探針的製作方法

2023-06-06 09:15:51 2

專利名稱：探針的製作方法
技術領域：
本發明涉及對被檢查體的電特性進行檢查的探針。
背景技術：
當對形成在半導體晶片(以下稱為「晶片」)上的IC、LSI等設備(以下稱為「器 件」)的電特性進行檢查時，使用具有電路基板和探針的探針卡，例如通過將布置在電路基 板的下表面上的探針接觸到設置在晶片上的器件上的電極來進行檢查。電極例如由鋁等導電性金屬構成。鋁等由於容易氧化，因此在其表面形成作為絕 緣體的氧化膜。因此，只是將探針接觸到電極是無法刺破形成在電極表面上的氧化膜來確 保探針與電極的導通。因此，當進行這樣的電特性的測定時，為了確保晶片的電極與探針導 通，在將探針接觸到電極上後，進行使晶片在水平方向上振動並通過探針的前端刮掉氧化 膜的所謂擦洗的操作。在此情況下，如圖10所示，探針100可採用下述探針，所述探針包括被電路基板 101單端支撐的梁部102、以及從梁部102的自由端部向晶片W延伸的接觸子103(專利文 獻1)。並且，在施加過壓(overdrive)以使接觸子103與晶片W的電極P壓力接觸的狀態 下使晶片W在水平方向上振動，由此刮掉電極P表面的氧化膜0，使接觸子103的前端部104 和電極P的導電部接觸。專利文獻1 日本國特開2006-1190 號公報。

發明內容
發明要解決的問題但是，在上述方法中，通過擦洗而被刮掉的氧化膜0附著在接觸子103的前端部 104上，妨礙探針100和電極P穩定地導通。因此，需要定期清潔探針100的前端部104。但 是，如果進行清潔，則存在前端部104發生磨損的問題。另外，擦洗有可能在電極P的表面 留下較大的針痕，損傷電極P。另一方面，作為不利用擦洗的探針和電極的接觸方法，例如可考慮以波戈針為代 表的垂直高載荷接觸方法。但是，近年來，隨著器件的高功能化以及高速化，布線構造向微 細化、薄膜化發展，布線層變的極薄，因此當利用例如波戈針那樣的垂直高載荷接觸進行檢 查時，探針不僅貫穿氧化膜還有可能貫穿電極和布線層。另外，還有可能由於探針在負載時 的應力而損傷布線層和絕緣層。此外，如果為了避免這些而降低施加在探針上的載荷，則有 可能產生探針和電極導通不穩定的問題。本發明就是鑑於上述問題而完成的，其目的在於以較低的探針載荷穩定地進行被 檢查體的電特性的檢查。用於解決問題的手段用於實現上述目的的本發明是將接觸部接觸到被檢查體來檢查被檢查體的電特 性的探針，所述接觸部在其內部分散布置有多個具有導電性的接觸顆粒，並且一部分所述接觸顆粒在接觸部的被檢查體側的表面上突出，在所述接觸部的與被檢查體側相反的面上 布置有具有彈性的導電性部件。根據本發明，由於接觸顆粒從接觸部向被檢查體側突出，因此即使在施加到探針 上的載荷低的情況下，接觸顆粒也容易刺破氧化膜，能夠確保被檢查體和探針的導通。由 此，能夠以低的探針載荷穩定地進行被檢查體的電特性的檢查。並且，由於在接觸部的與被 檢查體相反的面上布置有具有彈性的導電性部件，因此探針被賦予彈性，從而即使在晶片W 上的各電極存在高低差的情況下，也能夠通過彈性來吸收該高低差。由此，能夠進一步穩定 地進行被檢查體的電特性的檢查。發明效果根據本發明，能夠以低的探針載荷穩定地進行被檢查體的電特性的檢查。


圖1是示出具有根據本實施方式的探針的探針裝置的側面圖2是示出根據本實施方式的探針的結構的簡略說明圖3是絕緣片的平面圖4是彈性導電片的平面圖5是示出根據本實施方式的探針與電極電接觸的狀態的說明圖
圖6是示出將根據本實施方式的探針研磨了的狀態的側面圖7是根據其他實施方式的探針的說明圖8是根據其他實施方式的探針的說明圖9是根據其他實施方式的探針的說明圖10是現有的探針的說明圖。
附圖標記說明
1探針裝置
2檢查用基板
3載置臺
10電路基板
