半導體集成電路器件的製造方法

2023-08-03 23:30:46 2

專利名稱：半導體集成電路器件的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體集成電路器件的製造方法，並且更特別地涉及一種可有效地應用到半導體集成電路器件的電測試的技術，其中通過將探針卡的探針觸頭(probe stylus)壓靠到每個半導體集成電路器件的電極焊盤來執行半導體集成電路器件的電測試。
背景技術：
在日本未審專利公開No.Hei 7(1995)-283280(專利文獻1)、日本未審專利公開No.Hei 8(1996)-50146(專利文獻2(對應的PCT國際公開WO 95-34000))、日本未審專利公開No.Hei 8(1996)-201427(專利文獻3)、日本未審專利公開No.Hei 10(1998)-308423(專利文獻4)、日本未審專利公開No.Hei 11(1999)-23615(專利文獻5(對應的美國專利公開USP6,305,230))、日本未審專利公開No.Hei 11(1999)-97471(專利文獻6(對應的歐洲專利公開EP1022775))、日本未審專利公開No.2000-150594(專利文獻7(對應的歐洲專利公開EP0999451))以及日本未審專利公開No.2001-159643(專利文獻8)的每一個中，公開了一種通過使用半導體集成電路器件製造技術所形成的具有探針觸頭(接觸端子)、絕緣膜和用於引出的布線的探測器(prober)的結構，一種該探測器的製造方法，以及一種可以使用該探測器來探測甚至其測試焊盤間距窄的晶片的技術。
專利文獻1日本未審專利公開No.Hei 7(1995)-283280專利文獻2日本未審專利公開No.Hei 8(1996)-50146專利文獻3日本未審專利公開No.Hei 8(1996)-201427專利文獻4日本未審專利公開No.Hei 10(1998)-308423
專利文獻5日本未審專利公開No.Hei 11(1999)-23615專利文獻6日本未審專利公開No.Hei 11(1999)-97471專利文獻7日本未審專利公開No.2000-150594專利文獻8日本未審專利公開No.2001-15964
發明內容用於檢查半導體集成電路器件的可用技術包括探測。該探測包括用以檢查器件是否如所規定的那樣工作的功能測試以及用以通過檢查產品的DC工作特性和AC工作特性來區分可接受產品和缺陷產品的測試。探測處於晶片狀態的器件的技術被用來滿足晶片運輸(質量差別)要求、KGD(已知合格晶片)要求(提高MCP(多晶片封裝)的效率)以及用於總成本減少的要求。
近年來，半導體集成電路器件的多功能化已經發生了如此多的進展，以至於甚至多個電路被構造在單個半導體晶片(之後簡稱為「晶片」)中。另外，為了抑制半導體集成電路器件的製造成本，企圖使半導體元件和布線微型化，以減小半導體晶片(之後簡稱為「晶片」)的區域以及增加每個半導體晶片(之後簡稱為「晶片」)所擁有的晶片數目。為此，不僅增加測試焊盤(鍵合焊盤)的數目，而且以較窄的間距設置測試焊盤並且減小測試焊盤的區域。隨著這種測試焊盤的間距變窄(其中具有懸臂狀探針觸頭的探測器被用於該探測)，引起了以下問題很難安裝與待探測的測試焊盤的設置位置相匹配的探針觸頭。
而且，隨著存儲器產品(其構成一類半導體集成電路器件)容量的擴展以及具有內置存儲器的邏輯產品(其構成另一類半導體集成電路器件)的增加，延長了在晶片狀態下探測所花費的時間長度。因此，需要提高在晶片狀態下探測的生產率(throughput)。為了提高該生產率，必須減少每個晶片所花費的測試時間。每個晶片所花費的測試時間T0由T0＝(T1+T2)×N+T3來表示，其中，T1是測試設備每次測試所花費的時間，T2是對準(index)探測器所花費的時間，N是探測器的探針觸頭(探測針)與晶片相接觸的次數(之後被稱為接觸(touchdown)次數)，以及T3是更換晶片所花費的時間。該等式揭示了提高在晶片狀態下探測的生產率需要減少接觸次數。順便提及的是，在高溫下，等候時間被延長到直到熱通風結束所花費的時間。
本發明人已經盡力找到一種通過使用具有利用半導體集成電路器件製造技術所形成的探針觸頭的探測器來允許探測即使其上測試焊盤間距窄的晶片的技術，特別是一種通過共同地探測多個晶片來允許減少接觸次數的技術。在該研究過程中，本發明人認識到以下問題。
這樣，這些探針觸頭是通過使用半導體集成電路器件製造技術層疊金屬膜和聚醯亞胺膜以及對它們進行構圖所形成的膜探測器(membrane probe)的一部分，並且布置在與待測試晶片相對的膜探測器的主表面側上。在探測時，利用包括42合金等且具有平坦按壓表面的按壓工具，從後側(即不同於主表面側的一側)按壓在形成探針觸頭的區域中的膜探測器。在探測期間，在使探針觸頭與測試焊盤接觸之後，該接觸留下凹陷，並且多個凹陷在程度(凹陷區域的相對尺寸)上存在差異。這是因為來自具有平坦按壓表面的按壓工具的壓力使得探針觸頭被壓靠到測試焊盤，並且多個測試焊盤的不均勻高度表明了它們自己在凹陷程度上的差異。多個測試焊盤之間的高度差異隨著每次與探針觸頭接觸的晶片的數目而增加，並因此在凹陷程度上的差異也增加。在凹陷太不明顯的情況下，探針觸頭和測試焊盤之間的接觸部分的接觸電阻也變得很高，這使得不可能精確地測量晶片內電路的電阻。因此，存在以下問題如果增加按壓工具對膜探測器的壓力，則探針觸頭可能被擠壓或者被損壞，其中凹陷變得更加明顯。另一方面，在凹陷不太明顯的情況下，如果減小按壓工具對膜探測器的壓力以防止探針觸頭損壞，則將存在另一個問題在凹陷不太明顯的情況下，不能確保探針觸頭和測試焊盤之間適當的接觸。因此，用具有平坦按壓表面的按壓工具按壓膜探測器含有不能適當地控制每個探針觸頭上的壓力的可能。
調整膜探測器等以通過使探針觸頭與各自匹配的測試焊盤之間的接觸壓力均勻化來改善凹陷之間在明顯性(distinctiveness)上的差異會花費很長時間，並且也需要較高的技能水平。
另外，當按壓工具按壓膜探測器時，通過由按壓針按壓按壓工具的一個中心點來產生壓力，並且按壓表面(即膜探測器的主表面)跟隨著劃分成多個晶片區域的晶片的主表面。在膜探測器的另一個表面上，在與晶片上的測試焊盤匹配的位置處設置薄彈性部件，經由這些彈性部件按壓工具按壓膜探測器，並且通過在垂直方向上移位該按壓表面，來控制在探針觸頭第一次與測試焊盤相接觸與探針觸頭最後一次與測試焊盤相接觸之間引起的負荷差異。但是，隨著一次與探針觸頭接觸的晶片數目的增加，擴大了接觸表面並且測試焊盤之間的高度差異加大，這導致了用於該按壓表面移位的損失容限。因為這可能會導致一些測試焊盤不能與探針觸頭可靠地接觸，所以可以增加移位範圍以增加作用在探針觸頭上的負荷，但是與測試焊盤早期接觸的探針觸頭(包括最初與測試焊盤接觸的探針觸頭)可能會變形(損壞)。
如果在探測時任何外來物質附著到晶片的主表面，則當該外來物質與任何探針觸頭彼此相接觸時，在膜探測器的接觸部分，將發生垂直方向上的移位。這種垂直方向上的移位將致使負荷集中在與外來物質相接觸的探針觸頭上，並且將使探針觸頭變形或者損壞。
另外，當膜探測器由單個薄片構成時，即使僅僅探針觸頭的一部分被損壞，也不得不更換整個薄片。結果，更換膜探測器，包括調整整個新裝配的膜探測器，將花費很長時間，使該更換變為耗時且繁重的工作。而且，即使僅僅一部分探針觸頭被損壞，也不得不更換整個膜探測器，這將會提高維修成本。
此外，因為如上所述利用按壓工具從後面按壓膜探測器，所以如果溫度(高或者低)被施加到該受壓部分，則膜探測器和按壓工具將因為熱而膨脹或者收縮。由於該膨脹或者收縮改變了探針觸頭在沿晶片主表面的方向上的坐標，所以當將使用膜探測器時，應當進行預熱或者預冷，直到由於熱而引起的坐標變化結束。但是，這種膜探測器的熱膨脹或收縮也花費很長時間。
探針觸頭設置在膜探測器的主表面的中心處，並且從探針觸頭引出的微細導體布線圖形延伸到膜探測器的外周，並且壓配到測試設備的襯底。因此，微細導體布線圖形趨向於採用長的平行布線形式並且增加了電阻，這導致在電流、噪聲以及其它方面差的特性。
當使探針觸頭與測試焊盤接觸時，如果待測試晶片位於晶片的外周上，則一些探針觸頭將與測試焊盤接觸，而其它探針觸頭將遠離晶片並且無法與測試焊盤接觸。在這種情況下，由於當使探針觸頭和膜探測器進行接觸時膜探測器將傾斜，所以如果探針觸頭位於遠離晶片的邊界線上，則應力將集中於在邊界線上的該探針觸頭。結果，該探針觸頭將變形，並且在下一次測試中，變形的探針觸頭將不能與任何測試焊盤相接觸。
本申請所公開的發明的一個典型方面的目的在於提供一種技術，其中通過使用利用半導體集成電路器件製造技術的膜探測器可以提高共同施加到多個晶片的探測的效率。
本申請所公開的發明的另一個典型方面的目的在於減少在半導體集成電路器件的製造工藝中執行探測所花費的時間長度。
本申請所公開的發明的一個典型方面簡要概括如下。
根據本發明的半導體集成電路器件的製造方法包括以下步驟。
(a)製備半導體晶片，將該半導體晶片劃分成多個晶片區域，在多個晶片區域的每一個中形成半導體集成電路，並且在該半導體晶片的主表面上方形成待電連接到該半導體集成電路的多個第一電極；(b)製備第一卡，該第一卡具有布線板，其中在該布線板上方形成第一布線；多個第一薄片，其中形成待與多個第一電極相接觸的多個接觸端子以及待電連接到多個接觸端子的第二布線，該第二布線電連接到該第一布線，並且多個接觸端子的尖端與該半導體晶片的主表面相對；多個薄片保持裝置，該多個薄片保持裝置將多個第一薄片中相匹配的一個第一薄片保持在底表面上並且由該布線板保持；多個第三布線，用於電連接該第二布線和該第一布線；以及多個按壓機構，用於從後表面按壓該第一薄片中的多個第一區域，其中在該第一薄片中形成一個或者多個接觸端子；以及(c)通過使多個接觸端子的尖端與多個第一電極相接觸，電測試半導體集成電路。
該多個第一薄片由包括以下步驟的工藝形成(b1)製備具有結晶性的一個第一襯底；(b2)通過選擇性地並且各向異性地蝕刻第一襯底，形成多個稜錐形或者截稜錐形的第一孔；(b3)在多個第一孔的每一個的上方選擇性地形成多個第一金屬膜，其中該多個第一孔將埋入到第一金屬膜中；(b4)在該第一襯底和該多個第一金屬膜上方形成第一聚醯亞胺膜；(b5)通過選擇性地蝕刻該第一聚醯亞胺膜，形成到達該多個第一金屬膜的多個第一開口；(b6)在該第一聚醯亞胺膜上方形成第二金屬膜，其中該多個第一開口將埋入到該第二金屬膜中，並且通過構圖該第二金屬膜，形成待電連接到該多個第一金屬膜的多個第二布線；(b7)在該多個第二布線和該第一聚醯亞胺膜上方形成第二聚醯亞胺膜；(b8)將第二薄片粘合到該第一襯底上，並且通過構圖該第二薄片，在該第一金屬膜上方的該第二薄片中形成多個第二開口；(b9)在將該第二薄片粘合到該第一襯底上的狀態下，在多個第二開口中形成將埋入到該多個第二開口中的多個彈性體；(b10)去除該第一襯底，從該多個第一金屬膜形成該多個接觸端子，並且形成包含多個接觸端子、第一和第二聚醯亞胺膜、多個第二布線、第二薄片以及彈性體的一個薄膜片；以及
