探针结构及其制作方法与流程

1.本公开涉及晶圆检测技术领域，具体而言，涉及一种探针结构及其制作方法。


背景技术：

2.晶圆在被封装成完整芯片前需要进行测试，以筛选出不良的晶圆，从而降低封装成本。测试机用于对未封装的晶圆进行电学性能测试。测试机包括载物平台和探针卡。载物平台用于承载晶圆。探针卡是测试机连接晶圆的接口。探针卡上设置有多个探针，多个探针同时与晶圆上的多个测试焊垫(pad)直接接触来传输电信号。测试机上的测试仪器通过探针卡上的探针向晶圆发送电信号并接收返回的电信号，进而分析该返回的电信号来确定晶圆的电学性能。
3.然而，随着半导体晶圆的制造制程节点不断下缩，设计的切割道越来越窄，对应于测试探针的测试pad的面积也越来越小，导致探针卡与晶圆之间对位难度大，影响了晶圆检测的效率和准确度。


技术实现要素：

4.本公开的主要目的在于提供一种探针结构及其制作方法，该探针结构能够与小面积的测试pad适配，降低对位难度，提高晶圆检测的效率和准确度。
5.根据本公开的一个方面，提供了一种探针结构，包括：两个绝缘连接部，间隔设置；多个导电部，设置于两个绝缘连接部的同一侧，多个导电部沿第一方向间隔设置，且多个导电部中的每个导电部沿第二方向延伸，第一方向与第二方向交叉；多个探针，一一对应地设置于多个导电部的远离两个绝缘连接部的一侧，且多个探针位于两个绝缘连接部之间。
6.可选地，多个导电部中的相邻导电部等间距设置。
7.可选地，每个导电部沿第一方向的宽度相同。
8.可选地，每个导电部具有相同形状。
9.可选地，第一方向与第二方向垂直。
10.可选地，每个导电部包括顺序连接的第一导电段、第二导电段和第三导电段，其中，两个绝缘连接部中的一个与第一导电段的第一安装面连接，两个绝缘连接部中的另一个与第三导电段的第二安装面连接，第一导电段具有与第一安装面相对的第一表面，第三导电段具有与第二安装面相对的第二表面，第一表面和第二表面位于第一水平面中，第二导电段具有设置探针的第三安装面，第三安装面位于与第一水平面平行的第二水平面中。
11.可选地，探针设置于第三安装面在第二方向上的中部。
12.可选地，两个绝缘连接部具有相同形状。
13.可选地，每个导电部为金属箔结构。
14.可选地，还包括与绝缘连接部的支撑架，导电部通过绝缘连接部与支撑架连接。
15.可选地，支撑架环绕设置在多个导电部的外周。
16.根据本公开的另一方面，提供了一种上述的探针结构的制作方法，包括以下步骤：
形成多个导电部，多个导电部沿第一方向间隔设置，且多个导电部中的每个导电部沿第二方向延伸，第一方向与第二方向交叉；在多个导电部的同一侧设置间隔设置的两个绝缘连接部；在多个导电部的远离两个绝缘连接部的一侧一一对应地设置多个探针，多个探针位于两个绝缘连接部之间。
17.可选地，形成多个导电部，包括：提供金属箔片；对金属箔片进行刻蚀，以形成具有等间距设置的多个导电部。
18.可选地，形成多个导电部，还包括：对金属箔片进行刻蚀，以在形成多个导电部的同时，形成环绕多个导电部的支撑架。
19.可选地，采用焊接工艺将多个探针一一对应地设置在多个导电部上。
20.本公开实施例提供的探针结构包括两个绝缘连接部、多个导电部和多个探针，多个导电部设置于两个绝缘连接部的同一侧并沿第一方向间隔设置，且多个导电部中的每个导电部沿第二方向延伸，第一方向与第二方向交叉，探针一一对应地设置于导电部的远离两个绝缘连接部的一侧，且多个探针位于两个绝缘连接部之间，从而在晶圆上的焊垫面积较小且较密的情况下，通过合理设置上述多个导电部的间距，能够降低位于其上的探针与焊垫的对位难度，同时由于上述探针结构还包括上述两个绝缘连接部，从而使探针与绝缘连接部之间能够构成力臂，通过合理设置上述两个绝缘连接部与探针之间的水平距离，同时在测试过程中合理控制施加在上述两个绝缘连接部上的压力，可以实现对针头压力的调节，使针头压力满足晶圆检测的需求，进而提高了晶圆检测的效率和准确度。
附图说明
21.构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
22.图1示出了根据本公开实施例所提供的一种探针结构的俯视结构示意图；
23.图2示出了图1所示的探针结构的侧视结构示意图
24.图3示出了根据本公开实施例提供的一种探针结构的制作方法中，形成的多个导电部的俯视结构示意图；
