CN100498344C - 用于测试不同的半导体装置的通用系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于测试不同的半导体装置的通用系统，其提供具有一探针图形的探针头，可用于测试形成于不同的半导体装置上的不同的测试图形；所述测试图形的多个凸块或连接引脚分别与该探针头中与其对应的探针接触，从而能够测试上述半导体装置。上述用于测试不同的半导体装置的通用系统可在上述探针头上包含一附加或替代的基底设计，其在上述探针头的基底上提供一图形，从而可用于与形成于多个不同的印刷电路板上的不同图形结合，以供测试不同的半导体装置。因此，在转换待测半导体装置的种类时，无须耗费大量人力与时间来更换硬件与确认测试过程的设定，可以在一预订时段内测试更多的半导体装置，并节省可观的成本支出。

Description

用于测试不同的半导体装置的通用系统

技术领域

本发明涉及测试探针系统，特别涉及一种用于对半导体装置作电性测试的测试探针系统。

背景技术

半导体装置在这个世界上，已有无数的应用范围，每年所制造出来的半导体装置的个数多达千百万个。在装设于电子或其它装置内之前，每个半导体装置须做个别且完整的电性测试。不同的半导体装置用来执行不同的功能，因此会历经不同的功能性、参数性及电性测试。在任何半导体装置制造或测试厂中，待测的半导体装置的种类，远超过可用于测试的机台数量。因此，会使用相同的测试总成来测试不同的半导体装置。上述测试总成包含一探针头与一印刷电路板，上述探针头包含多个探针或针脚，用于与受测的半导体装置上的图形接触，上述印刷电路板用于测试特定的半导体装置。根据传统的测试技术与实施方式，当一个新的半导体装置例如异于前一个受测装置的半导体装置预定在某一测试总成上测试时，上述探针头以及用于测试前一个装置的印刷电路板等硬件，都必须更换。在新的半导体装置可以测试之前，必须先确认新的测试机构，且上述的硬件更换与确认的工作往往相当耗费人力与时间。

此外，既然传统上每个探针头与印刷电路板仅适用于测试某一特定形式的半导体装置，为了测试每一种半导体装置，就必须再购置上述昂贵的器具。当一半导体装置被淘汰时，就必须丢弃昂贵的探针头与印刷电路板。

传统的探针头无法适用于多种的半导体装置、或与多个具有不同的印刷电路板图形的印刷电路板进行连接。图1显示探针头2与4，各具有用于测试单一对应的半导体装置的图形，例如探针头2包含一探针图形的设计，其用于测试其上形成有凸块图形12的半导体装置；而探针头4包含一探针图形的设计，其用于测试其上形成有凸块图形14的半导体装置，其中凸块图形12具有多个凸块13，而凸块图形14则具有多个凸块17。由图中可看出探针头2与4的图形分别是形成于晶圆11与15上的凸块图形12与14的镜像图形。

如上所述，为了转换待测半导体装置的种类，而必须耗费大量人力与时间来更换硬件与确认测试过程的设定方面，因此希望可以消除上述耗费大量人力与时间的问题，而通过消除传统测试过程所发生的上述缺点，可以在一预订时段内测试更多的半导体装置，并节省可观的成本支出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于测试不同的半导体装置的通用系统，以解决上述公知技术中遇到的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于测试不同的半导体装置的通用系统，包含：一测试总成，具有一探针头(probe head)，上述测试总成用于对上述不同的半导体装置做电性测试，上述探针头包含自其本身延伸出来的多个探针，上述探针形成一探针图形，上述探针图形为一阵列，且上述探针填满上述探针图形的阵列；其中在上述不同的半导体装置上分别包含与其相关的一测试图形，上述测试图形与上述探针图形中的至少一部分配对，其中上述测试图形分别包含多个接点，上述接点分别用于与上述探针中的对应探针接触，上述接点包含凸块或连接引脚。

