具有应力消除结构的探针卡的制作方法

本发明大致涉及用于待测装置例如但不限于半导体装置的检测装置，具体地，本发明涉及包括一个或多个膨胀隙的探针卡组件。

背景技术：

半导体行业仍然需要在半导体晶圆上接入许多电子设备。随着半导体行业继续发展，装置变得更小并且更复杂。很多电子装置通常是半导体装置和圆晶上的电子连接件会进行电气检测。其中一些检测要求灵敏度测试，其中探针的通道之间的电绝缘系数在10¹⁰至10¹⁴ohms之间。这些测试(例如可靠性检测或类似检测)通常要求较长的检测时间，该时间范围会在几小时至几周之间。可靠性检测通常还包括温度上的较大区间，该温度区间为环境温度至约400℃之间的任一温度。当半导体装置变小时，用于检测这些装置的接触部(通常指的是垫片)也会变小。约50微米乘以50微米(甚至更小)的范围的相对较小的垫片要求相对较小的探针以及相对较高精度的探针对齐度。

多点检测是一种用于提高检测样本量而不会增加检测持久度的方法。多点检测依赖于同时检测半导体晶圆的相对较多的部分。多点检测尤其是在较广温度范围(例如如上所述的从近环境温度至约400℃)的多点检测包含额外挑战。例如，为了探针卡能够在一定温度范围内接触半导体晶圆上的多个位置点，探针卡通常需要将尺寸更改成与半导体晶圆几乎相同量级，并且通常必须在各种温度中保持大致平坦。探针卡的不匹配膨胀或者平坦度的变化会造成探针和半导体晶圆之间的定位错误。

探针卡通常由各种材料制成，例如但不限于由金属合金或类似物制成的探针卡板以及由陶瓷或类似物制成的探针芯。这些材料通常基于硅体和陶瓷的较低热膨胀性来选取，以提供相对较高的电绝缘系数。但是，这些材料通常具有不同的热膨胀系数，这会在部件之间产生应力，甚至会造成部件之间的移位。除非探针点进行调整，而由于所涉及的时间、受限接入以及复杂度问题，探针点的调整难以实现，因此探针点的调整移位会引起问题，因为这会影响探针和半导体晶圆片之间的对齐度。因此，探针卡组件的部件通常粘接在一起。当在较广的温度范围内进行检测时，将部件粘接在一起会导致部件或部件之间的粘接部的变形，甚至碎裂。

技术实现要素：

本发明大致涉及用于待测装置例如但不限于半导体装置的检测装置，具体地，本发明涉及包括一个或多个膨胀隙的探针卡组件。

在一些实施例中，探针卡组件，包括探针卡板以及粘接至所述探针卡板的至少一部分上的探针芯。在一些实施例中，所述膨胀隙形成在所述探针卡板中并且环绕所述探针芯。在一些实施例中，其中形成有膨胀隙的探针卡板能够在变化的温度中降低探针芯传递至探针卡板的压应力。

公开一种探针卡组件。所述探针卡组件包括探针卡板、探针芯和限定在所述探针卡板中的膨胀隙。所述探针芯包括用于将所述探针芯固定至所述探针板上的粘接部。所述膨胀隙环绕所述探针芯。

在一些实施例中，探针卡组件包括探针卡板以及粘接至所述探针卡板的至少一部分上的管状部。在这些实施例中，探针芯可以粘结至所述管状部上。膨胀隙可以保持在所述管状部和所述探针卡板之间。

公开另一探针卡组件。所述另一探针卡组件包括探针卡板、管状部和探针芯。所述管状部设置成插入至所述探针卡板的开口中并且设置成牢固地固定至所述探针卡板上。所述探针芯包括用于将所述探针芯固定至所述管状部上的粘接部。