25.图4示出了在形成图3所示的多个导电部的同时形成支撑架后基体的俯视结构示意图；
26.图5示出了在图4所示的多个导电部的同一侧设置间隔设置的两个绝缘连接部后基体的俯视结构示意图；
27.图6示出了在图5所示的多个导电部的远离两个绝缘连接部的一侧一一对应地设置多个探针后基体的俯视结构示意图；
28.图7示出了根据本公开实施例所提供的一种采用上述探针结构进行晶圆测试的示意图。
29.其中，上述附图包括以下附图标记：
30.10、绝缘连接部；101、第一安装面；102、第二安装面；103、第三安装面；110、第一导电段；120、第二导电段；130、第三导电段；20、导电部；30、探针；40、支撑架；100、底座；200、晶圆；300、探针结构。
具体实施方式
31.需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
32.为了使本技术领域的人员更好地理解本公开方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本公开保护的范围。
33.需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
34.随着半导体器件的集成度的提高及其小型化的发展，测试焊垫的间距减小，探针卡也相应地变得更小和小型化。为了更好地适用于晶圆的精细间距，当前地探针卡的结构需要进一步优化。
35.在本公开的一个实施例中，提出了一种探针结构，如图1和图2所示，包括两个绝缘连接部10、多个导电部20以及多个探针30，其中：两个绝缘连接部10沿第一方向延伸且沿第二方向间隔设置；多个导电部20，设置于两个绝缘连接部10的同一侧，多个导电部20沿第一方向间隔设置，且多个导电部20中的每个导电部20沿第二方向延伸，第一方向与第二方向交叉；多个探针30，一一对应地设置于多个导电部20的远离两个绝缘连接部10的一侧，且多个探针30位于两个绝缘连接部10之间。
36.在晶圆上的焊垫面积较小且较密的情况下，通过合理设置上述多个导电部20的间距，能够降低位于其上的探针30与焊垫的对位难度，同时由于上述探针结构还包括上述两个绝缘连接部10，从而使探针30与绝缘连接部10之间能够构成力臂，通过合理设置上述两个绝缘连接部10与探针30之间的水平距离，同时在测试过程中合理控制施加在上述两个绝缘连接部上的压力，可以实现对针头压力的调节，使针头压力满足晶圆检测的需求，进而提高了晶圆检测的效率和准确度。
37.例如，由于探针与绝缘连接部之间能够构成力臂，从而通过控制上述两个绝缘连接部10与上述多个探针30在多个导电部20上的设置位置，能够控制上述两个绝缘连接部10与探针3之间的水平距离，进而实现对探针30两侧力臂的控制。
38.示例性的，对于尺寸较小的探针30，为了提高对晶圆检测的准确度，可以增大上述探针30在检测过程中的压力，此时，通过使两个绝缘连接部10与每个探针30之间距离较大，来增大由探针30与绝缘连接部10构成的力臂，从而可以增大探针30在检测过程中的对待测晶圆的压力，使针头压力满足晶圆检测的需求。
39.相反的，对于尺寸较大的探针30，为了避免探针30的针头压力过大对对晶圆可靠性的影响，可以降低上述探针30在检测过程中的压力，此时，通过缩短两个绝缘连接部10与每个探针30之间的距离，来减小由探针30与绝缘连接部10之间构成的力臂，从而可以减小
探针30在检测过程中的作用力，同样能够使针头压力满足晶圆检测的需求。
40.在一种可选的实施方式中，如图1和图2所示，上述多个导电部20中的相邻导电部20等间距设置。由于上述导电部20可以通过刻蚀工艺形成，因此，通过使导电部20等间距设置，可以便于刻蚀工艺中所采用的掩模版的设计；另一方面，通过使导电部20等间距设置，还可以便于通过刻蚀工艺调节相邻导电部20的间距。
41.在上述可选的实施方式中，如图1和图2所示，还可以使每个导电部20沿第一方向的宽度相同。通过使导电部20具有在第一方向上相同的宽度，不仅使得刻蚀工艺中掩模版的设计更为简单，而且更有利于相邻导电部20的间距调节。
42.为了进一步降低刻蚀工艺中掩模版的设计难度，同时便于相邻导电部20的间距调节，进一步可选地，每个导电部20具有相同形状，如图1和图2所示。