11保持器
12中間體
12a中間基板
13探針
20彈性導電片
30接觸部
40絕緣片
41前端部
42導體部
43塗層
45接觸顆粒
45a接觸顆粒
45b接觸顆粒
46通孔
50金屬框架
51粘結劑
60導電部
62絕緣部
65通電路徑
65a上部端子
65b下部端子
67導電性部件
70金屬框架
70a框狀部
70b板狀部
71粘結劑
72粘結劑
86導電性粘結劑
87探針
90螺旋彈簧
W曰tl· 日日/T
P電極
0氧化膜
具體實施例方式下面對本發明的實施方式進行說明。圖1是概略地示出具有根據實施方式的探針 的探針裝置1的結構的側面的說明圖。探針裝置1中例如設置有探針卡2和載置臺3，載置 臺3載置作為被檢查體的晶片W。探針卡2被布置在載置臺3的上方。探針卡2具有電路 基板10，用於向例如載置在載置臺3上的晶片W傳輸用於檢查的電信號；保持器11，其保持 該電路基板10的外周部的；中間體12，其被布置在電路基板10的下表面側；以及探針13， 其被布置在中間體12的下表面側，並通過與晶片W上的電極P接觸來實現電路基板10與 晶片W之間的電導通。電路基板10與沒有圖示的測試器電連接，能夠經由中間體12向下方的探針13發 送來自測試器的用於檢查的電信號。電路基板10例如被形成為大致圓盤狀。在電路基板10 的內部形成有電子電路，在電路基板10的下表面形成有該電子電路的多個連接端子10a。中間體12包括例如平板狀的中間基板12a、以及被安裝在中間基板12a的上表面 上的彈性導電片20。中間基板1 例如被形成為方形，並且例如由矽基板或玻璃基板等構 成。如圖2所示，被布置在中間基板12a的下表面側的探針13具有與電極P接觸的接 觸部30、以及絕緣片40，絕緣片40由作為絕緣材料的橡膠片構成。接觸部30形成在與晶 片W的電極P的布置對應的位置。接觸部30還包括前端部41、形成在前端部41的上表面並與前端部41電連接的導體部42、以及設置在導體部42的上表面上的作為其它導體的 塗層43。前端部41由在導電性優異且比電極P更硬的材質例如鎳等的塗層中添加了多個 具有導電性的接觸顆粒45的複合塗層形成。如圖2所示，前端部41在其內部分散布置有 接觸顆粒45a，並且一部分接觸顆粒4 從前端部41的晶片W側的表面突出。S卩，接觸顆粒 45b的一部分被埋在前端部41中，其餘處於從前端部41的表面突出的狀態。接觸顆粒45在本實施方式中是通過破碎比前端部41的母材更硬的例如SiC、TiC 或導電性金剛石等導電性物質而形成的微細顆粒，具有鋒利的破碎面。並且，由於所述微細 且具有鋒利的破碎面的接觸顆粒45從探針13的前端部41突出，因此即使在施加到探針13 的載荷小的情況下，接觸顆粒45也能夠容易地貫穿形成在電極P的表面上的氧化膜0。另 外，發明人進行了調查，例如當將施加在探針13上的載荷設為Igf/根時，貫穿氧化膜0並 確保與電極P的導通最佳的接觸顆粒45的粒徑為0. 3 2. 0 μ m左右。導體部42被設置成貫穿被形成在絕緣片40上的與電極P的布置對應的位置處的 通孔46。在導體部42外周的上表面側和下表面側分別具有卡定部42a、42b。通過該卡定 部42a、42b防止導體部42從絕緣片40脫落。導體部42在本實施方式中例如使用了銅，但 只要是顯示出良好導電性的物質即可，例如也可以是鎳等其它導體。塗層43是防止由於導體部42的表面氧化而在導體部42的表面形成氧化膜的防 護膜。塗層43的材料例如可使用金等。如此，通過使用導電性良好的金，能夠降低後述的 導電性部件67和接觸部30的接觸電阻。 絕緣片40例如圖3所示被形成為方形，其外周部被張緊設置在方形的金屬框架50 上。金屬框架50例如由具有與晶片W相同的熱膨脹係數的鐵-鎳合金O^e-Ni合金)形成。 