自动化测试装备中的探针卡组件的制作方法

自动化测试装备中的探针卡组件
1.相关专利申请的交叉引用
2.本技术根据35 u.s.c.
§
120要求于2019年12月24日提交的名称为“自动化测试装备中的探针卡组件(probe card assembly in automated test equipment)”的美国专利申请序列号16/726,649的优先权的权益，并且作为其继续，该美国专利申请以引用的方式全文并入本文。


背景技术：

3.电子部件诸如半导体设备、电路和印刷电路板(pcb)组件在其制造期间和之后使用测试系统诸如自动化测试装备(ate)来进行频繁测试。为了执行这些测试，ate可包括生成或测量测试信号的仪器，使得可在特定被测设备(dut)上测试一系列操作状况。例如，仪器可生成施加到半导体设备的一定模式的数字或模拟信号，并且可测量作为响应的来自半导体设备的数字或模拟信号。
4.在一些情况下，在晶圆级测试半导体设备。晶圆级的测试具有若干益处，包括在将装置切割为半导体管芯并封装之前测试和验证设备作为已知的良好管芯。晶圆可含有许多设备，并且在不必重新加载另一个晶圆的情况下允许测试大量彼此接近的设备，这可减少测试时间并增加制造产量。
5.每个被测设备含有暴露的连接结构，诸如焊盘或凸块，这些连接结构可用作测试点，在测试点处可对晶圆上的dut施加或测量测试信号。ate使用包含多个探针引脚阵列的探针卡组件与设备交接。每个探针引脚在自由端具有微型探针，用于与dut的测试点进行电接触，其中探针引脚的相对端电连接至印刷电路板上的焊盘，印刷电路板可以是测试仪的一部分，或者可以是探针卡组件的一部分，探针卡组件进而电连接到测试仪。有时，探针卡组件包括一个以上彼此竖直堆叠以形成探针卡的电路板。探针卡组件内的机械支撑件固定探针引脚，并将引脚压靠在探针卡中的印刷电路板上，使得能够在板与引脚之间进行接触。为了与晶圆进行电接触，晶圆探测器将晶圆压靠在探针上，使得针尖与设备上的测试点进行物理接触和电接触。一旦探针已经与晶圆上的测试点和电耦合至测试仪的焊盘都接触，测试过程就可以开始。


技术实现要素：

6.本文公开了用于自动测试装备(ate)的竖直型探针卡组件中的探针引脚布置。在一些实施方案中，在相邻探针引脚之间设有一个或多个附加导电区域。所述附加导电区域可减小连接到相邻探针卡焊盘的探针引脚之间的间距，并且可进而减小所述两个探针卡焊盘之间的互感，并提供改进的阻抗匹配。在一个实施方案中，附加导电区域是短探针引脚。在另一个实施方案中，所述附加导电区域是竖直探针引脚上的突起。
7.根据一些实施方案，一种用于测试具有多个晶圆焊盘的晶圆的探针卡组件。所述探针卡组件包括在表面上具有多个探针卡焊盘的板；第一探针引脚，所述第一探针引脚包括与所述多个探针卡焊盘中的第一探针卡焊盘接触并且在垂直于所述表面的第一方向上
延伸的第一导电区域。所述第一探针引脚被配置为接触晶圆焊盘。所述探针卡组件还包括邻近所述第一导电区域并且电连接到所述第一探针卡焊盘的第二导电区域。所述第二导电区域被配置为当所述探针引脚接触所述晶圆焊盘时，通过介电材料与所述晶圆焊盘分离。
8.根据一些实施方案方案，提供了一种用于测试晶圆的探针卡组件。所述晶圆具有多个晶圆焊盘。所述探针卡组件包括在表面上具有多个探针卡焊盘的板；多个探针引脚，所述多个探针引脚沿垂直于所述表面的第一方向延伸穿过基板；所述多个探针引脚中的第一探针引脚与所述多个探针卡焊盘中的第一探针卡焊盘接触。所述第一探针引脚具有被配置为接触所述多个晶圆焊盘中的第一晶圆焊盘的针。所述多个探针引脚中的第二探针引脚邻近所述第一探针引脚。所述第二探针引脚与所述多个探针卡焊盘中的第二探针卡焊盘接触，并且具有被配置为接触所述多个晶圆焊盘中的第二晶圆焊盘的针。所述探针卡组件还包括与第一探针引脚相邻的导电区域。所述导电区域电连接到所述第一探针卡焊盘，并且被配置为当所述第一探针引脚接触所述第一晶圆焊盘时，通过介电材料与所述第一晶圆焊盘分离。
9.根据一些实施方案，提供了一种用于自动化测试装备的中介层。所述中介层包括具有第一表面的基板和从所述第一表面沿第一方向偏移的第二表面；多个弹簧引脚，所述多个弹簧引脚在所述基板内并且在所述第一方向上拉长。所述多个弹簧引脚的第一部分包括第一电感；所述多个弹簧引脚的第二部分包括高于所述第一电感的第二电感。所述第一部分包括通过介电材料与所述第一表面分离的导电区域。
10.上述为由所附权利要求书限定的本发明的非限制性内容。
附图说明
11.各种方面和实施方案将结合以下附图描述。应当理解，附图未必按比例绘制。在附图中，不同图中所示的每个相同或近乎相同的部件由相同的标号表示。为了清晰起见，并非对每张附图中的每个部件都进行了标记。
