专利名称：检查探测器的制作方法
技术领域：
本发明，涉及一种与半导体装置LSI(Large Scale Intergration大规模集成电路)或裸LSI(裸芯片)的电极相接触的探测器，特别是适用于电极间距较狭窄的LSI或裸芯片的检查的探测器构造以及半导体装置与探测器的接触方法、半导体装置的检查方法。
背景技术：
以前，如下实施半导体装置的检查。首先，让作为检查对象的半导体装置的外部端子电极与检查基板的探测器相接触。接下来，获得半导体装置与检查基板间的电气接触。通过这样来实施半导体装置的检查。作为探测器，可以使用对被挠性基板所支持的金属引线、硅晶须实施了电镀所得到的针、金属针等。
第1以往例，是带有金属引线(TAB)的薄膜板方式。
第1以往例，例如记载在特开平6-334006号公报、特开平6-334005号公报、特开平6-331655号公报以及特开平6-324081号公报中。这些均为采用在与半导体装置的外部电极相面对的位置上具有金属引线的挠性基板的方式的探测器构造。
作为代表例子，图1中表示特开平6-334006号公报中所公布的“探测板”的结构图。图1中，(A)为探测板的一边的要部剖面图，(B)为探测板的部分剖面立体图。
图示的探测板，在挠性薄膜23的单侧，形成有所期望的检查电路图形与探针3。该探针3采用与半导体装置1的外部电极进行接触的构造。探针3位于布线图形(未图示)的前端部，该布线图形由薄膜23支持。这些布线图形、探针3、薄膜23，作为一体构成了挠性基板(FPC)6。由于挠性基板6较薄，因此，独自无法获得期望的接触力。因此，探测板具有支持挠性基板6的两面的钳位器(clamper)25与支持体29。通过这样，采用作为探针3能够得到所期望的接触的构造。
另外，支持体29为不锈钢制或黄铜制。支持体29，其前方(图1(A)中为右方)具有承受挠性基板6中接近探针3的部分的斜面，后方(图1(A)中为左方)具有板基板6的水平安装面。该斜面从上看为前方为短边的梯形(参照图1(B))。
探测板，还具有不锈钢制的强固的加固板28，以及上表面具有布线图形的印刷基板27。印刷基板27被加固板28加固，构成强固的板基板。钳位器25为前方为短边的梯形板(参照图1(B))。钳位器25，被在支持体29的斜面上重叠有绝缘薄板24与挠性基板6的状态下，通过螺栓26安装在支持体29上(参照图1(A))。通过这样，将挠性基板6中探针3侧的部分，从上方固定在支持体29的斜面上，同时用其全部边缘部从上方支持探针3。
另外，作为第2以往例，是采用硅晶须方式。第2以往例，例如记载在特开平10-038918号公报、特开平2002-257859号公报以及特开平5-198636号公报中。
作为代表例，图2中表示特开平10-038918号公报中所公布的“探针以及具有该探针的连接器”的结构图。
图示的探针，采用在硅的针状单晶体31成长而成的产物上，形成基底膜32、Au膜33，前端形成Pd膜34的构造的探针3和这种方式的探测器构造。在硅基板30上配置Au的晶种，通过进行VLS成长，能够形成硅的针状单晶体31。图示的探针，为表面设有导电膜的半导体检测用探针，为只有前端部被接点材料所覆盖的探针结构。
再有，作为第3以往例，是采用金属针的方式。第3以往例记载在例如特开平6-140482号公报中。
图3中表示特开平6-140482号公报中所公布的“探测器装置”的结构图。图3中，(A)为用于说明探测器装置的要部的立体图，(B)为用于说明探测器装置的要部的剖面图。
图示的探测器装置，是并用将钨等金属针加工成极细的线所得到的线探针35、与水晶探针38的探测器构造，是兼具窄间距化与低造价化的构造。
如图3所示，印刷基板27中，例如在半导体装置的电极间距较宽(300～400μm间距)的部分上设置由钨所制成的线探针35，同时，半导体装置的电极间距较窄(45～65μm间距)的部分使用水晶探针38。水晶探针38，通过对水晶板36的前端部进行蚀刻，并在其表面进行镀金属处理，形成电极图形而构成。由于使用水晶探针38，因此能够对应40μm间距水平的细微间距。另外，通过根据电极间距来活用探针，与全面使用水晶探针的情况相比，能够实现低造价化。