附图说明

参考构成本发明的一部分的附图，其中示出一些实施例，本说明书所述的系统和方法可以在这些实施例中实现。

图1示出现有技术的探针卡组件；

图2示出根据一些实施例的具有应力消除膨胀隙的探针卡组件；

图3示出根据一些实施例的包括管状部的探针卡组件；

图4示出根据一些实施例的具有一个或多个膨胀隙的管状部。

在本文中，相同的参考符号表示相同的部件。

具体实施方式

本发明大致涉及用于待测装置例如但不限于半导体装置的检测装置。具体地，本发明涉及包括一个或多个膨胀隙的探针卡组件。

用于待测装置例如但不限于待测装置的检测装置能够用于较广范围的检测条件中。例如，检测条件可以包括从近似环境温度至约华氏400度的温度范围。在一些实施例中，低温检测装置还可以用于低于约华氏0度的温度中。当用于这些变化温度中，检测装置(例如探针卡组件)会发生变形，这是因为由不同材料制成的探针卡的部件造成的压应力所致。探针卡板的变形会影响探针卡组件与待测装置的对齐，尤其是相对于与探针卡板平行的平面的变形。

在一些实施例中，如这里所述，探针卡组件可以包括探针卡板、探针芯以及保持在探针卡板和探针芯之间的一个或多个膨胀隙。在一些实施例中，一个或多个膨胀隙可以减小探针卡板在平行于探针卡板的平面的方向上的变形。

图1示出现有的探针卡组件100的一部分的截面。探针卡组件100包括探针卡板1和探针芯5。可以理解，探针芯5包括多个探针(例如约1至约100个或更多)，为了本说明书的简洁，这些探针并未示出。探针芯5包括覆盖探针卡板1的粘接部2。该粘接部2设有能够牢固地固定至探针卡板1上的探针芯5的表面。该探针卡板1可以包括用于使用单个探针卡组件测试多个位置点的多个探针芯5。该探针卡板1可以由金属、金属合金或类似物制成。探针芯5通常由陶瓷材料制成。探针芯5的陶瓷材料具有比探针卡板1的金属合金更高的热膨胀系数。因此，当探针卡组件的温度升高时，探针卡板1会受到压应力。该压应力通常低于陶瓷和黏胶的压缩屈服强度，因而探针芯5以及探针板1上的粘合剂通常不会碎裂。但是，压应力会使得探针卡板1变形(例如弯曲或卷曲)。探针卡板1的变形尤其会出现问题，因为这会造成待测晶圆上的一个或多个探针和半导体片之间的不对齐现象。该不对齐现象会引起错误的检测结果或者甚至要求更换卷曲的探针卡组件，这会提高检测相关的成本。此外，该不对齐现象会在检测过程中引起错误的检测结果，从而要求重新进行检测。由于这些检测的持续，这会带来较明显的时间损耗。

图2示出根据一些实施例的探针卡组件200的一部分的截面。该探针卡组件200的各方面与图1的探针卡组件相同或相似。该探针卡组件200通常包括探针卡板10和具有粘接部20的探针芯15。在一些实施例中，探针卡板10的各方面可以与探针卡板1相同或相似，探针芯15的各方面可以与探针芯5相同或相似，粘接部20的各方面可以与粘接部2相同或相似。

探针卡组件200还包括限定在探针卡板10中的膨胀隙25。该膨胀隙25形成在探针卡板10的一部分中并且围绕探针芯15延伸。该膨胀隙25以远离设置有探针芯15的开口的距离b的方式形成。该距离b还对应于探针卡板10的固定有探针芯15的部分30的厚度。该探针芯15可以通过现有的方法例如但不限于黏胶固定至该部分30上。

