CN100442058C - 探针以及探针的制造方法 - Google Patents

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Abstract

由于随着高速化，布线结构的细微化和薄膜化发展迅速，布线层已变得非常薄，所以，如果像以往那样对探针施加接触载荷来进行检查的话，则探针不仅会戳破氧化膜，还会穿透布线层，并且还会由于来自探针的集中应力而损伤布线层或绝缘层。相反，如果降低接触载荷，则探针与电极触点的导通可能会变得不稳定。本发明的目的在于通过低针压来戳破氧化膜、从而对被检查体进行可靠且稳定的检查。本发明是一种在对被检查体进行电特性检查时与所述被检查体电接触的探针，其包括：形成有与所述被检查体接触的接触部的探针主体、以及具有从该探针主体的接触部凸出来的顶端部的多个导电性材料。

Description

探针以及探针的制造方法
技术领域
本发明涉及在对晶片等被检查体进行电特性检查时所使用的探针，更详细地说，涉及可以降低检查时的针压的探针。
背景技术
当对晶片等被检查体进行电特性检查时，例如使用探针装置等检查装置。检查装置具有与被检查体电接触的探针卡，使安装在探针卡上的多个探针与在被检查体上形成的IC芯片的电极触点电接触，从而对IC芯片进行电特性检查。
但是，电极触点例如由铝等导电性金属形成，因此，当仅使探针与电极触点接触时，由于在电极触点的表面上形成的氧化膜构成绝缘体而无法获得电导通。因此，在探针上施加预定的接触载荷(针压)，并使探针在电极触点上划线(scribing)以削去氧化膜、或用探针顶端戳破氧化膜，由此而使探针与电极触点电导通。
例如，在专利文献1中提出了一种戳破电极触点的氧化膜的探针。在该探针的顶端部分形成有多个凸起部，探针与电极触点的接触面积由于这些凸起部而增大，并可通过凸起部来戳破氧化膜，从而使探针与电极触点电接触。作为凸起部，提出了顶端的截面形状为锐角三角形的格子状的凸起部、以及顶端的截面形状为锐角三角形的纺锤形的凸起部等方案。
另外，在专利文献2中提出了以下探针卡的制造方法：在作为用于检查半导体芯片的电极而连接的凸块的顶端面上形成凹凸。并且，在专利文献3中也提出了与专利文献2相同的连接器和连接器的形成方法。在这些专利文献中提出的凸块也是与专利文献1相同的、通过凸块顶端面的凹凸来戳破电极触点的氧化膜的技术。
专利文献1：日本专利文献特开平11-051970号公报；
专利文献2：日本专利文献特开平08-306749号公报；
专利文献3：日本专利文献特开平10-132854号公报。
发明内容
但是，近年来随着集成电路的高性能化和高速化，布线结构的细微化、薄膜化快速发展，布线层变得非常薄，因此如果对专利文献1所记载的探针施加针压来进行检查的话，探针不仅会戳破氧化膜，而且还会穿透布线层，另外来自探针的集中应力可能会损伤布线层或绝缘层。相反，如果降低针压的话，探针与电极触点的导通又可能变得不稳定。另外，虽然专利文献2、3所记载的凸块能够通过凹凸而可靠地戳破电极触点的氧化膜，但是与专利文献1的情况相同，也有可能损伤布线层或绝缘层。
本发明是鉴于以上问题而完成的，其目的在于提供一种可以通过低针压来戳破氧化膜、从而可以对被检查体进行可靠且稳定的检查的探针及其制造方法。
本发明是一种在对被检查体进行电特性检查时与所述被检查体的电极电接触的探针，其特征在于，包括：形成有与所述被检查体接触的接触部的探针主体、以及具有从该探针主体的接触部凸出来的顶端部的多个导电性材料，所述接触部具有与所述被检查体接触的接触面，所述尖端部从所述接触面凸出来的程度超过所述被检查体的电极表面的氧化膜的厚度，当所述尖端部贯穿所述氧化膜而到达所述被检查体的电极内时，所述接触面与所述电极表面接触，从而成为所述尖端部的止动件。
上述导电性材料也可以被埋设在所述接触部中，并由比所述接触部硬的材料构成。
另外，所述导电性材料也可以由导电性金刚石或纳米金属形成。
根据另一观点的本发明是一种在对被检查体进行电特性检查时与所述被检查体电接触的探针的制造方法，其特征在于，包括：在基板上形成与所述被检查体接触的接触部的模的工序、在所述模内投入具有顶端部的多个导电性材料的工序、在所述模内填充导电性金属以形成所述接触部的工序、形成包括所述接触部的探针主体的工序、以及使所述导电性材料的顶端部从已经从所述模中脱模的所述接触部凸出的工序。
发明效果
根据本发明，可以提供一种能够通过低针压来戳破氧化膜、从而可以对被检查体进行可靠且稳定的检查的探针及其制造方法。
附图说明
图1(a)和图1(b)是示出本发明探针的一个实施方式的图，其中，图1(a)是示出使用探针的探针卡的截面图，图1(b)是示出探针的主要部分的截面图；
图2是示出图1(a)、1(b)所示的探针与电极触点电接触的状态的截面图；
图3(a)至图3(e)是示出图1(a)、1(b)所示的探针的制造工序的主要部分的截面图。
标号说明
10探针
11探针主体
11A接触部
11B接触面
12导电性颗粒
12A尖端部
具体实施方式
下面，根据图1(a)、1(b)至图3(a)～3(e)所示的各个实施方式来说明本发明。图1(a)和图1(b)是示出本发明探针的一个实施方式的图，其中，图1(a)是示出使用探针的探针卡的截面图，图1(b)是示出探针的主要部分的截面图，图2是示出图1(a)、1(b)所示的探针与电极触点电接触的状态的截面图，图3(a)至图3(e)是示出图1(a)、1(b)所示的探针的制造工序的主要部分的截面图。
本实施方式的探针10例如如图1(a)所示安装在探针卡20上来使用。如该图所示，探针卡20包括例如由陶瓷基板形成的连接器21、以及与连接器21电连接的印刷布线基板22。该探针卡20与例如配置在探测装置主体内的装载台30上的被检查体(晶片)相对。通过装载台20在水平方向和上下方向上的移动，探针卡20的探针10与在晶片W上形成的多个IC芯片(未图示)的一部分接触，或与整个IC芯片一并接触，从而对各个IC芯片进行电特性检查。
如图1(a)所示，与集成电路的电极触点P对应的多个凹部21A以预定的图案形成在连接器21的下表面上，并将本实施方式的探针10与这些凹部21A相对应地安装在连接器11的下表面上。在连接器21内形成有多层布线层，探针10通过这些布线层与印刷布线基板22电连接。
