探针卡及其制造方法

专利名称：探针卡及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种探针卡及其制造方法，更具体地，涉及一种通过以芯片单 元尺寸或可比尺寸制造探针模块并将其安装在大面积空间变压器上而能最小 化工艺缺陷并改善热变形、平整度和对准精度的探针卡及其制造方法。
背景技术：
一般地，用于制造半导体的工艺主要分为前端工艺和后端工艺。前端工艺， 其为制造工艺，是用于在晶圆上形成集成电路图案的工艺。后端工艺，其是组 装工艺，是于通过将晶圆划分为多个芯片，将导电线或导电球连接到每个芯 片以便为外部器件提供电路以及然后用环氧物等模制芯片来形成集成电路封 装的工艺。
在实施组装工艺之前，执行用于测试每个芯片的电性的电裸片分选(EDS) 工艺。在EDS工艺期间识别有缺陷的芯片。有缺陷的芯片中，将可修复的芯 片修复并去除不可修复的芯片。因此，可以为以后的组装工艺节省时间和成本。
所述EDS工艺在探针台上执行。探针台通常包括其上安装待测试的晶圆 的探针卡盘和具有探针卡的测试头。多个探针设置在探针卡上，其中探针电接 触设置在晶圆上各个芯片上的焊盘(pad)，从而它们可以检测相应的芯片是 否有缺陷。
随着半导体技术的发展，更多的芯片形成在单独晶圆上从而减少制造成本 并增加产率。最近，由于300mm晶圆工艺的实现，加速了每个晶圆上芯片数 量的增长。因此，大面积探针卡的发展在晶圆测试领域变得很重要。用于测试大面积晶圆的传统探针卡从空间变压器的优点来看可以分类为 衬底型和方块型。衬底型，其是在空间变压器101上设置多个探针102的类型， 例如，陶瓷衬底，其尺寸对应待测试的晶圆(图l)，在促进空间变压器的后 续组装并稳定维持探针对准方面具有优势。然而，与一般的陶瓷衬底不同，用 于空间变压器的陶瓷衬底，是具有用于在探针和电路板之间提供电连接的金属 线的衬底，其比较难制造。因此，制造成本很高。随着衬底的面积增加，用于
空间变压器的陶瓷衬底的问题变得更加严重。目前，还没有实现对应300mm 晶圆的用于空间变压器的陶瓷衬底的生产。
同时，方块型是通过将待测试的区域划分为多个方块202，在各个方块202 上安装多个探针203，以及然后在方块固定方框201上精确对准各个方块202 来制造大面积探针卡的类型，如图2所示。从制造工艺方面来看，方块型具有 的优点在于当制造工艺期间或使用期间出现问题时可以仅更换相应的方块。然 而，随着待测试的面积增加，方块的数量和待精确对准方块的长度也增加。因 此，存在的问题在于花费大量的时间来精确对准方块，而且方块的对准在测试 期间可能变劣。

发明内容
本发明的目的是提供一种探针卡及其制造方法，能通过制造芯片单元尺寸 或可比尺寸的探针模块并将其安装在具有垂直导电媒质的大面积空间变压器 上而能最小化工艺缺陷并改善热变形、平整度，以及对准精度。


附图，其包括于说明书中以提供对实施方式的进一步理解并被结合入说明 书且组成该公开的一部分，示出实施方式并与说明书一起用于解释实施方式。
在附图中
图1是根据现有技术的探针卡的平面视图2是根据另一现有技术的探针卡的平面视图3是根据本发明的一个实施方式的探针卡的平面视图4是图3的部分A的放大平面视图5是沿图4的线B-B'提取的横截面视图；图6是图4的透视图；图7是图6的分离透视图；图8是图6的C部分的放大视图；图9是侧面定位的印刷电路板的平面视图；图IO是根据本发明的一个实施方式的下表面印刷电路板的平面视图；图11是用于解释根据本发明的一个实施方式制造探针卡的方法的流程图；图12、图13a到图13c以及图14a到图14c是用于解释根据本发明的一个 实施方式制造探针卡的方法的工艺参考图。
具体实施方式