(b11)沿著劃分的區域切割該薄膜片，以形成第一薄片。
在此，第一薄片之一與晶片區域中的一個或者多個相匹配，並且將在步驟(b11)形成的多個第一薄片結合到一個第一卡中。
將在步驟(b11)形成的多個第一薄片用於對多種類型的半導體集成電路進行電測試，並且結合到第一卡中，用於各自對應的半導體集成電路的電測試。
多個第一薄片通過包括以下步驟的工藝來形成(b1)製備具有結晶性的一個第一襯底；(b2)通過選擇性地並且各向異性地蝕刻第一襯底，形成多個稜錐形或者截稜錐形的第一孔；(b3)在多個第一孔的每一個的上方選擇性地形成多個第一金屬膜，其中該多個第一孔將埋入到第一金屬膜中；(b4)在該第一襯底和該多個第一金屬膜上方形成第一聚醯亞胺膜；(b5)通過選擇性地蝕刻該第一聚醯亞胺膜，形成到達該多個第一金屬膜的多個第一開口；(b6)在該第一聚醯亞胺膜上方形成第二金屬膜，其中該多個第一開口將埋入到該第二金屬膜中，並且通過構圖該第二金屬膜，形成待電連接到該多個第一金屬膜的多個第二布線；(b7)在該多個第二布線和該第一聚醯亞胺膜上方形成第二聚醯亞胺膜；(b8)將第二薄片粘合到該第一襯底上，並且通過構圖該第二薄片，在該第一金屬膜上方的該第二薄片中形成多個第二開口；(b9)在將該第二薄片粘合到該第一襯底上的狀態下，在多個第二開口中形成將埋入到該多個第二開口中的多個彈性體；(b10)去除該第一襯底，從該多個第一金屬膜形成該多個接觸端子，並且形成包含多個接觸端子、第一和第二聚醯亞胺膜、多個第二布線、第二薄片以及彈性體的一個薄膜片；以及(b11)沿著劃分的區域切割該薄膜片，以形成第一薄片。
在此，第一薄片之一與晶片區域中的一個或者多個相匹配，並且將在步驟(b11)形成的多個第一薄片用於對多種類型的半導體集成電路進行電測試，並且將其結合到第一卡中。
以逐條的方式，可以如下簡要地描述本申請所公開的概要的其它方面。
1、一種探針卡，包括布線板，其中在布線板上方形成第一布線；多個第一薄片，其中在多個第一薄片上方形成待與形成在半導體晶片主表面上方的多個第一電極相接觸的多個接觸端子以及待電連接到多個接觸端子的第二布線，第二布線電連接到第一布線，並且多個接觸端子的尖端與半導體晶片的主表面相對；多個薄片保持裝置，將多個第一薄片中相匹配的一個第一薄片保持在底表面上並且由布線板保持；多個第三布線，用於電連接第二布線和第一布線；以及多個按壓機構，用於從後表面按壓第一薄片中的多個第一區域，其中在第一區域中形成一個或者多個接觸端子；其中多個第一薄片通過包括以下步驟的工藝形成(b1)製備具有結晶性的一個第一襯底；(b2)通過選擇性地並且各向異性地蝕刻第一襯底，形成多個稜錐形或者截稜錐形的第一孔；(b3)在多個第一孔的每一個的上方選擇性地形成多個第一金屬膜，其中該多個第一孔將埋入到第一金屬膜中；(b4)在該第一襯底和該多個第一金屬膜上方形成第一聚醯亞胺膜；(b5)通過選擇性地蝕刻該第一聚醯亞胺膜，形成到達該多個第一金屬膜的多個第一開口；(b6)在該第一聚醯亞胺膜上方形成第二金屬膜，其中該多個第一開口將埋入到該第二金屬膜中，並且通過構圖該第二金屬膜，形成待電連接到該多個第一金屬膜的多個第二布線；
(b7)在該多個第二布線和該第一聚醯亞胺膜上方形成第二聚醯亞胺膜；(b8)將第二薄片粘合到該第一襯底上，並且通過構圖該第二薄片，在該第一金屬膜上方的該第二薄片中形成多個第二開口；(b9)在將該第二薄片粘合到該第一襯底上的狀態下，在多個第二開口中形成將埋入到該多個第二開口中的多個彈性體；(b10)去除該第一襯底，從該多個第一金屬膜形成該多個接觸端子，並且形成包含多個接觸端子、第一和第二聚醯亞胺膜、多個第二布線、第二薄片以及彈性體的一個薄膜片；以及(b11)沿著劃分的區域切割該薄膜片，以形成第一薄片。
其中，在半導體晶片中劃分多個晶片區域，在每一個晶片區域中形成半導體集成電路，並且將多個第一電極電連接到該半導體集成電路，並且第一薄片之一與多個晶片區域中的一個或者多個相匹配；通過使用在步驟(b11)形成的多個第一薄片組裝一個探針卡。
2.根據段1的探針卡，其中，在單個方向上從第一薄片引出第三布線。
3.根據段2的探針卡，其中，第三布線是FPC布線。
4.根據段1的探針卡，其中，將旁路冷凝器電連接到第三布線。
5.根據段1的探針卡，其中，將第二薄片設置在第一薄片的後表面上方的每一個第一區域中；其中，將每一個第一區域設置在晶片區域中與多個第二區域的一個或者另一個相匹配的位置，其中在第二區域中設置一個或者多個第一電極；以及其中，按壓機構中相匹配的一個按壓每一個第二薄片。
6.根據段1的探針卡，其中，薄片保持裝置經由用於將薄片保持裝置固定到布線板的固定裝置，利用布線板來保持；以及其中，固定裝置由這樣一種材料形成，即在通過與多個接觸端子的尖端相接觸來進行半導體集成電路的電測試的溫度下，該材料的熱膨脹或者熱收縮迅速飽和。
7.根據段5的探針卡，其中，固定裝置主要包括鈦。
8.根據段1的探針卡，其中，通過多個接觸端子與多個第一電極之間的一次接觸，來共同地實現在多個晶片區域中的半導體集成電路的電測試。
9、一種探針卡，包括布線板，其中在布線板上方形成第一布線；多個第一薄片，其中在多個第一薄片上方形成待與形成在半導體晶片主表面上方的多個第一電極相接觸的多個接觸端子以及待電連接到多個接觸端子的第二布線，第二布線電連接到第一布線，並且多個接觸端子的尖端與半導體晶片的主表面相對；多個薄片保持裝置，將多個第一薄片中相匹配的一個第一薄片保持在底表面上並且由布線板保持；多個第三布線，用於電連接第二布線和第一布線；以及多個按壓機構，用於從後表面按壓第一薄片中的多個第一區域，其中在第一區域中形成一個或者多個接觸端子；其中多個第一薄片通過包括以下步驟的工藝形成(b1)製備具有結晶性的一個第一襯底；(b2)通過選擇性地並且各向異性地蝕刻第一襯底，形成多個稜錐形或者截稜錐形的第一孔；(b3)在多個第一孔的每一個的上方選擇性地形成多個第一金屬膜，其中該多個第一孔將埋入到第一金屬膜中；(b4)在該第一襯底和該多個第一金屬膜上方形成第一聚醯亞胺膜；(b5)通過選擇性地蝕刻該第一聚醯亞胺膜，形成到達該多個第一金屬膜的多個第一開口；(b6)在該第一聚醯亞胺膜上方形成第二金屬膜，其中該多個第一開口將埋入到該第二金屬膜中，並且通過構圖該第二金屬膜，形成待電連接到該多個第一金屬膜的多個第二布線；(b7)在該多個第二布線和該第一聚醯亞胺膜上方形成第二聚醯亞胺膜；(b8)將第二薄片粘合到該第一襯底上，並且通過構圖該第二薄片，在該第一金屬膜上方的該第二薄片中形成多個第二開口；(b9)在將該第二薄片粘合到該第一襯底上的狀態下，在多個第二開口中形成將埋入到該多個第二開口中的多個彈性體；(b10)去除該第一襯底，從該多個第一金屬膜形成該多個接觸端子，並且形成包含多個接觸端子、第一和第二聚醯亞胺膜、多個第二布線、第二薄片以及彈性體的一個薄膜片；以及(b11)沿著劃分的區域切割該薄膜片，以形成第一薄片。
其中，在半導體晶片中劃分多個晶片區域，在每一個晶片區域中形成半導體集成電路，並且將多個第一電極電連接到該半導體集成電路，並且第一薄片之一與多個晶片區域中的一個或者多個相匹配；其中，將在步驟(b11)形成的多個第一薄片用於多種類型的半導體集成電路的電測試，每個第一薄片結合到第一卡中，用於匹配半導體集成電路的電測試。
10.根據段9的探針卡，其中，在單個方向上從第一薄片引出第三布線。
11.根據段10的探針卡，其中，第三布線是FPC布線。
12.根據段9的探針卡，其中，將旁路冷凝器電連接到第三布線。
13.根據段9的探針卡，其中，將第二薄片設置在第一薄片的後表面上方的每一個第一區域中；
其中，將每一個第一區域設置在晶片區域中與多個第二區域的一個或者另一個相匹配的位置，其中在第二區域中設置一個或者多個第一電極；以及其中，按壓機構中相匹配的一個按壓每一個第二薄片。
14.根據段9的探針卡，其中，薄片保持裝置經由用於將薄片保持裝置固定到布線板的固定裝置，利用布線板來保持；以及其中，固定裝置由這樣一種材料形成，即在通過與多個接觸端子的尖端相接觸來進行半導體集成電路的電測試的溫度下，該材料的熱膨脹或者熱收縮迅速飽和。
15.根據段14的探針卡，其中，固定裝置主要包括鈦。
16.根據段9的探針卡，其中，通過多個接觸端子與多個第一電極之間的一次接觸，來共同地實現在多個晶片區域中的半導體集成電路的電測試。
17、一種探針卡，包括布線板，其中在布線板上方形成第一布線；多個第一薄片，其中在多個第一薄片上方形成待與形成在半導體晶片主表面上方的多個第一電極相接觸的多個接觸端子以及待電連接到多個接觸端子的第二布線，第二布線電連接到第一布線，並且多個接觸端子的尖端與半導體晶片的主表面相對；多個薄片保持裝置，將多個第一薄片中相匹配的一個第一薄片保持在底表面上並且由布線板保持；多個第三布線，用於電連接第二布線和第一布線；以及多個按壓機構，用於從後表面按壓第一薄片中的多個第一區域，其中在第一區域中形成一個或者多個接觸端子；其中多個第一薄片通過包括以下步驟的工藝形成(b1)製備具有結晶性的多個第一襯底；(b2)通過選擇性地並且各向異性地蝕刻多個第一襯底，形成多個稜錐形或者截稜錐形的第一孔；(b3)在多個第一孔的每一個的上方選擇性地形成多個第一金屬膜，其中該多個第一孔將埋入到第一金屬膜中；(b4)在該多個第一襯底和該多個第一金屬膜上方形成第一聚醯亞胺膜；(b5)通過選擇性地蝕刻該第一聚醯亞胺膜，形成到達該多個第一金屬膜的多個第一開口；(b6)在該第一聚醯亞胺膜上方形成第二金屬膜，其中該多個第一開口將埋入到該第二金屬膜中，並且通過構圖該第二金屬膜，形成待電連接到該多個第一金屬膜的多個第二布線；(b7)在該多個第二布線和該第一聚醯亞胺膜上方形成第二聚醯亞胺膜；(b8)將第二薄片粘合到該多個第一襯底上，並且通過構圖該第二薄片，在該第一金屬膜上方的該第二薄片中形成多個第二開口；(b9)在將該第二薄片粘合到該第一襯底上的狀態下，在多個第二開口中形成將埋入到該多個第二開口中的多個彈性體；(b10)去除該多個第一襯底，從該多個第一金屬膜形成該多個接觸端子，並且形成包含多個接觸端子、第一和第二聚醯亞胺膜、多個第二布線、第二薄片以及彈性體的一個薄膜片；以及(b11)沿著劃分的區域切割該多個薄膜片，以形成第一薄片。