另外，印刷基板27的中央具有窥窗37。挠性基板6的图形布线，与印刷基板27的连接针39分别对应着电连接。
但是，上述第1至第3以往例中，分别具有下述的问题点。
(I-1)由于薄膜基板制造工序的热经历，在40μm间距以下的微小间距的情况下，很难将金属引线间距方向的位置精度，控制为所期望的值(±1.0μm以下)。
(I-2)在晶片状态下进行80～100℃的高温检查的情况下，由于与半导体装置材料硅的热膨胀系数(2～3ppm)相比，薄膜材料的热膨胀系数(数十ppm)较大，因此金属引线与半导体装置的电极之间产生位置偏移。
再有，由于在第1以往例中，探针由作为具有弹性的金属材料的单一材料形成，而没有根据连接对象材料进行选择，因此存在以下问题点。
(I-3)有时很难得到良好的接触特性。
第2以往例，由于采用通过对硅的针状单晶体镀金所得到的针，来实现与半导体装置的外部电极之间的接触，因此存在以下问题点。
若应用于40μm间距以下的直径，例如20μm间距，则要形成针直径为10μm左右的针。这种情况下，因往针成长之前的Si台面上放置金属凸起的技术极为困难，且添加金属膜时的应力以及针形成后的前端修整工序回造成破坏，因此存在以下问题。
(II-1)很难确保与半导体装置的电极间距相对应的位置精度。
(II-2)由于针直径变为极细的线，因此在过度驱使(over drive)时，由于针强度的不足，很容易产生针的破坏。
另外，由于第2以往例中，为了获得导通，在Si针的全面上形成金属膜，再在前端形成金属膜，因此存在以下问题。
(II-3)造价增高。
再有，第3以往例，采用根据电极间距的大小，并用钨的线探针与水晶探针来实现与半导体装置的外部电极之间的接触的构造。因此，第3以往例中，电极间距较小的部分，例如40μm间距以下的情况下，线探针的直径必需为20μm以下，从而存在以下的问题点。
(III-1)制造非常困难。即使能够制造出来，也很难将针高精度排列。再有，还存在针耐性不足的问题点。
另外，第3以往例中，水晶探针也与第2以往例的硅探针一样，因添加金属膜时的应力而存在以下问题点。
(III-2)很难确保与半导体装置的电极间距相对应的位置精度。
(III-3)由于针直径变为极细的线，因此在过度驱使时，会因针强度的不足，容易产生针的破坏。
再有，第3以往例中，在全面使用水晶探针的情况下，存在以下问题点。
(III-4)造价增高再有，作为第2以往例与第3以往例的共同的问题点，在以不会产生针破坏的过度驱使来使用的情况下，也存在以下问题。
(III-5)无法确保实用水平的耐久性。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种具有适于窄间距化半导体装置的检查的实用性的检查探测器。
本发明中的检查探测器，由与作为被检查物的半导体装置的外部端子电极相接触的探针、具有用来扩展电极间距的布线层的基材、设置基材的支持板、检查基板、以及具有柔软性的基板构成，探针的前端部分上，形成对应于半导体装置的电极材料的接触特性良好的材料，在布线层部分上设置低电阻金属层。
图1为说明第1种以前的检查探测器的图，(A)为其一边的要部的剖面图，(B)为部分剖面立体图。
图2为说明第2种以前的检查探测器的探针的剖面图。
图3为说明第3种以前的检查探测器的图，(A)为说明其要部的立体图，(B)为说明其要部的剖面图。
图4为说明本发明的第1实施方式中的检查探测器的剖面图(A)以及平面图(B)，(C)为(B)的口部分的放大平面图。
图5为说明放大图4(A)的A部后的探测器部分的探测器前端构造以及布线层的构成的详细剖面图，(A)中显示第1构成例，(B)显示第2构成例。
图6为从横向观察探测时的状态的图，是用来说明过度驱使量与擦蹭量的图。
图7为放大图4(A)的B部来表示的探测示意图，(A)为侧视图，(B)为俯视图，(C)为立体图。
图8(A)、(B)、(C)为说明3种探测器的剖面图。
图9(A)、(B)、(C)为说明3种探测器的耐久性评价结果的图。