现在将参考实施方式详细描述，其实施例在附图中示出。尽可能在整个附 图中使用相同的附图标记来指相同或类似部件。在下文中，将参考附图详细描述根据一个一般实施方式的探针卡及其制造 方法。图3是根据本发明的一个实施方式的探针卡的平面视图。图4是图3 的部分A的放大平面视图。图5是沿图4的线B-B'提取的横截面视图。图6 是图4的透视图。图7是图6的分离透视图。图8是图6的C部分的放大视 图。图9是侧面定位的印刷电路板的平面视图。以及，图10是根据本发明的 一个一般实施方式的下表面印刷电路板的平面视图。在图中，为便于解释，相 同的附图标记指相同的部件。参照图3到图10，将描述根据本发明的一个实施方式的探针卡。如图5所示，根据本发明的一个实施方式的探针卡300具有其中电路板 360和空间变压器310顺序层叠的形状。接触待测试的半导体芯片(未示出) 的单元探针模块320设置在空间变压器310上。经过单元探针模块320的接触 发送到或者来自半导体芯片的电信号被传输到电路板360。互连体(interposer) 350进一步设置在电路板360和空间变压器310之间，以及加强板370进一步 设置在电路板360的背表面。将在下文描述其详细的说明。根据本发明由电路板360和空间变压器310的组合而组成的探针卡具有以 下优点。首先，空间变压器310的面积对应待测试晶圆的面积，使得可能有助 于后续组装；其次，设置在空间变压器310上的单元探针模块320的尺寸对应半导体芯片的尺寸或对应半导体芯片尺寸的20%到1000%;以及第三，多个垂直导电介质330设置在空间变压器310中以及每个导电介质330作为单元探 针模块310和电路板360之间电连接的媒介。具体地，根据本发明的一个实施方式的探针卡的空间变压器310具有对应 于待测试的半导体晶圆的面积的尺寸，如图3所示。多个单元探针模块320 在空间变压器310上间隔排列。这里，多个单元探针模块320可以以预定间隔 隔开重复排列。在与每个单元探针模块320隔开的位置处，形成预定间隔的垂直孔 (aperture) 311，如图7所示。垂直孔311垂直或倾斜地上下穿透空间变压器 310，并且垂直导电介质330安装在垂直孔311中，如图6和图7所示。设置 在垂直导电介质330之间的单元探针模块320的数量可以是一个或多个。换句 话说， 一个或多个单元探针模块320可以共同连接到特定的垂直导电介质330。垂直孔311可设置在与单元探针模块320的四个侧面中的至少一个侧面隔 开的位置处，即，其上表面、下表面、左和右表面。换句话说，垂直孔311 可形成在单元探针模块320的一侧或两侧上或形成在与三个侧面或四个侧面 隔开的位置处。为便于解释，在下文将基于垂直孔形成在单元探针模块320 两侧上的情况来描述本发明的实施方式。同时，空间变压器310可利用不锈钢、铝、不胀钢、科瓦铁镍钴合金(kovar)， 镍钴合金(nobinite) 、 SKDll、氧化铝、玻璃和可机械加工的陶瓷中的任意 一种形成。在空间变压器310由金属材料形成的情形下，垂直孔311可通过钻 孔加工或电线放电加工等等来形成。在空间变压器310由陶瓷材料形成的情形 下，垂直孔311可通过钻孔加工、激光加工或微喷砂加工等等来形成。优选地，设置在空间变压器310上的单元探针模块320的尺寸对应于半导 体芯片的尺寸或对应于半导体芯片尺寸的20%到1000%。如果单元探针模块 320的尺寸变得更大，则单元探针模块的制造成本增加并且其产量下降，但探 针卡的组装变得更容易。如果单元探针模块320的尺寸变得更小，则单元探针 模块的制造成本降低并且其产量增加；但探针卡的组装变复杂。考虑到关于单 元探针模块320的尺寸的前述优点和缺点，本发明制造单元探针模块320使得 具有的尺寸对应于半导体芯片的尺寸或对应于半导体芯片尺寸的20%到 1000%。单元探针模块320由绝缘探针主体321和设置在探针主体321上的微悬臂 (micro cantilever) 322组成，如图5和图6所示。微悬臂322由柱子(pillar) 322a、梁322b和尖端322c组成并具有使尖端321c接触待测试的半导体芯片 的焊盘的作用。除微悬臂322夕卜，用于传输通过微悬臂322和半导体芯片与电 路板360接触而产生的电信号的金属线323和焊盘324设置在探针主体321 的上表面上。