一种半导体晶圆测试探针用钯合金及其制备方法与应用与流程

本发明属于探针材料，尤其涉及一种半导体晶圆测试探针用钯合金及其制备方法与应用。

背景技术：

1、晶圆测试的方式主要是通过测试机和探针台的联动，在测试过程中，测试机台并不能直接对待测晶圆进行量测，而是透过探针卡中的探针与晶圆上的焊垫或凸块接触而构成电性接触，再将经由探针所测得的测试信号送往自动测试设备（ate）做分析与判断，因此可取得晶圆上的每颗晶粒的电性特性测试结果。探针卡是半导体晶圆测试过程中需要使用的重要零部件，起到对芯片电学性能进行初步测量，并筛选出不良芯片的关键作用，对之后的封装工程有直接影响。

2、现有的芯片封装前晶圆测试探针卡用钯合金主要是铍铜和钯银铜三元合金，另外，还可以在钯银铜三元合金基础成分中添加zn、cr、ni、ir、rh、re和ga等元素，但以上述成分制备的探针卡仍存在导电率低、热稳定性差、强韧性不足、测试灵敏度低、使用寿命低、探针卡更换频繁的问题，从而造成使用成本偏高。其中由于钯合金丝或带的强韧性不足，制成的探针在测试晶圆过程中受冲击力导致针尖断裂时有发生，影响晶圆的测试效率，严重时还会造成整片晶圆的损坏；导电性不足导致测试过程中信号传递不灵敏不可靠。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种半导体晶圆测试探针用钯合金及其制备方法与应用。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种半导体晶圆测试探针用钯合金，按质量百分比计，原料包括：

3、cu 35~40%和 ag 8~13%，余量为pd、痕量元素和微量元素；

4、进一步地，cu 35~37%、ag 10.5~14%和微量元素0.0001~0.03%，余量为pd以及不可避免的杂质元素；

5、所述痕量元素包括b、si、mn和al中的至少一种；

6、所述微量元素包括nb、ti、ta、ru、w、mo、v和fe中的至少一种。

7、进一步地，按质量百分比计，原料包括：

8、cu 35~39%、ag 9~12%和pd 50~51.4%，余量为痕量元素和微量元素。

9、进一步地，按质量百分比计，原料包括：

10、cu 35~39%、ag 9~12%、pd 50~51.4%和痕量元素0.0001-0.03%，余量为微量元素。

11、进一步地，按质量百分比计，原料包括：

12、pd 50~51.4%、cu 35~36.5%、ag 10.5%、b 0~0.001%、si 0~0.05%、mn 0.0001~0.03%和al 0.0001~0.02%，余量为微量元素。

13、本发明还提出了一种所述半导体晶圆测试探针用钯合金的制备方法，包括以下步骤：

14、将cu、pd、痕量元素和微量元素混合，进行电磁感应熔炼处理，得到中间合金，将pd、ag、cu与所述中间合金熔铸后得到所述半导体晶圆测试探针用钯合金。

15、进一步地，所述电磁感应熔炼处理的温度为1300~2000℃，时间为3~5min，所述熔铸的温度为1200~1700℃，时间为5-8min。

16、进一步地，所述电磁感应熔炼处理在惰性气体氛围下进行，真空度≥0.001pa；

17、所述惰性气体为氩气、氮气、氦气、氖气、氪气和氙气中的一种。

18、本发明还提出了所述半导体晶圆测试探针用钯合金在制备半导体晶圆测试用钯合金探针中的应用。

19、本发明还提出了一种半导体晶圆测试用钯合金探针的制备方法，包括以下步骤：

20、将所述半导体晶圆测试探针用钯合金真空热处理后挤压，之后依次进行固溶处理、变形处理、时效处理后得到所述半导体晶圆测试用钯合金探针。

21、进一步地，所述半导体晶圆测试探针用钯合金经变形处理后得到丝状钯合金或带状钯合金，所述钯合金丝的直径为0.01~0.1mm，所述钯合金带的厚度为0.01~0.1mm。

22、进一步地，所述固溶处理的温度为800~950℃，时间为1~2h，所述时效处理的温度为350~450℃，时间为1~2h。

23、进一步地，所述变形处理为拉拔处理或轧制处理，变形处理次数为2~4次。

24、进一步地，将所述半导体晶圆测试探针用钯合金经变形处理后得到丝状钯合金时，所述变形处理为拉拔处理，其中首道次拉拔处理的变形量≥50%，首次拉拔后钯合金丝的直径为3.5~21mm，其余道次拉拔处理每次的变形量≥70%。

25、进一步地，将所述半导体晶圆测试探针用钯合金经变形处理后得到带状钯合金时，所述变形处理为轧制处理，其中首道次轧制处理的变形量≥50%，首次轧制后钯合金带厚度为15~75mm，其余道次轧制处理每次的变形量≥70%。

26、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

27、（1）本发明制备得到的半导体晶圆测试探针用钯合金具有较低的电阻率、高的导电率、高强韧性和高的热稳定性。

28、（2）本发明制备得到的半导体晶圆测试探针用钯合金具有较好的韧性（弯折性），弯折角度90°时次数大于10次。

29、（3）本发明制备得到的钯合金探针具有较高的硬度和时效态屈服强度强度。

30、（4）本发明提供的钯合金探针的制备方法较传统的制备方法生产效率高、原料损耗少、适于批量工业化低成本生产。

技术特征：

1.一种半导体晶圆测试探针用钯合金，其特征在于，按质量百分比计，原料包括：

2.根据权利要求1所述半导体晶圆测试探针用钯合金，其特征在于，所述电磁感应熔炼处理在惰性气体氛围下进行，真空度≥0.001pa；

3.如权利要求1~2任一项所述半导体晶圆测试探针用钯合金在制备半导体晶圆测试用钯合金探针中的应用。

4.一种半导体晶圆测试用钯合金探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的半导体晶圆测试用钯合金探针的制备方法，其特征在于，所述半导体晶圆测试探针用钯合金经变形处理后得到丝状钯合金或带状钯合金，所述钯合金丝的直径为0.01~0.1mm，所述钯合金带的厚度为0.01~0.1mm。

6.根据权利要求4所述的半导体晶圆测试用钯合金探针的制备方法，其特征在于，所述变形处理为拉拔处理或轧制处理。

技术总结
本发明提出了一种半导体晶圆测试探针用钯合金及其制备方法与应用，属于探针材料技术领域。本发明的钯合金按质量百分比计原料包括：Cu 35~40%和Ag 8~13%，余量为Pd、痕量元素和微量元素；所述痕量元素包括B、Si、Mn和Al中的至少一种；所述微量元素包括Nb、Ti、Ta、Ru、W、Mo、V和Fe中的至少一种，该钯合金可进一步用于制备半导体晶圆测试用钯合金探针。本发明制备得到的半导体晶圆测试探针用钯合金具有较低的电阻率、高的导电率、高强韧性和热稳定性，制备方法较传统的制备方法生产效率高、原料损耗少、适于批量工业化低成本生产。

技术研发人员：张科,秦国义
受保护的技术使用者：云南先导新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/31