上述用于测试不同的半导体装置的通用系统还可包含连接于上述测试头的一印刷电路板。

本发明又提供一种用于测试不同的半导体装置的通用系统，包含：一测试总成，具有一探针头(probe head)，上述测试总成用于对上述不同的半导体装置作电性测试，每一种受测的半导体装置使用一对应的印刷电路板；其中上述测试总成包含自其本身的第一表面延伸出来的多个探针，上述探针形成一探针图形，上述探针图形为一阵列，且上述探针填满上述探针图形的阵列，上述探针头还包含形成于上述第一表面的相反表面上的一软焊料球状引脚图形；在上述不同的半导体装置上分别包含与其相关的一测试图形，上述测试图形与上述探针图形中的至少一部分配对，其中上述测试图形分别包含多个接点，上述接点分别与上述探针中的对应探针接触；以及在上述对应的印刷电路板上分别具有一相关的印刷电路板接点图形，上述印刷电路板接点图形与上述软焊料球状引脚图形中的至少一部分对准，以使上述印刷电路板接点图形中的多个印刷电路板接点中的每一个与上述软焊料球状引脚图形中与其对应的球状引脚结合。

本发明又提供一种用于测试不同的半导体装置的通用系统，包含：一测试总成，具有一探针头(probe head)，上述测试总成用于对上述不同的半导体装置作电性测试，上述探针头包含自其本身的第一表面延伸出来的多个探针，上述探针形成一探针图形，上述探针图形为一阵列，且上述探针填满上述探针图形的阵列，上述探针头还包含形成于上述第一表面的相反表面上的多个探针头接点，上述探针头接点形成一探针头接点图形；其中在上述不同的印刷电路板上分别具有一相关的印刷电路板接点图形，上述印刷电路板接点图形与上述探针头接点图形中的至少一部分配对，以使上述相关的印刷电路板接点图形中的多个印刷电路板接点中的每一个分别与上述探针头接点中与其对应的探针头接点接触。

通过上述技术方案，能够测试各种不同的半导体装置，且在转换待测半导体装置的种类时，无须耗费大量人力与时间来更换硬件与确认测试过程的设定，可以在一预订时段内测试更多的半导体装置，并节省可观的成本支出。

附图说明

图1为一示意图，显示两种公知的探针头设计范例；每个探针头设计仅可用于测试一对应的凸块图形；

图2为一侧视图，显示本发明的一测试总成与一对应的待测晶圆；

图3为图2中的探针头的放大图；

图4为一平面图，显示上述探针头的探针图形层；

图5为一示意图，显示置于多个同时受测的晶片上的探针头图形；

图6为一平面图，显示一通用的探针头设计，其可用于测试形成于一晶片上的不止一种测试图形。

其中，附图标记说明如下：

2   探针头                      4   探针头

11  晶圆

12  凸块图形                    13  凸块

14  凸块图形                    15  晶圆

17  凸块                        18  测试总成

20  探针头                      22  下模具

24  间隔物                      26  上模具

30  印刷电路板                  32  空间变换器

34  晶圆                        36  表面

38  凸块                        42  探针

44  表面                        45  腔室

46  针脚                        48  表面

52  内部引脚或信号迹线          54  接点

55  表面                        56  软焊料球状引脚

57  表面                        60  表面

61  支架                        62  印刷电路板接点

70  孔洞                        72  圆点

80  探针头                      82  探针

84  表面                        100 通用探针图形

102 探针位置                    104 晶片

108 覆盖区                      112 间距

114 距离

具体实施方式

为使本发明的上述和其它目的、特征和优点更加明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图，进行详细说明如下：

本发明提供一种用于测试不同的半导体装置的通用系统，其测试总成可用于各种电性测试总成中，例如用于对已完成的半导体装置作功能性、电性及/或参数性测试的测试机台。上述测试机台中所具有的各种测试总成可来自不同的制造商与市场销售的测试总成。本发明提供一测试总成，其具有一印刷电路板与一探针头，上述印刷电路板用于测试一相关的半导体装置；而上述测试总成的本身延伸出多个探针，上述探针形成一探针图形。上述探针与形成于一半导体晶圆上的一半导体装置上的一测试图形接触，以测试该半导体晶圆。上述测试图形的接点可以是凸块、连接引脚或是其它适当的导体接点。上述探针头也通过排列在一接点图形中的多个接点而连接至上述印刷电路板。在一实施例中，提供一通用的探针图形。上述通用的探针图形可用于测试具有相同或不同的软焊料球状引脚的各种不同的半导体装置。本发明亦提供一探针头，其具有一通用的接点图形，其与多个不同的印刷电路板接点图形配对，以测试各种不同的半导体装置。

