专利名称：用于测试半导体器件的探针卡的制作方法
技术领域：
同样，传统陶瓷探针棒将探针插入在其一侧或两侧形成的一个或两 个窄槽并随后用环氧化物将其固定在那里。但是，由于陶瓷材料^f艮坚固， 开槽时不同地形成窄槽的深度和宽度，偏离最初设定值。大多数情况下， 这样的偏差主要出现在窄槽的中间部分。也就是说，由于执行这样的开槽， 窄槽的累积公差增大。结果，最后形成的窄槽的尺寸与最初形成的窄槽的 尺寸相差悬殊。用于多个芯片的传统探针棒是以这样的方式制造的，即加工大于 lOOmm的探针并随后用环氧化物和胶粘剂将其固定到探针棒上。但是，来 自环氧化物和胶粘剂的应力使得探针棒的中间部分弯曲大约30 n m。传统探针卡对于8英寸晶片要求大于8英寸的陶瓷板，对于12英寸的 晶片要求大于12英寸的陶瓷板。[16在高温条件下测试8英寸的陶瓷板时，分别在长度和宽度方向上发生 35jtm的热膨胀。陶资板尺寸越大，热膨胀越增大，从而增大陶资板的面积。
通常，探针卡在低于25。C的温度下被制造成具有芯片焊盘间距。但 是，测试晶片时，其第一测试步骤是在25X:的室温条件下、其第二测试步 骤是在85~ 100。C的高温条件下、其第三测试步骤是在低温条件下执行。 本发明的上述及其它目的、特征和其它优点将结合附图在下面详细 说明，在附图中
38
图1是前视图，其示出了依照本发明的用于测试半导体器件的探针卡 的探针； 这里，第一金属层优选地由Ni合金形成，第二层优选地由具有高传 导性的金属形成，第三层优选地由具有良好耐磨性、硬度和弹性的金属制 成。另一方面，用于第一金属层的材料不限于Ni合金。同样，用于第二和 第三金属层的材料可以选自其它金属一一取决于溅镀或电镀方法。
而且，探针10通过作为半导体加工工艺一部分的光刻工艺、蚀刻工 艺、溅镀或金属电镀工艺、以及化学机械抛光(CMP)工艺制造为细致且 均匀的形状。而且，插入的探针10不一致，其末端具有不规则高度(或显著差别 的平面度)时，探针10在倾斜的状态下刮擦芯片焊盘，并因此在加速传动 中与芯片焊盘分离。所以，正常的芯片都可以被这种低劣的刮擦判定为无 效。也就是说，为了防止接合侧与芯片焊盘分离，形成焊盘宽度的形状 为"tr3"的固定凹槽7。固定凹槽7具有多个凸出物7a并通过弹簧状臂 状物8与本体3—起整体地形成。执行芯片测试时，探针块25宽度上的热膨胀不会引起问题，但是纵 向热膨胀会引起问题。因此，重要的是减少探针块的纵向热膨胀。 这里，凸出单元16a的数目根据DUT的数目和芯片焊盘的间隔确定。 每个凸出单元16a的尺寸才艮据芯片焊盘的间距确定。
83为了防止探针棒20弯曲，探针棒均在其两端和两侧以相等距离形成 凸出物16a,随后以这样的方式连接探针棒，即一个探针棒的凸出单元与相 邻探针棒的凸出单元相应地接合在一起。然后，将邻接的探针棒并列地安 装在探针块座体30上。
进来，晶片测试以这样的方式进行，以一次刮擦的方式测试在8或12 英寸的晶片上形成的所有芯片。
[91为此，探针块座体必须与晶片具有相同尺寸。
[92根据半导体器件的类型，探针块首先制造成具有能插入2~3个探针 棒或3~4个探针棒与两个探针的空间。这里，该空间保证与芯片相同的面 积。然后，以必要的DUT数目纵向形成探针块组，随后将其相互并列地连 接，从而测试多个芯片。
[93探针棒的数目、探针块的尺寸和探针块座体的尺寸根据测试中使用 的芯片尺寸和刮擦动作的数目确定。
[94如上所述探针卡以允许测试头一次刮擦所有芯片的方式测试晶片上 图案化的所有芯片，然后确定芯片是好还是坏。
工业实用性
[95如上所述，依照本发明的用于测试半导体器件的探针卡能以这样的 方式构造，即探针的接合部分的形状与半导体器件的类型相对应， 一次测 试8或12英寸晶片上图案化的半导体芯片，在执行晶片测试时^:并吸收几 十个探针的刮擦重量，并防止在探针和探针棒长度增加时导致的探针棒的 弯曲现象，其中探针和探针棒的形状使得探针不能偏离芯片焊盘。
