造出的多层式电探针可以 达到所需求的耐高电流以及强度的能力。
本发明提出一种多层式电探针的结构。多层式电探针包括第一条层与第 二条层。第一条层具有第一导电率与第一机械强度。第二条层具有第二导电 率与第二机械强度。所述第一条层与所述第二条层紧固接触成为结构体，以
产生所要的导电率与所要的机械强度。又，多层式电探针更可以再包括至少 第三条层，以达到所要的导电率与所要的机械强度。
依照本发明的另一实施例，在所述的多层式电探针中，所述第一条层与 所述第二条层是条片状而以面接触成为所述结构体。又依照另一实施例，在 所述的多层式电探针中，其中所述第一条层有第一厚度，所述第二条层有第 二厚度，调整出所要的强度与耐电流能力。
依照本发明的另一实施例，在所述的多层式电探针中，包括至少第三条 层，具有第三导电率与第三机械强度，与所述第一条层与所述第二条层构成
所述结构体。
依照本发明的另一实施例，在所述的多层式电探针中，所述第一条层与 所述第二条层的橫截面结构是凹陷形状的叠层。
依照本发明的另一实施例，在所述的多层式电探针中，所述第二条层是 覆盖于所述第一条层的至少一部分表面或是实质上全部表面。
依照本发明的另一实施例，在所述的多层式电探针中，所述第一条层的 横截面是几何形状，更例如是圓形、三角形、或是多边形。
依照本发明的另一实施例，在所述的多层式电探针中，所述第一条层与 所述第二条层，至少有一部分是弯曲的。
依照本发明的另一实施例，在所述的多层式电探针中，所述第一条层与 所述第二条层之间是以电铸方式紧固接触。
依照本发明的另一实施例，在所述的多层式电探针中，所述第一条层与 所述第二条层之间是以电镀方式紧固接触。
本发明又提供一种多层式电探针，适用以检测所述待测元件，包括量测 部以及本体部。所述本体部与所述量测部机械连接，其中本体部的 一端用以接触所述待测元件，以施加至少一检测参数。所述本体部至少包括第一条层， 具有第 一导电率与第 一机械强度;以及第二条层，具有第二导电率与第二机械 强度。第一条层与第二条层紧固接触成为一结构体，以达到具有所要的机械 强度与耐电流的至少其一。
本发明又提供一种制造多层式电探针的方法，所述方法包括形成第 一条 层，其中所述第一条层具有第一导电率与第一机械强度。形成第二条层于所 述第二条层的表面，以紧固接触成为结构体，其中所述第二条层具有第二导 电率与第二机械强度，与所述第一导电率与所述第一机械强度组合，以达到
具有耐电流与机械强度的所要能力。
依照本发明的另一实施例，在所述的制造多层式电探针的方法中，其中 所述第二条层之间是以电铸方式形成，或是以电镀方式形成。
本发明的多层式电探针因采用多层结构，可以调配出有所要的机械强度 以及具有耐高电流等的能力。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优 选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1绘示传统弯曲的探针的结构。
图2A绘示依据本发明一实施例，多层式电探针的结构剖面示意图。
图2B绘示图2A的多层式电探针的横剖面示意图。
图3A-3D绘示依据本发明实施例，制作多层式电探针200的方法流程示意图。
图4A-4D绘示依据本发明另 一实施例，制作多层式电探针的方法流程示
图5A-5D绘示依据本发明另 一些实施例，制作多层式电探针的方法与结 构示意图。
简单符号说明
200:多层式电探针 200a:量测端
200b:主体部 202、 204: 条层
300、 400: 基底 302、 404: 金属层
304: 光致抗蚀剂层 306: 开口406:第一条层408:第二条层
500:第一层502:隔绝层
504:第二条层506:第二条层
700:第一条层702:第二条层
具体实施例方式
本发明提出一种多层式电探针的设计，可以达到所需求的耐高电流以及
强度等的能力。图2A绘示依据本发明一个实施例，多层式电探针的结构剖 面示意图。图2B绘示图2A的多层式电探针的横剖面示意图。参阅图2A与 图2B，本发明实施例的多层式电探针200,可适用以检测所述待测元件。多 层式电探针200例如包括第一条层202与第二条层204。这里，多层式电探 针200是两层的结构为例做说明，然而依以下描述的相同原则，可以有两层 以上的结构。就依照所举的两层而言，第一条层202具有第一导电率与第一 机械强度。第二条层204具有第二导电率与第二机械强度。第一条层202与 第二条层204之间是紧固接触成为一结构体，用以产生所要的耐电流能力与 所要的机械强度。
