涂布探针及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种涂布探针及其制作方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体技术的提升，3C电子技术不断推出轻薄短小以及结合许多功能(combo)的产品，例如智能型手机包括了触控面板与无线网络等功能。众多功能主要是由IC芯片(chip)驱动进行运算，而运算并作出反应的时间决定了消费者在使用上的速度，反应速度对于生活步调加快的现代社会而言，是相当重要的需求。因此，如何确定IC芯片在经过设计、掩模、晶圆制作、封装以及测试等上百道的半导体工艺后仍为合格的产品，是非常关键的。
[0003]传统上是先将晶圆上的元件切割后，再进行封装。而目前晶圆封测的技术已提升到晶圆级封装(wafer level chip scale package, WLCSP),做法是直接先在晶圆上长锡球(solder ball)封装，最后再切割形成IC芯片。两者之间最大的差异在于IC检测频率的控制，前者可以调整检测频率，而后者则无法调整。在此情况下，对于较高频的元件而言，其测试难度即相对较高，原因是频率的增加在IC信号测试时，所产生的电阻会相对较高而降低测试的准确度，甚至无法进行测试。此外，目前的金属探针在测试过程中容易沾黏锡球而导致导电度下降，且高测试频率则易导致针尖磨损，降低探针的使用寿命。因此，亟需一种使用寿命长且测试可靠度高的探针，降低半导体封测产业的成本。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种涂布探针，所述探针具有良好的导电性与机械强度。
[0005]本发明提供一种涂布探针的制作方法，通过将纳米碳材涂布于探针表面，可提高探针的导电性，并可降低锡球沾黏与针尖磨损，以提高探针的使用寿命。
[0006]本发明的涂布探针，其包括探针本体以及披覆层。探针本体具有一末端。披覆层覆盖探针本体的末端的表面，其中披覆层包括纳米碳材层，而纳米碳材层包括纳米碳材(carbon nano-materials),此纳米碳材包括:纳米碳簇(例如巴克球(Bucky ball) (C60)的纳米碳球)；纳米碳管(例如单壁纳米碳管(SWCNT)与多壁纳米管(MWCNT));石墨烯(例如单层石墨烯与多层石墨烯)；类金刚石碳材等。
[0007]本发明的涂布探针的制作方法包括以下步骤。提供具有一末端的探针本体，其中探针本体的材料包括金属、合金或其组合。将纳米碳材改质，使纳米碳材的表面含有-C00H基。将表面含有-C00H基的纳米碳材与硫醇进行反应，使纳米碳材的表面含有巯基(-SH)。将探针本体的末端置于表面含有-SH基的纳米碳材溶液中进行反应，以在探针本体的末端的表面形成纳米碳材层。
[0008]本发明的另一涂布探针的制作方法包括以下步骤。提供具有一末端的探针本体，其中探针本体的材料包括金属、合金或其组合。通过蒸镀，将纳米碳材沉积于末端的表面，以在探针本体的末端的表面形成纳米碳材层。
[0009]本发明的另一涂布探针，其包括探针本体以及披覆层。探针本体具有一末端。披覆层覆盖探针本体的末端的表面，其中披覆层包括金属氮化物层，而金属氮化物层包括金属氮化物，此金属氮化物包括TiN或CrN。
[0010]本发明的又另一涂布探针的制作方法包括以下步骤。提供具有一末端的探针本体，其中探针本体的材料包括金属、合金或其组合。通过蒸镀，将金属氮化物沉积于末端的表面，以在探针本体的末端的表面形成金属氮化物层。
[0011]基于上述，本发明的实施例所提供的涂布探针可降低锡球沾黏，并具有良好的导电性与测试可靠度，进而降低测试成本。
[0012]为了让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
【附图说明】
[0013]图1是本发明一实施例的无涂布探针的侧视示意图。
[0014]图2是本发明一实施例的无涂布探针的末端俯视示意图。
[0015]图3是依照本发明的第一实施例的涂布探针的侧视示意图。
[0016]图4是图3中虚线区域的局部放大图。
[0017]图5是依照本发明的第一实施例的涂布探针的制作方法流程图。
[0018]图6是依照本发明的第二实施例的涂布探针的侧视示意图。
[0019]图7是图6中虚线区域的局部放大图。
[0020]图8是依照本发明的第二实施例的涂布探针的制作方法流程图。
[0021]图9是依照本发明的第三实施例的涂布探针的侧视示意图。
[0022]图10是图9中虚线区域的局部放大图。
[0023]图11是依照本发明的第三实施例的涂布探针的制作方法流程图。
[0024]图12是依照本发明的一实施例的涂布探针与现有探针的电流-电压测试曲线图。
[0025]图13是依照本发明另一实施例的涂布探针与现有探针的电流-电压测试曲线图。
[0026]【符号说明】
[0027]10,20,30:涂布探针