如上所述，传送到和来自半导体芯片的电信号被传输经过电路板360。在 这时，垂直导电介质330用作在单元探针模块320和电路板360之间电传输的 主要媒介。传输到垂直导电介质330的电信号经由下表面导电介质340和互连 体350最终传输到电路板360，该互连体350插入在空间变压器310的下表面 和电路板360之间。下文将给出下表面导电介质340的描述。垂直导电介质330的构造和作用将如下详细描述。首先，垂直导电介质 330可通过印刷电路板作为一个实施方式来实施。在下文中，为解释方便，垂 直导电介质330称为侧面定位印刷电路板330。侧面定位印刷电路板330具有在其中形成的导电图案332，其中该导电图 案332的两端暴露于外部，如图9所示。结合焊盘(bondingpad) 333设置在 导电图案332的两端以有助于与单元探针模块320的焊盘324或与下表面印刷 电路板340的结合焊盘341的引线结合。侧面定位印刷电路板330可通过用于制造印刷电路板的一般方法的方式 来制造。该制造方法已经公知，并从而将仅描述侧表面印刷电路板的结构以有 助于理解本发明。如图8所示，侧面定位印刷电路板330具有多层印刷电路板 的结构，其为多个绝缘衬底331的顺序叠层，其中导电图案332设置在各个绝 缘衬底331上。同样，通过具有其中多个绝缘衬底331层叠的结构而在该绝缘 衬底331之间存在界面，然而，由于在后续工艺施加热和压力，所以该界面不 存在于最终制造的多层印刷电路板中。图8中，通过虚线表示的部分表示绝缘 衬底331之间的界面；然而，其实际上不存在，并且为便于理解其示出以便于 说明其由多个绝缘衬底331组成。虽然侧面定位印刷电路板330的导电图案332的两端表示为具有结合焊盘 333;但是在导电图案332的横截面区域充分用于引线结合的情形下，可以不 形成结合焊盘333。在该情形下，导电图案332的两端起结合焊盘333的作用。另一方面，在导电图案332的两端需要结合焊盘333的情形下，导电材料通过 诸如金属电镀的工艺而沉积在导电图案332的两端，从而使得可以形成结合焊 盘333。在该情形下，如果沉积的导电材料的厚度大于特定厚度，则结合焊盘 333的表面不具有平坦形状而具有凸起形状，以及在该情形下，结合焊盘333 的表面可通过研磨工艺而变平。作为参考，优选地结合焊盘333的区域具有充 分用于实施一个或多个引线结合的区域。侧面定位印刷电路板330包括多个绝缘衬底331的原因是为了在侧面定位 印刷电路板330上形成多个结合焊盘333。例如，在侧面定位印刷电路板330 包括单个或两个绝缘衬底331的情形下，由于结合焊盘333仅在一条直线上形 成，考虑到结合焊盘333之间的最小距离，因此设置在相应侧表面印刷电路板 上的结合焊盘333的数量受到限制。另一方面，在侧面定位印刷电路板330 包括3到20个绝缘衬底331的情形下，由于当结合焊盘333在绝缘衬底331 的界面上形成时结合焊盘在侧面定位印刷电路板330上成多行排列，所以结合 焊盘333之间的距离确定。因此，与包括单个或两个绝缘衬底331的侧面定位 印刷电路板330的情形相比，可形成相对更多的结合焊盘333。结合焊盘333 的数量增加意味着它们可连接到更多的微悬臂322。因此，这在应用具有大量 探针的探针卡中存在优势。作为参考，为了形成更多的结合悍盘333，优选地 设置在绝缘衬底331界面处的导电图案332不设置在以下位置，该位置对应于 在邻近上述界面的界面处设置的接触导电图案332的位置。另外，除包括3 到20个绝缘衬底331的侧面定位印刷电路板330外，侧面定位印刷电路板330 可包括单层或双层的绝缘衬底331。在侧面定位印刷电路板330的一个表面上的结合焊盘333通过引线结合而 电连接到单元探针模块320的焊盘324。设置在侧面定位印刷电路板330的相 对表面上的结合焊盘333弓I线结合到设置在空间变压器310下表面的下表面导 电介质340。电容器381可安装在侧面定位印刷电路板330的结合焊盘333上，如图4 所示。