专利名称：晶圆级探针卡及其制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体组件的测试技术，特别是一种晶圆级探针卡(WaferLevel probe card)及其制造方法。
早期的封装技术主要以导线架为主的封装技术，利用周边排列方式的引脚作为讯号的输入及输出。而在高密度输入及输出端的需求之下，导线架的封装目前已不符合所述的需求。目前，在所述的需求之下，封装亦需减少体积，以符合目前的趋势，而高密度I/O的封装也伴随球矩阵排列封装技术(ball grid array；BGA封装)技术的发展而有所突破，因此，IC半导体承载的封装趋向于利用球矩阵排列封装技术(BGA)。其特征为I/O的引脚为球状，以利于提升封装组件的电性的传输速度，可符合目前及未来数位系统速度的需求。
然而，不论是所述导线架或是球矩阵排列封装技术(BGA)的封装，绝大部分的封装为先行切割成为个体之后再进行封装。而晶圆型态封装为半导体封装的一种趋势，美国专利有揭露一种晶圆型态封装，参阅，USPN.5323051，发明名称为”Scmiconductor wafer level package”。因此，晶圆型态封装为半导体封装的一种趋势。
基于晶圆型态封装为一种产业的趋势，因此晶圆测试、晶圆测试方法以及制作测试卡也必须加以开发，以利于进行晶圆型态封装的测试。先前导线架或球矩阵排列封装技术(BGA)封装的测试，一般将晶粒切割为单体之后，装置于测试座(socket)中加以测试。而每一测试座只能进行一单体的测试，不易进行大量同步的测试。而晶圆型态封装技术反其道而行，将多个晶粒于晶圆尚未切割之前，进行封装及测试。
本发明的目的是这样实现的一种晶圆级探针卡。其特征是它至少是测试母板母板包含一凹穴形成于下表面且向内凹入；填充缓冲物形成于所述凹穴内吸收待测物外力；软性电路基板位于所述测试母板，朝向待测物面；垂直探针形成于所述软件电路板上；绝缘材质固定所述垂直探针；硬性导电材质包覆该垂直探针加强其硬度。
该缓冲物是软性环氧树脂。该绝缘材质是软性环氧树脂。该垂直探针是铜质或铜合金。该硬性导电材质是金属。该软件基板包含印刷电路及导电穿孔于其中构成讯号传递路径。该测试母板包含接触端点对应于所述的导电穿孔，以利于将讯号传递至该测试母板。该硬性导电材质为采用电镀技术以达表面硬度处理。
本发明还提供一种所述的晶圆级探针卡的制造方法，其特征是它至少包含如下步骤
(1)形成缓冲物于测试母板凹穴内，并暴露部分该测试母板；(2)将软性电路板置于该测试母板的缓冲物朝待测物面；(3)于软性电路板上以半导体制程技术形成垂直探针；(4)在探针表面上包覆硬性导电材质加强其硬度。
该缓冲物是环氧树脂。该垂直探针为包含铜的结构。该垂直探针表面上包覆的硬性导电材质包含金属。该方法适应于未封装晶圆的铝垫直接接触的作法。
下面结合较佳实施例和附图详细说明。
图2为本发明的晶圆级探针卡的局部结构示意图。
图3为本发明的晶圆级探针卡的使用示意图。
图4为本发明的晶圆级探针卡的主要部位组成图。
图5为本发明的晶圆级探针卡的探针构造示意图。
参阅
图1所示，为本发明的阵列型测试整体架构。提供一晶圆2完成积体电路或半导体元件的制作，其表面亦以形成做为电讯号传递或测试用的导电凸块4。利用一真空吸附装置6通过压力差异固定晶圆，以利于测试。一测试卡8上包含探针(probe)16以及测试电路位于其中，利用探针16接触晶圆上的导电凸块4以形成量测路径。所述的探针(probe)16包含利用薄膜尖端(membrane tip)组成以利于测试。一测试机台的负载板(load boad)10将贴附于测试母板(Probe Card)8之上，以利于将测试讯号传递至测试机台上加以分析测试结果。
图2所示为本发明的晶圆级探针卡的局部某本构造，图3所示为本发明的晶圆级探针卡的使用示意图，所述的薄膜尖端16触及晶圆上每一封装单元12的导电凸快4。其中，封装单元12为晶圆上的局部示意，代表位于晶圆2上尚未切割的封装单体。所述每一封装单体在切割前先行进行封装以及测试。本发明主要应用于测试阶段。此外，其中所述方法的应用亦包含未封装晶圆的原铝垫(probing pad or·bonding pad)直接接触的作法。