图10(B)、(C)为说明接触特性测定结果的图。
图11为说明本发明的第2实施方式中的检查探测器的剖面图(A)以及俯视图(B)。
图12为说明基材较薄时的翘曲量测定结果的图。
图13(A)、(B)、(C)为说明从基材的背面一侧看基材较薄时的翘曲减少对策的状态的图。
图14(A)～(Q)为说明本发明的第1实施方式中的检查探测器的制造方法的工序剖面图。
图15(A)～(S)为说明本发明的第2实施方式中的检查探测器的制造方法的工序剖面图。
具体实施例方式
下面对照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。
(第1实施方式)图4(A)、图4(B)以及图4(C)，分别为表示本发明的第1实施方式的探测器(probe)构造的剖面图、俯视图以及探针(probe pin)部分的放大俯视图。图5为放大图4的A部的探测器部分的详细剖面图。
如图4以及图5所示，本发明的第1实施方式的探测器构造，由接触作为被检查物的半导体装置1的外部端子电极2的探针3、用来扩展电极间距的布线层5、保持布线层的基材4、设置该基材4的支持板7、检查基板8、以及将聚酰亚胺作为基材的具有柔软性的FPC(Flexible Printed Circuit柔性印刷电路板)6构成。基材4，为了抑制探测器制造的热经历所引起的针位置精度的恶化，并抑制实施晶片检查时的高温状态下的检查时半导体电极与探针的位置偏移，而使用玻璃陶瓷、玻璃、硅等热膨胀系数与广泛用作半导体材料的硅接近的材料。这些材料中，从加工容易性、电气特性的观点出发，优选使用玻璃陶瓷。
探针3以相对半导体装置1的外部端子电极2形成面成0～45°的角度分别独立设置，具有弹性。作为具有弹性的材料，根据探针自身的杨氏模量、和作为测定对象的半导体装置的电极与探针之间的接触压，最好是具有100Gpa以上的杨氏模量的材料，优选在150～250Gpa的范围内。布线层5与探针3电连接。FPC6用来将布线层5引出到检查基板8上。支持板7安装在检查基板8上。
对照图5，对探针3以及基材4上的布线层5的构成进行说明。图5中，(A)中表示第1构成例，(B)中表示第2构成例。
在基材上用具有100Gpa以上的杨氏模量的金属层(例如镍、镍/铁合金、镍/钴合金、镍/锰合金)，通过电镀同时形成探针与布线层。令尺寸为在20μm的电极间距的情况下不产生短路的最大宽度10μm，令厚度为通过1次镀敷工序所能够形成的最大厚度10μm。探针部分从基材部分中突出设置。令探针部分的长度为400μm，这是根据将70μm的过度驱使(将作为被检查物的半导体电极与探针前端相接触的位置作为基准，半导体电极从该位置起上升的量＝探针被压下的量)负荷于探针时处于弹性界限内、且尽量短的这个条件。在连接探针部分以外的布线层上，为了抑制因导体损耗所引起的信号传输特性的恶化，通过电镀或溅射法，形成与作为上述布线层的Ni或Ni类合金相比体积电阻率较小的1～4×10-8Ω·m范围的低电阻金属层9(例如金、金/钯合金、金/铜合金)。形成区域，从探针根部与基材的边界进入到制造公差1μm的基材侧的部分起，在布线层5全面上为8μm的宽度。
之后，在探针前端部分的与半导体电极之间的接触面侧，通过电镀或溅射法形成金属层10(例如金合金)。另外，探针前端部分的金属层与布线层上的体积电阻率较小的金属层，在使用同一材料的情况下能够同时形成，由于削减了工序数，因此有助于降低制造费用。
前端部分的金属层10形成区域的大小如下所述。例如接触对象为20μm间距、电极尺寸12μm，设相对检查探测器的半导体电极形成面的接触角度为15°、过度驱使量(以作为被检查物的半导体电极与探针前端相接触的位置为基准，半导体电极从该位置上升的量＝探针被压下的量)为70μm。这种情况下，前端部分的金属层10形成区域的探针3长边方向，必需为擦蹭(scrub)量(探针前端因过度驱使而在电极上擦蹭着移动的量14μm)、电极尺寸(12μm)、探针3的长边方向位置公差(±5μm)、以及半导体装置1的电极2的位置公差(±1μm)的合计长度也即38μm以上。前端部分的金属层10形成区域的宽度方向，必需为探针3的宽度的一半以上。关于长边方向的必需长度将分别进行说明。