12.图1是根据本技术的各方面的示例性测试系统的高级示意图；
13.图2为根据一些实施方案的探针卡组件100的示意图；
14.图3b示出了根据在相邻探针引脚之间没有附加导电区域的实施方案，布置在dut和如图2所示的探针卡组件内的电路板之间的部件的剖视图；
15.图3a为如图3b所示的电路板的底表面的局部俯视图；
16.图4b示出了根据一些实施方案的在相邻探针引脚之间具有附加导电区域的探针卡组件的示例性实施方式的剖视图；
17.图4a为如图4b所示的电路板的底表面的局部俯视图；
18.图4c为作为图4b中所示的探针卡组件的变形的实施方案的剖视图；
19.图5b示出了根据一些实施方案的在相邻探针引脚之间具有附加导电区域的探针卡组件的另一个示例性实施方式的剖视图；
20.图5a为如图5b所示的电路板300的底表面320的局部俯视图；
21.图6b示出了根据一些实施方案的图4b所示实施方案的变型的剖视图；
22.图6a为如图6b所示的电路板的局部俯视图；
23.图7b示出了根据一些实施方案的图5b所示实施方案的变型的剖视图；
24.图7a为如图7b所示的电路板300的局部俯视图。
具体实施方式
25.在竖直型探针卡组件中，探针引脚阵列各自从晶圆表面垂直或“竖直”布置，其中探针引脚的自由端用于接触晶圆的晶圆焊盘。在晶圆上测试dut期间，晶圆焊盘用作测试点。此类竖直型探针卡组件中的探针引机械地固定自一个或多个导向板内，并且通常与dut上的晶圆焊盘以相同间距布置，使得在每个探针引脚的自由端处的探针将在测试期间落在对应的晶圆焊盘上。探针引脚的相对端各自与电路板的表面上的对应探针卡焊盘接触，该电路板是探针卡组件内的探针卡的一部分。探针卡焊盘和探针引脚用于经由探针卡中的电路板将dut上的测试点与测试仪其余部分中的电路电交接。
26.本技术的方面涉及一种探针卡组件内的新型探针引脚布置，使得可减少相邻竖直探针引脚之间的电感以在高频信号传输期间提供期望的阻抗。发明人已经认识到，竖直探针引脚的相对较长和较窄的几形状将倾向于增加相邻探针引脚之间的互感。随着信号频率从数十mhz增加到1ghz或更高，通过探针引脚的信号传输的阻抗与互感和信号频率成比例地增加。当探针引脚阻抗远远高于dut上的部件的阻抗(通常为50ω单端和/或100ω差分)时，在从探针引脚到与探针引脚电接触的部件的信号路径中产生大阻抗失配，当频率的波长接近探针引脚的电气长度时，这导致不期望的信号反射。
27.在一些实施方案中，在第一探针引脚和第二探针引脚之间提供附加导电区域。第一/第二探针引脚被配置为将第一/第二探针卡焊盘连接到dut上的对应第一/第二晶圆焊盘。发明人已经认识到，附加导电区域减小第一探针引脚与第二探针引脚之间的间距，并且可用于屏蔽两个探针引脚之间的电场的一部分，从而与没有附加导电区域的实施方式相比减少第一探针卡焊盘与第二探针卡焊盘之间的互感。
28.在一些实施方案中，第一探针引脚可被认为是第一导电区域，并且附加导电区域是邻近第一导电区域的第二导电区域。在一些实施方案中，第二导电区域电连接到第一探针卡焊盘。发明人已经认识到，当第二导电区域减小与第一探针卡焊盘和第二探针卡焊盘接触的探针引脚之间的间距时，连接到两个探针卡焊盘的探针引脚之间的电容耦合的所得增加将进一步减小阻抗并有助于探针引脚与待测试的部件之间的改进的阻抗匹配。
29.可植入本技术的方面而不需改变dut上的晶圆焊盘大小和间距布置。在一些实施方案中，当使第一探针引脚与第一晶圆焊盘接触时，第二导电区域将不与第一晶圆焊盘接触。在此类实施方案中，当使第一探针引脚与第一晶圆焊盘接触时，第二导电区域被配置为通过介电材料与第一晶圆焊盘分离。因此，不需要扩大第一晶圆焊盘以容纳在探针引脚之间引入的附加导电区域，根据本文所述的实施方案的探针卡组件可用于测试现有晶圆并且提供改进的阻抗匹配。
30.在一些实施方案中，第二导电区域是短探针引脚的一部分，该短探针引脚具有与第一探针卡焊盘接触的第一端，而当第一探针引脚接触第一探针卡焊盘和第一晶圆焊盘时，短探针引脚的第二端不到达第一晶圆焊盘。第一晶圆焊盘可被成形为适应来自第一探针引脚和短探针引脚二者的接触。短探针引脚从第一探针卡焊盘朝向晶圆延伸，并且设置在第一探针引脚与第二探针引脚之间，使得第一探针引脚与第二探针引脚之间的互感减小，同时增大第一探针卡焊盘和第二探针卡焊盘之间的电容耦合。在一些实施方案中，短探
针引脚固定在导向板中部分填充的孔中，其中在部分填充的孔的末端处的介电材料用作短探针引脚的支撑并且将短探针引脚与第一晶圆焊盘进行介电分离。
