具有电介质流体分配器的探针卡系统的制作方法

本公开涉及用于利用探针卡测试集成电路晶片的系统和方法。

背景技术：

在制造半导体器件期间，在半导体晶片上创建电子电路，并且然后将晶片切块成单个芯片。在切块之前，集成电路一般要经受电气测试以确定电路是否恰当工作。典型地，晶片诸如通过真空安装被安装到机器的被称为晶片探针台的晶片卡盘。并且使晶片成为与探针卡的一个或多个探针尖针接触。以这种方式，使得在晶片上的接触焊盘与探针尖针的尖端之间进行电连接，从而允许集成电路针对适当的电气功能被测试。

由于在半导体晶片的电气测试期间可能存在的小距离和高电压，电介质击穿可能是问题。

所公开的技术的实施例解决了现有技术中的缺点。

附图说明

图1是根据实施例的探针卡的截面透视图；

图2是图1的探针卡的前视图；

图3是根据实施例的利用蠕动泵的分配器组件的部分的液压示意图；

图4是根据实施例的利用气体加压液体泵的分配器组件的部分的液压示意图；

图5是示出根据实施例的使用探针卡测试集成电路的方法的流程图。

具体实施方式

如本文所描述那样，本发明的实施例针对用于测试集成电路晶片的探针卡的新颖配置。在实施例中，分配器组件被耦合到探针卡，并且分配器组件被配置为将经计量的电介质流体的量递送到探针尖针的尖端。这可以帮助减少或消除在半导体晶片的电测试期间的电弧放电。在实施例中，经计量的量的电介质流体为被局部化在探针尖针的尖端的区域的若干滴或更少。因此，电介质流体可以在短时间段内蒸发并且不会在测试中的晶片上留下残留物。另外，当与把晶片完全浸泡在电介质流体中的现有系统相比时，被局部化的、相对小体积的电介质流体（若干滴或更少，如所注明那样）还允许晶片被更频繁地交换，准许更短的测试循环时间，并且使得系统能够被用于测试不能被完全浸没在流体中的晶片。

图1是示出根据本发明的实施例的探针卡的部分的截面透视图。图2是图1的探针卡的前视图。如在图1和图2中图示那样，用于测试被由晶片探针台的晶片卡盘102保持的集成电路晶片101的系统100可以包括探针卡103。探针卡103可以包括印刷电路板104、探针尖针105和分配器组件106。

探针尖针105典型地在探针卡103和测试中的晶片101之间提供电连接。如所图示那样，探针尖针105可以在探针尖针105的第一端107处耦合到电路板104，并且在探针尖针105的相对的第二端109处具有探针尖针105的尖端108。

探针尖针105可以例如由具有大约25密耳的直径的、诸如钨丝的布线制成。如在本领域中已知那样，一密耳是一英寸的0.001（其大约为0.025mm）。因此，25密耳是0.025英寸（大约0.635mm）。在探针尖针105的尖端108处，通过例如化学蚀刻布线，从而使布线直径可以被减小至大约5微米。如本领域中已知那样，一微米为大约0.000039英寸。因此，5微米是大约0.0002英寸。探针尖针105的从探针尖针的第一端107起到探针尖针的尖端108的整体长度典型地为大约1.25英寸，虽然其它长度也可以是合适的。

探针卡103可以包括耦合到电路板104的探针尖针嵌入部110，并且探针尖针105可以被固定到探针尖针嵌入部110。如所图示那样，探针尖针嵌入部110可以配合在电路板104中的孔或槽内，并且嵌入部螺母111可以被用于将探针尖针嵌入部110固定到电路板104。

分配器组件106被耦合到探针卡103并且被配置为将经计量的量的电介质流体递送到探针尖针105的尖端108。例如，分配器组件106可以包括泵112，以将电介质流体朝向探针尖针105的尖端108推进。如在图1和图2中图示那样，分配器组件106可以包括液体导管113和在液体导管113的端部115处的分配器阀114。分配器阀114被配置为递送经计量的量的电介质流体。分配器阀114可以是例如鸭嘴阀。因此，分配器组件106被定位为接近于探针尖针105的尖端108，以允许电介质流体在重力作用下从分配器组件106滴落或者在压力下从分配器组件106中喷出。

分配器组件106还可以包括被配置为将液体导管113耦合到探针卡103的分配器框架116。分配器框架116可以使分配器阀114相对于探针尖针105的尖端108固定，因此如上面讨论那样将分配器组件106定位为接近于尖针的尖端108。在具有探针尖针嵌入部110的实施例中，分配器框架116可以被固定到探针尖针嵌入部110。分配器框架116可以例如具有诸如在图1和图2中图示那样的弓形的或圆形的俯视图和矩形的横截面。