其中，在半導體晶片中劃分多個晶片區域，在每一個晶片區域中形成半導體集成電路，並且將多個第一電極電連接到該半導體集成電路，並且第一薄片之一與多個晶片區域中的一個或者多個相匹配；其中，將在步驟(b11)形成的多個第一薄片用於多種類型的半導體集成電路的電測試，通過使用多個第一薄片組裝一個探針卡。
18.根據段17的探針卡，其中，在單個方向上從第一薄片引出第三布線。
19.根據段18的探針卡，其中，第三布線是FPC布線。
20.根據段17的探針卡，其中，將旁路冷凝器電連接到第三布線。
21.根據段17的探針卡，其中，將第二薄片設置在第一薄片的後表面上方的每一個第一區域中；其中，將每一個第一區域設置在晶片區域中與多個第二區域的一個或者另一個相匹配的位置，其中在第二區域中設置一個或者多個第一電極；以及其中，按壓機構中相匹配的一個按壓每一個第二薄片。
22.根據段17的探針卡，其中，薄片保持裝置經由用於將薄片保持裝置固定到布線板的固定裝置，利用布線板來保持；以及其中，固定裝置由這樣一種材料形成，即在通過與多個接觸端子的尖端相接觸來進行半導體集成電路的電測試的溫度下，該材料的熱膨脹或者熱收縮迅速飽和。
23.根據段22的探針卡，其中，固定裝置主要包括鈦。
24.根據段17的探針卡，其中，通過多個接觸端子與多個第一電極之間的一次接觸，來共同地實現在多個晶片區域中的半導體集成電路的電測試。
以逐條的方式，可以如下簡要地描述本申請所公開的概要的其它方面。
25、一種晶片處理類似觸頭，一種用於布線集成薄片的觸頭，一種使用用於製造半導體集成電路器件的布線集成工藝的探針卡(探測觸頭、布線集成薄片組件的組合，即觸頭、布線集成薄膜片以及保持它們的機構、引出布線等的組合)，其中，觸頭和布線集成薄片包括多個子薄片(或者通過從單個薄片分成多個子薄片製造多個探針卡，使得能夠容易地製備區域相對小的探針卡)。
26.根據段25，從單個觸頭或者布線集成薄膜片分成多個子薄片。
27.根據段25，從多個觸頭或者布線集成薄膜片分成多個子薄片。
28.根據段25到27任意一段，用於半導體集成電路器件或者半導體器件的製造方法旨在用於通過使用探針卡的電測試。
29.根據段28，在同一接觸步驟內，對待測試的半導體晶片主表面上的單個或者多個晶片區域(基本上為兩個或者更多，優選地為八個或者更多，以及更優選地為32個或者更多)執行電測試。
30.根據段28，在同一接觸步驟中，基本上對待測試的半導體晶片的主表面上的所有晶片區域進行電測試(包括在同一觸頭接觸步驟中對於40％或者更多晶片區域的所謂的晶片級測試和執行)。
31.根據段25到30任意一段，多個子薄片的每一個基本上為矩形。
32.根據段31，利用連接器從長邊實現從每個單個子薄片的布線引出。
33.根據段25到32任意一段，通過POGO針來單獨地或者彼此相鄰的n(n＝2到8)個為一組地向多個子薄片的多個觸頭加壓。
下面簡要地概述在此所公開的本發明的典型方面所提供的優勢。
通過使用利用半導體集成電路器件的製造技術所形成的膜探測器，可以提高對多個晶片共同執行的探測的效率。


圖1是用於在半導體集成電路器件的製造工藝中進行探測的探針卡的結構的透視圖，該探針卡作為本發明實施例1；圖2是圖1所示的探針卡的必要部分的截面圖；圖3是說明組成構成圖1所示的探針卡的部分組件的上結構單元和下結構單元的透視圖；圖4是圖3所示的上結構單元的頂視圖；圖5是圖3所示的下結構單元的底視圖；
圖6是說明包括在圖3所示的下結構單元中的推動器的結構的透視圖；圖7是構成圖1所示的探針卡的組件的必要部分的截面圖；圖8是構成圖1所示的探針卡的組件的必要部分的截面圖；圖9是在組成構成圖1所示的探針卡的部分組件的上結構單元和下結構單元裝配到多層布線襯底的狀態下的必要部分的截面圖；圖10是顯示在組成構成圖1所示的探針卡的部分組件的上結構單元和下結構單元裝配到多層布線襯底的狀態下的粘合保持器的底表面的必要部分的平面圖；圖11是在組成構成探針卡的部分組件的上結構單元和下結構單元被裝配到多層布線襯底的狀態下的圖1所示探針卡的必要部分的截面圖；圖12是半導體集成電路器件的一個例子的晶片的平面圖，其是本發明實施例1；圖13是顯示圖12所示的晶片匹配的膜探測器的布局的平面圖；圖14是必要部分的平面圖，顯示圖13所示的膜探測器部分的放大視圖；圖15是沿著圖14的線B-B的必要部分的截面圖；圖16是沿著圖14的線C-C的必要部分的截面圖；圖17是必要部分的截面圖，顯示圖13所示的膜探測器的部分的放大視圖；圖18是必要部分的截面圖，說明圖13所示的膜探測器的製造工藝；圖19是在圖18之後的在膜探測器的製造工藝期間的必要部分的截面圖；圖20是在圖19之後的在膜探測器的製造工藝期間的必要部分的截面圖；圖21是在圖20之後的在膜探測器的製造工藝期間的必要部分的截面圖；
圖22是在圖21之後的在膜探測器的製造工藝期間的必要部分的截面圖；圖23是在圖22之後的在膜探測器的製造工藝期間的必要部分的截面圖；圖24是在圖23之後的在膜探測器的製造工藝期間的必要部分的截面圖；圖25是在圖24之後的在膜探測器的製造工藝期間的必要部分的截面圖；圖26是在圖13所示的膜探測器的製造工藝期間的必要部分的平面圖；圖27是必要部分的截面圖，說明將圖13所示的膜探測器裝配到粘合保持器的步驟；圖28是必要部分的另一截面圖，說明將圖13所示的膜探測器裝配到粘合保持器的步驟；圖29說明了每個探針的負荷如何隨著圖1所示的探針卡的過壓量的增加而增加；圖30也說明了每個探針的負荷如何隨著圖1所示的探針卡的過壓量的增加而增加；圖31也說明了每個探針的負荷如何隨著圖1所示的探針卡的過壓量的增加而增加；圖32是必要部分的截面圖，用於說明為圖1所示的探針卡防外來物質的措施；圖33說明了其中形成在通過使用圖1所示的探針卡探測的晶片表面中的晶片的陣列布局以及探針卡在一次接觸中接觸的區域；圖34是必要部分的截面圖，用於說明圖1所示的探針卡如何接觸待探測的晶片及其外周部分；圖35是在作為本發明實施例2的半導體集成電路器件的製造工藝中用來進行探測的探針卡中所包括的POGO針絕緣體的透視圖；圖36是在圖35所示的POGO針絕緣體結合到粘合保持器中的狀態下它們構成的結構單元的截面圖；圖37是說明在作為本發明實施例3的半導體集成電路器件的製造工藝中用來進行探測的探針卡中包括的推動器的結構的透視圖；圖38是圖37所示的推動器的必要部分的截面圖；圖39是說明在作為本發明實施例4的半導體集成電路器件的製造工藝中用來進行探測的探針卡中包括的推動器的結構的透視圖；圖40是圖39所示的推動器的必要部分的截面圖；以及圖41是半導體集成電路器件的製造工藝中用來進行探測的探針卡中包括的膜探測器的製造工藝期間的必要部分的平面圖，該探針卡作為本發明實施例5。
具體實施例方式
在詳細描述本申請所公開的發明之前，以下將描述本申請的術語。
晶片是對於單晶矽襯底(通常為基本平坦的圓形)、絕緣體上矽(silicon-on-insulatorSOI)襯底、藍寶石襯底、玻璃襯底、任何其他絕緣的、抗絕緣的或者半導體的襯底、以及它們的複合襯底的通用術語。在本申請中任何對於半導體集成電路器件的參考不僅可以是指在半導體的或者絕緣的襯底(例如矽晶片或者藍寶石襯底)上製造的器件，而且可以是在某些其他玻璃的或者某些其它材料的絕緣襯底上製造的器件，包括薄膜電晶體(TFT)或者超扭曲向列(super-twisted nematicSTN)，除非另外明確地聲明。
器件表面是指晶片的主表面，即其上通過光刻形成有與多個晶片區域匹配的器件圖形的表面。
接觸端子或者探針是指這樣一種對象，即其中通過與在將矽晶片製造成半導體集成電路中所使用的工藝類似的晶片工藝，也就是說，結合光刻、化學汽相澱積(CVD)、濺射、蝕刻等的構圖技術，來集成地形成布線層和與該布線層電連接的尖端。
膜探測器、膜探針卡或者凸出觸頭布線薄片複合體是指這樣一種膜，例如厚度為10μm到100μm，設置有將與測試主體以及從其引出的布線相接觸的接觸端子(凸出觸頭)，其中用於外部接觸的電極形成在該布線上。
探針卡是指具有將與待測試的晶片相接觸的接觸元件、多層布線襯底等的結構，並且半導體測試設備是指具有探針卡以及用於安裝待測試晶片的樣品支撐系統的測試設備。
探測是指通過使用探針對已經完成晶片工藝的晶片進行電檢查，通過使接觸端子的尖端與在晶片區域主表面上方形成的電極相接觸來執行半導體集成電路的電檢查。它可以是檢查晶片是否如所規定的那樣工作的功能性測試或者是檢查DC工作特性或者AC工作特性以區分可接受產品和缺陷產品的測試。它與在分成各個晶片之後(或者在封裝完成之後)所進行的選擇測試(最終測試)不同。
POGO針或者彈簧探針是指這樣一種接觸觸頭，即具有用於通過彈簧(螺旋彈簧)的彈力按壓接觸針(撞針(接觸觸頭)以與電極(端子)接觸並且在需要時建立與該電極的電連接的結構。它可以具有這樣一種結構，其中例如經由金屬球，通過設置有金屬管(保持部件)的彈簧將彈力傳送到接觸針。
多區域測試是指在多個晶片區域中同時進行半導體集成電路的電測試，以及超多區域測試是指在大約54個或者更多晶片區域中進行半導體集成電路的電測試(大約1000個或者更多針數)。
特殊用途不鏽(Special Use StainlessSUS)鋼是指主要包括含有12％或者更多鉻(Cr)的鐵(Fe)的抗腐蝕金屬，並且除了Cr之外也可以包括碳(C)、矽(Si)、錳(Mn)、磷(P)、硫(S)、鉬(Mo)、銅(Cu)、氮(N)等等。
在便於描述所要求的情況下，本發明優選實施例的以下描述會涉及多個部分或者實施例，但是除非另外明確地聲明，否則這些部分或者實施例是彼此相關的，並且一個部分或實施例可以是另一個部分或實施例的一部分或者整個的變型、詳細描述、補充描述等等。
在下面實施例的描述涉及元件數目(可以是單元、數值、數量、範圍等的數目)時，該具體數目不是絕對的，而有關元件的數目可大可小，除非另外明確地聲明或者根據原理該數目的絕對性是明顯的。
另外，在下面實施例的描述中，它們的構成元件(包括要素步驟等等)不一定都是必不可少的，除非另外明確地聲明或者根據原理該要素的必不可少性是明顯的。