依据操作需要，多层式电探针200例如可以有分为本体部200a以及量 测部200b。本体部200a例如可设计成有弯曲的部分，且其一端可以与待测 元件接触。多层式电探针200的量测部200b,与外部的控制单元连结，进行 施加检测的电性信号以及由本体所产生的应力，例如弹性变形所产生的应 力，给待测元件。换句话说，图2A所示的多层式电探针200仅是单根的结 构。在实际应用上，可能是由多根组合而成，由外部的控制单元所控制。此 应为本领域技术人员可了解，在此不予详述。
多层式电探针200的第一条层202与第二条层204的材料例如是NiCo 合金与Cu，且分别有其预定的厚度。如此，多层式电探针200的机械强度 可以调整。又，通过第一条层202与第二条层204的导电率，可以组合成所 要的导电率，进而配合第一条层202与第二条层204的厚度，可以达到耐高 电流的能力。由于，多层式电探针200是由多层所构成，因此容易调整出所 要的机械强度以及所要的耐高电流能力。以下举一实施例，描述如何制作多 层式电探针200。当然，多层式电探针200不受限于所举的方法来制造。只 要能制造出多层结构的多层式电探针200的方法，皆可适用。图3A-3D绘示依据本发明实施例，制作多层式电探针200的方法流程示 意图。参阅图3A，在基底300上形成金属层302。配合半导体的工艺，基底 300例如是硅基底，而金属层302例如是沉积(Deposition)所形成的镍金属层。 在图3B,利用光刻工艺在金属层302上形成光致抗蚀剂层304，且有开口 306暴露出金属层302的部分。开口 306的图案，在纵向的方向会依实际设 计需要而形成。
在图3C，第一条层202则例如以电铸(Electroform)方式形成在开口 306 内的金属层302上。金属层302主要是提供电铸时的电极，其材料的选择是 配合第一条层202的材料，使后续可以容易与第一条层202分离的材料。第 一条层202会有预定的厚度。
在图3D，接着继续以电铸方式形成第二条层204在第一条层202上， 且紧固接触成结构体。第二条层204例如填满开口 306。又如前述，如果有 更多条层要形成，则也是利用电铸方式，依所要的厚度继续形成，并不限于 两层的结构。后续可以将此多条层分离取出，即是多层式电探针200的一实 施例。本体部200a以及量测部200b例如可一并同时形成。第一条层202与 第二条层204地材料例如可以选自NiCo合金、NiMn合金、Cu、 Ni、 Au、 Ag、 Co、 W、 W合金以及Ni合金。
另外，图4A-4D绘示依据本发明另一实施例，制作多层式电探针的方法 流程示意图。参阅图4A,利用光刻与蚀刻工艺，例如在基底400上，例如 在硅基底上形成有预定图案的沟槽(Trench)。沟槽的上视图案例如是2A所示 的形状，其例如可以有弯曲的主体部分。
参阅图4B，类似图3A的金属层302, —金属层404先被沉积形成在基 底400上。参阅图4C,接着利用电铸方式或是沉积方式，形成第一金属层 406，其材料与厚度是配合所要的参数而设定。第一金属层406例如是选自 NiCo合金、NiMn合金、Cu、 Ni、 Au、 Ag、 Co、 W、 W合金以及Ni合金 的其一。第一金属层406也有所要的厚度。接着，参阅图4D,以相同方式 形成第二金属层408，其材料不同于第一金属层406，如此构成多层结构。 当然如果需要，可以再继续形成另一层。接着，将金属层406与金属层408 适当移除，例如仅取其在沟槽区域的部分构成多层式电探针，其例如在横截 面上是有凹陷的结构。虽然此实施例的横截面结构不同于前述如图2B的结 构，仍具有多层的效果。换句话说，本发明的多层的结构可以有不同变化，都可以达到本发明所
提出的效果。图5A-5D绘示依据本发明另一些实施例，制作多层式电探针的
方法与结构示意图。此实施例是利用电镀方式制成。
参阅图5A，先制作成第一层500，其有所要弯曲或直长的形状，且有预 订大小的橫截面积，其例如是圓形、三角形、多边形等的横截面积。接着， 以第一层500作为电极进行电镀。依实际的需求，要镀在第一层500的表面 的第二条层504，可能不需要覆盖全部的表面，因此例如可以先包覆隔绝层 502，将一部分的表面覆盖，因此进行电渡时，第二条层504不会覆盖在已 被隔绝层502覆盖的部分的第一层500表面。
参阅图5B，接着隔绝层502被移除，如左图，剩下第二条层504覆盖 部分的第一条层500表面。如右图，其横截面是圓形的几何图形。又在图5C, 第二条层506，可以基本上覆盖第一层500的表面，例如第二条层506覆盖 在全部的第一层500的侧表面。参阅图5D,第一条层700与第二条层702 的横截面是三角形。可以了解地，横截面可以是其它的几何图形，更例如一 般是多边形。
又，在第一条层上也不限制于仅是有第二条层。依实际需要，在第一条 层上方可以至少有其它的第三条层，覆盖在第二条层与/或第一条层上。这也 是可能的变化的实施例。
