CN101069277A - 包括检测探针的探针卡制造方法和探针卡、探针卡检查系统 - Google Patents

包括检测探针的探针卡制造方法和探针卡、探针卡检查系统 Download PDF

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Abstract

提供了一种探针卡的制造方法。形成第一钝化图案，以用于在牺牲衬底上实现电检查探针的尖端部分和平坦度检测探针的尖端部分，并且执行使用第一钝化图案作为蚀刻掩模的蚀刻工艺，以在牺牲衬底中形成第一沟槽。除去第一钝化图案，并且形成具有暴露出第一沟槽的条型第一开口的第二钝化图案。在该开口中设置导电材料，以形成分别连接到检查探针和检测探针的尖端部分的横梁部分，从而形成检查探针和检测探针。将检查探针和检测探针的横梁部分结合到多层电路板。除去牺牲衬底以暴露出检查探针和检测探针。

Description

包括检测探针的探针卡制造方法和探针卡、探针卡检查系统
技术领域
本发明涉及一种制造包括检测探针的探针卡的方法、探针卡和用于检查该探针卡的系统。更具体而言，本发明涉及制造探针卡的方法、探针卡和用于检查该探针卡的系统，其中该探针卡包括与检查探针分开设置的检测探针，从而可以检测探针的变形量(over drive)(OD)和晶片的平坦度。
背景技术
半导体制造工艺包括将多个芯片布置在硅晶片上并将最后得到的结构封装和切割成单独芯片的一系列工艺。为了将最后得到的结构封装和切割成多个芯片，必须执行将电信号施加给各个芯片以检查各个芯片是否正常工作的工艺。这个工艺称为半导体检查工艺。使用具有与硅晶片上形成的芯片相对应的接触元件的探针卡来执行该半导体检查工艺。将接触元件与硅晶片上的芯片接触，并向其施加电信号，以检查芯片是否正常工作。这种接触元件在下面称为探针。
半导体检查工艺包括以下操作：将期望的硅晶片放置在晶片夹上、将探针尖端与硅晶片上的期望焊点相接触、以及在以预定外力按压探针尖端的同时通过施加电信号给期望的焊点来进行期望的检查。
这时，必须施加足够的变形量(OD)以使探针卡的所有探针尖端与硅晶片的期望焊点相接触。而且，必须一直保持足够的OD，以便避免焊点发生致命损坏。这需要用于实时地检测OD的当前状态的装置。
而且，必须始终保持放置在晶片夹上的硅晶片的恒定平坦度，以便使探针尖端与相应的焊点精确地接触，并防止焊点损坏。因此，需要开发用于实时、精确检测硅晶片的平坦度的装置。
发明内容
技术问题
本发明提供制造包括检测探针的探针卡的方法、探针卡和用于检查该探针卡的系统，其中，在检查探针检查半导体器件的检查焊点所使用的MEMS方法中，检测探针单独形成在电路板上，并且构成为对施加给具有高度集成半导体器件的硅晶片的探针的变形量(OD)进行检测，并检测硅晶片相对于探针卡的平坦度。
本发明还提供制造包括检测探针的探针卡的方法、探针卡和用于检查该探针卡的系统，其可以在例如PC等终端的屏幕上显示检测探针所检测的关于探针OD的信息，以及关于硅晶片相对于探针卡的平坦度的信息，使得操作者实时地检查关于OD和平坦度的信息。
本发明还提供制造包括检测探针的探针卡的方法、探针卡和用于检查该探针卡的系统，其可以在例如PC等终端中存储检测探针所检测的关于探针OD的信息，以及关于硅晶片相对于探针卡的平坦度的信息，从而下一个操作者可以使用所存储的OD和平坦度信息。
技术方案
本发明的实施例提供了制造探针卡的方法。在这些方法中，形成第一钝化图案，以用于在牺牲衬底上实现电检查探针的尖端部分和平坦度检测探针的尖端部分，并且使用第一钝化图案作为蚀刻掩模进行蚀刻工艺，从而在牺牲衬底中形成第一沟槽。除去第一钝化图案，并且形成具有暴露出第一沟槽的条型第一开口的第二钝化图案。在第一开口中设置导电材料，以形成分别连接到检查探针和检测探针的尖端部分的横梁部分，从而形成检查探针和检测探针。将检查探针和检测探针的横梁部分结合到多层电路板。除去牺牲衬底以暴露检查探针和检测探针。
第二钝化图案可以形成为使得第一开口的纵向边与第一沟槽的一侧对准。
在一些实施例中，在形成检查探针和检测探针之后，该方法还可以包括：形成第三钝化图案，其具有使检测探针的尖端部分上形成的其横梁部分暴露的第二开口；在第二开口中设置导电材料，以在检测探针尖端部分上形成信号发射部分；以及除去第三钝化图案。在形成第二钝化图案之后，该方法还可以包括使用第二钝化图案作为蚀刻掩模来蚀刻牺牲衬底，从而形成第二沟槽。
在另外的实施例中，第二钝化图案可以形成为使得在要形成检查探针的区域中，第一开口的纵向边与第一沟槽的一侧对准，并且在要形成检测探针的区域中，第一沟槽设置在第一开口的中心部分。在形成第二钝化图案之后，该方法还可以包括使用第二钝化图案作为蚀刻掩模来蚀刻牺牲衬底，从而形成第二沟槽。