類似地，在下面實施例的描述中，對任何構成元件等等的形狀、位置關係等等的任何參考也包含接近或者類似該形狀等的那些形狀等，除非另外明確地聲明或者根據原理該參考的嚴格性是明顯的。同樣的規則適合於以上涉及的值和範圍。
在描述這些實施例任意一個的每個附圖中，具有與任何其它元件相同功能的元件由與該其它元件相同的參考符號表示，並且將不重複對它的說明。
另外，在描述這些實施例任意一個的每個附圖中，甚至在一個平面裡，也可以使用陰影線，以便使得每個部件的結構更容易理解。
另外，在這些實施例中，絕緣柵場效應電晶體，包括金屬氧化物場效應電晶體(MOSFET)，將被稱作金屬絕緣體半導體場效應電晶體(MISFET)。
另外，關於根據本發明所使用的通過半導體光刻的膜探測器的詳細細節，因為它們被本發明人以及相關的其他發明人公開在專利申請中，因此將不進行重複，除非重複是必要的情況。這些專利申請包括日本未審專利公開No.Hei 6(1994)-22885、日本未審專利公開No.Hei 7(1995)-283280、日本未審專利公開No.Hei 8(1996)-50146、日本未審專利公開No.Hei 8(1996)-201427、日本未審專利公開No.Hei 9(1997)-119107、日本未審專利公開No.Hei 11(1999)-23615、日本未審專利公開No.2002-139554、日本未審專利公開No.Hei 10-308423、日本專利公開No.Hei 9(1997)-189660、日本未審專利公開No.Hei 11(1999)-97471、日本未審專利公開No.2000-150594、日本未審專利公開No.2001-159643、日本專利公開No.2002-289377(對應的美國專利申請No.10/676,609，美國申請日2003年10月2日)、日本未審專利公開No.2004-132699、日本未審專利公開No.2005-24377、日本未審專利公開No.2004-288672(對應的美國專利申請No.10/765,917，美國申請日2004年01月29日)、日本未審專利公開No.2004-144742(對應的美國專利申請No.2004/070,413)、日本未審專利公開No.2004-157127、日本未審專利公開No.2003-371515(對應的美國專利申請No.10/968,215，美國申請日2004年10月20日)、日本專利公開No.2003-372323(對應的美國專利申請No.10/968,431，美國申請日2004年10月20日)、日本專利申請No.2004-115048，PCT申請No.PCT/JP2004/17160、PCT申請No.PCT/JP2005/4344、日本專利申請No.2004-378504以及日本專利申請No.2005-1009350(申請日2005年4月6日)。
以下將參考附圖詳細地描述本發明的優選實施例。
(實施例1)圖1是在本實施例1中的探針卡的結構的透視圖。圖2是該探針卡的必要部分的截面圖。圖3是描述組成構成該探針卡的部分組件的上結構單元和下結構單元的結構的透視圖。圖4是圖3所示的該上結構單元的頂視圖。圖5是該下結構單元的底視圖。
通過從上面將上結構單元JKT裝配到多層布線襯底THK以及從下面將下結構單元KKT裝配到多層布線襯底THK，構成本實施例1的探針卡。下結構單元KKT具有薄膜片(膜探測器)，並且多個探針以及每一個電連接到多個探針中的一個或者另一個的多個布線形成在該薄膜片上。所述多個布線經由形成在多層布線襯底THK內的布線(第一布線)電連接到布置在多層布線襯底THK的上表面上方的多個POGO座PGZ。這些POGO座PGZ具有容納POGO針PGP1的功能，其中該POGO針PGP1將信號從測試器引入到探針卡中。這些POGO針PGP1在由轍叉環(frog ring)FRG保持的狀態下連接到各自匹配的POGO座PGZ。
上結構單元由增強板(stiffener)SFN、接觸器(contactor)懸置保持器CTH、接觸器懸置螺釘CTN、增強板固定螺釘SKN、固定螺釘KNJ1和KNJ2、螺旋彈簧KBN、墊圈WSY、固定螺母FNT等等形成。下結構單元由熱協調板(thermal coordinating plate)NSI、推動器PSY、粘合保持器SHD、X方向偏心凸輪XHK1和XHK2、Y方向偏心凸輪YHK1和YHK2、定位針IKP、固定螺釘KNJ2、矽橡膠環SGR等等形成。
增強板SFN由例如不鏽鋼的高剛性材料形成，具有抑制包括多層布線襯底THK的探針卡的構成部件的熱變化、翹曲等等的功能。通過研磨來使用於固定多層布線襯底THK的底表面平坦化。它的外周部分與多層布線襯底THK相接觸，其它部分與多層布線襯底THK相距約0.2mm。
接觸器懸置保持器CTH由例如日本工業標準(JIS)定義的SUS303(包括作為主要成分的Fe以及0.15％或者更少的C、1％或者更少的Si、2％或者更少的Mn、0.2％或者更少的P、0.15％或者更少的S、8％到10％的Ni和17％到19％的Cr)形成。它與接觸器懸置螺釘CTN一起用於懸置並且在兩點處固定粘合保持器SHD。利用固定螺釘KNJ1分開擰緊的接觸器懸置螺釘CTN的固定使得可以在垂直方向(Z方向)上對探針進行微調。
接觸器懸置螺釘CTN由例如JIS定義的SUS303形成，其中通過由固定螺釘KNJ1對接觸器懸置保持器CTH的分開擰緊和固定，使接觸器懸置螺釘CTN在垂直方向上進行微調，並由此實現探針在垂直方向上的位置微調。當要有意識地調整垂直方向的熱變化時，可以選擇熱膨脹率接近於Si的非SUS303材料。
增強板固定螺釘SKN由例如JIS定義的SUS303形成，用於連接和固定多層布線襯底THK、熱協調板NSI和增強板SFN。
固定螺釘KNJ1由例如JIS定義的SUS303形成，用於將接觸器懸置螺釘CTN分開擰緊到接觸器懸置保持器CTH上，正如上面所提及的那樣。
螺旋彈簧KBN由例如不鏽鋼形成。在本實施例1中，螺旋彈簧KBN定位在增強板SFN中鑽出的開口中並且在增強板SFN與接觸器懸置保持器CTH之間，並且具有接觸器懸置螺釘CTN在該螺旋內穿過的結構。當要求探測時探針卡的過壓量例如高於大約300μm(高於調整的設定點)時，螺旋彈簧KBN具有通過探針卡自身的重量以及作用在探針卡上的負荷來提升探針卡並且減少騎在待測試晶片上的探針卡區域的功能。此外，通過探針卡自身的重量以及作用在探針卡上的負荷來提升探針卡的動作防止了膜探測器被任何過度的過壓所損壞。
墊圈WSY由例如JIS定義的SUS303形成。
固定螺母FNT由例如JIS定義的SUS303形成，用於將X方向偏心凸輪XHK1和XHK2或者Y方向偏心凸輪YHK1和YHK2固定到增強板SFN和熱協調板NSI。
熱協調板(固定裝置)NSI由在探測溫度下其熱膨脹迅速停止(飽和)的材料，例如鈦(Ti)形成。熱協調板NSI、粘合保持器SHD、X方向偏心凸輪XHK1和XHK2以及Y方向偏心凸輪YHK1和YHK2集成地裝配在一起。而粘合保持器SHD具有的薄膜片的探針(接觸端子)在每個粘合保持器SHD上構成陣列，熱協調板NSI、粘合保持器SHD、X方向偏心凸輪XHK1和XHK2以及Y方向偏心凸輪YHK1和YHK2的集成限制了由於熱膨脹引起的這些探針陣列之間的相對坐標的變化。在探測溫度下其熱膨脹迅速停止的熱協調板NSI的使用使得能夠立即停止熱引起的探針的坐標變化。
粘合保持器SHD粘合地保持包含在以下將說明的推動器PSY中的薄膜片，其中多個薄膜片被並排保持。在探測時，粘合保持器SHD設置在熱源(級加熱器STH)附近的位置，並且因為晶片UEH將被安裝在該熱源上方(見圖2)，所以選擇熱膨脹率接近晶片UEH的主要成分(例如Si)的熱膨脹率的材料用於粘合保持器SHD(例如Nobinite)。
X方向偏心凸輪XHK 1和XHK2由例如JIS定義的SUS303形成。兩對X方向偏心凸輪XHK1和XHK2被設置來保持它們之間的每個粘合保持器SHD，X方向偏心凸輪用於在水平方向(在下文中將稱為XY方向)中的一個方向(X方向)上相對於晶片UEH主表面對粘合保持器SHD的位置(坐標)進行微調。將矽橡膠環SGR裝配到X方向偏心凸輪XHK1，但是不將矽橡膠環裝配到X方向偏心凸輪XHK2。當要求在探測時探針卡的過壓量高於例如大約300μm(高於調整的設定點)時，通過省卻矽橡膠環SGR並由此提供一個間隙來為過壓給出餘量。
Y方向偏心凸輪YHK1和YHK2由例如JIS定義的SUS303形成。一對Y方向偏心凸輪YHK1和YHK2被設置來保持它們之間的每個粘合保持器SHD，Y方向偏心凸輪用於在XY方向中正交於X方向的方向(Y方向)上對粘合保持器SHD的位置(坐標)進行微調。
將矽橡膠環SGR裝配到Y方向偏心凸輪YHK1，但是不將矽橡膠環裝配到Y方向偏心凸輪YHK2。當要求探測時探針卡的過壓量高於例如大約300μm(高於調整的設定點)時，通過省卻矽橡膠環SGR並由此提供一個間隙來為過壓給出餘量。
定位針IKP由例如JIS定義的SUS303形成，並且與固定螺釘KNJ2一起，在多層布線襯底THK的中心附近定位和固定熱協調板NSI。這使得可以在整個區域上使多層布線襯底THK的熱膨脹(坐標變化)均勻化，這是因為這使得多層布線襯底THK的熱膨脹從中心向外周進行。
固定螺釘KNJ2由例如JIS定義的SUS303形成，並且與定位針IKP一起，在多層布線襯底THK的中心附近定位和固定熱協調板NSI。
之後，將詳細說明推動器PSY。
在探測時，當安裝有待測試的晶片UEH的級加熱器STH和探針卡靠近時，來自級加熱器STH的熱傳導引起構成探針卡的每一個部件相對於晶片UEH的表面在XY方向以及垂直方向(Z方向)上發生變形，例如翹曲和延長，這導致探針的坐標變化。
然後，在本實施例1中，首先針對構成探針卡的部件的Z方向的變形，將螺釘CNJ裝配在多層布線襯底THK的中心處，並且在將該螺釘CNJ裝配到增強板SFN之後，利用固定螺母FNT2擰緊螺釘CNJ(見圖2)。這樣利用固定螺母FNT2來擰緊螺釘CNJ引起多層布線襯底THK向上翹曲，即向不同於設置晶片UEH的一側翹起規定程度。這種多層布線襯底THK翹曲的程度的例子可以是幾十微米。由此使Z方向的坐標變化單方向化。而且，在增強板SFN和多層布線襯底THK之間空心部分KDU的存在可以用來防止增強板SFN由於多層布線襯底THK的翹曲而被推動和變形。