图6为表示从侧面观察接触点与过度驱使70μm的半导体装置1的电极2与探针3的状态的图。
从图6可以得知，擦蹭量为探针3接触电极2之后，探针3在电极上擦蹭着移动的量。电极尺寸为过度驱使结束时(检查时刻)，与探针3相接触的部分。为了维持电极2与探针3的初始位置关系，必需考虑探针3的长边方向位置与电极位置的各个公差。当然，还可以考虑探针的长边方向的位置精度，起初便让探针突出电极的一半左右(6μm)。
另外，探针前端部分的金属层10和基材上的布线层上所形成的低电阻金属层9，既可以是相同的材料，又可以是不同的材料。例如，在半导体装置的电极为金的情况下，可以让探针前端所形成的金属层10为金，低电阻金属层9为金。这种情况下，由于能够同时形成探针前端部分的金属层10与布线层上的低电阻金属层9，因此能够省略工序，从而能够降低制造成本。另外，还可以让探针前端所形成的金属层10为金合金、钯或铑，低电阻金属层9为金。也即，探针由于反复使用，因此在探针前端金属层的硬度与半导体电极材料相同或较低的情况下，有可能会因连续探测，使得探针前端的金属层被剥离。为了避免这种情况，确保探针的长期可靠性，最好令探针前端所形成的金属层10，用具有比半导体装置1的外部端子电极2高的硬度的材料构成。但是，在使用频度较少的情况下，金属层10与低电阻金属层9这两者可以是相同材料(例如金)。
接下来，用实验结果对分离探针前端部分的金属层10与布线层上的低电阻金属层9的有效性进行说明。
首先对照图7的探测示意图，对探测的机理进行说明。图7(A)、(B)、以及(C)，分别为以金属突起电极2为接触对象的情况下的探测前后的侧视图、俯视图以及立体图。另外，(C)的○标记省略了针前端来表示，以便能够确认半导体电极的形状。
探针3由于过度驱使，针自身弹性变形并在金属突起电极2上产生擦蹭，从而能够得到电接触。
在这种机械地获得接触的探针构造中，例如在令半导体装置的电极为金突起的情况下，使用图8((A)探针与布线层的全面上形成有金属层的情况、(B)只有探针母材与布线层的情况、(C)只有探针前端与布线层上形成有金属层的情况)中所示的3种探针时的探针的机械特性的调查结果，如图9(A)、(B)、(C)所示。
对照图8对探针的详细构造进行说明。(B)为用宽10μm、厚10μm、长400μm的具有弹性的单一金属形成的探针。(A)为在与(B)的半导体装置电极相接触的面上，将金合金镀敷从探针前端到根部以宽8μm、厚2μm设置的探针。(C)为在(B)的探针上，将金合金镀敷以从前端起100μm的长度、宽8μm、厚2μm来形成的探针，为本发明的探针构造。
图9中，纵轴表示过度驱使(μm)，横轴表示荷重(mg/pin)。
图9为对探针反复进行了一定量的过度驱使的情况下的重复次数与探针上承受的荷重的测定结果。从图9(A)可以得知，在将金属层在探针与布线层的全面上形成的情况下，1000次之后探针便无法回到原来的位置，10万次时，产生了距离初始位置20μm的变形。也即，可以推定在探测时，因探针根部所承受的应力，镀金层弹性变形，在其影响下产生探针的变形。与此相对，其他的探针荷重变化较小，没有发生变形。
图10(B)以及(C)中表示使用上述的反复探测之后荷重变化也较小的两种探针的情况下的接触特性。图10中，(B)表示用具有弹性的单一金属所形成的探针，(C)表示本发明的探针，图10中，纵轴表示电阻值(Ω/2pin)，横轴表示过度驱使(μm)。
从图10可以得知，探针前端形成有金合金镀层的构造，接触电阻值的偏差较小，显示出了良好的接触特性。这里，在探针的前端上形成金合金镀层，且与布线层状的金属层分离的情况下，探针的一部分上没有形成金属层，担心会产生导体损耗。但是，从图1可以得知，由于与布线层的长度相比，探针的露出长度足够短，可以认为露出部分中的导体损耗小到可以忽略，这一点从图10的结果也可以得出。