这里，考虑到电信号从单元探针模块320传输到电路板360时最大化电 容器或多个电容器的噪声衰减效应，优选地电容器381附接在侧面定位印刷电 路板330上表面的结合焊盘333上，该侧面定位印刷电路板330邻近单元探针 模块320的微悬臂322定位。当电容器安装在结合焊盘333上时，相应的结合焊盘不需要引线结合到单元探针模块的焊盘。另夕卜，电容器381可以设置在侧面定位印刷电路板330的侧表面上，如图 5所示。在该情形下，电容器凹槽部分382可以设置在空间变压器310中对应 电容器381的位置处。当空间变压器310与侧面定位印刷电路板330组合时， 电容器凹槽部分382提供定位电容器381的空间。至此，已经描述了垂直导电介质330的构造和作用，g口，侧面定位印刷电 路板330。同时，如上所述，下表面导电介质340设置在空间变压器310的下 表面，其中下表面导电介质340可如同在垂直导电介质330中一样通过印刷电 路板来实现。为解释方便，在以下描述中下表面导电介质340称为下表面印刷下表面印刷电路板340设置在空间变压器310的下表面上，如图5所示， 以及多个结合焊盘341，其引线结合到侧面定位印刷电路板330的结合焊盘333 以及接触并连接到互连体350的多个连接盘(land) 343设置在下表面印刷电 路板340 310上，如图10所示。结合焊盘341和连接盘343通过导电材料342 的方式彼此电连接。至此，已经描述了根据本发明的垂直导电介质330和下表面导电介质340。 利用垂直和下表面导电介质可以稳定地保证单元探针模块320和电路板360 之间的电连接，而不需要延伸微悬臂332或针。另外，测试仪和待测试晶圆之 间的信号完整性可利用阻抗匹配印刷电路板作为垂直导电介质330和下表面 导电介质340的实施方式来增加。互连体350、电路板360和加强板370设置在空间变压器310的背面，如 上所述。互连体350起在下表面导电介质340和电路板360之间电连接的媒介 作用，以及电路板360起的作用是将电信号从定位在外部的测试仪传输到单元 探针模块320或将通过半导体芯片产生的信号从单元探针模块320传输到测试 仪。这里，互连体350可以由弹簧针(pogo pin)或压力传导橡胶(PCR)形 成。其间，加强板370设置在电路板360的背面以物理耦接并支撑空间变压器 310、互连体350和电路板360。加强板可以形成为层叠结构并可由不锈钢、 铝、不胀钢、科瓦铁镍钴合金(kovar)、镍钴合金(nobinite) 、 SKD11及其组合的其中之一形成。另外，加强板370、电路板360、互连体350和空间变压器310的每个都 具有多个孔371。设置在加强板370、电路板360、互连体350和空间变压器 310每个中的孔371设置在相互对应的位置处。孔371完全穿透加强板370、 电路板360和互连体350，并部分穿透空间变压器310。优选地，螺纹形成于 在空间变压器310和加强板370中形成的孔371中，使得空间变压器310和加 强板370与拉式螺钉(pulling screw) 373或推式螺钉(pushing screw) 372耦 接。拉式螺钉373或推式螺钉372设置在各个孔371中，其中拉式螺钉373 和推式螺钉372可交替地设置在孔371中以及拉式螺钉373和推式螺钉372 可选择性提供。当拉式螺钉373和推式螺钉372设置在多个孔371中时，拉式 螺钉373或推式螺钉372选择性操作使得它们可向上或向下推或拉空间变压器 310。由此，防止空间变压器310变形，从而空间变压器310的平整度可以保 持不变。根据本发明的一个实施方式的探针卡的构造的以上描述限于空间变压器 的尺寸对应于待测试的半导体晶圆的尺寸的构造。然而，具有小于待测试的半 导体晶圆尺寸的空间变压器的探针卡可具有与本发明的实施方式相同的构造 并且其属于本发明的范围。另外，以上描述限于设置在空间变压器上的单元探 针模块320重复排列的构造。然而，对本领域的技术人员来说显而易见单元探 针模块可自由地设置在预期位置处。