专利名称：集成电路测试卡的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种集成电路测试卡，特别涉及一种利用超声波驱使探针振动以刮开衬垫表面的绝缘薄膜并降低探针与接触的接触电阻的方法及其集成电路测试卡。
背景技术：
一般地说，晶圆上的集成电路元件必须先测试其电气特性，借此判定集成电路元件是否良好。良好的集成电路将被选出以进行后续的封装制程，而不良品将被舍弃以避免增加额外的封装成本。完成封装的集成电路元件必须再进行另一次电性测试以筛选出封装不良品，进而提升最终成品合格率。换句话说，集成电路元件在制造的过程中必须进行多次电气特性测试。
图1示范一常规集成电路测试卡10测试一待测元件20的示意图。所述集成电路测试卡10以一探针12接触所述待测元件20的衬垫22，形成一信号通路以将测试信号传送到所述待测元件20并将测试参数传送到一测试机站(未显示于图中)。所述待测元件20的衬垫22表面常因氧化作用而形成一绝缘薄膜(例如氧化物薄膜)24，其电阻值相当高因而不利于形成所述信号通路。因而常规技术为通过在所述探针12的针尖接触所述衬垫22的表面后，再施力将所述探针12下压约60到70微米，以利用所述探针12的针尖刺入所述绝缘薄膜24而形成所述信号通路。
然而，所述衬垫22表面的绝缘薄膜24的高硬度经常导致下压的探针12无法刺入而形成滑针现象。此外，为了刺穿所述绝缘薄膜24，常规技术必须通过将所述探针12的针尖过度下压(overdrive)以克服所述绝缘薄膜24的高硬度而刺穿所述绝缘薄膜24。
但是，随着半导体制程技术进入纳米尺度之际，集成电路元件的线宽与间距也相应地缩小，间接地造成了导线电阻以及导线间电容的增加，因而产生了阻容延迟(RC-delay)效应。阻容延迟效应在集成电路元件的性能上有许多负面影响，诸如降低信号传递速度、增加串扰噪音(cross talk noise)及功率消耗等，其中又以信号传递速度影响最为严重。为了减轻阻容延迟效应，研究人员即采用具有较低介电系数(low-k)的多孔性绝缘材料制备先进集成电路制程的导线间的绝缘结构。
传统绝缘材料(例如二氧化硅)具有较强的机械强度因而可承受所述探针12过度下压时所施加的力。然而，先进集成电路制程使用的低介电系数的多孔性绝缘材料的机械强度较弱，无法承受所述探针12过度下压超过70微米以刺穿所述绝缘薄膜24时所施加的力。因此，常规技术通过将所述探针12的针尖过度下压以克服所述绝缘薄膜24的高硬度而刺穿所述绝缘薄膜24，经常引起所述衬垫22下方的低介电系数多孔性绝缘材料因无法承受施加的力而崩塌，破坏所述待测元件20的导线间的绝缘结构，导致所述待测元件20失效或受损。
此外，所述集成电路测试卡10在测试所述待测元件20时，其探针12经常会粘附许多污染物(例如氧化物碎屑)。常规技术为通过测试机站的清洁垫上进行在线保养(on-line cleaning)，刷洗粘附于所述探针12上的污染物。然而，所述探针清洁方法由测试机站控制，通常需花费相当长的时间，因而效率不佳。另外，常规技术并无法完全清除粘附在探针上的污染物，即在清洁后仍有污染物残留在探针上。此外，常规的刷洗动作也常导致探针的损坏。另外，常规技术在进行离线保养(off-line cleaning)时将所述探针12浸泡于一清洁溶液中以去除粘附的污染物。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种利用超声波驱使探针振动以刮开衬垫表面的绝缘薄膜并降低探针与接触的接触电阻的方法及其集成电路测试卡和探针的清洁方法。
为达成上述目的，本发明揭示一种集成电路测试卡，其包含一第一基板、至少一设置于所述第一基板上的探针以及一设置于所述第一基板上的超声波产生器，其可产生一超声波驱使所述探针振动。所述超声波产生器也可设置于一第二基板上，在进行一待测元件的电性测试时再安装于所述第一基板上。此外，所述超声波产生器及其电源供应器也可与测试机站的测试头(testhead)成一体，当所述集成电路测试卡装设于所述测试头上时，所述超声波产生器的电力供应即可取自所述探头上的电源供应器，而其产生的超声波即可驱使所述测试卡的探针振动。