如上面注明那样，分配器组件106可以包括泵112，以将电介质流体朝向探针尖针105的尖端108推进。泵112可以是例如如下面针对图3和图4讨论那样的蠕动泵或气体加压液体泵。

分配器组件106可以包括储液器，其被配置为保持一定体积的电介质流体，诸如在下面分别针对图3和图4讨论的储液器317或储液器417。在实施例中，分配器组件106可以没有泵112，并且储液器可以被直接连接到液体导管113，液体导管113以分配器阀114终止。在这样的实施例中，储液器相对于分配器阀114的定位提供用以通过液体导管113推进电介质流体并且朝向分配器阀114进行推进的力。例如，储液器相对于分配器阀114的定位可以提供对于分配器组件106的高程水头。

在实施例中，分配器组件106可以没有分配器阀114。在这样的实施例中，泵112的动作可以通过液体导管113递送想要的体积的电介质流体并且将其递送出液体导管113的端部115。

图3是根据实施例的具有蠕动泵的分配器组件的部分的液压示意图。如在图3中图示那样，分配器组件306系统可以包括储液器317、蠕动泵312和分配器阀314。液体导管313连接蠕动泵312和分配器阀314。

储液器317被配置为保持一定体积的电介质流体。优选地，电介质流体具有每0.1英寸至少12kv的电介质强度（大约4700kv/m）。更优选地，电介质流体具有每0.1英寸至少25kv的电介质强度（大约9800kv/m）。甚至更优选地，电介质流体具有每0.1英寸至少38kv的电介质强度（大约15000kv/m）。电介质流体可以是例如由明尼苏达州圣保罗的3m公司提供的fluorinert®液体化合物，其具有每0.1英寸大于40kv的电介质强度（大约16000kv/m）。

分配器阀314允许电介质流体从液体导管313流动。如上面注明那样，分配器阀314可以是鸭嘴阀。

蠕动泵312例如可以诸如大约每十毫秒或更快地由提供dc脉冲的功率源供电。当蠕动泵312接收dc脉冲或其它信号以开始泵浦时，蠕动泵312使一定体积的电介质流体移动通过液体导管313。流体的这种移动在液体导管313中建立压力。当在液体导管313中的压力等于分配器阀314的开口压力时，分配器阀314打开，将少量的电介质流体排出到探针尖针105的尖端108上。优选地，分配器阀314的开口压力在大约1.5mbar和大约30mbar之间。更优选地，开口压力在大约3mbar和大约24mbar之间。甚至更优选地，开口压力在大约5mbar和大约17mbar之间。

如上面注明那样，电介质流体可以在重力作用下从分配器阀314滴落或者在液体导管313内生成的压力下从分配器阀314中喷出。该排出的流体在测试中的晶片101的电测试期间在施加高电压之前将测试区域包封成非导电的体积（电介质流体滴）。

优选地，分配器阀314、液体导管313或蠕动泵312或它们中的任何两个或三个被配置以使得该排出的少量电介质流体为若干滴或更少。例如，分配器阀314可以被配置为具有足以释放想要的量的流体的开口压力并且然后重新关闭。液体导管313可以被配置为保持一定体积的液体，以使得当从分配器阀314释放了想要的量的电介质流体时，液体导管313内的压力下降到分配器阀314的开口压力之下，引起分配器阀314再次关闭。另外，蠕动泵312可以被配置为使与想要由分配器阀314释放的液体的量对应的一定体积的电介质流体移动。例如，通过泵112移动的电介质流体的体积可以实质上等于想要由分配器阀314释放的液体的量。

优选地，想要由分配器阀314释放的所排出的液体体积或液体量在大约2立方毫米和大约14立方毫米之间。更优选地，所排出的体积在大约4立方毫米和大约12立方毫米之间。甚至更优选地，所排出的体积在6立方毫米和10立方毫米之间。

所排出的量优选地为具有所注明的体积的单个电介质流体滴。另外，分配器组件306优选地被配置为以在大约20毫秒和大约200毫秒之间的速率快速地递送所排出的体积。更优选地，分配器组件306被配置为以在大约35毫秒和大约175毫秒之间的速率递送所排出的体积。甚至更优选地，分配器组件306被配置为以在50毫秒和150毫秒之间的速率递送所排出的体积。例如，用于蠕动泵312的dc脉冲功率源可以被调谐来以想要的时间间隔提供脉冲信号，由此以所注明的间隔按每脉冲来产生想要体积的一滴。也可以使用其它配置来以想要的速率提供想要体积的电介质流体。

图4是根据实施例的具有气体加压液体泵的分配器组件的部分的液压示意图。如在图4中图示那样，分配器组件406可以包括储液器417、气体加压液体泵412、控制阀419和分配器阀414。液体导管413连接气体加压液体泵412、控制阀419和分配器阀414。