而且，在本實施例1中，如上所述，通過利用在探測溫度下熱膨脹迅速停止(飽和)的材料來形成熱協調板NSI，可以抑制由於熱膨脹所引起的對於每個粘合保持器SHD的探針陣列之間的相對坐標變化。除此之外，本實施例1具有這樣一種結構，其中通過在與晶片UEH相對的熱協調板NSI的底表面的外周部分上裝配具有高熱傳導率的導熱板NDI，在探測時，及時地將來自級加熱器STH的熱量傳遞到熱協調板NSI。在本實施例1中，可以用作該導熱板NDI的材料的例子包括銅和鋁。這種結構使得在探測溫度下能夠甚至更迅速地停止(飽和)熱協調板NSI的熱膨脹。
圖6是描述包括在下結構單元KKT中的推動器PSY(見圖3)的結構的透視圖。在圖6中，也描述了保持推動器PSY的粘合保持器(保持裝置)SHD(也見圖3)。
如圖6所示，實施例1中的推動器PSY由例如POGO針絕緣體PIL1、POGO針(按壓機構)PGP2、FPC連接器(第三布線)CN1、膜探測器(第一薄片)HMS、緩衝薄片SKS、緩衝板SKP、晶片冷凝器YRS等等構成。
POGO針絕緣體PIL1由允許高精確鑽孔的材料形成，例如聚醚醯亞胺(PEI)或者PEI的等效物。另外，POGO針絕緣體PIL1具有多個孔以引導POGO針PGP2，並且在使每個探針的負荷均勻化的這樣的位置處鑽出這些孔。
每個POGO針PGP2將通過內置在其中的彈簧的彈力的規定負荷施加到匹配的探針上。之後，將對POGO針PGP2作詳細說明。
每個FPC連接器CN1具有這樣一種結構，即其中柔性印製布線電纜(FPC)設置有用於電連接到膜探測器HMS的端子，並且將電連接從膜探測器HMS傳遞到多層布線襯底THK。
膜探測器HMS由主要成分例如為聚醯亞胺的膜形成。因為這種膜探測器HMS是柔性的，所以為了使得每個探針與晶片(半導體集成電路器件)的焊盤相接觸，構造本實施例1，使得POGO針PGP2在形成探針的區域從上面(後表面)按壓膜探測器HMS。這樣，設置在POGO針PGP2內的彈簧的彈力將特定壓力施加到膜探測器HMS上。另外，由一個粘合保持器SHD保持的每個膜探測器HMS具有與多個晶片區域匹配的探針。因為在本實施例1中，一個膜探測器HMS裝配到每個粘合保持器SHD，所以當由於探針損壞或者一些其他探針故障必須更換任何膜探測器HMS時，只需要更換受到影響的膜探測器HMS。這有利於減少更換膜探測器HMS所花費的時間。而且，因為僅僅需要更換受到影響的膜探測器HMS，所以也可以節省膜探測器HMS的成本。
緩衝薄片SKS由例如彈性矽橡膠薄片形成。通過在膜探測器HMS上方設置該緩衝薄片SKS，可以減緩作用在膜探測器HMS上的應力，並且可以防止外來物質落在待測試的晶片UEH上。
緩衝板SKP由例如第4類阻燃劑(flame retardant type4FR4)形成，FR4是一種包括玻璃纖維和環氧樹脂的合成物的阻燃印製板材料或者等效的阻燃材料。在保持POGO針PGP2的POGO針絕緣體PIL1結合到每個粘合保持器SHD中之後，將該緩衝板SKP設置在POGO針絕緣體PIL1上方(在不同於設置膜探測器HMS的一側)，並且緩衝板SKP承受POGO針PGP2的負荷作用力。
圖7是在保持POGO針PGP2的POGO針絕緣體PIL1結合到每個粘合保持器SHD中的狀態下的這些結構元件的截面圖，以及圖8是在與圖7的圖形表面正交的方向上這些結構元件的截面圖。
保持POGO針PGP2的POGO針絕緣體PIL1結合到粘合保持器SHD中，並且在與膜探測器HMS和包括在FPC連接器CN1中的柔性印製布線電纜(第三布線)FPC1一起對準之後，利用螺釘CNJ2裝配到粘合保持器SHD。或者，在粘合保持器SHD的底表面上對準之後，利用環氧粘合劑將其粘合，並且在粘合保持器SHD的一側上，利用螺釘CNJ2將其電連接到柔性印製布線電纜FPC1。由此在一個方向上，即粘合保持器SHD的一側，引出電連接到形成在膜探測器HMS中的多個探針(接觸端子)7A的多種布線(包括形成在膜探測器HMS中的布線以及柔性印製布線電纜FPC1)，並且所述多種布線電連接到形成在多層布線襯底THK中的布線。結果，可以縮短電連接探針7A和多層布線襯底THK的布線的長度。在本實施例1中，將來自形成在膜探測器HMS中的探針7A的布線與引出到粘合保持器SHD的上表面的柔性印製布線電纜FPC1中的布線相結合的總電流路徑可以減縮到大約16mm。由於可以相應地減小這些布線的電阻，所以也可以抑制在這些布線上引起的噪聲。
另外，晶片冷凝器YRS作為旁路冷凝器裝配到柔性印製布線電纜FPC1。在本實施例1中，裝配該晶片冷凝器YRS的位置可以位於例如距探針7A的電流路徑長度大約為8mm處。雖然在從探針7A到發送和接收測試信號的測試器的整個電流路徑上到探針7A的距離較短處不容易引起噪聲，但在本實施例1中，將晶片冷凝器YRS裝配得儘可能地靠近探針7A。另外，在本實施例1中，將兩層布線形成在柔性印製布線電纜FPC1中，並且將與電源和接地有關的布線例如布置在與形成探針7A不同的一側。這使得可以確保與電源和接地有關的布線的充分寬度，在其上與其它地方相比流過較大電流，並且其在數量上比與信號輸入和輸出有關的其它布線少。也可以確保與信號輸入和輸出有關的其它布線儘可能大的寬度。在本實施例1中，只要可行，與信號輸入和輸出有關的其它布線在長度上相等。這些特徵使得可以實現柔性印製布線電纜FPC1上滿意的電流和噪聲特性。
在膜探測器HMS中，金屬膜45，由例如42合金製成，它設置為在其間保持一個形成在探針7A上方的彈性體48。在這種狀態中，POGO針PGP2正按壓彈性體48。順便提及的是，也可以省卻彈性體48並且改為使用這樣一種結構，即金屬膜45之間的距離設置為不使POGO針PGP2與膜探測器HMS相接觸並且使POGO針PGP2在這些金屬膜45之間施加壓力。
在緩衝板SKP和POGO針PGP2之間，設置有薄的POGO針承受板PUI，由例如JIS定義的SUS303形成。這種POGO針承受板PUI的設置，與利用緩衝板SKP的POGO針PGP2負荷作用的減緩相結合，可以更有效地減緩POGO針PGP2的負荷作用。
圖9是在上結構單元和下結構單元被裝配到多層布線襯底THK的狀態下作為實施例1的探針卡的必要部分的截面圖，以及圖10是顯示在該狀態下粘合保持器的底表面的必要部分的平面圖。
如圖9和圖10所示，粘合保持器SHD由在其兩側的X方向偏心凸輪XHK1和XHK2保持，以夾緊在它們之間。另外，雖然在圖9和圖10中沒有示出，但Y方向偏心凸輪YHK1和YHK2也在粘合保持器SHD兩側來保持粘合保持器，以將粘合保持器SHD夾緊在它們之間。正如以上所述，將矽橡膠環SGR裝配到X方向偏心凸輪XHK1，但是不將矽橡膠環SGR裝配到X方向偏心凸輪XHK2。為了對粘合保持器SHD在X方向上的位置進行微調，在通過擰緊它的固定螺母FNT來固定X方向偏心凸輪XHK1之後，轉動X方向偏心凸輪XHK2，並且當粘合保持器SHD處於它期望的位置時，通過擰緊它的固定螺母FNT，來固定X方向偏心凸輪XHK2。然後，矽橡膠環SGR吸收當轉動X方向偏心凸輪XHK2時作用在粘合保持器SHD上的過量作用力。對於Y方向偏心凸輪YHK1和YHK2，具有與對於X方向偏心凸輪XHK1和XHK2相似的機構，並且粘合保持器SHD在Y方向上位置的微調的方法與利用X方向偏心凸輪XHK1和XHK2在X方向上的相同。
圖11是在上結構單元和下結構單元被裝配到多層布線襯底THK的狀態下作為實施例1的探針卡的必要部分的截面圖。
在本實施例1中，通過轉動接觸器懸置螺釘CTN，來完成粘合保持器在垂直方向(Z方向)上的位置微調，並且在完成該微調之後通過擰緊固定螺釘KNJ1，將接觸器懸置螺釘CTN分開擰緊並且固定到粘合保持器SHD。由此可以完成探針7A在Z方向上的位置微調，如上述參考圖1到圖5所描述的那樣。
本實施例1的探針卡用於例如在AND型快閃記憶體(半導體集成電路)的製造工藝期間進行探測，其中該快閃記憶體構成了包括電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM；在下文中稱為快閃記憶體)的非易失性存儲器的一個例子。圖12是顯示該AND型快閃記憶體的晶片布局的平面圖，以及圖13是顯示與該AND型快閃記憶體的晶片相匹配的膜探測器HMS的布局的平面圖。
如圖12所示，AND型快閃記憶體的晶片(晶片區域)CHP是具有長邊和短邊的平坦矩形晶片，並且在它的表面上方，基本上沿著中心線設置有鍵合焊盤(第一電極)BPD，其構成平行於長邊的輸入/輸出端子。通過將包括例如金(Au)等等的鍵合導線連接到這些鍵合焊盤BPD，在封裝襯底上方安裝該晶片CHP。
圖13所示的膜探測器HMS與兩個晶片CHP相匹配，但是膜探測器HMS也可以布置為與多於兩個的晶片CHP相匹配。在圖13中，劃有45°陰影線的區域RIA1和RIA2是設置金屬膜45的區域，以及劃有135°陰影線的區域是POGO針PGP2接觸的區域。
在與晶片CHP相匹配的膜探測器HMS區域中設置區域RIA1，使得其與晶片CHP的長邊平行，並將每對區域RIA1設置為島形，以在它們之間保持針7A。對於這些島形配對的區域(第一區域)RIA1的每一個，設置一個或者兩個區域RIB。這樣，一個或者兩個POGO針PGP2按壓到設置為島形的配對金屬膜45。在與晶片CHP主表面上的區域RIA1相對的區域(第二區域)中，每個鍵合焊盤BPD與探針7A中相匹配的一個相對。在本實施例1中，大約三到八個探針7A設置在配對金屬膜45下方，使得一個POGO針PGP2按壓大約三個或者四個探針。在與晶片CHP相匹配的膜探測器HMS的區域中，提供一個或者多個切口KRK，以基本上平行於電連接到形成在膜探測器HMS中的探針7A的布線(第二布線)23延伸的方向。這使得即使多個鍵合焊盤BPD之間在高度上存在差異，也可以增強各自匹配的探針7A對於這些高度差異的順從性，以便得到所有探針7A上方的可能合適的壓力控制。結果使得可以防止凹陷在明顯性上變得不均勻，其中該凹陷是在探測時探針7A與鍵合焊盤BPD相接觸之後留在鍵合焊盤BPD中的。這種對凹陷的不均勻明顯性的防止可以防止探針7A被擠壓或者被損壞，並且在所有探針7A上方實現了合適的壓力控制。
另外，膜探測器HMS設置有固定螺釘孔KNA、對準孔IAA和對準標記IAM。固定螺釘孔KNA用來使用於對膜探測器HMS和柔性印製布線電纜FPC1進行壓力裝配的螺釘CNJ2穿過。對準孔IAA用作對準針孔，用來高度精確地對準膜探測器HMS和粘合保持器SHD的相對位置。對準標記IAM用於高度精確地對準膜探測器HMS和柔性印製布線電纜FRC1的接合位置。
圖14是必要部分的平面圖，顯示其中形成探針7A的膜探測器HMS下表面部分的放大視圖；圖15是沿著圖14的線B-B的必要部分的截面圖；以及圖16是沿著圖14的線C-C的必要部分的截面圖。