在絕緣片40的與晶片W的電極P對應的位置例如形成有圓形的通孔46，如上所述，接觸部 30被設置在通孔46中。在圖3中，接觸部30以圓形示出，但其形狀例如也可以是方形等， 不限定於本圖所示的形狀。如圖1所示，金屬框架50例如通過具有彈性的矽酮制的粘結劑 51被粘接在中間基板12a的外周部的下表面。設置在中間基板12a的上表面的彈性導電片20例如圖4所示被形成為方形，其整 體由具有彈性的絕緣材料、例如橡膠片形成。在彈性導電片20上形成有具有導電性的多個 導電部60。導電部60例如與電路基板10的連接端子IOa以及中間基板12a的後述的通電 路徑65的上部端子6 的布置相對應地形成。導電部60通過在橡膠片的一部分稠密地填 充導電性顆粒而構成。各導電部60例如在上下方向上貫穿彈性導電片20並從彈性導電片 20的上下兩面突出為凸起狀。彈性導電片20的導電部60以外的部分為絕緣部62。例如圖4所示，彈性導電片20被固定在圍繞其外周部的金屬框架70上。金屬框 架70與金屬框架50相同，例如由具有與晶片W相同的熱膨脹係數的例如鐵-鎳合金形成。 金屬框架70具有沿彈性導電片20的外周部的四邊形的框狀部70a、以及從該框狀部70a向 外側延伸的多個板狀部70b。如圖1所示，金屬框架70的框狀部70a例如通過具有彈性的 矽酮制的粘結劑71被粘接在中間體12的中間基板12a的外周部的上表面上。由此，彈性 導電片20的各導電部60與中間基板12a的上部端子6 接觸。如圖4所示，金屬框架70的板狀部70b被形成為朝向外側細長的長方形形狀，並 具有可撓性。板狀部70b例如等間隔地安裝在框狀部70a的外周面上。板狀部70b延伸至中間體12的在水平方向上的外側。各板狀部70b的外側的端部如圖1所示，例如通過具有 彈性的矽酮制的粘結劑72被粘接在電路基板10的下表面上。由此，彈性導電片20的各導 電部60與電路基板10的連接端子IOa接觸。如圖1所示，在中間體12的中間基板12a中形成有從下表面通到上表面的多個通 電路徑65。通電路徑65例如朝著作為中間基板12a的厚度方向的垂直方向被形成為直線 狀。在通電路徑65的上端部形成有上部端子65a，在通電路徑65的下端部形成有下部端子 65b。導電性部件67被安裝在中間基板12a的下部端子65b的下表面，並與下部端子6 電連接。導電性部件67被設置在例如與作為被檢查體的晶片W的電極P的布置相對應的 位置、即與探針13的接觸部30相對應的位置。並且，探針13和電路基板10通過將導電性 部件67壓力接觸在探針13的接觸部30而電連接。另外，在導電性部件67的內部稠密地 填充有導電性顆粒(沒有圖示)。該導電性顆粒具有比設置在接觸部30的前端部41中的 接觸顆粒45低的硬度。另外，導電性顆粒的電阻值低於接觸顆粒45的電阻值。作為具有 這樣特質的導電性顆粒，例如可使用在鎳的周圍塗敷(coating) 了金或銀等的顆粒。接著，對如上構成的探針裝置1的作用進行說明。首先，當晶片W被載置在載置臺 3上時，載置臺3上升，晶片W從下方被頂到探針13的下表面。此時，晶片W的各電極P接 觸並推壓探針13的各接觸部30。由此，探針13的接觸部30通過從下向上作用的力而被 向上推壓，並與導電性部件67接觸。由此，接觸部30和導電性部件67電連接。並且，進一 步使載置臺3上升，從而對探針13向上方施加比以往載荷小的載荷，例如施加Igf/根的載 荷。使載置臺3進一步上升，從而向探針13施加過壓，由此接觸部30被導電性部件67 押向電極P。並且，如圖5所示，接觸顆粒4 貫穿電極P上的氧化膜0而與電極P接觸， 從而確保探針13和電極P導通。此時，探針13由於具有從接觸部30的表面突出的接觸顆 粒45b，因此容易以Igf/根左右的低載荷貫穿氧化膜0，能夠確保探針13與電極P的導通。 