储液器417被配置为保持一定体积的具有如上面针对图3所讨论的电介质强度的电介质流体。分配器阀414允许电介质流体从液体导管413流动并且可以是鸭嘴阀。

如在本公开中所使用的，气体加压液体泵412是部分地填充有液体并且部分地填充有加压气体的容器。气体可以是例如空气或氮气。由加压气体创建的对液体的力引起液体诸如通过出口420离开容器。该容器还可以包括用于从加压气体源424接收加压气体的入口421以及用于液体的入口422。

控制阀419可以沿着液体导管413，在气体加压液体泵412和分配器阀414之间。控制阀419可以具有第一状态，该第一状态允许电介质流体从泵412流动通过液体导管413，以及具有第二状态，该第二状态阻断电介质流体流动通过液体导管413。优选地，控制阀419通过计算机化的数字控制（cnc）进行操作。因此，控制阀419可以是常闭的、弹簧偏置的螺线管操作的双向阀。

因此，在操作中，控制阀419可以是常闭的。控制阀419可以从处理器423接收信号以进行操作。作为响应，控制阀419可以打开以允许电介质流体移动通过液体导管413。流体的这种移动在液体导管413中建立压力。当液体导管413中的压力等于分配器阀414的开口压力时，分配器阀414打开，将少量的电介质流体排出到探针尖针105的尖端108上。分配器阀414的开口压力可以如上面那样用于图3的分配器阀314。如上面注明那样，电介质流体可以在重力作用下从分配器阀414滴落或在液体导管413内生成的压力下从分配器阀414喷出。这在测试中的晶片101的电测试期间在施加高电压之前将测试区域包封成非导电的体积（电介质流体滴）。

优选地，分配器阀414、液体导管413和控制阀419或它们中的任何两个或三个被配置以使得所排出的少量电介质流体为若干滴或更少。例如，分配器阀414和液体导管413可以如上面针对图3所讨论的那样配置。控制阀419可以被配置为一旦打开就只允许与想要由分配器阀414释放的液体的量相对应的体积的电介质流体通过。例如，被允许通过控制阀419的电介质流体的体积可以实质上等于想要由分配器阀414释放的液体的量。

优选的所排出的体积或想要由分配器阀414释放的液体的量如上面针对图3所讨论的那样。另外，所排出的量优选地为具有在图3的讨论中所注明的体积的单个电介质流体滴。如上面那样，分配器组件406优选地被配置为以在大约20毫秒和大约200毫秒之间的速率递送所排出的体积。更优选地，分配器组件406被配置为以在大约35毫秒和大约175毫秒之间的速率递送所排出的体积。甚至更优选地，分配器组件406被配置为以在50毫秒和150毫秒之间的速率递送所排出的体积。例如，处理器423可以被调谐来以想要的时间间隔向控制阀419提供操作信号，由此以所注明的间隔按来自处理器的操作信号产生一滴想要的体积。也可以使用其它配置来以想要的速率提供想要的体积的电介质流体。

图5是示出根据实施例的使用探针卡测试集成电路的方法的部分的流程图。如在图5中图示那样，使用探针卡测试集成电路晶片的方法500——该探针卡具有带有尖端的探针尖针——包括利用耦合到探针卡的分配器组件将经计量的量的电介质流体递送503到探针尖针的尖端。递送还可以包括操作502沿着固定到探针卡的液体导管的控制阀。

在实施例中，递送是将电介质流体滴递送到探针尖针的尖端。虽然滴的体积可以在上面针对图3讨论的优选的范围内，但是优选地，滴具有六至十立方毫米的体积。在实施例中，递送进一步包括以大约每秒一滴的速率递送滴。

方法500还可以包括操作501泵以将液体导管中的电介质流体朝向探针尖针的尖端推进。

方法500的探针卡、探针尖针、分配器组件、控制阀、液体导管和泵可以如上面针对图1至图4所描述的那样。

因此，所公开的技术的实施例通过在探针尖针的尖端处放置被局部化的相对小体积的电介质流体来帮助减少或消除在半导体晶片的电测试期间的电弧放电。因此，当与把晶片完全浸泡在电介质流体中的现有系统相比时，实施例可以允许晶片被更频繁地交换。具体地，要求晶片被完全浸没的系统还要求在测试周期期间晶片被缓慢地浸没并且被缓慢地从液体池取出，以防止飞溅或溢出到晶片探针台的周围组件上。然而，所公开的系统的实施例可以允许测试中的晶片被以标准速度放置到晶片探针台中并且从晶片探针台取出（意味着对于不使用液体池的晶片探针台而言典型的速率）。出于同样的原因，由于晶片不必被放置在液体池中，所以所公开的系统的实施例可以准许更短的测试周期时间。替代地，所公开的系统优选地花费200毫秒或更少时间来在探针尖针的尖端处施加被局部化的、相对小体积的电介质流体，并且电介质流体可以在电测试完成之后蒸发。同样地，所公开的系统可以被用于测试不能被完全浸没在流体中的晶片。