31.在其它实施方案中，第一探针引脚被成形为具有横向地沿平行于探针卡的电路板表面的方向的突起，并且有时称为“粗探针引脚”。在此类实施方案中，第二导电区域是突起的一部分，并且突起更靠近第二探针引脚延伸，使得第一探针引脚与第二探针引脚之间的间距减小，并且因此第一探针引脚与第二探针引脚之间的互感减小，同时增大第一和第二探针卡焊盘之间的电容耦合。
32.上述方面和实施方案，以及另外的方面和实施方案，在下面进一步描述。这些方面和/或实施方案可单独、一起或以两者或更多者的任何组合使用，因为本专利申请在这一点上没有限制。
33.图1是根据本技术的各方面的示例性测试系统的高级示意图。图1示出了根据本技术中公开的方法的包含测试计算机12的测试系统10，该测试计算机控制测试器16以对待测设备(dut)22执行测试。在一些情况下，测试器16可以是使用本领域已知的技术来构造的自动化测试装备(ate)。dut 30可以是用于测试的任何合适的设备。例如，dut 30可以是设置在晶圆20的表面上的半导体管芯。在一些实施方案中，dut 30可以是未切割的半导体管芯，以及也在晶圆20上多个类似的管芯，用于用ate 16进行测试。ate 16可包含用于生成和/或测量针对dut 20的测试信号14的电路。ate 16可包括被配置为生成或测量不同类型的模拟或数字信号的多个仪器。
34.应当理解，图1是自动化测试系统的极大简化的表示。例如，尽管未示出，但测试系统10可包括控制ate 16内的仪器的操作的控制电路。另外，测试系统10可包括处理电路以处理测量结果并且确定dut 30是否正在正确地操作。可在ate 16内提供探针卡，以将dut上的测试点连接到ate 16内的仪器的对应测试点。另外，图1示出了ate 16与dut 30之间的单个信号路径。本领域的技术人员将会理解，测试dut(诸如半导体晶圆上的设备)可能需要生成并测量数百个或数千个测试信号。因此，如本文所述的电路可在ate 16内复制多次并且被控制以提供用于测试dut 20的同步测试信号。此外，尽管图1示出了其中正在测试单个dut 20的场景，但测试系统10可被配置为测试多个设备。
35.无论生成或测量测试信号的仪器或其他部件的数量以及被测设备的数量如何，测试系统10均可包括在dut 30与ate 16内的仪器之间路由信号的信号递送部件。
36.此外，应当理解，如图所示的其他部件是示例性的而非限制性的。例如，尽管测试计算机12在图1中被示为个人计算机(pc)，但应当理解，可使用任何合适的计算设备来实现测试计算机，例如，移动设备或计算机工作站。测试计算机12可连接到网络并且能够通过网络访问资源和/或与连接到网络的一个或多个其他计算机进行通信。
37.图2为根据一些实施方案的探针卡组件100的示意图。探针卡组件100可以是在ate 16(如图1中所示)中使用的探针卡组件，以将ate内的仪器与dut 30交接。
38.如图2所示，探针卡组件100包括第一电路板200、第二电路板300、具有设置在内部的多个探针引脚410的导向板400。第一电路板200竖直地堆在第二电路板300上方并且例如经由焊料凸块210的阵列电连接到第二电路板，但是可在两个电路板之间进行任何其它合适的连接。两个电路板200、300可以是探针卡组件100内的探针卡的一部分。第二电路板300具有设置在面向dut 30的表面320上的多个探针卡焊盘310。探针卡焊盘310电连接到探针
引脚410的顶端410a，其中每个探针引脚410在自由端410b处具有探针，该探针引脚定位成与dut 30上的对应晶圆焊盘110接触。探针卡100可被配置为利用晶圆焊盘110的特定布置测试特定dut，并且不同的探针卡可用于不同的dut。探针卡100可以可移除地附接到ate 10的其余部分。附接机构是本领域已知的，并且为简单起见未示出。
39.dut 30可以是如图1中的示例中所示的晶圆20上的dut阵列中的一个阵列，并且可在制造期间同时测试一个或多个dut以用于质量保证。dut 30可以是半导体管芯，其具有从绝缘表面32暴露的晶圆焊盘110阵列，该绝缘表面与互连器和半导体部件连接，互连器和半导体部件设置在绝缘表面下方的dut 30(未示出)内。虽然晶圆焊盘110被示出为金属焊盘，但是应当理解，本技术的各方面不限于此，并且可使用半导体晶圆上的测试点的任何合适的实施方案，诸如金属迹线、焊料凸块或本领域已知的合适的导电结构的一部分。dut 30可具有大量测试点，诸如至少500个、至少1,000个或介于500个和5,000个之间的测试点，这些测试点以任何合适类型的网格阵列布置在绝缘表面32上。网格阵列的示例包括同心阵列、六边形紧密堆积阵列、正交阵列或其混合物。每个测试点还可具有任何合适的形状，诸如但不限于矩形、圆形、椭圆形。当从垂直于绝缘表面32的竖直方向(v)观察时，测试点阵列具有对应于晶圆焊盘110阵列的几何中心的质心112。