43.多个导电部20沿第一方向间隔设置，且多个导电部20中的每个导电部20沿第二方向延伸，在一种可选的实施方式中，如图1和图2所示，上述第一方向a与上述第二方向b垂直。通过使导电部20的排列方向与延伸方向垂直，能够有利于刻蚀工艺中掩模版尺寸的缩小，同时也便于通过刻蚀工艺调节相邻导电部20的间距。
44.在一种可选的实施方式中，上述多个探针30中每个探针30沿垂直于导电部20的方向延伸，如图2所示。上述设置方式能够满足垂直探针卡对测试针的需求。
45.在本公开的上述实施例中，探针结构可以还包括与绝缘连接部10的支撑架40，导电部20通过绝缘连接部10与支撑架40连接。上述支撑架40用于通过绝缘连接部10将多个导电部20进行固定。
46.为了便于全部的导电部20都能够通过绝缘连接部10固定在支撑架40上，在一种可选的实施方式中，上述支撑架40环绕设置在多个导电部20的外周，如图1所示。
47.在一种可选的实施方式中，如图2所示，每个导电部20包括顺序连接的第一导电段110、第二导电段120和第三导电段130，其中，两个绝缘连接部10中的一个与第一导电段110的第一安装面101连接，两个绝缘连接部10中的另一个与第三导电段130的第二安装面102连接，第一导电段110具有与第一安装面101相对的第一表面，第三导电段130具有与第二安装面102相对的第二表面，第一表面和第二表面位于第一水平面中，第二导电段120具有设置探针30的第三安装面103，第三安装面103位于与第一水平面平行的第二水平面中。
48.在上述可选的实施方式中，第二导电段120的第三安装面103能够突出于第一导电段110和第三导电段130设置，从而便于多个导电部20通过绝缘连接部10安装到支撑架40上，同时还便于探针30通过焊接等工艺一一对应地固定于导电部20的第三安装面103上。另外，由于第二导电段120部分突出于第一导电段110和第三导电段130设置，使得导电部20具有一定的形变能力，进而，该探针结构可以在一定程度上自适应地调节针头压力。
49.在一种可选的实施方式中，探针30设置于上述第三安装面103在第二方向上的中部。由于探针30与绝缘连接部10之间能够构成力臂，从而通过使探针30位于第三安装面103的中部，可以便于力臂的调节。
50.示例性的，在需要增大探针30针头的压力的情况下，通过增大两个绝缘连接部10与每个探针30之间的距离，来增大由探针30与绝缘连接部10构成的力臂，由于探针30位于第三安装面103的中部，通过使两个绝缘连接部10均沿远离探针30的第二方向移动相同距离，可以使位于探针30两侧的力臂增大后仍具有相同的作用力。
51.在需要减小探针30针头的压力的情况下，通过缩短两个绝缘连接部10与每个探针30之间的距离，来减小由探针30与绝缘连接部10之间构成的力臂，由于探针30位于第三安装面103的中部，通过使两个绝缘连接部10均沿靠近探针30的第二方向移动相同距离，可以使位于探针30两侧的力臂减小后仍具有相同的作用力。
52.本实施例的上述探针结构中，两个绝缘连接部10与每个探针30的间距还可以根据探针30的针头尺寸大小进行调节。
53.示例性的，在探针30的针头具有较大尺寸的情况下，探针30在施加到待检测晶圆上时可以具有较大的压力，此时通过缩短两个绝缘连接部10与每个探针30之间的距离，来降低由探针30与绝缘连接部10构成的力臂，从而可以避免探针30两侧的力臂较大所导致的作用力过大，进而降低了探针30的针头压力过大在检测过程中对待检测晶圆的损伤。
54.在探针30的针头具有较小尺寸的情况下，探针30在施加到待检测晶圆上时压力较小，此时通过增大两个绝缘连接部10与每个探针30之间的距离，来增大由探针30与绝缘连接部10构成的力臂，从而可以避免探针30两侧的力臂较小所导致的作用力过小，进而提高了探针30在检测过程中对待检测晶圆检测的准确度。
55.为了便于由探针30与绝缘连接部10构成的力臂的调节，在一些其它可选的实施方式中，上述两个绝缘连接部10具有相同形状，和/或，两个绝缘连接部10的延伸方向相同。进一步可选地，两个绝缘连接部10均沿第一方向延伸。
56.在本公开的上述实施例中，导电部20可以由常规的导电材料形成。在一种可选的实施方式中，上述导电部20为金属箔结构。由刻蚀金属箔形成的导电部20间距可以做的很小，同时也便于导电部20厚度的调节。示例性的，上述导电部20为铜箔结构。
