[实用新型]防探针脱落的薄膜探针头及薄膜探针卡

说明书

本实用新型涉及一种防探针脱落的薄膜探针头及薄膜探针卡，该防探针脱落的薄膜探针头，包括提供一作用面（311）的支撑体（31）、覆在所述作用面（311）上的薄膜（32）、设置于薄膜（32）内的互连线（34）以及突出于薄膜（32）表面的探针（33）；所述探针（33）包括针座（331）和针尖（332）；其特征在于：所述针座（331）的外周上突出有一卡嵌阻挡部（3311），该卡嵌阻挡部（3311）埋嵌于薄膜（32）内，其卡嵌阻挡部（3311）底面至薄膜（32）表面具有一距离（A）。本实用新型有效防止了加工过程和使用过程中探针与薄膜层相分离（即探针脱落）。

技术领域

本实用新型属于探针卡、晶圆测试技术领域，具体涉及一种薄膜探针卡及其探针头。

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。相对于其他类型针卡，薄膜探针卡由于具有针痕小、信号路径短、介电损耗低等优势，目前广泛用于面向高频的晶圆级测试分析。针对薄膜探针卡核心部件加工工艺及结构的开发和研究，对于提升探针卡技术水平、提高行业竞争力、推动半导体事宜蓬勃发展具有重要意义。

现有的薄膜探针卡，包括PCB板、连接件以及薄膜探针头；所述薄膜探针头包括提供一作用面的支撑体、覆在支撑体的作用面上的薄膜以及设置于薄膜的探针和互连线；探针露出于薄膜表面，而互连线附在探针顶面上达到电连接。

具代表性探针的结构以及成形加工工艺可见美国专利US7423439。该专利中介绍了一种基于硅各向异性腐蚀的薄膜探针加工工艺，在硅基底上通过各向异性腐蚀完成探针的针尖凹坑结构加工，然后通过光刻、刻蚀等加工掩模，通过金属沉积工艺填充金属，最终结合碱腐蚀去除硅基板，从而暴露出探针。该方案具有针尖高度一致性好、高度可控性高、成本低等优势，但去除硅基板释放薄膜过程中存在掉针的风险。这是因为从结构上看如图1所示，在去除硅基板90释放薄膜91及探针92时，探针92仅依靠其顶面与互连线93之间的附着力相连，特别是采用碱腐蚀去除硅基板时还需要加热，会导致层间结构由于热膨胀系数差异附着力变差，加重探针脱落风险。实验表明，硅在80℃KOH溶液中的腐蚀速率一般在1.2um左右，4寸硅片的厚度一般在500um-600um之间，因此释放过程中结构至少需要6小时。此外，虽然有治具保护，但由于腐蚀速率的差异，部分探针结构仍然会暴露在KOH溶液中一段时间，碱溶液对金属的攻击和液体环境的浸泡也会带来一定程度的附着力降低，加大探针脱落的风险。

此外，在探针卡的使用过程中，探针的针尖与芯片被测Pad接触，会同时进行垂直方向和水平方向的侧向滑移运动，探针也容易因受外力与互连线间发生部分分离或分离，导致接触不稳定或探针卡报废，此外，脱落的探针还可能会落到芯片表面，在薄膜测试过程中导致芯片损伤。

因此，本领域亟须解决加工过程和使用过程中探针脱落的问题。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种防探针脱落的薄膜探针头及薄膜探针卡，有效防止加工过程和使用过程中探针与薄膜层相分离（即探针脱落）。

为达到上述目的，本实用新型采用的薄膜探针头技术方案是：一种防探针脱落的薄膜探针头，包括提供一作用面的支撑体、覆在所述作用面上的薄膜、设置于薄膜内的互连线以及突出于薄膜表面的探针；所述探针包括针座和针尖；所述针座的外周上突出有一卡嵌阻挡部；该卡嵌阻挡部埋嵌于薄膜内，其卡嵌阻挡部底面至薄膜表面具有一距离。

上述方案中，所述互连线的端部一体连接于对应探针的针座上，以此互连线与探针为一体制作成型的整体；并且，所述互连线至薄膜表面具有一距离，即互连线作为所述卡嵌阻挡部。

上述方案中，所述探针的针座朝向薄膜的表面中部设有凹陷。