现在请参考图2与图3，测试总成18包含一探针头20，其通过一空间变换器(space transformer)32连接至一印刷电路板30。图2的侧视图中的探针头20的剖面图如图3所示。探针头20亦可称之为探针卡，但在后文叙述中一律称为探针头。在某些作为示例的实施例中，空间变换器32可视为探针头20的一部分；另外，空间变换器32与探针头20亦可视为构成一探针总成。在图示的实施例中，探针头20由一下模具22、一间隔物24与一上模具26所构成，但在其它作为示例的实施例中还可以有其它的构成。例如，可将或多或少的若干层材料结合在一起而形成探针头20。有许多种的传统材料可用来形成下模具22、间隔物24与上模具26。如图示的实施例所示，晶圆34包含一测试图形，其为形成于一表面36上的多个凸块38的图形。在其它的作为示例的实施例中，上述测试图形可包含接点，例如为凸块、连接引脚或其它适当的导体接点。虽然相对于探针头20，晶圆34的尺寸比例较为夸大，实际上每个凸块38连接到从探针头20的表面44延伸出来的对应的探针42。探针42形成一探针图形，且从表面44延伸出来的探针42可弹性缩回表面44。针脚46可与探针头20的表面48共平面、或是从探针头20的表面48延伸出来。而腔室45与支架61可使探针头20的表面48上的针脚46所形成的图形，与从探针头20的相反表面44延伸出来的探针42的图形相异，并与形成于表面57上的接点54的图形对应。

当开始测试时，将探针头20连接至空间变换器32，再依次连接至印刷电路板30。印刷电路板30在其表面60上具有由多个印刷电路板接点62所组成的图形，且如图3所示，印刷电路板接点62与形成于空间变换器32的表面55上的对应的软焊料球状引脚56配对并与其连接。空间变换器32内的内部引脚或信号迹线52可使形成于空间变换器32的表面55上的软焊料球状引脚56的图形，与形成于空间变换器32的相反表面57上的接点54的图形相异。接点54与其对应的针脚46接触，例如将接点54的图形与针脚46的图形配对。

空间变换器32上的软焊料球状引脚56的图形与印刷电路板接点62所形成的图形配对，将至少一部分的印刷电路板接点62与对应的软焊料球状引脚56对准后而与其连接。在一作为示例的实施例中，将空间变换器32与探针头20视为单一的单元时，可看到该单一的单元在其一表面上包含多个接点，例如多个软焊料球状引脚56于表面55上，而上述单一的单元与印刷电路板接点62及探针42接触，而探针42形成一探针图形、并从上述单一的单元的一相反表面44延伸出来。从探针头20的表面44延伸出来的探针42的图形，被设计为使探针42能够与可能形成于不同的半导体装置上的多个不同的凸块图形对准。在一作为示例的实施例中，形成于一半导体装置上的一软焊料凸块图形中的每一个软焊料凸块，是与对应的探针头20的探针42接触。在另一作为示例的实施例中，对一半导体装置进行测试时，形成于其上的多个软焊料凸块38中，仅有一部分分别与对应的测试头20的探针42接触。在一作为示例的实施例中，在不同的半导体装置上，形成有不同的对应凸块图形；而在另一作为示例的实施例中，在不同的半导体装置上形成相同的凸块图形。

图4为一平面图，显示探针头20的下模具22。下模具22包含多个孔洞70，其延伸穿透下模具22，而每个孔洞70可容纳一探针(图4中未示)，使其穿透下模具22。虽然在图中仅显示一些具有代表性的穿透下模具22的孔洞70，然而图4中所显示的实施例代表一由6400个孔洞排列所组成的80×80的阵列，换句话说，孔洞70填满这个80×80的阵列。圆点72代表沿着其指示方向排列的一串80个孔洞70。孔洞70的数量会随着各种实施例而有所变动，也可随着多个不同的半导体装置的探针数量需求而有所变动，因此，其对应的探针42的数量也随之变动，其中上述多个不同的半导体装置使用一作为示例的探针头进行测试，其包含一通用的探针头图形。