因此，探針13不會由於負載時的應力而損傷布線層或絕緣層。另外，由於將探針13和電路 基板10電連接的導電性部件67和彈性導電片20具有彈性，因此即使在各電極P存在高低 差的情況下也能夠通過彈性來吸收該高低差。根據以上的實施方式，由於具有高硬度的接觸顆粒45從接觸部30向晶片W側突 出，因此即使施加在探針13上的載荷低也容易貫穿電極P上的氧化膜0，能夠確保電極P和 探針13的導通。因此，能夠以低的載荷穩定地進行晶片W的電特性的檢查。另外，由於能 夠以低載荷使探針13與電極P接觸，因此能夠抑制電極P受損。並且，探針13由於垂直負 載，因此不需要擦洗操作。因此，能夠減少粘接到前端部41的氧化膜0，並能夠減少探針13 的清潔頻率。這裡，也可以想到例如為了將探針13的電阻值抑制得較低而不設置本實施方式 的接觸部30，在檢查時將導電性部件67直接接觸到晶片W的電極P。但此時，由於導電性 部件67內的導電性顆粒的硬度低，因此該導電性顆粒無法貫穿電極P上的氧化膜0。在這 一點上，本實施方式的探針13由於包含具有高硬度的接觸顆粒45以及具有低電阻值的導 電性顆粒兩者，因此能夠通過導電性顆粒將探針13整體的電阻值抑制得較低，並且接觸顆 粒45能夠貫穿電極P上的氧化膜0而確保探針13與電極P的導通。因此，能夠恰當地進 行晶片W的電特性的檢查。
根據以上的實施方式，接觸顆粒45在前端部41的內部也被均勻地分散析出，因此 即使在例如從前端部41突出的接觸顆粒4 脫落、或者由於重複使用所造成的磨損等而發 生了缺損的情況下，如果通過將圖6中虛線所示的部分(前端部41的表面)例如浸漬到僅 刻蝕前端部41的母材的刻蝕液中來使接觸部30內部的接觸顆粒4 露出，同時重新形成 前端部41a，就能夠重複使用探針13。因此，能夠延長接觸部30的壽命，並能夠減少探針13 的維護頻率。此外，當將接觸部30浸漬在刻蝕液中來進行前端部41的刻蝕時，將接觸顆粒 45所突出的尺寸設定得比電極P的氧化膜0的厚度大，即被設定為接觸顆粒45能夠刺破氧 化膜0的長度。另外，也可以通過研磨前端部41來而使接觸顆粒45露出。此時，由於接觸 部30被固定在絕緣片40上，因此研磨時各接觸部30即使與例如沒有圖示的研磨裝置的研 磨麵相接觸也會不發生傾斜。因此，能夠恰當地進行接觸部30的研磨。根據以上的實施方式，導電性部件67內的導電性顆粒具有比接觸顆粒45低的硬 度，導電性部件67具有彈性。並且，探針13和中間體12經由所述具有彈性的導電性部件 67而電連接。因此，探針13被賦予彈性，從而即使在晶片W上的各電極P存在高低差的情 況下，也能夠通過彈性來吸收該高低差。根據以上的實施方式，由於在導體部42的上表面形成了作為用於防止氧化的防 護膜的塗層43，因此探針13和導電性部件67的接觸電阻變小，能夠獲得穩定的導通。在以上的實施方式中，由前端部41、導體部42、塗層43形成了接觸部30，但接觸 部30整體也可以僅由前端部41構成，即通過複合塗層來形成接觸部30整體，並在接觸部 整體內布置接觸顆粒45。另外，接觸部30也可以由前端部41和塗層43形成。另外，代替以上實施方式的探針13，也可以使用如圖7所示的探針87，該探針87 例如使用導電性粘結劑86將導電性部件67和接觸部30的前端部41直接電連接。此時， 能夠容易地製造探針87。另外，作為導電性部件67既可以使用PCR、波戈針、MEMS針等垂 直載荷式探針，也可以使用懸臂(cantilever)式探針。在以上實施方式的探針13、87中，作為導電性部件67，使用了在內部具有導電性 顆粒的部件，但只要是具有彈性和導電性的部件即可，並不限定於此。例如圖8所示，在探 針13中，也可以設置螺旋彈簧90作為導電性部件。另外，例如圖9所示，在探針87中同樣 也可以設置螺旋彈簧90作為導電性部件。