40.探针引脚410可以是竖直型探针引脚设计，其中每个探针引脚与待探测的晶圆基本上垂直地定向。每个探针引脚410可由具有任何合适横截面形状的金属线形成。虽然图2示出了探针引脚是直的，但是应当理解，当在探针卡焊盘310与dut上的晶圆焊盘110之间压缩探针引脚时，探针引脚410在探针引脚的至少一部分中可具有微小曲率，该部分形成顺应弹簧。在一些实施方案中，稍微弯曲的探针引脚可被称为cobra引脚。
41.导向板400具有多个导向孔，在导向孔中装配有单独的探针引脚410。导向孔布置成阵列，该阵列与dut上的特定晶圆焊盘阵列110对准，使得探针引脚410的探针410b可在测试期间落在每个对应晶圆焊盘110上并与其电接触。在一些实施方案中，可认为导向板400是位于第二电路板300与dut 30之间的中介层，并且用于通过多个探针引脚410接合探针卡焊盘310与dut 30上的晶圆焊盘110之间的布线。中介层400可包括半导体衬底，该半导体衬底包括绝缘材料，诸如介电材料。
42.在制造探针卡组件100期间，导向板400可经由一个或多个机械紧固件(未示出)机械地紧固到第二电路板300，使得探针卡焊盘310的阵列和探针引脚410的阵列接触。
43.探针卡焊盘310由一层或多层导电材料形成，诸如金属，并且布置成与探针引脚410和晶圆焊盘110的阵列大致对准的阵列，使得当焊盘312的中心与探针引脚阵列的中心412对准时，每个顶端410a接触对应的探针卡焊盘310。焊盘阵列310的中心312可被计算作为阵列中的焊盘的质心312。每个探针卡焊盘310可以具有本领域已知的任何合适的形状和空间布置。
44.第二电路板300可包括介电体，其中焊盘310阵列设置在介电体的面向dut的表面320上。第二电路板300可以是印刷电路板(pcb)或印刷线路板。在一些实施方案中，第二电路板300可由多层有机材料(诸如聚合物)形成，并且可称为多层有机(mlo)板。
45.一些探针卡焊盘被配置为将测试信号携带到晶圆上的对应测试点，并且可被称为“信号焊盘”，而另一些探针卡焊盘被配置为向晶圆提供诸如接地或电源等参考电压，并且可分别称为“接地焊盘”或“电源焊盘”。在一些实施方案中，测试信号、电源和接地电压经由
第二电路板300内的互连结构提供给信号焊盘、接地焊盘和电源焊盘。互连结构经由例如焊料凸块210和第一电路板200将相应探针卡焊盘耦合到测试系统的其余部分。
46.图2示出了可以是嵌入第二电路板300内的互连结构的一部分的通孔结构302和迹线304。在图2所示的示例中，通孔结构302是导电结构，该导电结构竖直延伸以将板300的表面320上的探针卡310互连到设置在平行于表面320但从该表面竖直偏移的不同平面(诸如迹线304)中的另一导电结构。迹线304是在板300内横向延伸的导电结构。应当理解，虽然为了简单起见，图2中仅示出了一层迹线304，但是本技术的实施方案不限于此，并且多个迹线304可设置在板300内并且设置在一个以上横向平面中，以在板300内侧向地互连部件。类似地，可提供多个通孔结构302以将迹线与表面320上的一个或多个探针卡焊盘310互连，或者将迹线与板200和300之间的焊料凸块210互连。
47.在信号焊盘上携载的测试信号可以是在晶圆内生成的信号，并且从晶圆上的测试点测量，或者是提供给晶圆上的测试点的外部生成的刺激信号。在一些实施方案中，测试信号可以是射频信号，该射频信号具有至少10mhz、至少100mhz、至少1ghz、至少10ghz、介于10mhz与10ghz之间、介于100mhz与1ghz之间或适合于探针卡组件下的待测半导体设备的任何其它频率范围的频率。
48.电源焊盘可将外部电力从测试仪供应至晶圆上的部件。提供的电源可以是直流(dc)电源，以及交流(ac)电源。在一些实施方案中，可以至少10mhz、至少100mhz、至少1ghz、至少10ghz、介于10mhz与10ghz之间、介于100mhz与1ghz之间或适合于探针卡组件下的待测半导体设备的任何其它频率范围的频率向晶圆上的部件提供交流电源。与板300上的电源焊盘接触的探针引脚可比用于信号焊盘的探针引脚携带更大量的dc或ac电流。一些提供的dc或ac电流可通过导电路径从探针卡电路板上的电源焊盘流到连接至电源焊盘的探针引脚，流到被测晶圆上的对应晶圆焊盘，流到被测晶圆内的部件，并且经由对应探针引脚和晶圆焊盘返回到探针卡电路板上的一个或多个接地焊盘。
