[發明專利]探針卡及其組裝方法

有效

• 申請號: 200910004587.2
• 申請日: 2009-03-06
• 公開（公告）號: CN101625375A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發明（設計）人: 趙智杰;楊斐杰;陳春興;王敏哲;黃勝熙;許明正
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: G01R1/067
• 分類號: G01R1/067
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 姜 燕;陳 晨

技術領域

本發明涉及半導體，特別涉及用于對形成于一半導體晶片上的集成電路 進行測試的探針卡。

背景技術

現代半導體的制造包含了多個步驟，其具有光刻、物質沉積與蝕刻，以 在一片單獨的半導體硅晶片上形成多個獨立的半導體裝置或集成電路芯片。 目前所制造常用的半導體晶片的直徑可以是六英寸或六英寸以上，其中直徑 十二英寸的晶片為一種常見的尺寸。然而，形成于上述晶片上的某些個別的 芯片，可能因為在復雜的半導體制造的工藝中可能出現的變異或問題而具有 一些缺陷。在晶片切割而將上述集成電路芯片自上述半導體晶片分離之前， 會對多個芯片進行電性表現與可靠度的測試并同時在一既定期間活化其功 能(例如晶片級燒入測試)。這些測試通常可能包含布局與線路圖對比(layout versus?schematic；LVS)的確認、靜態電流測試(IDDq?testing)等等。從每個芯 片或受測裝置(device?under?test；DUT)所產生的結果電性信號則被具有測試 電路系統的自動測試設備(automatic?test?equipment；ATE)所捕捉與分析，以 判定一芯片是否具有缺陷。

為了達成晶片級燒入測試(burn-in?testing)與同時捕捉來自晶片上的多 個芯片的電性信號，是使用公知的DUT板或探針卡。探針卡在本質上為印 刷電路板(printed?circuit?board；PCB)，其包含多個金屬電性探針，用以與形 成于上述晶片上的上述半導體芯片的多個對應的電性接點(contact)或接頭 (terminal)媒合。每一個芯片具有多個接點或接頭，每一個接點或接頭必須進 行存取，上述存取是用于測試。因此，一般的晶片級測試需要進行遠超過1000 個芯片接點或接頭與ATE測試電路系統之間的電性連接。因此，為了實施 精確的晶片級測試，精確地將大量的探針卡接點與上述晶片上的芯片接點對 準、以及形成確實的電性連接是很重要的。探針卡通常是安裝于上述自動測 試設備中，并作為上述芯片或受測裝置與上述自動測試設備的測試頭之間的 界面。

為了效率與使芯片產出時間的最小化，較好為同時、并聯地測試一整片 半導體芯片上的所有芯片。因此在理想的狀態下，是希望僅僅一次移動上述 探針卡(及其上的探針)而與上述晶片的表面成為物理上的接合或接觸(著陸； touch?down)，以在一個時間內測試整片晶片。為了完成上述動作，需要在所 有的探針卡接點與對應的芯片接點之間的初始著陸的過程中，建立精確與完 整的電性接觸。然而，存在于探針卡與探針的限制有時會在第一次作業時無 法達成上述晶片與上述探針卡的適當的媒合、接觸。這樣，就需要多次進行 上述探針卡與晶片之間的接合或著陸，以成功地媒合所有的探針卡與芯片接 點，而降低了測試效率并且增加芯片的產出時間與成本。

請參考圖1A，一種公知的探針卡是使用多個電性探針接點，其形式為 懸臂式的金屬彎曲彈性指狀物1(指狀探針)，其與晶片上的對應的接點媒合， 以在二者之間產生精確測試所需的足夠的碰觸(stylus)或接觸壓力。彈性指狀 物1相對較薄，且其一端固定在一剛性的陶瓷基底2上，然后陶瓷基底2連 接于一印刷電路板。彈性指狀物1的方位，通常在附著于探針卡的位置是平 行于上述探針卡的表面，然后徐徐地向上彎曲；而在彈性指狀物1與晶片上 的電性接點接合的未固定的那一端附近，是垂直于上述探針卡的表面。當彈 性指狀物1受到靠著晶片接點的壓力時會彎曲與伸直，以吸收因將探針卡與 晶片結合所產生的接觸應力。在理想的狀況下，彈性指狀物1的所有未固定 端會置于實質上相同的一虛擬平面，以在探針卡的彈性指狀物1與晶片表面 上的芯片電性接點之間提供足夠的碰觸或接觸壓力。然而，隨著反復的使用， 一段時間后某些彈性指狀物1的未固定端可能會因為物理性的受損與熱性及 機械性的疲勞而發生錯位(misalign)。因此，某些彈性指狀物1就不再與其他 的彈性指狀物1共平面。雖然這種情況不會在測試整個晶片的小部分的區域 上的單一或數個芯片時發生問題，但是在一次對一整片晶片及其上的多個芯 片進行測試時，未共平面的彈性指狀物1可能會在所有的探針卡接點與晶片 接點之間造成不當的接觸與碰觸壓力。這樣會對精確地一次取得整片晶片上 的所有芯片的電性測試數據造成妨礙。因此，可能需要進行探針卡與晶片之 間的多次的著陸操作，以完成晶片級的燒入測試。此外，未共平面的彈性指 狀物1的問題也會限制可單次著陸操作的整片晶片的尺寸，因為探針卡的尺 寸愈大，彈性指狀物1的平面錯位會隨之放大。