[发明专利]一种实现薄膜探针测量滑移的方法

说明书

本发明涉及一种实现薄膜探针测量滑移的方法，其特征在于：在薄膜探针中的刚性作用面与上设探针的薄膜之间垫设一弹性体层；该弹性体层在探针的轴向平面上，以穿过探针的任一轴向线为界线，其一侧的厚度与另一侧的厚度具有一差值，以此使测试时探针能够发生偏转从而产生测量滑移，以穿透或推开被测芯片表层氧化物，实现更稳定地接触。

技术领域

本发明属于探针卡、晶圆测试技术领域，具体涉及一种实现薄膜探针测量滑移的方法，该方法适用于薄膜探针头及薄膜探针卡。

背景技术

近年来，随着5G技术和消费电子技术的发展和普及，半导体器件不断朝着小型化、集成化、衬垫间距密集化发展，工作频率不断提高，面向高频的晶圆级测试逐渐成为RF芯片生产中不可获取的重要一环。相较于其他类型探针卡，薄膜探针卡实现了小尺度的探针结构加工和高精度的信号线结构参数控制，减少了寄生电容和电感的产生，极大地缩短了信号路径，提高了阻抗匹配程度，广泛应用于面向高频的晶圆级测试分析。

晶圆测试过程中，需提供适当的测量滑移量和可控的接触力大小。

测量滑移，是指探针与被测Pad开始接触并开始垂直抬升运动时，探针作出微小的水平运动。适量的对推开被测焊垫或凸块表面氧化物，获得稳定电接触极为必要：滑移过小，可能会导致探针获得稳定接触所需的垂直接触力过大，对Pad产生损伤；滑移过大，可能导致探针接触到Pad外钝化层区域，损伤被测物。

可控的接触力对保证芯片pad不受损伤具有积极作用。目前常用的焊盘及凸块材料包括铝、金、铜或焊料：在空气中铝表面易发生氧化，测试过程中一般需要3-5gf的力，以穿透或推开表层氧化物，实现稳定接触；金由于材质较软，所需接触力很小, 一般在0.1-1gf之间；铜材料则需要更大的力建立良好的接触，约为5-6gf。随着半导体工艺的小型化和集成化，焊垫金属层和低K层间介质层变薄，也提高了对探针接触力控制的要求。

专利US5395253中提出：初始薄膜处于拉伸状态，当探针与被测Pad开始接触并开始垂直抬升运动时，薄膜逐渐处于放松状态，探针会因此向薄膜中心区域做微小水平运动，产生测量滑移。这种方式存在的一个显著缺点在于探针的测量滑移量与探针相对薄膜中心位置有关，不均一。

现有技术中，最具代表性的结构可参见美国专利US7893704，它提出了一种新型的薄膜探针结构，它是将探针设计为类似悬臂的结构，利用测试过程中类似悬臂的探针结构绕悬臂末端的旋转实现了测量滑移的实现，但这种方式由于探针需反复绕悬臂末端进行旋转运动，该处应力集中，薄膜易损坏。

可见，本领域亟须一种实现薄膜探针测量滑移的方法，能够实现适当的测量滑移，并提供可控的接触力，特别地，可降低薄膜探针应力，延长薄膜探针寿命。

发明内容

本发明目的是提供一种实现薄膜探针测量滑移的方法，可实现测试过程中探针的适当测量滑移，提供可控的接触力，特别地，可降低薄膜探针使用过程中的应力，延长使用寿命。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种实现薄膜探针测量滑移的方法，在薄膜探针中头的刚性作用面与上设探针的薄膜之间垫设一弹性体层；该弹性体层在探针的轴向平面上，以穿过探针的任一轴向线为界线，其一侧的厚度与另一侧的厚度具有一差值，以此使测试时探针能够发生偏转从而产生测量滑移。

上述方案中，在所述刚性作用面上开设凹槽，且将凹槽壁对准所述界线，并以弹性体层布满整个刚性作用面以及填充凹槽，使所述弹性体层以穿过探针的任一轴向线为界线，使其一侧的厚度与另一侧的厚度具有差值。

上述方案中，将所述刚性作用面设计为在探针的轴向平面上倾斜的斜面，并以所述弹性体层一侧表面与该斜面相贴合。