图4为本发明的晶圆级探针卡的主要部位组成图。其包含测试母板(ProbeCard)8，是构成测试卡的主体。所述测试母板8包含一凹穴形成于下表面且向内凹入，其中填充缓冲物14以吸收探针16头自接触待测晶圆(待测物)的表面传回的形变力。其中该缓冲物14是软性环氧树脂。于测试母板8相对于缓冲物14，朝向待测晶圆(待测物)面置入一软性电路基板20，并于软性电路基板20上以半导体制程技术制作出垂直探针16。垂直探针20以绝缘材质22加以固定，以较加实施例而言，可以使用但不限定于环氧树脂所构成。此外，在探针16表面上包覆硬性导电材质24加强其硬度，以增强其抗形变力，进而增加使用寿命。软性基板20包含印刷电路26及导电穿孔(through hole)28位于其中，以利于构成讯号传递路径。所述的导电穿孔(through hole)28对应于测试母板8上的接触端点(pogo pin)30，以利于将讯号传递至测试母板8。
图5所示为本发明的晶圆级探针卡的探针结构示意图。探针16以较加实施例而言，是利用铜或铜合金所组成，位于软性基板20上的电路26亦利用铜或铜合金所组成为较佳。由图5中可知，探针16尖端外表外包覆一层硬性导电材质24，以保护探针。其中，可以采用电镀技术以达表面硬度处理的目的，其中，该硬性导电材质24是高硬度金属。
本发明所制作的晶圆测试卡优点在于制作容易，可快速提供晶圆型态组件的测试用。
本发明的制作方法至少包含如下步骤1、形成缓冲物于一测试母板凹穴内并暴露部分该测试母板；
2、将软性电路板置于该测试母板的缓冲物朝待测物面；3、于软性电路板上以半导体制程技术形成垂直探针；4、在探针表面上包覆硬性导电材质，加强其硬度，以增强其抗形变力，进而增加使用寿命。
本发明形成探针步骤包含形成光阻图案于一基板的弹性组成部位上，并暴露部分基板。接续形成导电材质于该光阻图案之中。再去除该光阻图案，以形成导电凸块于该基板弹性组成部位之上。再以硬性导电材质包覆所述的导电凸块，加强化该凸块的抗形变力，增加其使用寿命。
本发明以较佳实施例说明如上，而熟悉此领域技艺者，在不脱离本发明的精神范围内，所作些许更动润饰，都属于本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种晶圆级探针卡，其特征是它至少是测试母板母板包含一凹穴形成于下表面且向内凹入；填充缓冲物形成于所述凹穴内吸收待测物外力；软性电路基板位于所述测试母板，朝向待测物面；垂直探针形成于所述软件电路板上；绝缘材质固定所述垂直探针；硬性导电材质包覆该垂直探针加强其硬度。
2.根据权利要求1所述的晶圆级探针卡，其特征是该缓冲物是软性环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的晶圆级探针卡，其特征是该绝缘材质是软性环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的晶圆级探针卡，其特征是该垂直探针是铜质。
5.根据权利要求1所述的晶圆级探针卡，其特征是该垂直探针是铜合金。
6.根据权利要求1所述的晶圆级探针卡，其特征是该硬性导电材质是金属。
7.根据权利要求1所述的晶圆级探针卡，其特征是该软件基板包含印刷电路及导电穿孔于其中构成讯号传递路径。
8.根据权利要求1所述的晶圆级探针卡，其特征是该测试母板包含接触端点对应于所述的导电穿孔，以利于将讯号传递至该测试母板。
9.根据权利要求1所述的晶圆级探针卡，其特征是该硬性导电材质为采用电镀技术以达表面硬度处理。
10.一种权利要求1-9其中之一所述的晶圆级探针卡的制造方法，其特征是它至少包含如下步骤(1)形成缓冲物于测试母板凹穴内，并暴露部分该测试母板；(2)将软性电路板置于该测试母板的缓冲物朝待测物面；(3)于软性电路板上以半导体制程技术形成垂直探针；(4)在探针表面上包覆硬性导电材质加强其硬度。
11.根据权利要求10所述的晶圆级探针卡的制造方法，其特征是该缓冲物是环氧树脂。
12.根据权利要求10所述的晶圆级探针卡的制造方法，其特征是该垂直探针为包含铜的结构。
13.根据权利要求10所述的晶圆级探针卡的制造方法，其特征是该垂直探针表面上包覆的硬性导电材质包含金属。
14.根据权利要求10所述的晶圆级探针卡的制造方法，其特征是该方法适应于未封装晶圆的铝垫直接接触的作法。
全文摘要
一种晶圆级探针卡及其制造方法，测试母板包含一个凹穴形成于下表且向内凹入；填充缓冲物形成于凹穴内吸收待测待测物外力；软性电路基板位于测试母板朝向待测物面；垂直探针形成于软件电路板上；绝缘材质固定垂直探针；硬性件导电材质包覆垂直探针加强其硬度，增强其抗形变力，进而增加其使用寿命。具有制作容易及可快速提供晶圆型态组件的测试用的功效。
文档编号G01R1/073GK1431693SQ02100980
公开日2003年7月23日 申请日期2002年1月10日 优先权日2002年1月10日
发明者杨文焜, 王志荣, 董健人, 吴皓然 申请人:裕沛科技股份有限公司