当所述探针接触一待测元件的衬垫时，所述超声波产生器发出的超声波驱使所述探针振动以在所述绝缘薄膜表面形成一凹陷部之后，再下压所述探针以刮开所述绝缘薄膜而形成信号通路，其中所述探针的振动方式优选为XYZ三维方向振动。另外，本发明也可在所述探针接触所述待测元件的衬垫表面时，所述超声波产生器发出所述超声波驱使所述探针振动以刷洗所述衬垫的表面或刮开其表面的绝缘薄膜，其中所述探针的振动方式优选为XY二维方向振动。如此，即可通过增加所述探针与所述衬垫的接触而降低两者的接触电阻。
简单地说，本发明利用超声波振动探针形成所述凹陷部，再下压所述探针以刮开所述衬垫表面的绝缘薄膜，或通过振动探针刷洗所述衬垫表面以增加两者的接触而降低接触电阻。另外，集成电路测试卡在测试所述待测元件的电气特性时，其探针经常会粘附许多污染物(例如氧化物碎屑)，本发明也可通过所述超声波产生器发出的超声波振动所述探针以去除粘附的污染物。
常规技术必须通过将所述探针持续地过度下压才可刮开所述衬垫表面的绝缘薄膜，因而易于造成滑针现象或导致所述衬垫下方的低介电系数绝缘材料崩塌，破坏所述待测元件的导线间的绝缘结构。相对地，本发明在所述探针接触所述衬垫表面时，利用超声波驱使所述探针振动以在所述绝缘薄膜表面形成所述凹陷部，再下压所述探针以刮开所述绝缘薄膜而形成信号通路。由于所述凹陷部的定位作用，所述探针下压时不会发生滑针现象，因而可准确地刮开所述绝缘薄膜。
另外，本发明利用超声波驱使所述探针振动，通过所述探针的针尖部的轻微振动形成所述凹陷部之后，再利用所述凹陷部的定位作用下压所述探针以刮开所述衬垫表面的绝缘薄膜。因此，本发明不需过度下压即可刮开衬垫表面的绝缘薄膜，因而不会造成所述衬垫下方的低介电系数绝缘材料崩塌以确保所述待测元件的导线间的绝缘结构。
此外，本发明也可在所述探针接触所述待测元件的衬垫时，所述超声波产生器发出所述超声波驱使所述探针振动以刷洗所述衬垫的表面或刮开其表面的绝缘薄膜，这样即可增加所述探针与所述衬垫的接触面积而降低两者的接触电阻。另外，本发明也可通过所述超声波产生器发出的超声波振动所述探针以去除粘附的污染物。
图1示范一常规集成电路测试卡测试一待测元件的示意图；图2和图3示范本发明第一实施例的集成电路测试卡的俯视图和仰视图；图4和图5示范本发明第一实施例的集成电路测试卡应用于测试一待测元件的剖视图和俯视图；和图6示范本发明第二实例的集成电路测试卡的剖视图。
具体实施例方式
图2和图3示范本发明第一实施例的集成电路测试卡30的俯视图和仰视图。所述集成电路测试卡30包含一第一基板32、复数根设置于所述第一基板32的第一表面34A的探针36和一设置于所述第一基板32的第二表面34B的超声波产生器40。所述超声波产生器40可由压电材料(piezoelectric material)构成，例如锆钛酸铅(lead zirconate titanate，PZT)，而电力供应取自一外部电源供应器50。此外，所述超声波产生器40的电力供应也可取自所述集成电路测试卡30。具体而言，所述电源供应器50和所述超声波产生器40也可与测试机站的探头成一体，当所述集成电路测试卡30装设于所述探头上时，所述超声波产生器40的电力供应即可取自测试头上的电源供应器50，而其产生的超声波即可驱使所述测试卡30的探针20振动。
图4和图5示范本发明第一实施例的集成电路测试卡30应用于测试一待测元件20的剖视图和俯视图。所述探针36由一支撑物38和一环氧树脂42固设于所述第一基板32的第一表面34A上。具体而言，所述第一基板32为一电路板，其材质可为陶瓷、具有玻璃纤维的聚酰亚胺(polyimide)、或FR-4，而所述探针36的材质可为钨或铼钨合金等等且所述支撑物38的材质可为陶瓷。当所述探针36接触一待测元件20的衬垫22(由铝、铜或金等导电材料构成)时，所述超声波产生器40可发出一超声波，振动所述探针36以在所述绝缘薄膜24表面形成一凹陷部26之后，再下压所述探针26以刮开所述衬垫22表面的绝缘薄膜24。本发明的实施例虽然均以悬臂式探针为例说明本发明的技术，本发明所属领域的技术人员应了解本发明的技术也可应用于其它类型的探针。