上述描述的仅是多层式电探针本身的结构。本领域技术人员可了解，在 实际操作上能有多个多层式电探针设置在承载面上，接受外部控制单元的移 动以及施加检测所需的信号与应力给待测元件。在此，其整体细节的描述省 略。
本发明特别提出多层式电探针，由于具有多层结构，其至少强度与耐电 流等的特性可以有效被提升。又。由于此多层式电探针可以例如配合半导体 工艺来制作，可以缩小探针的截面大小，因此可以使用于有高集成度的集成 电3各的4企测。
虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领 域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因 此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。
权利要求
1、一种多层式电探针，包括第一条层，具有第一导电率与第一机械强度；以及第二条层，具有第二导电率与第二机械强度，其中所述第一条层与所述第二条层紧固接触成为结构体，作为多层式电探针的一部分。
2、 如权利要求1所述的多层式电探针，其中所述第一条层与所述第二 条层是条片状而以面接触成为所述结构体。
3、 如权利要求1所述的多层式电探针，其中所述第一条层有第一厚度， 所述第二条层有第二厚度。
4、 如权利要求1所述的多层式电探针，包括至少第三条层，具有第三 导电率与第三机械强度，与所述第一条层与所述第二条层构成所述结构体。
5、 如权利要求1所述的多层式电探针，其中所述第一条层与所述第二 条层的横截面结构是凹陷形状的叠层。
6、 如权利要求1所述的多层式电探针，其中所述第二条层是覆盖于所 述第一条层的至少一部分表面。
7、 如权利要求6所述的多层式电探针，其中所述第二条层是覆盖于所 述第一条层的基本上全部表面。
8、 如权利要求1所述的多层式电探针，其中所述第一条层的横截面是 圓形、三角形或是多边形。
9、 如权利要求1所述的多层式电探针，其中所述第一条层的横截面是 几何形状。
10、 如权利要求1所述的多层式电探针，其中所述第一条层与所述第二 条层的材料是选自NiCo合金、NiMn合金、Cu、 Ni、 Au、 Ag、 Co、 W、 W 合金以及Ni合金。
11、 如权利要求1所述的多层式电探针，其中所述所要的机械强度，是 用来产生测试所需的弹性或变形量。
12、 如权利要求1所述的多层式电探针，其中所述所要的导电率，是用 来产生测试所需的电 流。
13、 如权利要求1所述的多层式电探针，其中所述第一条层与所述第二 条层，至少有一部分是弯曲的。
14、 如权利要求1所述的多层式电探针，其中所述第一条层与所述第二 条层之间是以电铸方式紧固接触。
15、 如权利要求1所述的多层式电探针，其中所述第一条层与所述第二条层之间是以电镀方式紧固接触。
16、 一种多层式电探针，适用以检测所述待测元件，包括 量测部；以及本体部，与所述量测部机械连接，其中本体部的 一端用以接触所述待测 元件，以施加至少 一检测参数， 其中所述本体部至少包括第一条层，具有第一导电率与第一机械强度；以及 第二条层，具有第二导电率与第二机械强度，其中所述第一条层与所述 第二条层紧固接触成为结构体，以达到具有所要的机械强度与耐电流的至少其一。
17、 一种制造多层式电探针的方法，电探针适用以检测所述待测元件， 所迷方法包括形成第一条层，所述第一条层具有第一导电率与第一机械强度；以及 形成第二条层于所述第二条层的表面，以紧固接触成为结构体， 其中所述第二条层具有第二导电率与第二机械强度，与所述第一导电率 与所述第 一机械强度组合，以达到具有所要的机械强度与耐电流的至少其
18、 如权利要求17所述的制造多层式电探针的方法，其中所述第一条 层和第二条层是以电铸方式形成。
19、 如权利要求17所述的制造多层式电探针的方法，其中所述第一条 层和第二条层是以电镀方式形成。
全文摘要
本发明公开了一种多层式电探针及其制造方法。一种多层式电探针，适用以检测所述待测元件，包括第一条层与第二条层。第一条层具有第一导电率与第一机械强度。第二条层具有第二导电率与第二机械强度。所述第一条层与所述第二条层紧固接触成为结构体，以达到具有所要的机械强度与耐电流的至少其一。又，多层式电探针更可以再包括至少第三条层，以达到所要的耐电流能力与所要的机械强度。
文档编号G01R1/067GK101294983SQ20071010213
公开日2008年10月29日 申请日期2007年4月29日 优先权日2007年4月29日
发明者吴景平, 周敏杰, 张复瑜, 黄萌祺 申请人:财团法人工业技术研究院