如上述实验结果所示，通过只在成为电气接点部分的探针3前端部分上形成金属层10，并与基材4的布线层5上的低电阻金属层5分离，能够同时满足良好的接触特性与耐久性这两个特性。因此，让探针3前端部分的金属层10与布线层5上的低电阻金属层9分离，具有非常显著的优点。
本发明的检查探测器中，能够对应40μm以下的电极间距的理由主要有3点。第1，基材通过使用与玻璃陶瓷、玻璃、硅等的PI(聚酰亚胺薄膜)相比热膨胀系数较小的材料，从而能够防止制造工序的热经历中的精度恶化。第2，通过应用电镀技术，能够用非常微小的针宽度确保一定水平的厚度，因此能够确保接触压力。例如用10μm的针宽度能够形成10μm的针厚度。第3，通过使用微机器技术，能够使用添加物(additive)工艺形成探针与基材上的布线层。详细内容在后述的制造方法部分中说明。
(第2实施方式)图11(A)以及(B)，分别为表示本发明的第2实施方式中的检查探测器构造的剖面图以及俯视图。
上述的本发明第1实施方式，在组装图4中所示的结构体时，必需高精度对合4个基材的位置，且支持板7必需具有非常高的精度。
因此，通过采用本发明的第2实施方式中所示的构造，能够进一步提高接触可靠性，同时还能够实现本发明的第1实施方式的结构体组装的容易化。另外，还能够降低支持板7的精度要求，实现低造价化。当然，探针前端部分与低电阻金属层，采用与本发明的第1实施方式相同的构成。以下对与本发明第1实施方式的结构上的不同点进行说明。
使用玻璃陶瓷作为基材材料，从探针、布线层形成面的背面起，将基材4研磨削薄至100μm左右。根据研磨后的表面状态，为了去除加工变质层，还可进行干蚀刻。在基材厚度为200μm以上的情况下，在安装支持板时很难弯曲，在为50μm以下的厚度的情况下，在研磨加工以及支持板安装时容易产生基材破损。因此，恰当的厚度范围是75～175μm，如果考虑到弯曲的容易性，则比中间值稍薄的100μm左右是最佳值。为了确保探测器基材4外周部的刚性，用粘接材料13贴装厚度600μm以上的用与探测器基材4相同的材料(玻璃陶瓷、玻璃、硅)形成的支持基板14。将此贴装后的部件安装在检查基板8上。检查基板8的中央部分中，安装有凸出状的支持体(支持板)7，用此端面进行支持。通过该支持点与探测器基材4的弯曲起点，得到能够让探针3相对半导体装置1的电极形成面所成的角度为期望值的构造。
如此与本发明的第1实施方式不同，由于本发明的第2实施方式中，在四边上整体形成探针3，并将其安装在检查基板8上，因此能够提高组装后的探针3的位置精度，从而能够提高接触可靠性。另外，为了能够在探针3中有损伤的情况下，更换每个探测器基材4，用螺丝固定或定位销、通过可拆装的固定方法，来在检查基板8上安装探测器基材4。
另外，如图11所示，检查基板8与凸起状支持体(支持板)7中，设有贯通孔15。该贯通孔15，在将第2实施方式的结构体安装在探测装置(prober)中之后，在上述结构体的上面设置照相机，使得探针3与半导体装置1的电极2的接触状态可视化。另外，贯通孔15，虽然只要以能够观察探针3与半导体装置1的电极2的尺寸设有1处即可，但为了掌握XYθ方向的位置关系，优选在各边上分别设置1处。
通过像这样设置贯通孔15，能够使得将检查探测器安装在探测装置后的位置对合确认变得容易，从而能够缩短步骤时间。
在将探测板单元(probe card unit)安装在支持板上时，100μm是容易弯曲且不会发生破损的恰当的厚度，这在本实施例的开头便进行了说明。在将基材厚度削薄为适当值100μm左右的情况下，虽然不会破损且容易弯曲，但存在产生翘曲的问题。图12中表示的是将探测板单元安装在支持板上时的基材的翘曲测定结果。所使用的探测板单元的梯形部分(基材部分)的尺寸是，形成有探针的边(上边)为10mm，作为弯曲的起点的下边为36mm，高为13mm。图中表示的是，设从探针的根部与基材的边界进入到基材侧中1mm的部分的左起1mm的部分为0，对距右端8mm的区间使用非接触激光测定器以支持板的凸部表面为基准测定高度的结果。基材的排列探针的边的尺寸，由于需要400根探针，因此在400×0.02mm＝8mm上加上两侧1mm共为10mm。测定时空出两侧1mm，只在中央部的8mm中实施。图中的横轴表示距离测定开始点的距离，纵轴表示距离支持板的凸部表面的高度。可以得知中央部(左起4mm处)产生了5μm的凹形翘曲。由于在像这样产生了翘曲的情况下，探针3中产生了高度偏差，因此必须增加用来得到良好的接触性的过度驱使量，探针的根部所承受的弯曲应力变大，导致探针3的耐久性恶化。