探針7A構成在膜探測器HMS中以六邊形構圖的平坦金屬膜21A的一部分，即金屬膜21A中的以四稜錐形或者截四稜錐形從膜探測器HMS下表面凸出的部分。探針7A設置在膜探測器HMS的主表面上方，並與形成在晶片CHP上方的鍵合焊盤BPD的位置對準。另外，如圖17所示，期望從構成膜探測器HMS的聚醯亞胺膜22的表面到探針7A尖端的高度LZ(觸頭高度)平均為50μm或者更小(最多90μm或者更小)，或者更期望為30μm或者更小。
通過從底層連續地層疊例如銠膜或者鎳來形成每個金屬膜21A。在金屬膜21A上方形成聚醯亞胺膜22，並且在聚醯亞胺膜22上方形成電連接到每個金屬膜21A的布線23(也見圖13)。在聚醯亞胺膜22中鑽出的通孔24的底部，布線23與金屬膜21A相接觸。在聚醯亞胺膜22和布線23上方，形成另一個聚醯亞胺膜25。
接下來，參考圖18到圖25，將描述上述實施例1的膜探測器HMS的結構及其製造工藝。
首先，如圖18所示，準備好包括矽的晶片(第一襯底)31，其厚度約為0.2mm到0.6mm，並且通過熱氧化，在該晶片31的兩個表面上形成厚度約為0.5μm的氧化矽膜32。然後，利用光致抗蝕劑膜作為掩膜，蝕刻在晶片31主表面側上的氧化矽膜32，並且在晶片31主表面側上的氧化矽膜32中鑽出到達晶片31的開口。接下來，利用剩餘的氧化矽膜32作為掩膜，通過利用強鹼性水溶液(例如氫氧化鉀水溶液)各向異性蝕刻晶片31，在晶片31的主表面中形成由面(111)圍繞的四稜錐形或者截四稜錐形孔(第一孔)33。
接下來，如圖19所示，通過利用氫氟酸和氟化銨的混合物進行溼法蝕刻，去除當鑽出孔33時用作掩膜的氧化矽膜32。然後，通過對晶片31進行熱氧化，在包括孔33內部的晶片31上方全部形成厚度約為0.5μm的氧化矽膜34。接下來，在包括孔33內部的晶片31主表面上方形成導電膜(第一金屬膜)35。可以通過連續濺射或者汽相澱積來層疊例如厚度約0.1μm的鉻膜和厚度約1μm的銅膜，而形成該導電膜35。然後，在導電膜35上方形成光致抗蝕劑膜，並且通過光刻從將在後續步驟形成金屬膜21A(見圖15到圖17)的區域，去除光致抗蝕劑膜，其中形成一開口。
接下來，通過使用導電膜35作為電極來在光致抗蝕劑膜中的開口底部出現的導電膜35上方進行電鍍，來連續地層疊具有高硬度的導電膜(第一金屬膜)37和導電膜(第一金屬膜)38。在本實施例1中，例如，可以將銠用作導電膜37的材料，以及將鎳用作導電膜38的材料。通過到目前為止所描述的步驟，可以從導電膜37和38中形成金屬膜21A。另外，在孔33中的導電膜37構成探針7A。而在隨後的步驟中去除導電膜35，該步驟將在之後描述。
在金屬膜21A中，當在隨後的步驟中形成探針7A時，由銠形成的導電膜37構成上表面，並且導電膜37將直接與鍵合焊盤BPD接觸。為此，優選地，導電膜37由硬的並且抗磨損的材料製成。另外，當導電膜37直接與鍵合焊盤BPD接觸時，如果由探針7A刮去的鍵合焊盤BPD的碎屑粘附到導電膜37，則需要去除該碎屑的清潔步驟，並且這可能延長了探測工藝。因此，優選地，選擇鍵合焊盤BPD的材料不容易粘附到其上的材料作為導電膜37的材料。因此，在本實施例1中，選擇滿足這些條件的銠膜用於導電膜37。這種選擇使得可以省卻清潔步驟。
接下來，在去除用於金屬膜21A(導電膜37和38)的形成的光致抗蝕劑膜之後，形成聚醯亞胺膜(第一聚醯亞胺膜)22(也見圖15到圖17)，使得如圖20所示覆蓋金屬膜21A和導電膜35。然後，在該聚醯亞胺膜22中鑽出深度足以到達金屬膜21A的通孔(第一開口)24。可以通過利用鋁膜作為掩膜，使用雷射或者幹法蝕刻進行鑽孔來形成這些通孔24。
接下來，如圖21所示，在包括通孔24內部的聚醯亞胺膜22上方，形成導電膜(第二金屬膜)42。可以通過連續濺射或者汽相澱積來層疊例如厚度約0.1μm的鉻膜以及厚度約1μm的銅膜，而形成該導電膜42。然後，在導電膜42上方形成光致抗蝕劑膜之後，通過光刻構圖該光刻抗蝕劑膜，並且在光刻抗蝕劑膜中鑽出深度足以到達導電膜42的開口。接下來，通過在該開口中的導電膜42上方進行電鍍，來形成導電膜(第二金屬膜)43。在本實施例1中，例如可以使用銅膜或者從底層連續層疊的銅膜和鎳膜的疊層膜作為導電膜43。
接下來，在去除光致抗蝕劑膜之後，通過利用導電膜43作為掩膜，蝕刻導電膜42，來形成包括導電膜42和43的布線23。在通孔24的底部處，布線23可以電連接到金屬膜21A。
然後，如圖22所示，在晶片31的主表面上方形成聚醯亞胺膜(第二聚醯亞胺膜)25。該聚醯亞胺膜25用作粘合層，用於金屬膜45(見圖8)在隨後的步驟中附著到晶片31的主表面。
接下來，如圖23所示，將金屬膜(第二薄片)45附著到聚醯亞胺膜25的上表面。對於這些金屬膜45，選擇其線性膨脹係數低的並且接近於由矽形成的晶片31的線性膨脹係數的材料，並且在本實施例1中，它可以是例如42合金(鎳鐵比率為42∶58的合金，具有4ppm/℃的線性膨脹係數)或者不脹鋼(鎳鐵比率為36∶64的合金，具有1.5ppm/℃的線性膨脹係數)。可選地，代替使用金屬膜45，也可以使用具有與晶片31相同材料的矽膜，或者可以使用線性膨脹係數大約與矽相同的材料，例如鐵、鎳和鈷的合金，或者陶瓷和樹脂的混合物。可以通過將金屬膜45疊置在晶片31的主表面上方同時對準它，並且在不低於聚醯亞胺膜25的玻璃轉變點的溫度下加熱它，同時施加約10到200kgf/cm2的壓力由此在加熱和壓力下粘合它，來實現該金屬膜45的附著。
通過使用聚醯亞胺膜25附著該金屬膜45，可以增加所形成的膜探測器HMS的強度。在不附著金屬膜45的情況下，由於探測時的溫度引起的膜探測器HMS和待測試晶片的膨脹或者收縮會使探針7A和匹配的鍵合焊盤BPD的相對位置發生移位，使得探針7A不可能與匹配的鍵合焊盤BPD相接觸。另一方面，在本實施例1中，金屬膜45的附著用於使得由於探測時的溫度所引起的膜探測器HMS和待測試晶片的膨脹或收縮量均衡化。這使得可以防止探針7A和匹配的鍵合焊盤BPD的相對位置發生移位。這樣，使得可以總是保持探針7A和匹配的鍵合焊盤BPD之間的電連接，而與探測時的溫度無關。也可以使得確保在各種情況下膜探測器HMS和待測試晶片的相對位置的精確度。
接下來，利用通過光刻構圖的光致抗蝕劑膜作為掩膜來蝕刻金屬膜45，並且在探針7A上方的金屬膜45中，形成開口(第二開口)46。在本實施例1中，該蝕刻可以是氯化鐵溶液的噴射蝕刻。
然後，在去除光致抗蝕劑膜之後，如圖24所示，在每個開口46中形成彈性體48(也見圖8)。然後，應當這樣形成彈性體48使得規定量的彈性體48溢出開口46的頂部。在本實施例1中，彈性體48可以通過例如利用分配器(dispenser)在開口46內印製或噴灑彈性樹脂或者通過安裝矽薄片來形成。彈性體48在減輕多個探針7A的尖端與鍵合焊盤BPD接觸時所發生的衝擊的同時，吸收由於局部變形引起的各個探針7A高度上的不均勻性，並且通過伴隨鍵合焊盤BPD高度的波動的均勻穿透，實現探針7A和鍵合焊盤BPD之間的接觸。
接下來，如圖25所示，通過利用例如氫氟酸和氟化銨的混合物進行蝕刻，來清除晶片31後表面的氧化矽膜34。然後，通過利用強鹼性水溶液(例如氫氧化鉀水溶液)進行蝕刻，去除用作用來形成膜探測器HMS的模子的晶片31。隨即，通過連續蝕刻，去除氧化矽膜34和導電膜35。然後，利用氫氟酸和氟化銨的混合物蝕刻氧化矽膜34，利用高錳酸鉀水溶液蝕刻包含在導電膜35中的鉻膜，以及利用鹼性銅蝕刻溶液來蝕刻包含在導電膜35中的銅膜。到此的處理使得作為構成探針7A的導電膜37(見圖19)的銠膜形成在探針7A的表面上。正如以上所述，對於表面上形成有銠膜的探針7A，作為與探針7A相接觸的鍵合焊盤BPD的材料的鋁(Al)很難粘附到探針7A，並由此比Ni硬的並且抗氧化的銠膜可以用來穩定接觸電阻。在此，圖26顯示了當已經完成參考圖25所描述的工藝時的一個平面圖，描述了多個膜探測器HMS的外部形狀形成在具有晶片31的外部形狀的聚醯亞胺膜(薄膜片)SSM的疊層膜內的情況。
接下來，通過雷射切割形成切口KRK(見圖13)。然後，將疊層膜SSM劃分成與粘合保持器SHD(例如見圖6)匹配的各個膜探測器HMS，以製造本實施例1的膜探測器HMS。
圖27和圖28是必要部分的截面圖，描述組裝推動器PSY的步驟，其包括將膜探測器裝配到粘合保持器SHD的步驟(也見圖3和圖6)。
如圖27所示，當將膜探測器HMS安裝到粘合保持器SHD時，首先，通過使用例如主要包括環氧材料的膜狀粘合劑FSZ，使沒有形成探針7A的膜探測器HMS的後表面與粘合保持器SHD的底表面對準，然後粘合它。
接下來，如圖28所示，通過使用膜探測器擠壓夾具向粘附到粘合保持器SHD的膜探測器HMS施加預擠壓。膜探測器擠壓夾具由擠壓塊ODB、推動器PSY2、推動器擠壓螺釘PON等等形成。該預擠壓處理包括首先將粘合有膜探測器HMS的粘合保持器SHD裝配到擠壓塊ODB，然後將推動器PSY2裝配到擠壓塊ODB並且擰緊推動器擠壓螺釘PON以使推動器PSY2從後表面向主表面(其上方形成探針7A的表面)擠壓膜探測器HMS。在本實施例1中，然後，膜探測器HMS的擠壓量T3可以例如約為0.4mm。在這種擠壓膜探測器HMS的情況下，在大約125°下，對膜探測器擠壓夾具進行熱處理，以執行膜擴展。
預擠壓處理意圖在於預先使膜探測器HMS適應於它被POGO針PGP2按壓的形狀，以防止當隨後從後側通過POGO針PGP2按壓膜探測器HMS時(見圖8)不必要的應力作用在膜探測器HMS上而使探針7A和晶片CHP(見圖9)的鍵合焊盤BPL(見圖9)的相對位置發生移位。
在上述預擠壓處理之後，將設置有POGO針PGP2的POGO針絕緣體PIL1裝配到粘合保持器SHD，將設置有柔性印製布線電纜FPC1和晶片冷凝器YRS的FPC連接器CN1裝配到粘合保持器SHD，以及利用螺釘CNJ2將膜探測器HMS和柔性印製布線電纜FPC1進行壓接以形成推動器PSY。
圖29到圖31描述了每個探針7A的負荷如何隨著本實施例1的探針卡的過壓量的增加而增加。