具体而言，当所述探针36接触所述待测元件20的衬垫22时，优选可将所述探针36下压之后，所述超声波产生器40再发出一超声波振动所述探针36以形成所述凹陷部26。所述超声波的持续时间、功率和型式等实施参数主要取决于所述探针36、所述衬垫22和所述绝缘薄膜24的种类，因此所述超声波的实施参数优选可通过实验或根据一预定的标准予以设定。
再参看图2，所述超声波优选可驱使所述探针36沿Z轴方向(垂直图2的纸面方向)振动、X轴方向振动或Y轴方向振动，且所述探针36在接触所述衬垫22时可通过振动而形成所述凹陷部26，再些微地向下移动以使所述针尖部46刺入所述绝缘薄膜24。简单地说，本发明刮开衬垫22表面的绝缘薄膜24的方法并不需如常规技术利用过度下压，而是利用超声波驱使所述探针36振动，通过所述探针36的针尖部46的轻微振动形成所述凹陷部26之后，再些微地下压所述探针36以刮开所述衬垫22表面的绝缘薄膜24而形成一信号通路。
一般地说，单纯下压的探针36仅与所述衬垫22形成具有细微接触面积的点接触(point contact)，因而其接触电阻较高。为了降低所述探针36与所述衬垫22的接触电阻，本发明可在所述探针36接触所述待测元件20的衬垫22表面时，启动所述超声波产生器40发出所述超声波，驱使所述探针进行XY二维方向振动刮开其表面的绝缘薄膜24，并移除所述探针36与所述衬垫22之间的绝缘物质碎屑，这样即可增加所述探针36与所述衬垫22的实质接触面积而降低两者的接触电阻。另外，即使所述衬垫22表面没有绝缘薄膜24，本发明也可在所述探针36接触所述待测元件20的衬垫22表面时，启动所述超声波产生器40发出所述超声波驱使所述探针进行XY二维方向振动，刷洗所述衬垫22表面，增加所述探针36与所述衬垫22的接触面积而降低两者的接触电阻。
图6示范本发明第二实例的集成电路测试卡60的剖视图。与图4的集成电路测试卡30相比，图6的集成电路测试卡60的超声波产生器40设置于一第二基板44，而所述第二基板44在进行测试时再安装于所述第一基板32的第二表面34B。特定地说，所述超声波产生器40可设置于所述第一基板32的任何位置上或设置于一外部基板(例如所述第二基板44)上，在进行测试时再将所述超声波产生器40耦合于所述第一基板32以便将其产生的超声波导向所述探针36以驱使其针尖部46振动。具体而言，所述超声波产生器40可以任何形式连接于所述第一基板32或所述探针36，以使其发出的超声波可驱动所述探针36进行往复式移动而刮开所述绝缘薄膜24。
与常规技术的探针清洁方法相比，当所述集成电路测试卡30装设于所述测试机站时，本发明可将所述探针36置放于所述清洁垫上，再通过所述超声波产生器40发出的超声波振动所述探针36在所述清洁垫上进行往复式移动以去除粘附的污染物，即本发明可在测试的空档中即时进行在线保养。由于所述超声波仅驱使所述探针36进行细微的往复式移动，因此不会造成探针36损坏，而探针36的超声波振动则可有效地清除探针上的污染物。此外，本发明在所述集成电路测试卡30未进行测试时，在离线状态下也可通过所述超声波产生器40发出的超声波振动所述探针36进行清洁，即离线保养。简单地说，与常规技术相比，本发明可更有效率地进行在线保养或离线保养，以清洁所述探针36。
常规技术必须通过将所述探针持续地过度下压以刮开所述信号垫表面的绝缘薄膜，因而易于造成滑针现象或导致所述衬垫下方的低介电系数绝缘材料崩塌，破坏所述待测元件的导线间的绝缘结构。相对地，本发明在所述探针接触所述衬垫表面之后，利用超声波驱使所述探针振动以在所述绝缘薄膜表面形成所述凹陷部，再下压所述探针以刮开所述绝缘薄膜而形成信号通路。由于所述凹陷部的定位作用，所述探针下压时不会发生滑针现象，因而可准确地刮开所述绝缘薄膜另外，本发明利用超声波驱使所述探针振动，通过所述探针的针尖部的轻微振动形成所述凹陷部之后，再利用所述凹陷部的定位作用下压所述探针以刮开所述衬垫表面的绝缘薄膜。因此，本发明不需过度下压即可刮开衬垫表面的绝缘薄膜，因而不会造成所述衬垫下方的低介电系数绝缘材料崩塌以确保所述待测元件的导线间的绝缘结构。