因此，如图13所示，需要有降低翘曲的对策。这里考虑了3种对策。另外，图13(A)、(B)、(C)为从背面一侧看基材4的图。
第1种如图13(A)所示，在基材4的背面上贴装有翘曲强制用板41，或者在基材4的端面上形成槽口42。翘曲强制用板41的安装位置、槽口42的形成位置，最好尽量接近探针3。
第2种如图13(B)所示，为在基材4的背面上，以不会给表面布线带来不良影响的深度水平形成多个切口43的结构。考虑有横向一个方向、纵向一个方向或横向及纵向双方的这3种情况，可以根据翘曲的状况来选择。
第3种如图13(C)所示，在研磨了基材4的背面之后，在成为弯曲的起点的部分上，以不会给表面的布线带来不良影响的深度水平，形成切口43。
通过采用这些构造，即使在具有探针3与布线层5的基材4的研磨之后的厚度较薄的情况下，也能够降低翘曲。另外，由于将用来得到良好的接触的过度驱使量保持得较小，因此还能够实现探针3的长寿化。
如上所述，通过采用本发明的第2实施方式中所述的结构，能够进一步提高接触可靠性，实现本发明第1实施方式的结构体组装的容易化。另外，还能够降低支持板7的精度要求，实现第造价化。
(制造方法)
接下来，对照图14以及图15，对本发明的第1以及第2实施方式中的检查探测器构造以及探测器前端构造的制造方法进行详细说明。另外，本例中以制造图5(B)中所示的第2构成例的情况为例进行说明。
首先，对照图14，对具有本发明第1实施方式的探针3与布线层5的探测器基材4的制造方法以及往检查基板8上安装的方法进行说明。
最初如图14(A)所示，为了能够在探针形成区域上形成底座之后维持强度，准备500μm以上的厚度的基材4。为了抑制探测器制造的热经历所引起的针位置精度的恶化，并抑制实施晶片检查时的高温状态下的检查时的半导体电极与探针的位置偏移，使用热膨胀系数与广泛用作半导体材料的硅接近的材料，例如玻璃陶瓷、玻璃、硅。这些材料中，从容易加工性、电气特性的观点出发，优选使用玻璃陶瓷。接下来，如图14(B)所示，在基材4的形成探针3的区域中，通过研磨机，考虑到外形切削工序的研磨机的精度，形成150μm以上深度的底座16。接下来，如图14(C)所示，在基材4的表面以及该底座16上通过溅射或蒸镀将晶种层18成膜0.3μm之后，如图14(D)所示，通过电镀形成作为牺牲层17的金属层(例如铜)，直到底座部分的牺牲层表面为基材4的表面以上。对探测器基材4的表面进行镀敷。之后如图14(E)所示，通过在镀敷后进行研磨，形成只在底座16中填充有牺牲层17的结构。
接下来，如图14(F)所示，在露出了牺牲层17的面上，形成0.3μm左右厚度的晶种层18。接下来，如图14(G)所示，在该面上涂布或粘接20μm左右厚度的保护层19，并如图14(H)所示，通过曝光/显影，形成将相当于探针3以及布线层5的部分的保护层19剔除的形状。然后如图14(I)所示，在该凹部中通过镀敷，形成具有弹性的金属层20。接下来如图14(J)所示，在其上面进行保护层涂布/曝光/显影，并在探针前端部分与布线层上形成凹部。接下来如图14(K)所示，在该凹部中，在前端中镀上或溅射接触特性良好的金属层10，在布线部中镀上或溅射低电阻金属层9。
之后，如图14(L)所示，通过湿蚀刻去除保护层19，残留探针以及布线层。接下来，如图14(M)所示，通过研磨等去除露出来的晶种层18，最后如图14(N)所示，通过湿蚀刻去除牺牲层17，形成探针。之后，如图14(O)所示，通过将基板4切割成所期望的外形形状，完成具有探针3与布线层5的基材4。接下来，如图14(P)所示，通过ACF热压接，将FPC6或TCP连接在位于基材4的布线层的前端的外部端子上。进而，如图14(Q)所示，安装在检查基板8上的支持板7上。