在本實施例1中，過壓是指在探針7A的尖端與鍵合焊盤BPD(見圖12)相接觸之後，操作安裝有探針卡或者晶片UEH的級加熱器STH(見圖2)，使得將另外的負荷施加到探針7A上。該操作量是過壓量(在圖30中由T5表示)。預負荷是指由POGO針PGP2預先對膜探測器HMS按壓的負荷。當探針7A與鍵合焊盤BPD相接觸時，它作用於探針7A的尖端。通過POGO針PGP2的壓力，預先將膜探測器HMS擠壓一距離T4，以及在本實施例1中，該距離T4可以例如約為300μm。另外在本實施例1中，該距離T4被稱為預負荷量。正如圖29所示，在本實施例1中，在POGO針PGP2已經將膜探測器HMS擠壓約300μm時的預負荷大約為3.92g。另外，在圖31中，以在一個POGO針PGP2按壓三個探針7A的情況中的值，來表示作用在每個探針7上的負荷。根據其中過壓量為100μm時的值被假設為100％的情況，來表明每個探針7A的負荷的增加率。
正如圖29到圖31所示，當探針7A已經與鍵合焊盤BPD相接觸時預負荷作用在探針7A上。然後POGO針PGP2的量約為300μm(見圖29和圖30)。之後為過壓，並且相對於過壓量和每個探針的負荷，從POGO針PGP2所施加的負荷不是突然地變化(增加)的，而僅僅是逐漸地變化(增加)的。這樣，使得可以保持負荷較輕並且對寬範圍的過壓量執行一致的負荷控制。這使得即使多個鍵合焊盤BPD之間的高度不同，也可以增強各自匹配的探針7A對於高度差異的順從性，以及可以在所有探針7A上實現合適的壓力控制。結果，使得可以防止在探測時探針7A與鍵合焊盤BPD相接觸之後留在鍵合焊盤BPD中的凹陷在明顯性上變得不均勻。這種對凹陷的不均勻明顯性的防止可以防止探針7A被擠壓或者被損壞，並且在所有探針7A上實現合適的壓力控制。這種凹陷不均勻明顯性的防止也可以用來防止探針7A和鍵合焊盤BPD之間的故障接觸。
通過例如增加或者減少過壓量或者預負荷量，改變POGO針PGP2(內置在POGO針PGP2中的彈簧的彈簧常數)以及改變POGO針PGP2的數量，甚至可以更精細地控制從PGGO針PGP2作用在膜探測器HMS上的負荷和作用在探針7A上的負荷。
另外，正如以上所述，預先將膜探測器HMS擠壓大約300μm。因此，正如圖32所示，即使外來物質IBT粘附到待測試晶片UEH的表面，也可以防止以下問題即當探針7A與鍵合焊盤BPD相接觸時，膜探測器HMS和外來物質IBT彼此相接觸，從而損壞膜探測器HMS。
本實施例1的探針卡在單次接觸中執行覆蓋待測試晶片UEH(見圖2)上的多個晶片CHP(見圖12)的探測。例如它能在一次接觸中探測110個晶片CHP。另外，在本實施例1中，假設從例如直徑約為300μm的晶片UEH獲得484個晶片CHP。在這種情況下，本實施例1的探針卡可以以六次接觸，與晶片UEH中的所有晶片CHP相接觸。
圖33在這裡描述了其中形成在晶片UEH表面的晶片的陣列布局以及本實施例1的探針卡在一次接觸中相接觸的區域PSA。在圖33中，在由虛線表示的區域KBR中，在單個膜探測器HMS中形成的一些探針7A與晶片UEH(鍵合焊盤BPD)相接觸，同時其它探針7A離開晶片UEH。另外，在圖33中，由粗實線表示區域PSA，用陰影表示不可接受的晶片CHP2，以及也示出了晶片UEH中沒有形成晶片的區域NCR。
在區域KBR中與晶片UEH(鍵合焊盤BPD)相接觸的膜探測器HMS中，因為一些探針7A離開晶片UEH(見圖34)，所以當沒有離開晶片UEH的探針7A與鍵合焊盤BPD相接觸時，探針卡暫時地傾斜，並且擔心應力會集中在與鍵合焊盤BPD相接觸的探針7A上而損壞這些探針7A。但是，在本實施例1中，正如以上所述，在膜探測器HMS中提供有切口KRK(見圖13)，並且由此增加探針7A對於高度差異的順從性，從而可以對所有探針7A進行合適的壓力控制。而且如參考圖1到圖5所述的，在本實施例1的探針卡中，在由加壓結構保持的多個粘合保持器SHD的每一個上分別執行控制。另外如參考圖29到圖31所描述的，本實施例1的探針卡可以保持負荷較輕並且對寬範圍的過壓量執行一致的負荷控制。因此，由此增強了探針7A對於高度差異的順從性，從而可以對所有探針7A進行合適的壓力控制。這使得可以防止當探針7A與鍵合焊盤BPD接觸時在探針7A上的應力集中。換句話說，可以防止由於應力集中引起的對探針7A的任何損壞。
(實施例2)上述實施例1具有其中POGO針PGP2按壓探針7A上的彈性體48的結構(見圖6和圖8)，但是本實施例2具有其中POGO針PGP2按壓兩個金屬膜45並且省卻那些彈性體48的結構，其中將金屬膜45設置為在它們之間保持那些彈性體48。在所有其它方面，該實施例與上述實施例1相同。圖35是保持POGO針PGP2的本實施例2的POGO針絕緣體PIL2的透視圖，以及圖36是在POGO針絕緣體PIL2結合到粘合保持器SHD中的狀態下它們構成的結構單元的截面圖。
除了它保持的POGO針PGP2的位置和數目之外，POGO針絕緣體PIL2與上述實施例1中的POGO針絕緣體PIL1相同。
在本實施例2中，設置比前述實施例1更多的POGO針PGP2。該特徵使得通過POGO針PGP2施加在膜探測器HMS上的負荷以及作用在探針7A上的負荷能夠比上述實施例1中更好地控制。
上述本實施例2可以提供與上述實施例1相似的效果。
(實施例3)本實施例3的探針卡的推動器在結構上不同於上述實施例1的探針卡的推動器PSY(見圖6和圖8)。
圖37是描述本實施例3的推動器PSY的結構的透視圖；以及圖38是其必要部分的截面圖。
在本實施例3中，如圖37所示，使用尺寸與各個晶片CHP相匹配的按壓機構OAJ，替換上述實施例1中的POGO針絕緣體PIL1。這些按壓機構OAJ例如由陶瓷形成。將單側驅動型POGO針PGP3插入到在按壓機構OAJ中鑽出的孔AN1中，並且由該POGO針PGP3的按壓機構OAJ對按壓使得按壓機構OAJ的尖端按壓其中形成探針7A的膜探測器HMS的部分。設置在按壓機構OAJ和膜探測器HMS之間的薄彈性體片ESS執行與上述實施例1的彈性體48相同的功能。
在按壓機構OAJ中，與孔AN1並排鑽出補充孔AN2。通過同樣在補充孔AN2中設置POGO針PGP3，可以甚至比上述實施例1更精細地控制由按壓機構OAJ施加在膜探測器HMS上的負荷以及作用在探針7A上的負荷。
上述本實施例3可以提供與上述實施例1和2相似的效果。
(實施例4)圖39是說明包括在本實施例4中的推動器PSY的結構的透視圖，以及圖40是其必要部分的截面圖。
在本實施例4中，構造也參考上述實施例3描述的按壓機構OAJ，使得其經由螺旋彈簧KBN2按壓膜探測器HMS。該螺旋彈簧KBN2例如直徑約為0.5mm，螺旋間距約為0.07mm以及自由長度約為9mm。更優選地，自由長度約為10mm以及要絕緣的整個外周。
在本實施例4中，甚至可以比上述實施例3更精細地控制由按壓機構OAJ施加在膜探測器HMS上的負荷以及作用在探針7A上的負荷。
上述本實施例4可以提供與上述實施例1到實施例3相似的效果。
(實施例5)圖41是緊在切割成各個膜探測器HMS之前的狀態下，本實施例5的膜探測器HMS的製造工藝期間的必要部分的平面圖。
正如關於參考圖18到圖25的前述實施例1所描述的，利用晶片31作為模子，在與半導體集成電路製造工藝類似的晶片工藝中形成矽晶片，其結果是疊層膜SSM的平面外觀類似於晶片31的外觀。在本實施例5中，在該疊層膜SSM中不形成膜探測器HMS，並且在不能確保用於形成膜探測器HMS的足夠空間的空閒區域ARI中，形成用於其它產品的探測的膜探測器HMS2。該膜探測器HMS2將被結合到與膜探測器HMS所結合到的探針卡不同的另一個探針卡中，並且應用於其它晶片的探測，其它晶片例如片上系統(SoC)、液晶顯示器(LCD)驅動器或者邏輯IC，不同於膜探測器HMS可以應用到的AND型快閃記憶體。這使得可以有效地利用其中將形成膜探測器HMS的疊層膜SSM。
此外，雖然沒有描述，但是也可以接受從多個疊層膜SSM預先切割出包括膜探測器HMS的多種類型的膜探測器，以及通過使用多種類型的膜探測器形成單個探針卡。在這種情況下，假設用於測量MISFET閾值電壓的晶片，不同於例如AND型快閃記憶體的晶片CHP(見圖12和圖33)，形成在晶片UEH上方(見圖2)。包括在該晶片中的MISFET在與包括在晶片CHP中的MISFET相同的工藝中形成。該實施例5的配置使得甚至在多種類型的晶片形成在待測試晶片UEH上方的情況下也可以提供有單個探測卡。
雖然到此為止參考本發明的優選實施例以特定的術語描述了本發明人完成的發明，但是顯而易見的是，本發明並不局限於這些實施例，而是在不偏離本發明真實精神和範圍的情況下，可以按照各種方式修改本發明。
根據本發明的半導體集成電路器件的製造方法可以被廣泛地應用到例如半導體集成電路器件製造工藝中的探測步驟。
權利要求
1.一種半導體集成電路器件的製造方法，包括以下步驟(a)製備半導體晶片，將所述半導體晶片劃分成多個晶片區域，在每一個所述晶片區域中形成半導體集成電路，並且在所述半導體晶片的主表面上方形成待電連接到所述半導體集成電路的多個第一電極；(b)製備第一卡，所述第一卡具有布線板，其中在所述布線板上方形成第一布線；多個第一薄片，其中形成待與所述第一電極相接觸的多個接觸端子以及待電連接到所述接觸端子的第二布線，所述第二布線電連接到所述第一布線，並且所述接觸端子的尖端與所述半導體晶片的所述主表面相對；多個薄片保持裝置，所述多個薄片保持裝置將所述第一薄片中相匹配的第一薄片保持在底表面上並且由所述布線板保持；多個第三布線，用於電連接所述第二布線和所述第一布線；以及多個按壓機構，用於從後表面按壓所述第一薄片中的多個第一區域，其中在所述第一區域中形成一個或者多個所述接觸端子；以及(c)通過使所述接觸端子的所述尖端與所述第一電極相接觸，電測試所述半導體集成電路，其中，所述第一薄片由包括以下步驟的工藝形成(b1)製備具有結晶性的一個第一襯底；(b2)通過選擇性地並且各向異性地蝕刻所述第一襯底，形成多個稜錐形或者截稜錐形的第一孔；(b3)在每一個所述第一孔上方選擇性地形成多個第一金屬膜，其中所述第一孔將埋入到所述第一金屬膜中；(b4)在所述第一襯底和所述第一金屬膜上方形成第一聚醯亞胺膜；(b5)通過選擇性地蝕刻所述第一聚醯亞胺膜，形成到達所述第一金屬膜的多個第一開口；(b6)在所述第一聚醯亞胺膜上方形成第二金屬膜，其中所述第一開口將埋入到所述第二金屬膜中，並且通過構圖所述第二金屬膜，形成待電連接到所述第一金屬膜的多個所述第二布線；(b7)在所述第二布線和所述第一聚醯亞胺膜上方形成第二聚醯亞胺膜；(b8)將第二薄片粘合到所述第一襯底上，並且通過構圖所述第二薄片，在所述第一金屬膜上方的所述第二薄片中形成多個第二開口；(b9)在將所述第二薄片粘合到所述第一襯底上的狀態下，在所述第二開口中形成將埋入到所述第二開口中的多個彈性體；(b10)去除所述第一襯底，從所述第一金屬膜形成所述接觸端子，並且形成包含所述接觸端子、所述第一和第二聚醯亞胺膜、所述第二布線、所述第二薄片以及所述彈性體的一個薄膜片；以及(b11)沿著劃分的區域切割所述薄膜片，以形成所述第一薄片，其中，所述第一薄片之一與所述晶片區域中的一個或者多個相匹配，以及其中，將在所述步驟(b11)形成的所述第一薄片結合到一個所述第一卡中。