例如如图1(a)、图1(b)所示，探针10包括：形成为细长形状的探针主体11、在该探针主体11的顶端部形成并与所述被检查体接触的接触部11A、以及具有从该接触部11A凸出的顶端部12A的多个导电性材料(导电性颗粒)12。接触部11A通过探针主体11而在连接器21的凹部21A中弹性出入。如图1(b)所示，导电性颗粒12的顶端部12A形成为顶端尖的尖端部。下面，将顶端部12A作为尖端部12A来进行说明。
探针主体11由具有韧性和弹性的镍等导电性金属形成。另外，接触部11A在本实施方式中由与探针主体11相同的导电性金属形成，但也可以由其他导电性金属形成。导电性颗粒12由比接触部11A硬的材料或耐化学性优良的材料形成，例如导电性金刚石、奈米碳管或纳米金属，该导电性颗粒12埋设在接触部11A内。另外，晶片W的IC芯片的电极触点P例如由铝或铜等导电性金属形成。另外，在图1(b)中，I为保护膜。
如图1(b)所示，在接触部11A上形成有如后所述与电极触点P接触并与电极触点P的上表面大致平行的接触面11B。多个导电性颗粒12的尖端部12A从接触部11A的接触面11B凸出预定的尺寸，在进行检查时，戳破电极触点P的氧化膜O并与电极触点P电接触，进而使探针10与IC芯片之间电导通。另外，在探针10的导电性颗粒12的尖端部12A扎入电极触点P中后，接触面11B与电极触点P接触并起到止动件的作用，从而使尖端部12A的扎入不超过预定的深度。
在本实施方式中，探针主体11的接触面11B例如形成为近似圆形，其直径大约形成为30μ的大小，导电性颗粒12的尖端部12A从接触面11B凸出大约0.3μ。另一方面，电极触点P的铝金属层的厚度例如为1μ左右，并在其表面上形成有0.1μ左右的氧化膜O。
当使用本实施方式的探针10对晶片W进行电特性检查时，如图1(a)所示，将晶片W装载在装载台30上并使装载台30在水平方向上移动，从而如图1(b)所示到达晶片W的检查位置的正下方。然后，装载台30上升，探针10的导电性颗粒12的尖端部12A与晶片W内的电极触点P接触，然后，装载台30过驱动，从而在探针10与电极触点P之间施加例如1gf/根的针压。
通过装载台30的过驱动，如图2所示，探针10的从接触部11A凸出的导电性颗粒12的尖端部12A戳破电极触点P的氧化膜O并进入电极触点P内，从而使探针10与电极触点P电连接。导电性颗粒12的尖端部12A一旦到达电极触点P内预定的深度，接触部11A就通过接触面11B与电极触点P面接触，由此，接触部11A不会再深入到电极触点P内。因此，由于电极触点P薄膜化并且接触部11A的接触面11B作为止动件而起作用，所以探针10不会损伤电极触点P，从而可以对IC芯片进行可靠且稳定的电特性检查。
另外，例如可以通过使用照相平版印刷术的微机电系统(icroelectronicechanicalsyste：ES)加工等微细加工技术来形成本实施方式的探针10。参照图3(a)至图3(e)来简要说明本发明的探针的制造方法。在本发明的制造方法中，除了在探针10的接触部11A内埋设导电性颗粒12之外，可以使用以往公知的微细加工技术。
在制造探针时，首先在硅基板的表面上涂敷抗蚀剂以形成抗蚀膜，并在使用光掩模对抗蚀膜进行曝光后进行显影，从而在抗蚀膜的制作探针主体11的接触部11A的模的部位上形成开口部。然后，如图3(a)所示，将抗蚀膜作为掩模而对硅基板100进行蚀刻，从而形成用于形成接触部11A的模101，然后除去抗蚀膜。此时，与连接器21的探针10的排列图案相对应地在硅基板100的多处形成模101。
接着，对硅基板的表面进行溅射处理，从而形成金属薄膜，然后如图3(b)所示，在硅基板100的模101内投入多个导电性颗粒12。如图3(c)所示，在该状态下对硅基板100进行电镀处理，在模101内填充镍等金属，从而形成探针主体11的接触部11A。此时，如图3(c)所示，可以同时形成探针主体11和接触部11A。另外，也可以根据需要，在形成接触部11A之后使用与接触部11A相同的材料或不同的材料来形成探针主体11。
然后，如图3(d)所示，将探针主体11与接触部11A作为探针而从硅基板100上剥离下来。由于在该状态下，导电性颗粒12仍旧埋设在接触部11A内，所以如图3(e)所示，将接触部11A浸在蚀刻液中以除去接触部11A的下端部，从而使导电性颗粒12的尖端部12A凸出来并形成接触面。将尖端部12A的凸出尺寸设定为戳破电极触点的氧化膜的深度(例如大约为0.3μ)。在接触部11A上形成尖端部12A之后，将探针转移到陶瓷基板的预定位置，从而完成连接器21的制造。为了使导电性颗粒12的尖端部12A从接触部11A凸出，也可以削去接触部11A的下部。
根据以上说明的本实施方式的探针10，由于具有探针主体11、以及具有从该探针主体11的接触部11A凸出的尖端部12A的多个导电性颗粒12，所以，如果对探针10施加预定的针压，则多个导电性颗粒12的尖端部12A可以在多处戳破电极触点P的氧化膜O，从而可以使探针10与电极触点P可靠地电接触，由此可以对晶片W的IC芯片进行可靠且稳定的检查。此时，由于在接触部11A上形成有接触面11B，所以接触面11B会起到止动件的作用，因此，导电性颗粒12的尖端部12A不会损伤电极触点P。另外，由于通过比探针主体11和电极触点P硬的导电性金刚石来形成导电性颗粒12，因此可以减轻探针10的磨损。
另外，在制造探针10时，由于通过比接触部11A硬的材料或耐化学性优良的材料来形成导电性颗粒12，所以，通过使用蚀刻液仅溶化掉接触部11A的下端部，从而可以简单地使导电性颗粒12的尖端部12A从接触部11A凸出来。另外，也可以不使用蚀刻液，而是通过仅削去接触部11A的下部来简单地使导电性颗粒12的尖端部12A从接触部11A凸出来。
本发明不受上述实施方式的任何限制。例如，在上述实施方式中对悬臂式探针进行了说明，但本发明的探针也可以是垂直探针、或弯曲成之字形并具有弹力的类型的探针等方式。另外，当使用奈米碳管来作为导电性材料时，也可以在使奈米碳管生长在探针的接触部上之后，再除去接触部的一部分而使奈米碳管凸出来。总之，只要是在探针主体的与被检查体接触的接触部上设有导电性材料、并使导电性材料的顶端部从接触部凸出来的探针均包括在本发明的探针的范围之内。
工业实用性
本发明例如可以适用于检查装置的探针。