探针3相对半导体装置1的电极2的接触角度，由支持板7的倾斜角所决定。因此，支持板7必需具有非常高的制造精度，组装也需要很高的技能。最后通过ACF等，将检查基板8与FPC6或TCP的另一方端子相连接。
接下来，对照图15，对具有本发明第2实施方式的探针3与布线层5的探测器基材4的制造方法进行说明。
最初如图15(A)所示，准备500μm以上的厚度的基材4。基材4，例如由陶瓷、玻璃陶瓷、玻璃、硅构成。接下来如图15(B)所示，在基材4的形成探针3的区域上，通过研磨机形成150μm以上的底座16。接下来，如图15(C)～(E)所示，通过镀敷在底座16中填充作为牺牲层17的金属层(例如铜)。
接下来，如图15(F)所示，在露出了牺牲层17的面上形成0.3μm左右厚度的晶种层18。接下来，如图15(G)所示，在该面上涂布或粘接20μm左右厚度的保护层19，如图15(H)所示，通过曝光/显影，形成将相当于探针3以及布线层5的部分的保护层19剔除的形状的保护层图形。接下来如图15(I)所示，在该凹部通过镀敷，形成具有弹性的金属层20。接下来如图15(J)所示，进行保护层涂布/曝光/显影，在探针前端部分与间距扩展布线中形成凹部。
接下来如图15(K)所示，在凹部的前端上镀敷或溅射接触特性良好的金属层10，在凹部的布线部上镀敷或溅射低电阻金属膜9。
另外，也可以先只在探针前端部分上形成凹部，在该凹部中镀敷或溅射接触特性良好的金属层10，接着只在间距扩展布线上形成凹部，在该凹部中镀敷或溅射低电阻金属膜9。
之后，如图15(L)、(M)所示，通过湿蚀刻去除保护层19与晶种层18。至此的动作，均与前述本发明的第1实施方式相同。
接下来，如图15(N)所示，通过蜡21或粘接材料，将具有探针3与布线层5的面，安装在呈水平面的平台上。接下来，如图15(O)所示，例如将基材4削薄到150μm以下，直到牺牲层17从背面一侧露出来。之后，如图15(P)所示，从平台上取下。
如图15(Q)所示，去除牺牲层17。之后，如图15(R)所示，将厚度为500μm以上、大小与具有探针3和布线层5的基材4相同、且从作为弯曲的起点的部分起中央方向上穿透的形状的支持基板14，与具有探针3与布线层5的基材4，通过粘接材料13粘合起来。如图15(S)所示，在具有探针与布线层的基材的研磨后的厚度低于100μm的情况下，在将基材4安装在检查基板8上之前，在其上形成采用第2实施方式中所示的3种对策的构造。
槽口41、切口43的形成，在研磨了基材4背面之后的工序中，使用切割锯或激光来进行加工。翘曲强制板41的贴装，将与基材4相同的材质切割成所期望的尺寸，并通过粘接材料将其安装在基材背面。
通过以上说明可以得知，本发明的结构体，以具有弹性的金属层为核心，具有根据半导体装置的电极材料将前端部分的构造最适化了的探针；具有布线层的基材；具有向检查基板引出布线的布线层的柔软的基板；以及，在检查基板的中央部上设置决定半导体装置的电极与探针的接触角度的基材的支持板，是一种在探针与半导体装置的电极相接触的面上，根据半导体装置的电极材料进一步设置接触特性良好的材料的构造，具有在为了电极间距扩展变换而在基材上形成的布线层上所形成的低电阻金属层，采用将接触特性良好的材料层与低电阻金属层分离的检查探测器构造。通过采用这种结构，能够获得半导体装置的电极与检查探测器的稳定可靠的电气接触，实现实用水平的耐久性。再有，通过将具有探针与布线层的基材四边整体地制造，并形成安装在其中具备具有贯通孔的凸起状的支持板的检查基板上的检查探测器的结构，能够获得更高的接触可靠性。
权利要求
1.一种检查探测器，检查半导体装置(1)的电气特性，其特征在于具有基材(4)；设置在上述基材上的布线层(5)；与上述布线层电连接，且从基材上突出设置的探针(3)；设置在上述探针的前端的第1金属层(10)；以及，形成在上述布线层上的第2金属层(9)，且为上述第1金属层(10)与上述第2金属层(9)分离的构造。
