[发明专利]用于探测半导体晶片的可置换探针装置

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2004年9月3日提交的美国临时专利申请第60/606,994号；2004年9月3日提交的美国临时专利申请第60/607,013号；2004年9月3日提交的美国临时专利申请第60/607,062号的优先权；并涉及2000年12月4日提交的美国实用专利申请第09/730,130号，目前出版的专利第6,586,954号；2003年6月23日提交的美国实用专利申请第10/601,764号；1998年2月10日提交的美国实用专利申请第09/021,631号，目前出版的专利第6,201,402号；2003年6月27日提交的美国实用专利申请第10/607,768号；2003年3月6日提交的美国专利申请第10/383,079号；2004年3月25日提交的美国实用专利申请第10/809,051号；其内容引用结合于此以供参考。

技术领域

本发明一般涉及半导体测试设备，尤其涉及用于电探测半导体晶片上的器件的半导体测试设备中的探针装置。

背景技术

半导体行业需要访问半导体晶片上的很多电子器件。随着半导体行业的成长以及器件变得越来越复杂，例如，必须电测试很多电器件、最普通的半导体器件的漏电流和极低的工作电流。这些电流一般低于100fA。此外，通常需要在宽的温度范围上评价电流和器件特性以了解温度如何影响器件。

同样，由于不同的管芯尺寸，电子器件通常位于晶片上的不同位置。此外，由于管芯节距的变化很多(指的是管芯/晶片上邻近的器件之间的间距或探针片(有时称为“底板”)上邻近的探针片之间的间距)，用户需要在各种底板中重复使用探针片的灵活性。管芯节距的尺寸可以改变，例如从10mm²到30mm²等。此外管芯节距的形状也可改变，例如矩形、正方形等。目前，半导体测试设备被设计成如果管芯/晶片上的管芯节距的尺寸或形状是不同的则用户必须使用不同的探针片。

因此，为了有效地检测这些器件，需要一种紧凑的、具有用于探测器件的多个探针片的探针装置，由此可将探针片安装在新的位置并提供新的通用性和能力。此外，需要改进的半导体测试设备，用于宽的温度范围中在低电流下电探测半导体器件。

发明内容

为了解决以上和其它的问题，本发明提供了一种用于测试晶片上的半导体器件的包括可置换的探针片的探针装置。

在一个实施例中，可置换探针片被构造成自包含的组件，该组件包括含有用于探测晶片上的器件的多个探针的底架体、用于支撑探针的陶瓷介电块、用于将多个电缆从外部测试设备引导到底架体中的至少一个导线导向器、以及用于将探针连接到包含在底架体中的电缆的多个电连接。通过利用导向机构将探针片可拆卸地安装在底板上的精确位置中。用户可拆卸探针片并将其放置在底板上的不同位置或插槽中以适应不同的管芯节距。

仍在一个实施例中，该组件还包括顶盖、设置在导线导向器和底架体之间的隔片以及底盖。导线导向器包括在其侧壁上的多个接入插槽，用于接收电缆并具有用于将电缆从外部测试设备定向到晶片上的器件的孔。

还在一个实施例中，导向机构包括可用于容纳各种底板并适合于用于测试半导体晶片上的器件的各种探针台的模块适配器。导向机构包括多个旋钮和/或调节底板的轨道和/或倾斜角度的其它装置，以使底板与晶片台上的晶片对准，用于精确的探测和测试。导向机构也可包括构造和安排成吻合用于不同的探针台的模块适配器中的底板的接口构件。

又在一个实施例中，底板包括至少一个用于容纳探针片的至少一个探针片插槽以及用于提供用于探针片的精确定位的定位机构，以测试晶片上的器件。

仍在本发明的一个实施例中，将可置换的探针片安装在用于电测试晶片上的半导体器件的探测装置的操纵器的远端上。每一个探针片都是自包含的单元并可从各自的操纵器上拆卸以再次使用。因此，可同时地测试晶片上的多个器件，并且在置换探针片的至少某些后可测试晶片上的器件的不同的组。

在本发明的另一个实施例中，将可置换的探针片安装到用于测试晶片上的半导体器件的探针片板或底板上。可置换底板以适合于具有不同管芯节距的晶片。探针片可从底板上拆除以再次使用。

在本发明的又一个实施例中，将可置换的探针片安装到独立的晶片台上。晶片台包括用于放置可拆卸底板和可拆卸地安装在底板上的多个探针片的外壳。