[发明专利]用于测试半导体器件的探针卡

说明书

技术领域

[01]本发明涉及用于测试半导体器件的技术，特别涉及用于测试半导体器件的探针卡，该探针卡能精确测试半导体芯片，其中探针、探针棒、和探针块座体得到改进，探针卡的每一部分的耐用性得到增加。

背景技术

[02]由Be-Cu金属薄板制成的传统刀片式探针(blade probe)的缺点是其硬度、弹性、耐磨性、耐热性等对于探针而言不是令人满意的特性。由于传统刀片式探针是通过使用化学物品的湿法蚀刻方式制造的，所以它也不能一致且精确地蚀刻薄板，并且其针状部被迅速磨损并氧化。此外，用探针测试芯片时，大量的铝颗粒等附着于探针，其中铝颗粒是在针状部刮擦芯片时产生的。

[03]大量颗粒附着于探针时，接触电阻增大，以致不能正常执行芯片测试。因此，这种情形中的探针不能执行芯片测试。

[04]当探针是通过化学蚀刻金属薄板来制造时，探针的多半针状部形成为矩形形状。矩形形状的针状部具有大的表面面积，导致擦痕不稳定。因此，也不能控制针状部的刮擦。理想的是，探针下接触单元的针状部以这样的方式形成，其形状为圆形，其尺寸小于10μm，并且其端部为半圆。

[05]另一方面，在焊盘以LOC或DLOC方式(其为焊盘在D-RAM芯片的中心处排列的排列方式)排列的情形中，陶瓷棒型的传统垂直探针卡需要2～3个陶瓷棒以便固定测试一个D-RAM芯片的探针。同样，在焊盘在芯片两侧排列的情形中，垂直探针卡需要3～4个陶瓷棒以便固定一个测试一个与非闪存存储器芯片的探针。

[06]也就是说，根据半导体芯片的类型，传统垂直探针卡必须保证相当于一个半导体芯片的尺寸的空间。该被保证空间是连同两个探针插入2～3个陶瓷棒或3～4个陶瓷棒的区域。

[07]同样，传统陶瓷探针棒将探针插入在其一侧或两侧形成的一个或两个窄槽并随后用环氧化物将其固定在那里。但是，由于陶瓷材料很坚固，开槽时不同地形成窄槽的深度和宽度，偏离最初设定值。大多数情况下，这样的偏差主要出现在窄槽的中间部分。也就是说，由于执行这样的开槽，窄槽的累积公差增大。结果，最后形成的窄槽的尺寸与最初形成的窄槽的尺寸相差悬殊。

[08]另外，由于这种坚固的陶瓷特性，挖掘窄槽的圆刀片被快速磨损并因此花费相对长的时间加工一个探针棒，从而降低生产率和成本效率。

[09]用于多个芯片的传统探针棒是以这样的方式制造的，即加工大于100mm的探针并随后用环氧化物和胶粘剂将其固定到探针棒上。但是，来自环氧化物和胶粘剂的应力使得探针棒的中间部分弯曲大约30μm。

[10]这样的弯曲导致探针与芯片焊盘相互不接触的问题。所以，探针不刮擦焊盘，并且探针卡因此不能测试芯片。

[11]而且，传统探针块座体以这样的方式构造，即其内部形成矩形形状并且其尺寸大于晶片的尺寸使得其可以一次测试一个8或12英寸的晶片。该晶片以这样的方式形成，即图案成形(pattern-formed)芯片的起始和终止区域的顶部和底部不具有图案成形芯片。也就是说，由于晶片是圆形的，而且探针块座体是长方形的，所以在探针块座体拐角处形成无用空间，其导致探针棒被延长。

[12]更具体地说，由于晶片是圆形的而且探针块座体内部是矩形的，所以探针块座体的内部拐角是无用空间。内部拐角是无用的，因为圆形晶片在相应的内部拐角处不具有图案成形芯片。因此，不能测试纵向起始列1～4，而且也不能测试反向纵向列1～4。

[13]为了解决这个无用区域的问题，将探针块座体修改成具有与圆形晶片类似的八边形结构。也就是说，八边形探针块座体以这样的方式形成，即探针棒的长度与内部八边形结构的长度相同。

[14]同样，以这样的方式构造另一个传统探针卡，即测试头作为板-空间转换器(plate-space transformer)形成，并且附着于测试头的探针主要由陶瓷板制成。

[15]传统探针卡对于8英寸晶片要求大于8英寸的陶瓷板，对于12英寸的晶片要求大于12英寸的陶瓷板。

[16]在高温条件下测试8英寸的陶瓷板时，分别在长度和宽度方向上发生35μm的热膨胀。陶瓷板尺寸越大，热膨胀越增大，从而增大陶瓷板的面积。

[17]当探针所附着的陶瓷板在测试期间在高温条件下膨胀时，探针的探测针部不能完全刮擦芯片的焊盘。因此，这种情形中的探针卡不能执行芯片测试。

[18]通常，探针卡在低于25℃的温度下被制造成具有芯片焊盘间距。但是，测试晶片时，其第一测试步骤是在25℃的室温条件下、其第二测试步骤是在85～100℃的高温条件下、其第三测试步骤是在低温条件下执行。