图5显示一作为示例的探针头设计，该探针头80包含多个探针82，探针82从表面84延伸出来，并形成一探针图形，探针82所排列而成的探针图形为一阵列，且探针82的排列方式为填满这个阵列。虽然图5所示的图形是沿着X与Y方向的直线，且在相邻的探针82之间具有均匀的间隔，但是图5中所显示的图形仅作为示例，而其它作为示例的图形可包含具有不同形状与间距的图形。图5还显示了二个凸块图形12与14，二者已分别在图1中显示，但是二者均可使用本发明的通用探针头80来做测试。当探针头80接触到在晶圆11上形成的凸块图形12或是正面接近此晶圆11时，凸块图形12中的一部分或全部的凸块13会接触到对应的探针82。换句话说，多个凸块13会接触到探针82。相同地，当探针头80正面接近晶圆15时，形成于晶圆15上的凸块图形14中的一部分或全部的凸块17会接触到对应的探针82。晶圆15与晶圆11代表具有不同的凸块图形12与14的不同的半导体装置，每个半导体装置可使用探针头80而在一测试总成中进行测试。在此情况下，形成于探针头80上的探针82的图形可视为一通用的探针图形。在晶圆11与15上，分别包含多个半导体装置，分别由其对应的凸块图形例如凸块图形12与14来做代表。

在图6所显示的实施例中，多个晶片可同时在一测试总成上进行测试。图6显示一作为示例的通用探针图形100的透明图，其为一阵列，包含位于多个晶片104上的多个探针位置102，而晶片104位于同一半导体晶圆上，且探针位置102填满通用探针图形100的阵列。在通用探针图形100覆盖其中一个晶片104的区域中，每个探针位置102位于晶片104上的对应的凸块上方，而使每个覆盖区108代表一探针，其对准于晶片104上的一凸块的上方且与其接触。在图6中可看到四个晶片104同时接触具有通用探针图形100的探针头，并因此可使用该探针头来进行测试。间距112表示每个晶片104上的凸块的间距以及通用探针图形100的相邻的探针位置102之间的间距。距离114为晶片104的间隔大小，其为间距112的倍数，而使具有固定的间距112的通用探针图形100能够同时测试多个晶片104。

在另一情况下，提供形成于空间变换器32的表面55上的软焊料球状引脚56的图形与形成于印刷电路板30上的印刷电路板接点62的图形之间的配对。请再一次参考图2与图3，空间变换器32使用与图5和图6所示的相同概念，以使可能出现在印刷电路板30上的多个不同图形，能够与空间变换器32上的软焊料球状引脚56所形成的通用图形配对。当采用上述组件时，多个印刷电路板接点62中的每一个会与空间变换器32中对应的软焊料球状引脚56接触。印刷电路板接点62的不同尺寸与测试图形对应，上述测试图形适用于不同的对应的半导体装置。

在另一作为示例的实施例中，提供一通用的印刷电路板。当采用上述组件时，空间变换器32的软焊料球状引脚56会与印刷电路板接点62接触。

在又一作为示例的实施例中，可将印刷电路板30设计成不同的印刷电路板以用来测试不同的半导体装置的状态，上述不同的印刷电路板具有相同的印刷电路板接点62的图形。相同地，不同的半导体装置上可以分别包含相同的凸块38的图形。

在另一实施例中，下述概念“一第一图形，其具有多个接点并可与多个不同的第二图形配对，上述多个不同的第二图形所具有的接点数量小于上述第一图形的接点数量，但是上述第二图形的每一个接点与上述第一图形中的对应接点接触”，亦可应用于空间变换器32与探针头20之间的接口，其中探针头20具有多个针脚46与多个接点54，二者形成相反且可配对的图形。

最后所应说明的是，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，但以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，因此本发明的保护范围当以权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于测试不同的半导体装置的通用系统，其特征在于，包含：

一测试总成，具有一探针头，所述测试总成用于对所述不同的半导体装置做电性测试，所述探针头包含自其本身延伸出来的多个探针，所述探针形成一探针图形，所述探针图形为一阵列，且所述探针填满所述探针图形的阵列；其中

在所述不同的半导体装置上分别包含与其相关的一测试图形，所述测试图形与所述探针图形中的至少一部分配对，其中所述测试图形分别包含多个接点，所述接点分别用于与所述探针中的对应探针接触，所述接点包含凸块或连接引脚。