49.在一些实施方案中，探针卡内的电路板可以具有可处理或调节探针卡焊盘上的信号的附加部件。附加部件可以是无源部件，诸如但不限于分立电阻器、电容器、电感器或电容器芯片。在图2所示的示例中，旁通电容器或解耦电容器306例如通过表面安装设置在第二电路板300的表面320上。旁路电容器306经由迹线304和通孔结构302连接到电源焊盘310，以滤除dc电源电压中的非dc分量。根据应用，可提供各种其它类型的附加部件，包括有源电路，诸如半导体芯片。本领域已知的任何合适的包装技术可用于提供探针卡内的电路板上的附加部件，诸如但不限于安装在外表面上或嵌入一个或多个电路板的内部。
50.高频暂态电力由测试仪或由待测晶圆本身上的部件提供。在一些实施方案中，可在回路配置中测试晶圆，其中高频暂态电力由电流路径提供，该电流路径从被测晶圆上的第一区域处的部件经由晶圆焊盘和对应探针引脚向上到达第一探针卡焊盘，通过探针卡中的电路板内的一个或多个迹线和通孔引导到第二探针卡焊盘，然后通过其对应的晶圆焊盘和连接到第二探针卡焊盘的探针引脚到达晶圆上的第二区域处的电力部件。
51.无论信号和电力如何被分配给探针卡组件中的探针卡焊盘阵列，发明人已经认识到，当经由诸如探针引脚410等竖直探针引脚将高频测试信号和高频暂态电力信号传输到dut时，来自相邻探针引脚之间的高感应耦合的高阻抗可能不期望导致阻抗失配和晶圆处的信号损失。为了解决这个问题，本技术的方面涉及在相邻探针引脚之间提供附加导电区
域，如下文更详细地描述。
52.图3b示出了根据在相邻探针引脚之间没有附加导电区域的实施方案，布置在dut 30和如图2所示的探针卡组件100内的电路板300之间的部件的剖视图。
53.图3b说明当使探针卡组件与dut 30电连通以用于操作测试仪来测试dut 30时的配置。在图3b中，设置在电路板300的底表面320处的第一探针卡焊盘1310被第一探针引脚1410的顶端1410a物理地电接触，而底端1410b物理地电接触dut 30的顶表面32上的第一晶圆焊盘1110。类似地，设置在电路板300的底表面320处的第二探针卡焊盘2310被第二探针引脚2410的顶端2410a物理地电接触，而底端2410b物理地电接触dut 30的顶表面32上的第二晶圆焊盘2110。
54.应当理解，虽然仅示出了一对探针引脚和少量焊盘，但是这样的描述仅出于简单和说明性目的，本技术的实施方案可在探针卡组件中具有任何数量的类似部件。
55.探针引脚1410和2410可彼此相邻，并且在二者之间没有其它探针引脚。在一些实施方案中，每个探针引脚1410和2410是由金属制成的竖直型探针引脚，并且顶端1410a、2410a具有用于与相应探针卡焊盘1310、2310进行电连接的弹簧触点。底端1410b、2410b具有定位成接触对应晶圆焊盘1110、2110的探针引脚。探针引脚1410、2410可具有任何合适的横截面形状，并且在一些实施方案中，可以是外径为约10到100μm(诸如在示例中为30μm)的圆柱形导线。可在底端处设有任何合适形式的探针，以提供与晶圆焊盘的顺应性接触。每个探针引脚1410、2410在竖直方向上的高度为约1至10mm，如6mm。
56.图3a为如图3b所示的电路板300的底表面320的局部俯视图。图3a示出了一个实施方案，其中每个探针卡焊盘1310、2310具有圆形形状，但是应当理解，应用的方面应不限于此，并且可使用任何形状和大小，这些形状和尺寸使用本领域已知的用于探针卡焊盘的制造技术制造。在图3a所示的示例中，每个探针卡焊盘可具有直径为约50至100μm，诸如30μm的圆形形状。探针卡焊盘1310、2310可包括铜。每个探针卡焊盘1310、2310可被配置为电源焊盘、接地焊盘或信号焊盘。
57.探针引脚1410和2410被间隔开，使得它们的顶端1410a、2410与相应探针卡焊盘1310、2310的中心接触，其中探针引脚1410、2410的中心间距为约100至150μm，诸如125至130μm。在探针卡焊盘具有约70μm直径的示例中，探针引脚具有约30μm直径，其中中心间距为约130μm，相邻探针引脚1410、2410之间沿横向方向的最近间距d约为d1＝130-30＝100μm。晶圆焊盘1110、2110可以在尺寸和中心间距上与探针卡焊盘类似，并且具有在测试期间大致落在晶圆焊盘的相应中心上的探针1410b、2410b。
58.探针引脚1410、2410可固定在设置在导向板400中的孔中。导向板400可由介电材料形成，并且还可被称为具有顶表面402和底表面404的中介层。探针引脚1410、2410可被称为设置在中介层400中的弹簧引脚，并且从顶表面402延伸到底表面404。