至此，已经描述了根据本发明的一个实施方式的探针卡的构造。在下文中， 将描述一种用于根据本发明的一个实施方式制造探针卡的方法。图11是解释 用于根据本发明的一个实施方式制造探针卡的方法的流程图。图12、图13a 到图13c以及图14a到图14c是解释用于根据本发明的一个实施方式制造探针 卡的方法的工序参考视图。根据本发明的一个实施方式，用于制造探针卡的方法包括以下步骤形成 穿透空间变压器的垂直孔并在形成的垂直孔中定位垂直导电介质，将多个待放 置的单元探针模块附接在与插入在空间变压器中的垂直导电介质隔开的位置 处，以及将各个单元探针模块电连接到设置在空间变压器中的垂直导电介质。首先，制造单元探针模块，如图ll所示(S101)。至此，制备其上限定 有多个单元探针模块区域502的衬底501和硅晶圆601，如图12所示。如在此使用的，单元探针模块区域502指其中形成一个单元探针模块的区域。考虑到后续的单元探针模块切割工艺，每个单元探针模块区域502通过划线的方式 来分割。这里，玻璃衬底或者可以使用陶瓷衬底可用作衬底501以及衬底501 的尺寸优选地与硅晶圆601的尺寸相同。另夕卜，优选地，硅晶圆601具有<110>晶向。接着，使用热化学气相沉积(热CVD)方法、物理气相沉积(PVD)方 法和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法的任意一种，将硅氧化物膜 或硅氮化物膜形成在硅晶圆601上，如图13a所示。然后，硅氧化物膜或硅氮 化物膜通过光刻工艺和刻蚀工艺选择性构图以形成限定微悬臂形成区域的刻 蚀掩模602。在对应微悬臂形成区域的硅晶圆601的表面通过刻蚀掩模602暴露的状态 下，暴露的硅晶圆601， g口，微悬臂形成区域中的硅晶圆601通过使用KOH 溶液各向异性湿刻而被垂直刻蚀5到500ixm深。由此，形成柱状(322a)的 微悬臂以及确保其中微悬臂可弹性变形的空间D。虽然在附图中未示出，但是导电材料沉积在衬底501上并形成金属线和焊 盘的反转图案。接着，硅晶圆601的被刻蚀表面接触衬底501，如图13b所示，以及然后， 通过在300到600°C温度下应用1到5大气压之间的压力而执行硅晶圆601 熔接到玻璃衬底。除熔接外，在玻璃衬底接触硅晶圆601的状态下，通过在 200到500°C温度下施加100到2000V电压和1到100mA电流而应用将硅晶 圆601阳极结合到衬底501。在下文中，通过光刻工艺形成在硅晶圆601上形成限定微悬臂的梁和尖端 的光刻胶图案(图中未示出)，并且利用光刻胶图案作为刻蚀掩模来刻蚀暴露 的硅晶圆601以形成微悬臂322的梁322b和尖端322c，如图13c所示。这里， 优选地，硅晶圆601通过使用KOH溶液各向异性湿刻来刻蚀。为了获得微悬 臂322的梁322b和尖端322c的优选形状，光刻工艺和刻蚀工艺可执行多次。 其间，在微悬臂的梁322b和尖端322c通过光刻工艺和刻蚀工艺形成之前，硅 晶圆601的上表面，即，不接触衬底的硅晶圆601的表面，可通过研磨工艺或 化学机械抛光(CMP)工艺而机械加工至适当厚度。在微悬臂322的柱子322a、梁322b和尖端332c通过以上工艺完成后，虽然图中未示出，但是导电材料沉积在衬底上并执行剥离工艺，使得在执行衬 底与硅晶圆的粘接工艺之前，去除形成在衬底上的金属线和焊盘的反转图案并 形成预期的金属线和焊盘，从而完成单元探针模块320的制造。这里，衬底是单元探针模块320的探针主体(图6的参考标记321)。其间，优选地形成的单元探针模块320对应半导体芯片的尺寸或者具有对 应于半导体芯片的20%到1000%的尺寸。当多个单元探针模块320形成在衬底501上时，沿划线503切割衬底501 以获得具有相同尺寸的多个单元探针模块320。然后，在各个单元探针模块320 上执行缺陷检测以选择具有良好质量的单元探针模块320。然后，制备具有对应待测试晶圆的面积的空间变压器310 (S102)。