膨胀隙25具有深度c和宽度d。该深度c和宽度d可以变化。在一些实施例中，深度c等于或约等于探针芯15的高度h。在一些实施例中，深度c大于探针芯15的高度h。在一些实施例中，相比于已知的探针卡组件100(图1)，由探针芯15造成的探针卡板10的压应力可以降低。在一些实施例中，距离b可以变化，以使得形成部分30的材料量在环绕探针芯15的圆周的范围上不恒定。例如，部分30可以设置成：粘接部20重叠至探针卡板10的位置处的距离b大于粘接部20未重叠至探针卡板10的位置处的距离b。由于压应力传递过程中的降低，所以在检测执行过程中要求的温度变化中，探针卡板10可以保持为大致平坦。在一些实施例中，膨胀隙25的配置(例如尺寸、形状、一致性等)可以基于检测实践进行选择。例如，膨胀隙25可以基于探针卡板10和探针芯15的材料进行设置。类似的，膨胀隙25可以基于执行测试的温度范围进行设置(还可以取决于探针卡板10和探针芯15的材料)。可以理解，前述条件的合理结合能够用来选取膨胀隙的配置。

可以理解，对于多点测试应用，探针卡板10可以包括多个探针芯15(未示出)。在这些实施例中，形成于探针卡板10一部分中且围绕探针芯15延伸的膨胀隙25可以与环绕多个探针芯15延伸的多个膨胀隙25重合。

在一些实施例中，对于直径为约300毫米的探针卡板10，膨胀隙25的增加可以使得探针卡板10保持平坦，并且误差在约5微米至约10微米之间。可以理解，这些参数只是示例性的而并非用来限制探针卡板10的几何结构。

图3示出根据一些实施例的探针卡组件300的一部分的截面。该探针卡组件300的各方面与图1的探针卡组件和/或图2的探针卡组件200相同或相似。该探针卡组件300通常包括探针卡板10和具有粘接部20的探针芯15。

该探针卡组件300还包括管状部35。探针芯15固定(例如使用参考上文的图2描述的相同方法)至管状部35上。根据一些实施例，该管状部35可以由与探针卡板10相同的材料制成。或者，根据一些实施例，管状部35可以由与探针卡板10不同的材料制成。

管状部35固定至探针卡板1上，以使得膨胀隙25保持在管状部35和探针卡板10之间。与探针卡组件200相似，膨胀隙25具有宽度d，该宽度d对应于探针卡板10的表面和与探针卡板10邻近的管状部35的表面之间的距离。在一些实施例中，膨胀隙25的宽度对应于将管状部35固定至探针卡板10上的一个或多个焊接部40的厚度。在一些实施中，管状部25由与探针卡板10不同的材料制成，该管状部35会要求在一些位置点上进行焊接，以将管状部35牢固地固定至探针卡板10上。在管状部35由与探针卡板10相同的材料制成的实施例中，与管状部35和探针卡板10由不同的材料制成的情形相比，该管状部35会在相对较多的位置点上进行焊接。通过将膨胀隙25保持在管状部35和探针卡板10之间，由温度浮动引起的压应力可以集中在管状部35，并且与图1的现有探针卡板相比，施加至探针卡板10上的压应力会降低。

在一些实施例中，焊接部40通常设置在远离待测装置的探针卡板10的上表面上。在一些实施例中，设置在探针卡板10的上表面上的焊接部40可以允许管状部在受到由温度变动引起的压应力作用时发生变形，同时能够降低传递至焊接部40进而传递至探针卡板10的压应力。在一些实施例中，设置在上表面上的焊接部40还可以例如简化探针卡组件300的制作过程。在一些实施例中，焊接部40可以设置在探针卡板10的上表面和探针芯15的上表面之间的位置处。在一些实施例中，管状部35还可以包括设置在探针芯15的上表面和探针芯15的下表面之间的焊接部40。

在一些实施例中，在与管状部的纵轴平行的方向上延伸的一个或多个膨胀隙可以沿着管状部35的外表面变形(如图4所示)。该一个或多个膨胀隙会允许管状部35的进一步变形，同时能够降低通过焊接部40传递至探针卡板10的压应力。

图4示出根据一些实施例的包括一个或多个管状膨胀隙45。图4的管状部35可以包括在图3的探针卡组件300中。可以理解，膨胀隙45的数量可以变化。进入至圆柱体的膨胀隙45的深度可以变化。在一些实施例中，膨胀隙45可以具有沿着膨胀隙45的长度的可变深度。在一些实施例中，一个或多个膨胀隙45具有一致的尺寸和形状等。在其他实施例中，一个或多个膨胀隙45的尺寸和形状等不同。