59.在图3b中，相邻探针引脚1410和2410之间存在互感l1，并且此类电感l1有助于在如图3b所示的配置中探针卡焊盘1310、2310之间的电感。发明人已经理解并且认识到，互感l1取决于分离探针引脚的介电材料的组成和尺寸，并且通常随着d1增加而增加。探针引脚之间的介电材料可以是空气，或者可以是固体介电材料。在一些实施方案中，探针引脚之间的介电材料是与导向板400相同的介电材料。
60.发明人还认识到，虽然d1可以减小以减小互感l1，但是在一些情况下，由于需要每
个探针引脚1410、2410与晶圆焊盘对准并接触晶圆焊盘，探针引脚的中心间距可由晶圆焊盘1110、2110的设计决定。存在防止晶圆焊盘1110变得更接近的各种限制，诸如但不限于由测试仪的客户改变dut设计的不灵活性，或者晶圆焊盘的制造过程中防止焊盘间距收缩的图案化公差和分辨率限制。
61.图4b示出了根据一些实施方案的在相邻探针引脚之间具有附加导电区域的探针卡组件的示例性实施方式的剖视图。图4b中使用相同的附图标记来指在前图中出现的相同部件。
62.在图4b中，第一探针引脚3410的探针针3410b可被视为导电区域，该导电区域朝向第一晶圆焊盘3110竖直地延伸并且与其接触。附加导电区域被实现为邻近第一探针引脚3410的竖直引脚4410，并且位于第一探针引脚3410与第二探针引脚2410之间。第一探针引脚3410经由顶端3410a接触第一探针卡焊盘3310，并且经由底端1410b接触第一晶圆焊盘3110。类似地，第二探针引脚2410经由顶端2410a接触第二探针卡焊盘2310，并且经由底端2410b接触第二晶圆焊盘2110。
63.引脚4410电连接到第一探针卡焊盘3310，但是因为其竖直长度短于将第一探针卡焊盘3310与第一晶圆焊盘3110连接的第一探针引脚3410的竖直长度而不接触第一晶圆焊盘3110。因此，引脚4410也可以称为“短引脚”。短引脚4410可比第一探针引脚3410短0.2mm、0.5mm、1mm、0.2至2mm或任何合适的量。在一个示例中，第一探针引脚具有6mm的竖直长度，短引脚4410可具有5mm的竖直长度。
64.短引脚4410的自由端4410b面向dut 30，但是通过电介质4412与第一晶圆焊盘3110分离。电介质4412可以是任何合适的绝缘介电材料，包括本领域已知的空气或固体介电材料。在一些实施方案中，短引脚4410由与探针引脚3410相同的金属圆柱形导线和类似的横截面尺寸构成，并且在顶端4410a处具有弹簧触点，以接触第一探针卡焊盘3310。在此类实施方案中，自由端4410b可由构成导向板或中介层400的介电材料物理地支撑。例如，导向板400可包括部分填充的孔，该部分填充的孔配合并物理地支撑短引脚4410，使得自由端4410b搁置在部分填充的孔的底部处的介电材料上。
65.短引脚4410在晶圆30的表面32上沿竖直方向的投影可部分地或完全地在晶圆焊盘3110的边界之外，如图4b所示。这是因为晶圆焊盘2110和3110之间的中心距离大于引脚2410与4410之间的中心距离。发明人已经认识到，由于短引脚4410不接触第一晶圆焊盘3110，因此不需要重新设计dut上的焊盘图案，以根据本技术中的一些实施方案来容纳具有短引脚的探针卡组件，并且可维持与现有的待测晶圆的兼容性。
66.图4a为如图4b所示的电路板300的底表面320的局部俯视图。因为第一探针卡焊盘3310与两个探针引脚接触：第一探针引脚3410和短引脚4410，所以探针卡焊盘3310的形状沿平行于横向方向的长轴从第一探针3410朝向第二探针2410拉长以容纳来自短针脚4410和第一探针针脚3410的接触弹簧，如图4a所示。在一个示例中，探针卡焊盘3310可沿长轴具有110μm的长度，并且沿垂直于长轴的短轴具有70μm的宽度。应当理解，虽然针对第一探针卡焊盘3310示出了椭圆形形状，但是可使用可以维持与顶端4410a和3410b接触的任何合适的形状。
67.返回参考图4b，在存在短引脚4410的情况下，探针引脚2410与短引脚4410之间的最近距离d2小于当导电区域4410不存在时探针引脚2410和3410之间的距离。由于探针引脚
之间的距离减小，与如图3b所示是探针卡焊盘2310和1310之间的互感l1相比，如图4b所示的探针卡焊盘2310、3310之间的互感l2较小。作为进一步的结果，探针卡焊盘2310与3310之间的电容耦合增加。电容增加和互电减小的组合效应可能导致阻抗降低，这可更好地匹配dut上的其它部件。在一些实施方案中，可以使图4b中的d2显著小于如图3b所示的d1。例如，d2可以是50μm或更小。在一个示例中，短引脚4410通过宽度为10μm的间隙4420与第一探针引脚3410分离，其中d2为50μm。