2.如权利要求1所述的检查探测器，其特征在于上述第1金属层，根据上述半导体装置的外部电极端子材料，在接触特性良好的材料中选择。
3.如权利要求1所述的检查探测器，其特征在于上述第2金属层，其体积电阻率比上述布线层的体积电阻率小。
4.如权利要求1所述的检查探测器，其特征在于上述基材上设有多个上述探针。
5.如权利要求1所述的检查探测器，其特征在于上述第1金属层(10)与上述第2金属层(9)由相同材料制成。
6.如权利要求1所述的检查探测器，其特征在于上述第1金属层(10)与上述第2金属层(9)由不同材料制成。
7.如权利要求1～6的任一项所述的检查探测器，其特征在于上述第1金属层(10)，具有比上述半导体装置的外部端子电极(2)高的硬度。
8.如权利要求1～6的任一项所述的检查探测器，其特征在于上述第1金属层(10)的形成区域的尺寸，其宽度方向为上述探针的宽度的一半以上，其长度方向为将电极大小的1.0倍、上述检查探测器与电极相接触后的移动量、以及考虑了探针的长边方向的位置公差和电极的位置公差后的长度相加得到的尺寸以上。
9.如权利要求1～6的任一项所述的检查探测器，其特征在于上述探针的相对半导体装置电极形成面的角度为0～45°。
10.如权利要求1所述的检查探测器，其特征在于在半导体装置电极的配置为周边配置有多针、且必需与检查基板相连接的情况下，具备从上述基材(4)到检查基板之间电连接的具有柔软性的布线基板；以及，放置在上述检查基板上、且设置上述基材(4)的支持板(7)。
11.如权利要求10所述的检查探测器，其特征在于上述基材(4)的周边部分，经粘接材料与材质与上述基材相同的支持基板(14)一体化，该支持基板放置在上述检查基板(8)上；上述支持板(7)，在上述检查基板的中央部分上形成有凸起状，使得上述探针(3)相对上述半导体装置(1)的电极(2)成给定的角度。
12.如权利要求11所述的检查探测器，其特征在于上述支持板(7)与上述检查基板(8)的一部分上具有贯通孔(15)。
13.如权利要求11所述的检查探测器，其特征在于具有减少上述基材(4)中产生的翘曲的翘曲减少机构(41、42、43)。
14.如权利要求13所述的检查探测器，其特征在于上述翘曲减少机构，是贴装在上述基材(4)的背面的翘曲强制用板(41)。
15.如权利要求13所述的检查探测器，其特征在于上述翘曲减少机构，是形成在上述基材(4)的端面的槽口(42)。
16.如权利要求13所述的检查探测器，其特征在于上述翘曲减少机构，是形成在上述基材(4)的成为弯曲的起点的边缘部分上的切口(43)。
17.如权利要求13所述的检查探测器，其特征在于上述翘曲减少机构，是在上述基材(4)的背面，以不影响上述基材的表面以及布线部的深度形成的多个切口(43)。
18.如权利要求17所述的检查探测器，其特征在于上述多个切口(43)位于横向上。
19.如权利要求17所述的检查探测器，其特征在于上述多个切口(43)位于纵向上。
20.如权利要求17所述的检查探测器，其特征在于上述多个切口(43)位于横向及纵向这两个方向上。
全文摘要
以往的晶片检查用探测器，在40μm间距以下的细微间距的情况下，根据构成材料与制造方法，存在很难确保位置精度、因针径细微导致接触时产生针破坏、因接触力不足而无法得到良好的接触、以及耐久性不足的问题。为了解决这些问题，本发明中的检查探测器，为由具备有弹性的探针(3)与布线层(5)的基材(4)、设置基材的支持板(7)、检查基板(8)、以及有柔软性的基板(6)构成的探测器结构，其特征在于，具有探针前端上根据半导体装置的电极材料形成接触性良好的材料层(10)、布线层上形成低电阻金属层(9)的结构，且接触性良好的材料层与低电阻金属层相分离。通过该构造，在40μm间距以下的超细微间距中，能够得到非常高的接触可靠性与机械耐久性。
文档编号G01R1/073GK1774638SQ20048001033
公开日2006年5月17日 申请日期2004年4月15日 优先权日2003年4月15日
发明者谷冈道修, 服部敦夫 申请人:日本电气株式会社, 雅马哈株式会社