空间 变压器310设置有穿透空间变压器310的垂直孔311以及垂直导电介质330 插入在垂直孔311中，如图14a所示。作为参考，插入在垂直孔311中的垂直 导电介质330可通过环氧物等等安装在适当位置。另外，空间变压器310的下 表面设置有下表面导电介质340。在制备空间变压器310后，单元探针模块320利用传送装置，例如，真空 卡盘被传送并安装在空间变压器310上(S103)。这里，当传送并安装单元探 针模块320时，单元探针模块320的主体的下表面接触空间变压器310的上表 面。当传送单元探针模块320时，传送装置拾取其中没有形成微悬臂322的主 体的上表面，严格地说，为其中没有形成微悬臂322的主体的上表面的预定部 分，并将其传送。另外，传送装置可拾取主体的侧表面并将其传送。当将单元 探针模块320粘接在空间变压器310上时，单元探针模块320必须精确地放置 在空间变压器310的上表面上的预定位置处，并且所排列的探针模块320的高 度应当恒定。首先，为了在空间变压器的上表面上的预定位置处精确定位单元探针模块 以及为了防止未对准，对准标记可形成在每个单元探针模块320的主体的上表 面上以及空间变压器310的上表面(或下表面)或设置在单元探针模块320 上的微悬臂322的尖端321c可以用作对准标记。随后，为了使得排列在空间变压器310上的单元探针模块320的高度恒定， 可通过在空间变压器310和单元探针模块320之间插入环氧物以及控制该相应 环氧物的厚度使单元探针模块320的高度维持固定(参见图5a的tl和t2)。由此，设置在单元探针模块320上的微悬臂322的高度也维持固定。通过控制 环氧物的厚度来控制单元探针模块320的原因在于大面积空间变压器310不具 有均匀的平整度。在各个单元探针模块320粘接在空间变压器310上之后，执行从单元探针 模块320通过空间变压器310的电连接。具体地，单元探针模块320的焊盘， 与垂直导电介质330的结合焊盘333的一侧连接，以及垂直导电介质330的结 合焊盘333的相对侧通过引线结合连接到下表面导电介质340的结合焊盘333 (S103)，如图14b所示。在各个单元探针模块320和空间变压器310之间的电连接完成之后，互连 体350、电路板360，以及加强板370顺序地层叠在空间变压器310的背表面 并彼此耦接，如图14c所示(S104)。这里，互连体350，其起电连接空间变 压器310和电路板360的作用，优选地由弹簧针(pogopin)或压力传导橡胶 (PCR)形成。加强板370，其用于物理耦接并支撑包括空间变压器310、互 连体350和电路板360的探针卡，可由不锈钢等等形成。在互连体350、电路板360和加强板370耦接在空间变压器310的背表面 上后，执行设置推式螺钉372和拉式螺钉373的工序(S105)。这时，加强板 370、电路板360、互连体350和空间变压器310的每一个都设置有多个孔371 以及形成在加强板370、电路板360、互连体350和空间变压器310的每个中 的所述孔相互对应定位。这里，孔371完全穿透加强板370、电路板360和互 连体350并部分穿透空间变压器310。另夕卜，螺纹形成在空间变压器310的孔 371中使得空间变压器与拉式螺钉373或推式螺钉372耦接。各个孔371可形 成在对应粘接单元探针模块320的部分的位置处或不对应粘接单元探针模块 320的部分的位置处。然后，拉式螺钉372和推式螺钉373设置在各个孔371中。拉式螺钉372 和推式螺钉373可交替地设置在孔371中或者根据孔371可选择性设置拉式螺 钉372和推式螺钉373。由于同样地设置拉式螺钉372和推式螺钉373，所以选择性操作拉式螺钉 372和推式螺钉373，使得它们可向上或向下推或拉空间变压器310。由此， 可以防止空间变压器310变形以及在特定的单元探针模块320的微悬臂322 设置在比其他微悬臂322更高或更低的位置处的情形下，可以精确校准相应单元探针模块320的微悬臂322的位置。