Claims (4)

1.一种探针，在对被检查体进行电特性检查时，与所述被检查体的电极电接触，其特征在于，
包括：探针主体，形成有与所述被检查体接触的接触部；以及多个导电性材料，具有从该探针主体的接触部凸出的尖端部，
所述接触部具有与所述被检查体接触的接触面，
所述尖端部从所述接触面凸出来的程度超过所述被检查体的电极表面的氧化膜的厚度，
当所述尖端部贯穿所述氧化膜而到达所述被检查体的电极内时，所述接触面与所述电极表面接触，从而成为所述尖端部的止动件。
2.如权利要求1所述的探针，其特征在于，所述导电性材料被埋设在所述接触部内，并由比所述接触部硬的材料构成。
3.如权利要求1所述的探针，其特征在于，所述导电性材料由导电性金刚石或纳米金属形成。
4一种探针的制造方法，所述探针在对被检查体进行电特性检查时与所述被检查体电接触，该制造方法的特征在于，包括：
在基板上形成与所述被检查体接触的接触部的模的工序；
在上述模内投入具有尖端部的多个导电性材料的工序；
在所述模内填充导电性金属以形成所述接触部的工序；
形成包括所述接触部的探针主体的工序；以及
使所述导电性材料的尖端部从已经从所述模中脱模的所述接触部凸出的工序；
通过使所述尖端部突出的工序，所述尖端部从所述接触部与所述被检查体接触的接触面凸出来的程度超过所述被检查体的电极表面的氧化膜的厚度，当所述尖端部贯穿所述氧化膜而到达所述被检查体的电极内时，所述接触面与所述电极表面接触，从而成为所述尖端部的止动件。
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