示例：

下面提供所公开的技术的说明性示例。技术的实施例可以包括下面描述的示例中的一个或多个以及任何组合。

示例1包括用于测试集成电路晶片的系统。系统包括探针卡和分配器组件。探针卡包括电路板和在探针尖针的第一端处耦合到电路板的探针尖针。探针尖针在探针尖针的相对的第二端处具有探针尖针的尖端。分配器组件被耦合到探针卡，并且分配器组件被配置为将经计量的量的电介质流体递送到探针尖针的尖端。

示例2包括示例1的系统，其中分配器组件包括泵，所述泵被配置为将电介质流体朝向探针尖针的尖端推进。

示例3包括示例2的系统，其中泵是蠕动泵。

示例4包括示例2的系统，其中泵是气体加压液体泵。

示例5包括示例2至4中的任何一个的系统，其中分配器组件进一步包括液体导管和沿着液体导管的控制阀。液体导管从泵的出口侧延伸。控制阀具有允许电介质流体从泵流动通过液体导管的第一状态和阻断电介质流体流动通过液体导管的第二状态。

示例6包括示例1至5中的任何一个的系统，其中分配器组件包括被配置为保持一定体积的电介质流体的储液器。

示例7包括示例1至6中的任何一个的系统，其中探针卡进一步包括耦合到电路板的探针尖针嵌入部，探针尖针被固定到探针尖针嵌入部。

示例8包括示例1至7中的任何一个的系统，其中分配器组件包括液体导管和在液体导管的端部处的分配器阀，并且所述分配器阀被配置为递送经计量的量的电介质流体。

示例9包括示例8的系统，其中分配器组件进一步包括被配置为将液体导管耦合到探针卡的分配器框架，分配器框架使分配器阀相对于探针尖针的尖端固定。

示例10包括示例1至9中的任何一个的系统，其中探针卡进一步包括耦合到电路板的探针尖针嵌入部。

示例11包括示例10的系统，其中探针尖针和分配器框架被固定到探针尖针嵌入部。

示例12包括示例8至11中的任何一个的系统，其中分配器阀是鸭嘴阀。

示例13包括使用探针卡测试集成电路晶片的方法，探针卡具有带有尖端的探针尖针。方法包括利用耦合到探针卡的分配器组件将经计量的量的电介质流体递送到探针尖针的尖端。

示例14包括示例13的方法，其中方法进一步包括操作泵以将液体导管中的电介质流体朝向探针尖针的尖端推进。

示例15包括示例13或示例14的方法，其中递送经计量的量包括操作沿着固定到探针卡的液体导管的控制阀。

示例16包括示例13至15中任何一个的方法，其中将经计量的量的电介质流体递送到探针尖针的尖端是将电介质流体滴递送到探针尖针的尖端。

示例17包括示例16的方法，其中将电介质流体滴递送到探针尖针的尖端进一步包括以在50毫秒和150毫秒之间的速率递送该滴。

示例18包括示例16的方法，其中将电介质流体滴递送到探针尖针的尖端是将电介质流体滴递送到探针尖针的尖端，该滴具有在6立方毫米和10立方毫米之间的体积。

所公开的主题的先前描述的版本具有许多优点，这些优点或者被描述或者对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。即使如此，不是所有这些优点或特征都在所公开的设备、系统或方法的所有版本中被要求。

附加地，该所写出的描述参考特定的特征。要理解的是，本说明书中的公开包括那些特定特征的所有可能的组合。例如，在一特定特征被公开在特定方面或实施例的上下文中的情况下，该特征还可以在可能的程度上被使用在其它方面和实施例的上下文中。

另外，当在本申请中参考具有两个或更多个所限定的步骤或操作的方法时，所限定的步骤或操作可以以任何顺序执行或同时执行，除非上下文排除那些可能性。

更进一步地，在本申请中使用术语“包括”及其语法等同物以意指可选地存在其它组件、特征、步骤、处理、操作等。例如，物品“包括”或“其包括”组件a、b和c可以仅包含组件a、b和c，或者其可以连同一个或多个其它组件一起包含组件a、b和c。

虽然已经为了说明的目的图示并描述了本发明的特定实施例，但是将理解的是，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改。因此，除了如由所附权利要求限制之外不应当对本发明进行限制。