[0028]110:探针本体
[0029]IlOa:末端
[0030]112、114、116、118:凸部
[0031]120、220、320:披覆层
[0032]122、222:纳米碳材层
[0033]122a:纳米碳材
[0034]122b:连接基
[0035]124:疏水层
[0036]322:金属氮化物层
[0037]322a:金属氮化物
[0038]A、B、C、D:曲线
[0039]R:区域
[0040]S502、S504、S506、S508、S510、S802、S804、S806、S1102、S1104、S1106:步骤
【具体实施方式】
[0041]图1是本发明一实施例的无涂布探针的侧视示意图。图2是本发明一实施例的无涂布探针的末端俯视示意图。请同时参照图1与图2。无涂布探针包括探针本体110，而探针本体110具有一个末端I1a,如图2所示，探针本体110的末端IlOa包括四个凸部(protrus1n) 112、114、116 与 118,且末端 IlOa呈莲花形(lotus-shaped),但本发明不限于此，探针本体110的末端IlOa只要可使探针与测试样品接触即可。探针本体110的材料例如是金属、合金或其组合，更具体地说，上述金属是选自由Cu、Pd、Ag、Au、Re以及W所组成的族群，但本发明也不限制探针本体110的材料，只要可使探针具有导电性即可。
[0042]图3是依照本发明的第一实施例的涂布探针的侧视示意图。图4是图3中虚线区域R的局部放大图。请同时参照图3与图4。依照本发明的第一实施例的涂布探针10包括探针本体110以及披覆层120。探针本体110具有一个末端110a。披覆层120覆盖探针本体110的末端IlOa的表面。在本实施例中，如图4所示，披覆层120包括纳米碳材层122以及疏水层124。披覆层120的厚度例如是50nm至I μ m，优选为50nm至0.5 μ m，但本发明不限于此。纳米碳材层122包括纳米碳材122a以及连接基(linking group) 122b。以下将参照附图，详细说明本实施例的涂布探针10。
[0043]在本实施例中，纳米碳材层122的纳米碳材122a例如是纳米碳球(carbonnano-capsules)、纳米碳管(carbon nanotube, CNT)、石墨烯(graphene)、类金刚石碳材(diamond like carbon,DLC)或其类似材料。由于纳米碳球的结构稳定且易分散于溶剂,从提高探针的导电性与降低磨耗程度的观点而言，纳米碳材122a优选为纳米碳球，其中纳米碳球的粒径例如是10nm至1nm,但本发明不限于此。在本实施例中，纳米碳材层122还包括连接基122b,其中连接基122b包括酰胺键(amide bond)以及巯基(mercapto group),且纳米碳材122a通过连接基122b的巯基与探针本体110的末端IlOa键结在一起。应注意，在图4中，连接基122b的-(CH2)n-的η为正整数，且I SnS 4，但本发明不限于此。在其他实施例中，纳米碳材122a也可以不通过连接基122b而直接披覆于末端IlOa表面。由于本实施例的涂布探针10的末端I 1a表面具有纳米碳材层122,因此可提闻探针本体110的末端IlOa的耐磨性，并增加探针的导电性。
[0044]此外，在本实施例中，披覆层120还可以包括疏水层124，其中纳米碳材层122位于探针本体110的末端IlOa与疏水层124之间。更具体而言，疏水层124包括含氟硅烷基，含氟硅烷基可由-Si (CHF)nF表示，其中η为正整数，且I SnS 10。值得注意的是，由于本实施例的涂布探针10的末端IlOa表面具有疏水层124，因此可降低锡球沾黏于探针本体110的末端110a，进而可提高IC测试的准确度。
[0045]如上文所述，纳米碳材122a通过连接基122b的巯基与探针本体110的末端IlOa键结在一起。更详细而言，在探针本体110的材料为金属的情况下，连接基122b可与探针本体110的末端IlOa形成硫-金属键，由于此键的键结力强，因此能牢固地将纳米碳材122a披覆于探针本体110的末端IlOa表面，进而在末端IlOa表面形成纳米碳材层122。此外，纳米碳材122a并通过其表面的氧原子与氟硅烷高分子的硅原子形成-O-Si键，使氟硅烷高分子可以牢固地接着于纳米碳材层122表面而形成疏水层124，从而与纳米碳材层122 —起构成披覆层120的双层结构。但本发明不限于此，在其他实施例中，披覆层120也可以是单层结构，也就是，仅包括纳米碳材层122。值得注意的是，在本实施例中，由于涂布探针10的末端IlOa表面的披覆层120为包括纳米碳材层122与疏水层124的双层结构，因此涂布探针10除了可同时具备良好的耐磨性与导电性之外，还可降低锡球沾黏于探针本体110的末端110a，进而可提高IC测试的准确度。
[0046]在本实施例中，披覆层120还可以包括反应性交联物质(reactive cross-link