57.根据本公开的另一实施例，还提供了一种上述的探针结构的制作方法，包括以下步骤：形成多个导电部20，多个导电部20沿第一方向间隔设置，且多个导电部20中的每个导电部20沿第二方向延伸，第一方向与第二方向交叉；在多个导电部20的同一侧设置间隔设置的两个绝缘连接部10；在多个导电部20的远离两个绝缘连接部10的一侧一一对应地设置多个探针30，多个探针30位于两个绝缘连接部10之间。
58.在晶圆上的焊垫面积较小且较密的情况下，通过合理设置上述多个导电部20的间距，能够降低位于其上的探针30与焊垫的对位难度，同时由于上述探针结构的制作方法中在多个导电部20的同一侧设置间隔设置的两个绝缘连接部10，从而使探针30与绝缘连接部10之间能够构成力臂，通过合理设置上述两个绝缘连接部10与探针30之间的水平距离，就可以通过调整力臂来实现对针头压力的调节，使针头压力满足晶圆检测的需求，进而提高了对晶圆检测的准确度。
59.下面将结合附图更详细地描述根据本发明提供的探针结构的制作方法的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本技术的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。
60.首先，形成多个导电部20，如图3所示，多个导电部20沿第一方向间隔设置，且多个导电部20中的每个导电部20沿第二方向延伸，第一方向与第二方向交叉。
61.在一种可选的实施方式中，形成上述多个导电部20的步骤包括：提供金属箔片；对金属箔片进行刻蚀，以形成具有等间距设置的多个导电部20，如图3所示。由刻蚀金属箔形
成的导电部20间距可以做的很小，同时也便于导电部20厚度的调节。
62.示例性的，上述导电部20为铜箔结构。上述刻蚀工艺可以为湿法刻蚀，但并不局限于上述可选的种类。
63.在一种可选的实施方式中，本实施例的上述制作方法还包括以下步骤：对金属箔片进行刻蚀，以在形成多个导电部20的同时，形成环绕多个导电部20的支撑架40，如图4所示。采用上述可选的实施方式，使导电部20和支撑架40由同一刻蚀工艺同时形成，可以简化工艺流程，从而提高工艺效率。
64.示例性的，同时形成多个导电部20和支撑架40的步骤可以包括：提供铜箔片，并将铜箔片刻蚀到所需厚度；在铜箔片上设置掩膜版，掩膜版与所要形成的多个导电部20和支撑架40的图形对应，通过上述掩膜版对铜箔片进行刻蚀，以去除铜箔片中的部分区域，剩余的铜箔片形成多个导电部20以及环绕多个导电部20的支撑架40。
65.为了便于上述掩膜版的版图设计及工艺制作，在一种可选的实施方式中，如图4所示，上述多个导电部20中的相邻导电部20等间距设置。由于上述导电部20可以通过刻蚀工艺形成，因此，通过使导电部20等间距设置，可以便于刻蚀工艺中所采用的掩模版的设计；另一方面，通过使导电部20等间距设置，还可以便于通过刻蚀工艺调节相邻导电部20的间距。
66.在上述可选的实施方式中，如图4所示，还可以使每个导电部20沿第一方向的宽度相同。通过使导电部20具有在第一方向上相同的宽度，不仅使得刻蚀工艺中掩模版的设计更为简单，而且更有利于相邻导电部20的间距调节。
67.为了进一步降低刻蚀工艺中掩模版的设计难度，同时便于相邻导电部20的间距调节，进一步可选地，每个导电部20具有相同形状，如图4所示。
68.多个导电部20沿第一方向间隔设置，且多个导电部20中的每个导电部20沿第二方向延伸，在一种可选的实施方式中，如图4所示，上述第一方向a与上述第二方向b垂直。通过使导电部20的排列方向与延伸方向垂直，能够有利于刻蚀工艺中掩模版尺寸的缩小，同时也便于通过刻蚀工艺调节相邻导电部20的间距。
69.在形成上述多个导电部20的步骤之后，如图5所示，在多个导电部20的同一侧设置间隔设置的两个绝缘连接部10。上述绝缘连接部10用于固定上述多个导电部20。
70.示例性的，形成上述绝缘连接部10的材料包括塑料，如聚氯乙烯(pvc)或聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)。