2.根據權利要求1的半導體集成電路器件的製造方法，其中，以單一方向從所述第一薄片引出所述第三布線。
3.根據權利要求2的半導體集成電路器件的製造方法，其中，所述第三布線是FPC布線。
4.根據權利要求1的半導體集成電路器件的製造方法，其中，將旁路冷凝器電連接到所述第三布線。
5.根據權利要求1的半導體集成電路器件的製造方法，其中，將所述第二薄片設置在所述第一薄片的所述後表面上方的每一個所述第一區域中；其中，將每一個所述第一區域設置在所述晶片區域中與多個第二區域的一個或者另一個相匹配的位置，其中在所述第二區域中設置一個或者多個所述第一電極；以及其中，按壓機構中相匹配的一個按壓每一個所述第二薄片。
6.根據權利要求1的半導體集成電路器件的製造方法，其中，所述薄片保持裝置經由用於將所述薄片保持裝置固定到所述布線板的固定裝置，利用所述布線板來保持；以及其中，所述固定裝置由這樣一種材料形成，即在實施所述步驟(c)的溫度下，該材料的熱膨脹或者熱收縮迅速飽和。
7.根據權利要求6的半導體集成電路器件的製造方法，其中，所述固定裝置主要包括鈦。
8.根據權利要求1的半導體集成電路器件的製造方法，其中，在所述步驟(c)中，通過所述接觸端子與所述第一電極之間的一次接觸，來共同地實現在多個所述晶片區域中的所述半導體集成電路的所述電測試。
9.一種半導體集成電路器件的製造方法，包括以下步驟(a)製備半導體晶片，將所述半導體晶片劃分成多個晶片區域，在每一個所述晶片區域中形成半導體集成電路，並且在所述半導體晶片的主表面上方形成待電連接到所述半導體集成電路的多個第一電極；(b)製備第一卡，所述第一卡具有布線板，其中在所述布線板上方形成第一布線；多個第一薄片，其中形成待與所述第一電極相接觸的多個接觸端子以及待電連接到所述接觸端子的第二布線，所述第二布線電連接到所述第一布線，並且所述接觸端子的尖端與所述半導體晶片的所述主表面相對；多個薄片保持裝置，所述多個薄片保持裝置將所述第一薄片中相匹配的第一薄片保持在底表面上並且由所述布線板保持；多個第三布線，用於電連接所述第二布線和所述第一布線；以及多個按壓機構，用於從後表面按壓所述第一薄片中的多個第一區域，其中在所述第一區域中形成一個或者多個所述接觸端子；以及(c)通過使所述接觸端子的所述尖端與所述第一電極相接觸，電測試所述半導體集成電路，其中，所述第一薄片由包括以下步驟的工藝形成(b1)製備具有結晶性的一個第一襯底；(b2)通過選擇性地並且各向異性地蝕刻所述第一襯底，形成多個稜錐形或者截稜錐形的第一孔；(b3)在每一個所述第一孔之上選擇性地形成多個第一金屬膜，其中所述第一孔將埋入到所述第一金屬膜中；(b4)在所述第一襯底和所述第一金屬膜上方形成第一聚醯亞胺膜；(b5)通過選擇性地蝕刻所述第一聚醯亞胺膜，形成到達所述第一金屬膜的多個第一開口；(b6)在所述第一聚醯亞胺膜上方形成第二金屬膜，其中所述第一開口將埋入到所述第二金屬膜中，並且通過構圖所述第二金屬膜，形成待電連接到所述第一金屬膜的多個所述第二布線；(b7)在所述第二布線和所述第一聚醯亞胺膜上方形成第二聚醯亞胺膜；(b8)將第二薄片粘合到所述第一襯底，並且通過構圖所述第二薄片，在所述第一金屬膜上方的所述第二薄片中形成多個第二開口；(b9)在將所述第二薄片粘合到所述第一襯底的狀態下，在所述多個第二開口中形成將埋入到所述第二開口中的多個彈性體；(b10)去除所述第一襯底，從所述第一金屬膜形成所述接觸端子，並且形成包含所述接觸端子、所述第一和第二聚醯亞胺膜、所述第二布線、所述第二薄片以及所述彈性體的一個薄膜片；以及(b11)沿著劃分的區域切割所述薄膜片，以形成所述第一薄片，其中，所述第一薄片之一與所述晶片區域中的一個或者多個相匹配，以及其中，將在所述步驟(b11)形成的所述第一薄片用於對多種類型的半導體集成電路進行所述電測試，並且將每一個所述第一薄片結合到所述第一卡中，用於所述半導體集成電路中相匹配的一個的所述電測試。
10.根據權利要求9的半導體集成電路器件的製造方法，其中，以單一方向從所述第一薄片引出所述第三布線。
11.根據權利要求10的半導體集成電路器件的製造方法，其中，所述第三布線是FPC布線。
12.根據權利要求9的半導體集成電路器件的製造方法，其中，將旁路冷凝器電連接到所述第三布線。
13.根據權利要求9的半導體集成電路器件的製造方法，其中，將所述第二薄片設置在所述第一薄片的所述後表面上方的每一個所述第一區域中；其中，將每一個所述第一區域設置在所述晶片區域中與多個第二區域的一個或者另一個相匹配的位置，其中在所述第二區域中設置一個或者多個所述第一電極；以及其中，按壓機構中相匹配的一個按壓每一個所述第二薄片。
14.根據權利要求9的半導體集成電路器件的製造方法，其中，所述薄片保持裝置經由用於將所述薄片保持裝置固定到所述布線板的固定裝置，利用所述布線板來保持；以及其中，所述固定裝置由這樣一種材料形成，即在實施所述步驟(c)的溫度下，該材料的熱膨脹或者熱收縮迅速飽和。
15.根據權利要求14的半導體集成電路器件的製造方法，其中，所述固定裝置主要包括鈦。
16.根據權利要求9的半導體集成電路器件的製造方法，其中，在所述步驟(c)中，通過所述接觸端子與所述第一電極之間的一次接觸，來共同地實現在多個所述晶片區域中的所述半導體集成電路的所述電測試。
17.一種半導體集成電路器件的製造方法，包括以下步驟(a)製備半導體晶片，將所述半導體晶片劃分成多個晶片區域，在每一個所述晶片區域中形成半導體集成電路，並且在所述半導體晶片的主表面上方形成待電連接到所述半導體集成電路的多個第一電極；(b)製備第一卡，所述第一卡具有布線板，其中在所述布線板上方形成第一布線；多個第一薄片，其中形成待與所述第一電極相接觸的多個接觸端子以及待電連接到所述接觸端子的第二布線，所述第二布線電連接到所述第一布線，並且所述接觸端子的尖端與所述半導體晶片的所述主表面相對；多個薄片保持裝置，所述多個薄片保持裝置將所述第一薄片中相匹配的第一薄片保持在底表面上並且由所述布線板保持；多個第三布線，用於電連接所述第二布線和所述第一布線；以及多個按壓機構，用於從後表面按壓所述第一薄片中的多個第一區域，其中在所述第一區域中形成一個或者多個所述接觸端子；以及(c)通過使所述接觸端子的所述尖端與所述第一電極相接觸，電測試所述半導體集成電路，其中，所述第一薄片由包括以下步驟的工藝形成(b1)製備具有結晶性的多個第一襯底；(b2)通過選擇性地並且各向異性地蝕刻所述第一襯底，形成多個稜錐形或者截稜錐形的第一孔；(b3)在每一個所述第一孔之上選擇性地形成多個第一金屬膜，其中所述第一孔將埋入到所述多個第一金屬膜中；(b4)在所述第一襯底和所述第一金屬膜上方形成第一聚醯亞胺膜；(b5)通過選擇性地蝕刻所述第一聚醯亞胺膜，形成到達所述第一金屬膜的多個第一開口；(b6)在所述第一聚醯亞胺膜上方形成第二金屬膜，其中所述第一開口將埋入到所述第二金屬膜中，並且通過構圖所述第二金屬膜，形成待電連接到所述第一金屬膜的多個所述第二布線；(b7)在所述第二布線和所述第一聚醯亞胺膜上方形成第二聚醯亞胺膜；(b8)將第二薄片粘合到所述第一襯底上，並且通過構圖所述第二薄片，在所述第一金屬膜上方的所述第二薄片中形成多個第二開口；(b9)在將所述第二薄片粘合到所述第一襯底的狀態下，在所述第二開口中形成將埋入到所述第二開口中的多個彈性體；(b10)去除所述第一襯底，從所述第一金屬膜形成所述接觸端子，並且形成包含所述接觸端子、所述第一和第二聚醯亞胺膜、所述第二布線、所述第二薄片以及所述彈性體的多個薄膜片；以及(b11)沿著劃分的區域切割所述薄膜片，以形成所述第一薄片，其中，所述第一薄片之一與所述晶片區域中的一個或者多個相匹配，其中，將在步驟(b11)形成的所述第一薄片用於對多種類型的所述半導體集成電路進行所述電測試，以及其中，將在所述步驟(b11)形成的所述第一薄片結合到一個所述第一卡中。
18.根據權利要求17的半導體集成電路器件的製造方法，其中，以單一方向從所述第一薄片引出所述第三布線。
19.根據權利要求18的半導體集成電路器件的製造方法，其中，所述第三布線是FPC布線。
20.根據權利要求17的半導體集成電路器件的製造方法，其中，將旁路冷凝器電連接到所述第三布線。
21.根據權利要求17的半導體集成電路器件的製造方法，其中，將所述第二薄片設置在所述第一薄片的所述後表面上方的每一個所述第一區域中；其中，將每一個所述第一區域設置在所述晶片區域中與多個第二區域的一個或者另一個相匹配的位置，其中在所述第二區域中設置一個或者多個所述第一電極；以及其中，按壓機構中相匹配的一個按壓每一個所述第二薄片。
22.根據權利要求17的半導體集成電路器件的製造方法，其中，所述薄片保持裝置經由用於將所述薄片保持裝置固定到所述布線板的固定裝置，利用所述布線板來保持；以及其中，所述固定裝置由這樣一種材料形成，即在實施所述步驟(c)的溫度下，該材料的熱膨脹或者熱收縮迅速飽和。
23.根據權利要求22的半導體集成電路器件的製造方法，其中，所述固定裝置主要包括鈦。
24.根據權利要求17的半導體集成電路器件的製造方法，其中，在所述步驟(c)中，通過所述接觸端子與所述第一電極之間的一次接觸，來共同地實現在多個所述晶片區域中的所述半導體集成電路的所述電測試。
全文摘要
通過使用利用半導體集成電路器件製造技術形成的膜探測器，將提高共同地對多個晶片所執行的探測的效率。探針卡通過使用多個推動器來形成，每個推動器由POGO針絕緣體、POGO針、FPC連接器、膜探測器HMS、緩衝薄片、緩衝板、晶片冷凝器YRS等等形成，其中一個或者兩個POGO針按壓設置為類似島狀的多個金屬膜。在基本上與電連接到形成在膜探測器中的探針的布線的延伸方向平行的方向上，在膜探測器的區域中，形成與待測試晶片匹配的一個或者多個切口。
文檔編號G01R31/28GK1877804SQ200610087908
公開日2006年12月13日 申請日期2006年6月7日 優先權日2005年6月8日
發明者庄司照雄, 長谷部昭男, 出口善宣, 村上元二, 岡元正芳, 成塚康則, 春日部進 申請人:株式會社瑞薩科技