根据本发明的一个一般实施方式，根据本发明的探针卡及其制造方法具有 以下有益效果。空间变压器的面积对应于待测试晶圆的面积，使得可以便于空间变压器的 后续组装，以及设置在空间变压器上的探针模块的尺寸对应于半导体芯片的尺 寸或者对应于半导体芯片尺寸的20%到1000%,使得可以改善探针卡的产量。另外，当传输单元探针模块时，其上没有设置微悬臂的一侧安全地安装在 空间变压器上，使得可以改善对准精度。而且，空间变压器的特定部分可以通 过设置在加强板背表面的推式螺钉和拉式螺钉而被选择性拉或推，使得可以确 保均匀的平整度。在此已经描述了本发明的示例性实施方式，虽然使用专门术语，但它们可 以以普通意义和描述性意义被使用和解释，并不是用于限定的目的。因此，本 领域的普通技术人员可以理解可以进行形式和具体内容的不同变化，而不偏离 在以下权利要求书描述的本发明的精神和范围。
权利要求
1. 一种用于测试半导体晶圆上的半导体芯片的探针卡，包括电路板，其接收来自外部的电信号；多个单元探针模块，其接触所述晶圆上的所述半导体芯片以传输所述电信号；空间变压器，其具有安装在其上部并电连接到所述电路板的所述多个单元探针模块，其中所述各个探针模块在所述空间变压器上彼此间隔排列以及该空间变压器具有上和下穿透其的垂直孔；以及至少一个垂直导电介质，其电连接所述各个单元探针模块和所述电路板，其中所述垂直导电介质配置在设置于所述空间变压器中的所述垂直孔中以及所述各个单元探针模块在与所述垂直导电介质隔开的位置处排列。
2. 根据权利要求1所述的探针卡，其特征在于，所述单元探针模块的尺 寸对应于所述半导体芯片的尺寸。
3. 根据权利要求1所述的探针卡，其特征在于，所述单元探针模块的尺 寸对应于所述半导体芯片尺寸的20到1000%。
4. 根据权利要求1所述的探针卡，其特征在于，所述垂直导电介质包括 印刷电路板，该印刷电路板具有在多个绝缘基板以及在该绝缘基板界面上的多 个导电图案。
5. 根据权利要求4所述的探针卡，其特征在于，所述导电图案的两端暴 露于外部，结合焊盘设置在所述暴露的导电图案的两端上，设置在所述导电图 案一侧的该结合焊盘暴露于所述空间变压器的上表面，以及设置在所述导电图 案的另一侧的所述结合焊盘暴露于所述空间变压器的下表面。
6. 根据权利要求1所述的探针卡，其特征在于，进一步包括设置在所述 垂直导电介质上的电容器。
7. 根据权利要求5所述的探针卡，其特征在于，进一歩包括设置在所述 垂直导电介质的所述结合焊盘上的电容器。
8. 根据权利要求6所述的探针卡，其特征在于，在对应于所述电容器的 位置处的所述空间变压器设置有电容器凹槽部件以及当所述空间变压器和所 述垂直导电介质耦接时，该电容器凹槽部件提供其中定位所述电容器的空间。
9. 根据权利要求5所述的探针卡，其特征在于，暴露于所述空间变压器 的上表面的所述结合焊盘是引线结合到所述单元探针模块。
10. 根据权利要求1所述的探针模块，其特征在于，所述单元探针模块包括安装在所述空间变压器的上表面上的探针主体； 设置在所述探针主体的上表面上的微悬臂；设置在所述探针主体的上表面上的金属线，其电连接到所述微悬臂；以及 设置在所述金属线的一端的焊盘。
11. 根据权利要求IO所述的探针卡，其特征在于，所述单元探针模块的主 体的下表面通过使用环氧物作为媒介安装在所述空间变压器的上表面上。
12. 根据权利要求11所述的探针卡，其特征在于，安装并固定在所述空间 变压器上的所述各个单元探针模块的高度通过控制环氧物的厚度的方式而彼 此相同。
13. 根据权利要求1所述的探针卡，其特征在于，进一步包括下表面导电 介质，其电连接到所述空间变压器的下表面上的所述垂直导电介质和所述电路 板的每个。
14. 根据权利要求13所述的探针卡，其特征在于，所述下表面导电介质进 一步包括连接盘、金属线和结合焊盘，其中所述下表面导电介质的结合焊盘引线结合到所述垂直导电介质。
15. 根据权利要求1所述的探针卡，其特征在于，进一步包括在所述空间 变压器和所述电路板之间的互连体以及在所述电路板的背表面上的加强板。