此外，本发明也可在所述探针接触所述待测元件的衬垫时，所述超声波产生器发出所述超声波，驱使所述探针振动以刷洗所述衬垫的表面或刮开其表面的绝缘薄膜，这样即可增加所述探针与所述衬垫的接触面积而降低两者的接触电阻。另外，本发明也可通过所述超声波产生器发出的超声波振动所述探针以去除粘附的污染物。
本发明的技术内容和技术特点已揭示如上，然而所属领域的技术人员仍可能基于本发明的教示和揭示而进行种种不背离本发明精神的替换和修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换和修饰，并为上述权利要求书所涵盖。
权利要求
1.一种集成电路测试卡，其特征在于包含一第一基板；至少一探针，其设置于所述第一基板上；和至少一超声波产生器，其可产生一振动所述探针的超声波。
2.根据权利要求1所述的集成电路测试卡，其特征在于所述超声波产生器设置于所述第一基板上。
3.根据权利要求1所述的集成电路测试卡，其特征在于所述探针设置于所述第一基板的第一表面，而所述超声波产生器设置于所述第一基板的第二表面。
4.根据权利要求1所述的集成电路测试卡，其特征在于所述超声波产生器设置于一第二基板上，且所述探针设置于所述第一基板的第一表面，而所述第二基板设置于所述第一基板的第二表面。
5.根据权利要求1所述的集成电路测试卡，其特征在于所述超声波产生器设置于一测试头上。
6.根据权利要求1所述的集成电路测试卡，其特征在于所述超声波产生器的电力供应取自所述集成电路测试卡。
7.根据权利要求1所述的集成电路测试卡，其特征在于所述超声波产生器的电力供应取自一外部电源供应器。
8.一种衬垫表面绝缘薄膜的刮开方法，其特征在于包含下列步骤移动一探针接触所述衬垫；和振动所述探针以刮开所述衬垫表面绝缘薄膜。
9.根据权利要求8所述的衬垫表面绝缘薄膜的刮开方法，其特征在于利用一超声波振动所述探针。
10.根据权利要求9所述的衬垫表面绝缘薄膜的刮开方法，其特征在于所述超声波驱使所述探针进行往复式移动。
11.根据权利要求9所述的衬垫表面绝缘薄膜的刮开方法，其特征在于所述超声波驱使所述探针振动以在所述绝缘薄膜的表面形成一凹陷部。
12.根据权利要求11所述的衬垫表面绝缘薄膜的刮开方法，其特征在于在形成所述凹陷部之后另外包含将所述探针向下移动以使所述探针刺穿所述绝缘薄膜的步骤。
13.一种接触电阻的降低方法，其特征在于包含下列步骤移动一探针接触一衬垫表面；和振动所述探针以增加探针与所述衬垫表面的接触面积。
14.根据权利要求13所述的接触电阻的降低方法，其特征在于利用一超声波振动所述探针。
15.根据权利要求14所述的接触电阻的降低方法，其特征在于所述超声波驱使所述探针刷洗所述衬垫表面。
16.根据权利要求14所述的接触电阻的降低方法，其特征在于所述超声波驱使所述探针进行往复式移动。
17.一种探针的清洁方法，其特征在于利用一超声波振动所述探针以去除粘附于所述探针上的污染物。
18.根据权利要求17所述的清洁方法，其特征在于所述超声波驱使所述探针进行往复式移动。
19.根据权利要求17所述的清洁方法，其特征在于另外包含将所述探针置于一清洁垫上的步骤。
20.根据权利要求19所述的清洁方法，其特征在于所述超声波驱使所述探针在所述清洁垫上进行往复式移动。
全文摘要
本发明的集成电路测试卡包含一电路板、至少一设置于所述电路板上的探针和至少一超声波产生器。当所述探针接触一待测元件的衬垫时，所述超声波产生器可发出一超声波，驱使所述探针振动以在所述绝缘薄膜表面形成一凹陷部之后，再下压所述探针以刮开所述绝缘薄膜而形成信号通路。通过所述凹陷部的定位作用，所述探针下压时不会造成滑针现象或导致所述衬垫下方的低介电系数绝缘材料崩塌以确保所述待测元件的导线间的绝缘结构。另外，测试卡在测试一待测元件时，其探针经常会粘附许多污染物，例如氧化物碎屑，本发明也可通过超声波振动所述探针以去除粘附的污染物。
文档编号G01R31/28GK1940572SQ20051010797
公开日2007年4月4日 申请日期2005年9月30日 优先权日2005年9月30日
发明者刘俊良, 徐梅淑 申请人:思达科技股份有限公司