68.图4c为作为图4b中所示的探针卡组件的变形的实施方案的剖视图。在图4c中，可提供桥接件4414，该桥接件将第一探针引脚3410b的底端连接到短引脚4410的自由端4410b，使得电流可在两端之间流动。在自由端4410b中的未端接的短截线处的电磁共振可能对探针卡组件中的阻抗具有影响，并且可通过添加桥接件以将自由端4410b电短接到相邻探针引脚3410来消除此类共振。
69.图5b示出了根据一些实施方案的在相邻探针引脚之间具有附加导电区域的探针卡组件的另一个示例性实施方式的剖视图。图5b中使用相同的附图标记来指在前图中出现的相同部件。
70.在图5b中，提供第一探针引脚5410，该第一探针引脚将第一探针卡焊盘5310与第一晶圆焊盘5110连接。探针引脚5410在探针引脚的底端处具有呈探针5410b形式的第一导电区域，用于接触第一晶圆焊盘5110。探针引脚5410具有呈突起5450的形式第二导电区域，该第二导电区域朝向第二探针引脚2410横向延伸，使得第一探针引脚5410与第二探针引脚2410之间的最近距离d3小于当突起5410不存在并且当探针引脚5410在整个长度上具有均匀宽度时的探针引脚5410和2410之间的距离。
71.由于探针引脚之间的距离减小，与如图3b所示探针卡焊盘2310和1310之间的互感l1相比，如图5b所示的探针卡焊盘2310、5310之间的互感l3较小。作为进一步的结果，探针卡焊盘2310和5310之间的电容耦合增加。电容增加和互电减小的组合效应可能导致阻抗降低，这可更好地匹配dut上的其它部件。在一些实施方案中，可以使图5b中的d3显著小于如图3b所示的d1。例如，d3可以是50μm或更小。
72.突起5450不与第一晶圆焊盘5110接触，相反通过介电材料5412与第一晶圆焊盘5110分离，该介电材料在许多方面可类似于如图4b所示的电介质4412。突起5450在晶圆30的表面32上沿竖直方向的突起可部分地或完全地在晶圆焊盘5110的边界之外。当突起5450不接触第一晶圆焊盘5110时，根据一些实施方案，不需要重新设计dut上的焊盘图案以容纳在探针引脚上具有突起的探针卡组件。
73.在一些实施方案中，第一探针引脚5410b的底端可以是具有圆形横截面的针，并且突起5410可以是与探针5410b的直径相比具有放大直径的圆柱形导线。在图5b所示的示例中，突起5410与探针针5410b同心对准，使得突起出现在探针针5410b的侧面上。此类实施方案有时可被称为“粗探针引脚”，其中穿过探针引脚5410的竖直轴线的横截面示出了突起5450的矩形形状，如图5b所示。
74.在多个方向上周向延伸的突起可相对于沿多个方向的探针引脚对提供改进的感应和电容特性，但是应当理解，不需要突起是“粗探针引脚”或轴向对称的一部分。无论突起的几何形状如何，第一探针引脚5410可设置在导向板400中，并且在一些实施方案中，由构成导向板400的介电材料物理地支撑。例如，导向件400可包括通孔，该通孔被成形为使突起
5450与探针引脚5410配合。
75.作为导电区域的突起5450经由探针引脚5410的顶端5410a电连接到第一探针卡焊盘5310。顶端5410a可以是圆柱形导线，并且可具有用于接触探针卡焊盘5310的弹簧。
76.在一些实施方案中，顶端5410a的直径可显著小于突起5450的宽度，使得不需要扩大探针卡焊盘5310以容纳超过一个探针引脚，从而简化电路板300的制造过程。
77.图5a为如图5b所示的电路板300的底表面320的局部俯视图，并且示出了探针卡焊盘5310的形状可基本上类似于探针卡焊盘2310的形状。当使顶端5410a与顶端2410a具有相同的形状时，可以使探针卡焊盘5310和2310在形状基本上相同并且具有与如图3a所示的探针卡焊盘2310和1310相似的间距。
78.返回参考图5b，第一探针卡焊盘5310可以是预期在测试期间承载大量电流的接地焊盘或电源焊盘。在一些实施方案中，第二探针卡焊盘2310可以是信号焊盘，并且其对应的探针引脚2410在同一探针卡焊盘上不具有突起、相邻的短探针引脚或任何其它附加导电区域。考虑到信号焊盘和对应探针引脚的量可能比电源/接地焊盘和对应探针引脚大得多，仅在电源焊盘或接地焊盘上而不在信号焊盘上具有附加导电区的这种布置可节省探针卡组件的制造成本。
79.图6b示出了根据一些实施方案的图4b所示实施方案的变型的剖视图。在图6b中，第一探针引脚6411将第一晶圆焊盘6111与第一探针卡焊盘6311连接，而第二探针引脚6412将第二探针卡焊盘6312与第二晶圆焊盘6112连接。第一导电区域6413和第二导电区域6414设在第一探针引脚6411与第二探针引脚6412之间，其中第一导电区域6413邻近第一探针引脚6411并且电连接到第一探针卡焊盘6311。第二导电区域6414邻近第二探针引脚6412并且电连接到第二探针卡焊盘6312。