[96而且，依照本发明的探针卡具有比传统薄板探针更好的特性，例如 其硬度、弹性、耐磨性、和耐热性等。另外，本发明的探针卡提高传统探 针的电气和物理性能，因为选用了充分满足要求条件的金属并随后用溅镀 工艺、或电镀工艺、和CMP工艺处理。
[97虽然已经出于说明性的目的公开了本发明的优选实施方案，但本领 域的技术人员将意识到可以在不脱离所附权利要求中公开的本发明的范围 和精神的情况下进行各种修改、添加和替换。
权利要求
1.一种用于测试半导体器件的探针卡，其包括探针，用于吸收和分散弹力；探针棒，用于容纳该探针并防止该探针弯曲；以及探针块座体，用于安装相互并列地连接的探针块，其中每个探针块在探针棒装配在一起时形成。
2. 如权利要求l所述的探针卡，其中所述探针包括下端接触单元， 该下端接触单元包括弹簧形状的挠性支撑单元，其具有单级或双级结构； 用于吸收弹力的弹力吸收单元，其具有"f 的截面； 以及半圆形状的针部。
3. 如权利要求l所述的探针卡，其中所述探针在其本体中形成多个孔， 所述孔释放在高温条件下执行测试时所产生的热。
4. 如权利要求l所述的探针卡，其中探针以这样的方式构造，即具有单 级或双级结构的弹簧形状的挠性支撑单元在与下端接触单元臂状物相连接 的一部分处被切割，形成间隔部，其中所述臂状物在该探针刮擦焊盘时在 间隔部分内有限制地移动。
5. 如权利要求l所述的探针卡，其中所述探针的下端接触单元以这样的 方式形成，即弹簧状结构对称地排列而针部位于其中心。
6. 如权利要求5所述的探针卡，其中所述下端接触单元为对称形状，并 且位于针部相对侧的弹簧比针部的弹簧更厚，所述针部的臂状物具有悬臂 式结构。
7. 如权利要求l所述的探针卡，其中所述探针的上端接触单元具有PCB 垾盘的宽度的、用于接合表面的固定凹槽，其中该固定凹槽形成多个锯齿 状的凸出物，而且该臂状物具有双级结构。
8. 如权利要求l所述的探针卡，其中通过溅镀工艺或电镀工艺和CMP 工艺用所选的金属使所述探针成形为期望形式，其中所述下端接触单元的 针部方向的位置和所述上接触单元的方向的位置根据半导体器件的排列确 定。
9. 如权利要求l所述的探针卡，其中探针用Ni或Ni合金形成基础传导 层，并用选自Mn、 Mo、 Cu、 Au、 W、 Rh、 Co、或Cr的多种金属形成电 镀层。
10. 如权利要求l所述的探针卡，其中所述探针棒在其一侧或两侧形成 相互以等距离间隔的凸出单元，其中凸出单元之间的底面覆盖有环氧化物 以便形成均匀厚度的环氧层，该环氧层具有多个窄槽，该窄槽的位置与半 导体焊盘的位置相同。
11. 如权利要求l所述的探针卡，其中探针棒由陶瓷板、碳化硅板、硅 板、石英玻璃板、或半导体环氧树脂板中的一种制成。
12. 如权利要求l所述的探针卡，其中 所述探针块座体由陶瓷制成；所述探针块座体以这样的方式构造，即其内部和外部形状为八边形板 形状，其外部的边缘形成为台阶，内部具有台阶结构以使探针块可以安装 在台阶表面上。
全文摘要
本发明公开了用于测试半导体器件的探针卡，该探针卡能精确测试半导体芯片，其中探针、探针棒、和探针块座体经过改进，使得探针卡的每一部分的耐用性增加。该探针卡包括用于吸收和分散弹力的探针；用于容纳该探针并防止该探针弯曲的探针棒；以及用于安装相互平行连接的探针块的探针块座体。每个探针块在探针棒装配在一起时形成。
文档编号H01L21/67GK101346814SQ200680049035
公开日2009年1月14日 申请日期2006年12月22日 优先权日2005年12月26日
发明者宋光锡 申请人:宋光锡