關於探針13、87的其他結構，由於與上述實施方 式的探針13、87相同，因此省略說明。這裡，例如當假定將螺旋彈簧用作接觸子並在檢查時將該螺旋彈簧直接接觸到晶 片的電極上時，螺旋彈簧的前端刮掉電極上的氧化膜，被刮掉的氧化膜將被附著到螺旋彈 簧的前端。於是，螺旋彈簧的電阻值變高，無法恰當地檢查晶片的電特性。在這一點上，本 實施方式的探針13、87由於在螺旋彈簧90的前端設置了包含具有高硬度的接觸顆粒45的 前端部41，因此即使施加在探針13、87上的載荷低，接觸顆粒45也容易貫穿電極P上的氧 化膜0，從而能夠確保電極P和探針13、87的導通。另外，由於探針13、87僅被施加垂直載 荷，因此如上所述氧化膜0被刮掉，螺旋彈簧90的電阻值不會變高。從而能夠以低載荷穩 定地進行晶片W的電特性的檢查。在探針13中，雖然螺旋彈簧90的前端也有可能刮開塗層43的表面，但由於塗層 43由金構成，因此螺旋彈簧90的電阻值不會因為被刮掉的塗層而變高。以上，參考附圖對本發明的優選實施方式進行了說明，但本發明不限定於上述的
8例子。顯然本領域技術人員可在權利要求書所記載的構思的範疇內想到各種的變更例或修 正例，而且應當理解這些變更例或修正例也當然屬於本發明的技術範圍。本發明不限於上 述的例子，可採用各種方式。本發明也能夠應用於基板為半導體以外的FPD (平板顯示器)， 用於光掩模的掩模板(mask reticule)等其他基板的情況。產業上的可利用性本發明對用於檢查例如半導體晶片等被檢查體的電特性的探針有用。
權利要求
1.一種探針，所述探針將接觸部接觸到被檢查體來檢查被檢查體的電特性，其中，所述接觸部在其內部分散布置有多個具有導電性的接觸顆粒，並且一部分所述接觸顆 粒在接觸部的被檢查體側的表面上突出，在所述接觸部的與被檢查體側相反的面上布置有具有彈性的導電性部件。
2.如權利要求1所述的探針，其中，所述多個接觸顆粒均勻地布置在所述接觸部的內部。
3.如權利要求1所述的探針，其中， 所述探針還具有形成有通孔的絕緣片， 所述接觸部貫穿所述通孔而布置。
4.如權利要求3所述的探針，其中，所述接觸部的上部由不包含所述接觸顆粒的導體構成， 所述導體貫穿所述通孔而布置。
5.如權利要求4所述的探針，其中，在所述導體的與被檢查體側相反的面上還布置有其它導體。
6.如權利要求5所述的探針，其中，所述其它導體是用於防止所述導體氧化的塗層。
7.如權利要求6所述的探針，其中， 所述其它導體包括金。
8.如權利要求1所述的探針，其中，所述接觸部和所述導電性部件通過導電性粘結劑連接。
9.如權利要求1所述的探針，其中， 所述導電性部件在其內部具有導電性顆粒， 所述導電性顆粒具有比所述接觸顆粒低的高度。
10.如權利要求9所述的探針，其中，所述導電性顆粒的電阻值低於所述接觸顆粒的電阻值。
11.如權利要求1所述的探針，其中， 所述導電性部件是螺旋彈簧。
12.如權利要求1所述的探針，其中，所述接觸顆粒具有比所述接觸部高的硬度。
13.如權利要求1所述的探針，其中，所述接觸顆粒包括導電性金剛石、SiC或TiC的任一種。
全文摘要
探針具有與被檢查體接觸的接觸部。具有導電性的接觸顆粒均勻地布置在接觸部的內部。一部分的接觸顆粒在接觸部的被檢查體側的表面上突出。在接觸部的與被檢查體側相反的面上布置有具有彈性的導電性部件。探針還具有形成有通孔的絕緣片，接觸部貫穿通孔而布置。接觸部的上部由不包含接觸顆粒的導體構成。在導體的與被檢查體側相反的面上還布置有其它導體。
文檔編號H01L21/66GK102099692SQ20098012795
公開日2011年6月15日 申請日期2009年4月1日 優先權日2008年7月18日
發明者小松茂和 申請人:東京毅力科創株式會社