71.示例性的，在多个导电部20的同一侧设置间隔设置的两个绝缘连接部10的步骤之前，形成环绕多个导电部20的支撑架40，在设置上述两个绝缘连接部10的步骤中，绝缘连接部10还设置于上述支撑架40上，如图5所示，从而通过上述两个绝缘连接部10实现多个导电部20在支撑架40上的固定连接。
72.在多个导电部20的同一侧设置间隔设置的两个绝缘连接部10的步骤之后，如图6所示，在多个导电部20的远离两个绝缘连接部10的一侧一一对应地设置多个探针30，多个探针30位于两个绝缘连接部10之间。
73.示例性的，采用焊接工艺将多个探针30一一对应地设置在多个导电部20上。采用焊接工艺能够使探针30在导电部20上的连接更为牢固，避免由于探针30脱落而导致的器件可靠性降低。
74.由于探针与绝缘连接部之间能够构成力臂，从而通过调节上述两个绝缘连接部10与上述多个探针30在多个导电部20上的设置位置，能够改变上述两个绝缘连接部与探针之间的水平距离，进而可以通过调整力臂来实现对针头压力的调节，使针头压力满足晶圆检测的需求。
75.示例性的，对于尺寸较小的探针30，为了提高对晶圆检测的准确度，可以增大上述探针30在检测过程中的压力，此时，通过使两个绝缘连接部10与每个探针30之间距离较大，来增大由探针30与绝缘连接部10构成的力臂，从而可以增大探针30在检测过程中的对待测晶圆的压力，使针头压力满足晶圆检测的需求。
76.相反的，对于尺寸较大的探针30，为了避免探针30的针头压力过大对对晶圆可靠性的影响，可以降低上述探针30在检测过程中的压力，此时，通过缩短两个绝缘连接部10与每个探针30之间的距离，来减小由探针30与绝缘连接部10之间构成的力臂，从而可以减小探针30在检测过程中的作用力，同样能够使针头压力满足晶圆检测的需求。
77.需要注意的是，在本实施例提供的制作方法中，各步骤的先后顺序并不局限于上述实施方式，如在本实施例中，还可以先在多个导电部20的同一侧一一对应地设置多个探针30，再在多个导电部20的远离探针30的一侧设置间隔设置的两个绝缘连接部10，使两个绝缘连接部10位于多个探针30的两侧。
78.根据本公开的另一个实施例，提供了一种晶圆测试设备，上述晶圆测试设备包括测试仪与支撑台组成，支撑台上固定有上述的探针结构(也可称“探针卡”)。在进行电性测试的时候，测试仪会给探针卡上的探针一个测试信号，通过扎针，将探针与晶圆的测试焊盘接触来达到测试的目的，并且将测量的结果反馈给测试仪。
79.根据本公开的另一个实施例，还提供了一种采用上述探针结构进行晶圆测试的方法，包括以下步骤：将探针结构设置于晶圆测试设备中，晶圆测试设备包括测试仪与支撑台组成，支撑台上固定有上述的探针结构(也可称“探针卡”)。
80.在实际应用中，探针结构上的探针施加在晶圆的测试焊盘上的压力应当适中；若针头压力过大，可能导致探针和/或晶圆上的其他膜层受损；若针头压力过小，可能导致探针与测试焊盘之间接触不良，影响测试结果。
81.示例性的，晶圆200放置于支撑台的底座100上，合理设置如图1和图2所示的探针结构中两个绝缘连接部10与探针30之间的水平距离，并将探针结构300固定于支撑台上方的测试头上，如图7所示，然后通过将底座上下移动，使得探针结构300中的探针与晶圆200上的测试接触点接触，并在测试过程中合理控制施加在上述两个绝缘连接部上的压力，从而实现对针头压力的调节，使针头压力满足晶圆检测的需求。
82.从以上的描述中，可以看出，本公开上述的实施例实现了如下技术效果：
83.1、由于上述探针结构包括两个绝缘连接部10，多个导电部20设置于两个绝缘连接部10的同一侧并沿第一方向间隔设置，探针30一一对应地设置于导电部20的远离两个绝缘连接部10的一侧，从而使探针30与绝缘连接部10之间能够构成力臂，通过合理设置上述两个绝缘连接部10与探针30之间的水平距离，同时在测试过程中合理控制施加在上述两个绝缘连接部上的压力，可以实现对针头压力的调节，使针头压力满足晶圆检测的需求，进而提高了晶圆检测的效率和准确度；
84.2、由于该探针结构中的多个导电部20沿第一方向间隔设置，且多个导电部20中的
每个导电部20沿第二方向延伸，第一方向与第二方向交叉，从而在晶圆上的焊垫面积较小且较密的情况下，通过合理设置上述多个导电部20的间距，能够降低位于其上的探针30与焊垫的对位难度。
85.以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。