80.在探针引脚之间提供两个导电区域可进一步减小电连接到两个探针卡焊盘的探针引脚之间的距离。在一个示例中，导电区域6413和6414之间的最近距离d4可以是20μm或更小。
81.在图6b所示的实施方案中，第一导电区域6413是平行于但短于第一探针引脚6411的第二探针引脚。例如，第一探针引脚6411可具有6mm的长度，而第二探针引脚可具有5mm的长度并仅在顶部接触第一探针卡焊盘6311，并且通过介电材料在底部与第一晶圆焊盘6111分离。第一探针引脚6411与第二探针引脚6412之间的间隙可以是10μm或更小。类似地，第二导电区域6414可以是平行于但短于第二探针引脚6412的第四探针引脚。
82.图6a是如图6b所示的电路板300的局部俯视图。在这样的实施方案中，因为短探针引脚6413、6414不与晶圆焊盘6111、6112接触，因此不需要重新设计来改变dut 30上的焊盘图案。因为每个探针卡焊盘6311、6312与两个探针引脚接触，所以探针卡焊盘6311、6312的形状可沿平行于横向方向的长轴从第一探针引脚6411朝向第二探针引脚6412拉长，以容纳来自短引脚6413和短引脚6414两者的接触弹簧，如图6a所示。应当理解，虽然针对每个探针卡焊盘6311、6312示出了椭圆形形状，但是可使用可以维持与两个探针引脚接触的任何合适的形状。
83.根据一方面，如图6a所示的探针卡焊盘6311、6312可以是接地焊盘或电源焊盘，其中减小的互感可有助于改进阻抗以更接近期望的阻抗值。
84.图7b示出了根据一些实施方案的图5b所示实施方案的变型的剖视图。在图7b中，
第一探针引脚7411将第一晶圆焊盘7111与第一探针卡焊盘7311连接，而第二探针引脚7412将第二探针卡焊盘7312与第二晶圆焊盘7112连接。第一探针引脚7411具有第一突起7413，而第二探针引脚7412具有横向朝向彼此突出的第二突起7414。因此，电连接到两个探针卡焊盘的探针引脚之间的距离减小。在一个示例中，突起7413和7414之间的最近距离d5可以是20μm或更小。第一突起7413和第二突起7414可分别被视为第一导电区域和第二导电区域。
85.图7a是如图7b所示的电路板300的局部俯视图。根据一方面，如图7a所示的探针卡焊盘7311、7312可以是接地焊盘或电源焊盘，其中减小的互感可有助于改进阻抗以更接近期望的阻抗值。
86.以上描述本发明的至少一个实施方案的多个方面，应当理解本领域的技术人员可易于进行各种改变、修改和改进。此类改变、修改和改进旨在作为本公开的一部分，并且被视为落入本发明的精神和范围内。此外，尽管指示出本发明的优点，但是应当理解，并非本文所述的技术的每个实施方案均将包括每个所述优点。一些实施方案可能无法实现本文有利地所述的任何特征，并且在一些情况下，可实现所述特征中的一个或多个以实现另外的实施方案。因此，上述的说明和附图仅作为举例的方式。
87.可单独地、结合地或以在上述实施方案中未特别讨论的各种配置方式使用本发明的多种方面，因此其应用不受限于上述说明所述或附图中所示的组件的细节和配置。例如，在一个实施方案中所述的方面可以任何方式与其他实施方案中所述的方面结合。
88.另外，本发明可实施为一种方法，并且已提供其示例。作为该方法的一部分执行的操作可通过任何合适的方式来排序。因此，可构建以不同于所示的顺序执行操作的实施方案，这可包括同时执行某些操作，即使这些操作在各示例性实施方案中被示为顺序操作。
89.在权利要求中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等序数术语修饰权利要求要素，其本身并不意味一个权利要求要素相对于另一个的任何优先权、优先序或顺序或者执行方法操作的时间顺序，而是仅用作将具有某个名称的一个权利要求要素与另一个具有相同名称(除了使用的序数术语)的要素加以区分的标签，以辨别权利要求要素。
90.术语“大约”和“约”在一些实施方案中可用于意味着在目标值的
±
20％以内，在一些实施方案中指在目标值的
±
10％以内，在一些实施方案中指在目标值的
±
5％以内，并且在一些实施方案中指在目标值的
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2％以内。术语“大约”和“约”可包括目标值。
91.另外，本文所用的短语和术语均是用于说明的目的，并且不应视为限制。本文中所使用的“包括”、“包含”或“具有”、“内含”、“涉及”和它们的变型形式均意味着包含其后所列的项目及其等同物以及额外的项目。