2.如权利要求1所述的用于测试不同的半导体装置的通用系统，其特征在于，所述半导体装置分别具有一相关的测试图形，所述测试图形与所述探针图形具有相同的第一间距，在晶圆上的所述半导体装置彼此之间的间隔为该第一间距的倍数。

3.如权利要求1所述的用于测试不同的半导体装置的通用系统，其特征在于，所述探针头为大体上平坦的探针头，所述探针自所述探针头一表面延伸出来，而所述探针头还包含自其一相反表面延伸出来的多个针脚，所述针脚形成一图形，该图形与一空间变换器上的连接引脚图形配对，该空间变换器将该探针头连接至一印刷电路板。

4.如权利要求1所述的用于测试不同的半导体装置的通用系统，其特征在于，所述探针头为大体上平坦的探针头，所述探针自所述探针头一表面延伸出来，而所述探针头还包含自其一相反表面延伸出来的多个针脚，所述针脚形成一图形，该图形与一空间变换器的第一表面上的连接引脚图形配对，在该空间变换器相反的第二表面上还包含一软焊料球状引脚图形，该软焊料球状引脚图形与多个印刷电路板图形的每一个对齐，所述印刷电路板图形形成于用于测试对应的所述不同的半导体装置的各自的印刷电路板上。

5.如权利要求1所述的用于测试不同的半导体装置的通用系统，其特征在于，所述测试总成包含连接于该探针头的一印刷电路板。

6.一种用于测试不同的半导体装置的通用系统，其特征在于，包含：

一测试总成，具有一探针头，所述测试总成用于对所述不同的半导体装置作电性测试，每一种受测的半导体装置使用一对应的印刷电路板；其中

所述测试总成包含自其本身的第一表面延伸出来的多个探针，所述探针形成一探针图形，所述探针图形为一阵列，且所述探针填满所述探针图形的阵列，所述探针头还包含形成于所述第一表面的相反表面上的一软焊料球状引脚图形；

在所述不同的半导体装置上分别包含与其相关的一测试图形，所述测试图形与所述探针图形中的至少一部分配对，其中所述测试图形分别包含多个接点，所述接点分别与所述探针中的对应探针接触；以及

在所述对应的印刷电路板上分别具有一相关的印刷电路板接点图形，所述印刷电路板接点图形与该软焊料球状引脚图形中的至少一部分对准，以使所述印刷电路板接点图形中的多个印刷电路板接点中的每一个与该软焊料球状引脚图形中与其对应的球状引脚结合。

7.如权利要求6所述的用于测试不同的半导体装置的通用系统，其特征在于，所述测试总成所包含的所述探针头连接至一空间变换器，所述探针延伸自所述探针头的第一表面，所述软焊料球状引脚图形形成于该空间变换器的第一表面上。

8.一种用于测试不同的半导体装置的通用系统，其特征在于，包含：

一测试总成，具有一探针头，所述测试总成用于对所述不同的半导体装置作电性测试，所述探针头包含自其本身的第一表面延伸出来的多个探针，所述探针形成一探针图形，所述探针图形为一阵列，且所述探针填满所述探针图形的阵列，所述探针头还包含形成于所述第一表面的相反表面上的多个探针头接点，所述探针头接点形成一探针头接点图形；其中

在不同的印刷电路板上分别具有一相关的印刷电路板接点图形，所述相关的印刷电路板接点图形与所述探针头接点图形中的至少一部分配对，以使所述相关的印刷电路板接点图形中的多个印刷电路板接点中的每一个分别与所述探针头接点中与其对应的探针头接点接触。

9.如权利要求8所述的用于测试不同的半导体装置的通用系统，其特征在于，所述探针头接点分别包含一软焊料球状引脚。

10.如权利要求8所述的用于测试不同的半导体装置的通用系统，其特征在于，所述探针头包含一空间变换器，所述空间变换器具有第一表面以及与所述第一表面互为相反表面的第二表面，所述空间变换器的第一表面与一探针头基底的第一表面相向接触并与其连接，所述空间变换器的第二表面上形成有多个软焊料球状引脚，而所述探针形成于所述探针头基底的第二表面上，所述探针头基底的第二表面与其第一表面互为相反表面。

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