16. 根据权利要求15所述的探针卡，其特征在于，进一步包括完全穿透所 述加强板、所述电路板和所述互连体并部分穿透所述空间变压器的多个孔，形 成在所述空间变压器、所述互连体、所述电路板和所述加强板中的所述孔彼此 对应设置。
17. 根据权利要求16所述的探针卡，其特征在于，进一步包括设置在所述 多个孔的每个中的拉式螺钉和推式螺钉，选择性操作该推式螺钉或拉式螺钉使 得它们可向上或向下推或拉所述空间变压器。
18. 根据权利要求13所述的探针卡，其特征在于，所述垂直导电介质和所 述下表面导电介质包括阻抗匹配电路板。
19. 一种用于制造探针卡的方法，包括以下步骤在空间变压器的一侧形成上下穿透该空间变压器的垂直孔以及在所形成 的垂直孔中放置垂直导电介质；生成多个单元探针模块，其安装在与插入在所述空间变压器中的所述垂直 导电介质隔开的位置上；以及将所述各个单元探针模块电连接到设置在所述空间变压器中的所述垂直 导电介质。
20. 根据权利要求19所述的方法，其特征在于，生成所述单元探针模块 的步骤通过以下歩骤制备选择性刻蚀对应于硅晶圆的微悬臂形成区域的部分； 将所述硅晶圆的所刻蚀表面结合到衬底；通过选择性构图和刻蚀结合到所述衬底的所述硅晶圆而形成微悬臂； 在所述衬底上形成金属线和焊盘；以及通过沿限定在所述衬底上的划线切割所述衬底而形成多个单元探针模块。
21. 根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述衬底由任意一种玻 璃材料或陶瓷材料形成以及通过熔接方法或阳极结合方法的任意一种实施所 述硅晶圆到所述衬底的结合。
22. 根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述空间变压器由不锈 钢、铝、不胀钢、科瓦铁镍钴合金、镍钴合金、SKDll、氧化铝、玻璃和可加 工陶瓷中的任意一种形成。
23. 根据权利要求19所述的方法，其特征在于，在所述空间变压器上安 装每个单元探针模块的所述步骤包括使用传送装置传输所述单元探针模块并 在所述空间变压器上安装该单元探针模块以及通过拾取其所述上表面或其侧 表面而传输所述单元探针模块。
24. 根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述垂直导电介质包括 多个绝缘衬底和在该绝缘衬底的界面上的多个导电图案，所述导电图案的两端 暴露于外部，以及结合焊盘设置在所述暴露的导电图案的两端上，以及该结合 焊盘通过以下步骤形成在所述导电图案的两端上沉积导电材料以及通过研磨 层叠的导电材料而使其变平。
25. 根据权利要求19所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤在所述空间变压器的背表面上顺序层叠并耦接互连体、电路板和加强板； 在彼此对应设置的形成于所述空间变压器、所述互连体、所述电路板和所述加强板中的孔中安装向上推动所述空间变压器的推式螺钉或向下拉动所述空间变压器的拉式螺钉；通过选择性控制所述推式螺钉和所述拉式螺钉使得所述多个单元探针模块的高度恒定。
全文摘要
本发明涉及一种用于测试半导体晶圆上的半导体芯片的探针卡，该探针卡包括接收来自外部的电信号的电路板；接触晶圆上的所述半导体芯片以传输所述电信号的多个单元探针模块；空间变压器，其具有安装在其上部并电连接到所述电路板的多个探针模块，其中所述各个探针模块在空间变压器上彼此间隔排列以及该空间变压器具有上下穿透的垂直孔；以及电连接所述各个单元探针模块和所述电路板的至少一个垂直导电介质，其中所述垂直导电介质配置在设置于所述空间变压器中的所述垂直孔中以及所述各个单元探针模块配置在与所述垂直导电介质隔开的位置处。
文档编号G01R31/28GK101303371SQ20081009930
公开日2008年11月12日 申请日期2008年5月9日 优先权日2007年5月11日
发明者郑仁范 申请人:韩商·Amst有限公司