管状部35中的膨胀隙45通常会在与管状部35的纵轴l大致平行的方向上延伸。

方面

可以理解，方面1-6的任一方面可以与方面7-14的任一方面结合。

方面1.一种探针卡组件，包括：

探针卡板；

探针芯，其中所述探针芯包括用于将所述探针芯固定至所述探针板上的粘接部；以及

膨胀隙，所述膨胀隙限定在所述探针卡板中，其中所述膨胀隙环绕所述探针芯。

方面2.根据方面1所述的探针卡组件，其中，所述探针卡板和所述探针芯由具有不同热膨胀特性的不同材料制成。

方面3.根据方面1或2所述的探针卡组件，其中，所述膨胀隙具有大于或等于所述探针芯的高度的深度。

方面4.根据方面1至3任一项所述的探针卡组件，其中，还包括一个或多个额外的探针芯，每一个所述一个或多个额外的探针芯包括相应的膨胀隙。

方面5.根据方面1至4任一项所述的探针卡组件，其中，所述探针芯的所述探针粘接部与所述探针卡板的至少一部分重叠。

方面6.根据方面1至5任一项所述的探针卡组件，其中，所述膨胀隙具有可变的宽度。

方面7.一种探针卡组件，包括：

探针卡板；

管状部，所述管状部设置成插入至所述探针卡板的开口中并且设置成牢固地固定至所述探针卡板上；以及

探针芯，其中所述探针芯包括用于将所述探针芯固定至所述管状部上的粘接部。

方面8.根据方面7所述的探针卡组件，其中，所述管状部牢固地固定至所述探针卡板上，以使得间隙保持在所述管状部的表面和所述探针卡板的表面之间。

方面9.根据方面7或8所述的探针卡组件，其中，所述管状部焊接至所述探针卡板上。

方面10.根据方面7至9任一项所述的探针卡组件，其中，所述管状部由与所述探针卡板不同的材料制成。

方面11.根据方面7至10任一项所述的探针卡组件，其中，所述探针芯的粘接部与所述管状部的至少一部分重叠。

方面12.根据方面7至11任一项所述的探针卡组件，其中，所述管状部和所述探针芯由具有不同热膨胀特性的不同材料制成。

方面13.根据方面7至12任一项所述的探针卡组件，其中，还包括一个或多个额外的探针芯，每一个所述一个或多个额外的探针芯包括用于将所述一个或多个额外的探针芯固定至所述探针卡板上的相应的管状部。

方面14.根据方面7至13任一项所述的探针卡组件，其中，所述管状部包括一个或多个膨胀隙，所述一个或多个膨胀隙形成在所述管状部的邻近所述探针卡板的表面上并且会在与所述管状部的纵轴大致平行的方向上延伸。

本说明书所用的术语只是用于描述特定的实施例，而不会具有限制意义。除非明确指示，术语“一”、“一个”和“所述”还包括多个形式。当用于本说明书中时，术语“包括”和/或“包含”表示具有所述特征、整件、步骤、操作、部件和/或组件，但不会排除一个或多个其他特征、整件、步骤、操作、部件和/或组件的存在或添加。

对于前述描述，可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，细节上可以做出改变，尤其是使用的结构材料以及部件的设置方面。本说明书以及所述的实施例仅为示例性的，而本发明的真正范围和精神由以下权利要求书表示。

以下术语已在本文中得到具体描述，并且不具有限制意义：

非限定性的半导体装置

本发明尤其适合用于探测半导体装置，但是本指导的使用并不限制为探测半导体装置。其他装置也可以应用到本发明的指导中。因此，虽然本说明书表述为探测半导体装置，但是该术语还可以在更宽的范围内进行解释以包含探测任何合适的装置。