[發明專利]基于彈性基底的微電子機械系統探卡制備方法

無效

• 申請號: 200710042311.4
• 申請日: 2007-06-21
• 公開（公告）號: CN101078738A
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發明（設計）人: 陳迪;靖向萌;陳翔;朱軍;劉景全
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01R1/04
• 分類號: G01R1/04;G01R31/26
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 毛翠瑩

技術領域

本發明涉及一種基于彈性基底的微電子機械系統探卡制備方法，制得的探卡用于集成電路芯片測試，屬于集成電路測試技術領域。

背景技術

半導體晶圓測試是通過在未切割狀態下對晶圓片以及晶圓片上的集成電路進行包括短路、斷路等電性能測試，來檢查晶圓片以及晶圓片上的集成電路理想工作狀態，從而得以找出提高成品率、降低芯片制造成本以及提升芯片功能的方法。隨著超大規模集成電路技術向更大集成度和更高速度發展，使得輸入/輸出(Input/Output)的數量急劇增加，芯片引腳的尺寸和間距相應縮小。這樣不僅制造技術非常重要，產品的檢測手段也變得更加關鍵，傳統手工制作的環氧樹脂針型探卡越來越難以滿足使用要求。隨著微電子機械系統(MEMS：Microelectro?mechanical?systems)技術的發展，給探卡的制備帶來了新的方法，并取得了很大進展。目前報道了多種采用不同方法實現的MEMS探卡，如MasoudZargari等人在“A?BiCOMS?Active?Substrate?Probe-Card?Technology?for?DigitalTesting”(IEEE?Journal?of?Solid-State?Circuits，Vol.34，No.8，ugust?1999)文章中報道制作的薄膜探卡，是在聚酰亞胺薄膜加工出接觸凸點并用光刻的微傳輸線進行連接，兩個探針之間距離縮小到100μm，提高了平面度，減小了對焊墊的損害，同時可以縮短信號通路長度，降低傳輸信號受到的干擾。但是因為薄膜探卡上的所有探針必須在一個單一應力下同時接觸到芯片，所以隨著芯片復雜度和接觸點數量的增加而成為嚴重問題。Younghak?Cho等人在“Si-based?microprobe?card?with?shape?knife-edged?tips?combined?metal?deposition”(The?12^thinternational?conference?on?solid?sensors?and?microsystems，Boston，June?8-12，2003)文章中報道了通過硅微加工技術制作的懸臂梁型探針結構，但是這類MEMS探卡的主要問題是探針的尺寸繼續減小時不能承受和產生破壞金屬引腳表面上自然氧化層或者污染層所需要的應力。靖向萌等申請的一種簡支梁型微電子機械系統探卡及其制備方法(專利申請號：200610117283.3)，采用UV-LIGA多次光刻、電鑄工藝在玻璃或硅片基片上制備彈性金屬探針，在結構上采用簡支梁結構代替傳統的懸臂梁結構，能夠承受和產生更大的應力，通過電鍍金屬電路引線的方法將信號從探針引向外圍，并通過點焊連接到PCB板上，便于探針的維修和更換，但是該技術工藝步驟較多。

利用MEMS加工工藝，制備出探針數量多、間距小、能夠承受更大應力的彈性探卡，并且能夠連接現有外圍設備成為探卡的發展趨勢。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種基于彈性基底的微電子機械系統探卡制備方法，具有工藝簡單，成品率高，探針形狀尺寸可控，能夠承受更大的應力等優點。

為實現這一目的，本發明采用二次光刻和電鑄工藝，在玻璃或硅片基片表面依次涂覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚酰亞胺(PI)構成彈性基底，用以代替目前的懸臂梁結構和簡支梁結構，來承受和產生更大的刺穿氧化膜應力，并通過改變彈性基底的厚度來調節探針的位移量。彈性基底上布置電路引線，探針位于電路引線的頂端，并按照所要測試的芯片引腳的位置陣列排布，探針針尖與相應的芯片引腳位置一一對應。探針的底端是電鑄獲得的電路引線，電路引線從探針底端連接到探卡外圍，外圍再通過點焊連接到對應的印刷電路板上面，從而連通從探針到測試機臺的信號電路。

本發明的方法通過如下步驟實現：

1、采用玻璃或者硅片為基片，用去離子水清洗基片，烘干；然后在基片表面涂覆100-500μm彈性基底聚二甲基硅氧烷(PDMS：Polydimethylsiloxane)，再在PDMS上涂覆50-200μm厚的聚酰亞胺(PI：Polyimide)用于增加結合力和防止PDMS在濺射時的開裂。

2、在聚酰亞胺表面濺射50-150nm的Cr/Cu金屬底膜，然后光刻、電鑄銅或金，制備高度1-20μm、線寬5-100μm的電路引線。

3、在電路引線頂端，光刻、電鑄金屬鎳，制備高度20-100μm、直徑5-50μm的探針。

4、去除光刻膠，去除聚酰亞胺上的Cr/Cu金屬底膜。