[发明专利]探针

说明书

技术领域

本发明涉及在LSI等电子设备制造过程上，用于检查形成于半导体晶圆上的数个半导体芯片电路的探测器(prober)装置的探针(probe；测点)；尤其是有关于针对排列于半导体芯片上的电路端子(焊垫(pad))，直接在晶圆状态下垂直接触探针，以便用于探针测试(probing test)整体测量半导体芯片导电的探测器探针结构。

背景技术

随着半导体技术的进步，提高了电子设备的积体度，而且在半导体晶圆上所形成的各半导体芯片上，也增加了占电路接线的区域，因此也增加了各半导体芯片上的电路端子(pad)数，并由缩小焊垫面积、及狭小的焊垫间距，以进行细微化的焊垫排列；同时，以不将半导体芯片容纳于封装内，而是直接以裸晶(bare chip)状态，搭载于电路板等芯片尺寸构装(Chip size Package；简称CSP)方式为主流，因此在分割半导体芯片前，必须检查晶圆状态特性与判定良否。

此半导体芯片检查方式，是在受检半导体芯片的焊垫与检查装置之间，区域排列对外力呈弹性变形，而形成弹性变形部的数个探针的组装测点方式；电气连接此组装测点与半导体晶测试电路的方式，则用被称为探针卡(probe card)的印刷电路板。

细微化(间距狭小)焊垫排列的问题在于，进行电子设备电气特性测试或检查电路时，必须让接触半导体芯片焊垫以获得导电的探针结构，配合细微化的焊垫排列，为了因应细微化焊垫排列的进步，而使用的各种测量方式。

探针结构呈具单支撑梁的悬臂梁(cantilever)结构的探针；但此悬臂梁结构接触焊垫时，前端会朝水平方向偏移而伤及焊垫；此外，从焊垫脱落后，会遇到降低测量成品率等问题；再者，每一根探针都有安装精度上的误差，而难以控制一定的接触压。

用于取代这种悬臂梁结构的垂直型探针，也就是将探针垂直固定于探针卡电路端子上的垂直型探针上，必须以相同间距间隔，构成出半导体芯片上的焊垫间距、和探针卡上的电路端子间距；但在印刷电路板的探针卡上，要将电路图样做成细微化，会面临到制造技术上的瓶颈，因此电路端子所占面积或接线宽幅，都难以符合配合焊垫间距的要求；再者，可焊锡的间距间隔也有极限，因此无法随着细微化的进展，配合半导体芯片间距，将垂直型探针垂直固定于探针卡上；此外，还有以下将说明的不发挥研磨(scrub)功能作用的问题。

一方面，受检物的IC芯片焊垫，一般都是由铝合金膜或镀金等所形成，表面则覆盖氧化皮膜等；让此焊垫接触探针前端时，则如后述图14(a)所示，探针前端接触焊垫后，会以一定距离押往(过度驱动(overdrive))垂直方向，同时会因朝水平方向研磨(scrub)焊垫表面，而破坏氧化皮膜等，而得以获得确实导通探针与焊垫的功能。

以往为了实现对上述所示探针结构的要求，也就是因应细微的排列焊垫与狭隘间距、及细腻控制包含过度驱动及研磨功能的探针接触部附近的举动，本发明人等提出以下提案。

以下将以图14说明本发明人等所提议的传统范例；图14表示传统发明相关悬臂梁结构及平行弹簧结构上的探针示意图；图14(a)(b)(c)表示各探针前端部动作的动作示意图；再者，探针前端在接触半导体芯片等焊垫部之前，皆维持垂直状态。

图14(a)中，被安装于长度L的悬臂梁201前端部的垂直探针202a，是对半导体芯片等焊垫203上面呈垂直对置状态，另一端被安装于支撑部204而呈水平状态；接下来，为了检查而让焊垫203上升、或让支撑部204下降后，垂直探针202a前端部会接触焊垫203上面，并约以1/3L的计算位置为中心，旋转长度L的悬臂梁201，垂直探针202a前端部则接触焊垫203上面，仅放大移动距离d0；其结果，尤其是细微化的焊垫，会从焊垫203中脱离垂直探针202a的前端部，而陷入无法测量的情况；另外，垂直探针前端上的压力大时，会削除焊垫203上面而留下伤痕，因此有可能会降低后续工程的打线等成品率。

为了消弭这个弊害，而如图14b所示，藉由平行弹簧让悬臂梁201呈连结环(link)结构，连结环205的一端上设有垂直探针202b；根据此连结环结构，即使对垂直探针202b施加同于图14a垂直方向的接触载重，也会因属连结环结构，而让垂直探针202b的前端部移动量成为d1＜d0，而得以极少量的被压住固定。

该平行弹簧是指，平行配置数个形状略同的梁，再将数个梁的两端固定于不变形的支撑体上，固定一端支撑体后，而移动另一端支撑体时，在一定范围内进行并进运动。