[发明专利]具有可移动针体的电阻率探针

说明书

本申请实施例涉及具有可移动针体的电阻率探针。电阻率探针可以用于测试集成电路。在一个实例中，电阻率探针具有带多个通孔的衬底和多个金属引脚。所述金属引脚中的每一者安置于所述通孔中的一者中。所述金属引脚延伸出所述衬底。互连件提供到所述金属引脚的电连接。在另一实例中，一种电阻率探针具有带顶表面的衬底和从所述衬底延伸的多个元件。所述元件中的每一者从所述衬底开始弯曲到所述元件的尖端，使得所述元件中的每一者均不与所述衬底的所述顶表面平行。

分案申请信息

本申请是申请日为2017年8月18日、申请号为201780050977.6、发明名称为“具有可移动针体的电阻率探针”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年8月22日提交的且分配第62/378,161号美国申请的临时专利申请的优先权，所述申请的公开内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及电阻率探针。

背景技术

半导体制造业的发展对良率管理、特别是对计量和检查系统提出了更高的要求。临界尺寸正在缩小，而晶片大小不断增大。经济正在推动行业缩短实现高良率、高价值生产的时间。因此，最小化从检测良率问题到解决问题的总时间决定了半导体制造商的投资回报。

作为制造过程的一部分有必要对集成电路进行测试。通过在一或多个测试探针与集成电路上或被测核查用样本上的选定点之间形成临时电触点来执行测试。然后利用施加到电路并通过探针从其导出的信号进行预定编程测试。由于电路的复杂性和小尺寸，特别是极其紧凑的集成电路，针对适当测试必须与电路形成的触点数目要求严格控制接触式探针的定位。此外，探针相对于预定电路焊盘或点放置的力可具重要性。控制探针的精确定位以及每个探针上的力要求探针系统制造的准确性。

此类探针系统通常使用正常为细针形式的探针。通过将探针直接焊接到印刷电路板或将探针焊接到固持装置而固持装置又焊接到印刷电路板来将探针个别地附接到印刷电路板。探针通常以悬臂方式从安装位置(例如刀片)延伸，伸出差不多几百密耳到待测试集成电路上的点。要改变探针上的力，需要改变探针直径以使探针更硬或更软，或改变探针长度或悬臂长度。此外，此类探针的使用不能提供用于实现受控阻抗传输线的方便手段。

在一个示例中，可以使用四点探针通过产生经处理半导体晶片表面的电阻率或载流子浓度分布来测试集成电路的电特性。传统的四点探针技术通常将点定位在直线配置中。通过向两个外围点施加电流，可以在四点探针的两个内侧点之间测量电压。因此，测试样本的电阻率ρ可以通过等式ρ＝c(V/I)来确定，其中V是在内侧点之间测得的电压，其中I是施加到外围点的电流，并且其中c是取决于表面触点间隔d和测试样本的尺寸的几何因子。

通常，探针尖端由平面微机电系统(MEMS)制造过程制成。探针悬臂平行于支撑主体表面延伸出来，这被称为平面性，以便于制造以及同时着落在平坦晶片表面上。当悬臂与晶片表面接触时，其会弯曲且与晶片表面擦拭并形成大小合适的触点。触点大小与接触力和探针磨损有关。此设计最终会损耗导电材料、损耗通过电流的能力，从而限制了测量的精度并缩短了探针的寿命。由于探针尖端与支撑芯片表面的共面性，以及悬臂探针与晶片表面之间约为30°的角度，触点大小随探针尖端磨损而变化，并且导电涂层可在着落和测量期间容易地去除。触点大小的改变和导电涂层的去除将使测量准确性降低，从而显著缩短探针使用寿命。

现有探针上的金属涂层变形并快速磨损，从而导致大约100-500次触摸或测量的使用寿命。脆弱的SiO₂悬臂也很容易折断。因此，需要改进的电阻率探针设计。

发明内容