在其它实施例中，该方法还可以包括：形成第三钝化图案，其具有使检测探针的横梁部分暴露的第三开口；以及在第三开口中设置导电材料，以形成比检查探针的横梁部分厚的检测探针的横梁部分。
在其它实施例中，检查探针和检测探针可以通过在多层电路板上形成的凸块(bump)结合到多层电路板，并且可以将对应于检查探针的凸块形成为比对应于检测探针的凸块厚。
在其它实施例中，该方法还可以包括：制备多层电路板；在多层电路板上形成用于实现多个凸块的第(1-a)钝化图案；在第(1-a)钝化图案中沉积导电材料以形成凸块；依次形成一个或多个第(1-b)钝化图案以选择性地暴露出所述凸块；以及在第(1-b)钝化图案中沉积导电材料，以单独调整所述凸块的高度。
在本发明的一些实施例中，形成探针卡的方法包括：制备用于电检查的检查探针和用于检测平坦度的检测探针，检查探针和检测探针中的每一个都具有条型横梁部分和连接到该横梁部分一端的尖端部分；以及将检查探针和检测探针的横梁部分结合到多层电路板，其中该检查探针和检测探针通过在多层电路板上形成的凸块结合到该多层电路板，并且对应于检查探针的凸块形成为比对应于检测探针的凸块厚。可以使用激光器将检测探针结合到多层电路板。
在本发明的另外的实施例中，形成探针卡的方法包括：在牺牲衬底上形成用于电检查的检查探针和用于检测平坦度的检测探针，检查探针和检测探针中的每一个都具有条型横梁部分和附着到该横梁部分的尖端部分；制备多层电路板；在多层电路板上对应于检测探针的尖端部分的位置处形成信号发射部分；通过多层电路板上的凸块结合检查探针和检测探针的横梁部分，该凸块比信号发射部分高；以及除去牺牲衬底从而使检查探针和检测探针暴露。
在本发明的另外的实施例中，探针卡包括：具有接收外部电信号的一个或多个凸块的多层电路板；具有条型横梁部分的悬臂型检查探针，该条型横梁部分一端的上表面结合到多层电路板的凸块，并且尖端部分附着到横梁部分另一端的下表面并构造为通过压力接触半导体芯片的焊点；以及检测单元，将该检测单元构造为在检查探针与半导体芯片的焊点接触时，检测施加给检查探针的变形量(OD)的水平。
在一些实施例中，检测单元包括：具有条型横梁部分的悬臂型检测探针，该条型横梁部分一端的上表面结合到多层电路板的凸块，在该条型横梁部分另一端的上表面上设置信号发射部分，并且尖端部分附着到横梁部分另一端的下表面并且构造为通过压力接触半导体芯片的焊点；以及设置在多层电路板上的信号连接端，以检测到在OD超过预定水平时与信号发射部分的接触。
在另外的实施例中，检测单元包括：具有条型横梁部分的悬臂型检测探针，该条型横梁部分一端的上表面结合到多层电路板的凸块，而尖端部分附着到横梁部分的中心部分的下表面并构造为通过压力接触半导体芯片的焊点；以及设置在多层电路板上的信号连接端，以检测到在OD超过预定水平时与条型横梁部分另一端的接触。
在其它实施例中，检测单元包括：具有条型横梁部分的悬臂型检测探针，该条型横梁部分一端的上表面结合到多层电路板的凸块，而尖端部分附着到横梁部分另一端的下表面并构造为通过压力接触半导体芯片的焊点；以及设置在多层电路板上的信号连接端，以检测到在OD超过预定水平时与条型横梁部分另一端的接触，其中该悬臂型检测探针的横梁部分比检查探针的横梁部分厚。
在其它实施例中，检测单元包括：具有条型横梁部分的悬臂型检测探针，该条型横梁部分一端的上表面结合到多层电路板的凸块，而尖端部分附着到横梁部分另一端的下表面并且构造为通过压力接触半导体芯片的焊点；以及设置在多层电路板上的信号连接端，以在OD超过预定水平时接触条型横梁部分的另一端，其中结合到检查探针的凸块比结合到检测探针的凸块厚。
在其它实施例中，检测单元包括：具有条型横梁部分的悬臂型检测探针，该条型横梁部分一端的上表面结合到多层电路板的凸块，而尖端部分附着到横梁部分另一端的下表面并构造为通过压力接触半导体芯片的焊点；设置在多层电路板上对应于检测探针的尖端部分位置处的信号发射部分；以及设置在多层电路板上的信号连接端，以检测到在OD超过预定水平时该条型横梁部分的另一端与信号发射部分接触，其中结合到检测探针的凸块比信号发射部分厚。
在其它实施例中，检测单元安装在多层电路板靠近检查探针的预定部分处，该检测单元包括在OD超过预定水平时与半导体测试芯片接触的接触传感器、压力传感器或者光学传感器。
在本发明的另外的实施例中，探针卡检查系统包括：探针卡，其包括：具有接收外部电信号的一个或多个连接端的多层电路板、设置在多层电路板的连接端上的凸块、具有条型横梁部分的悬臂型检查探针，该条型横梁部分一端的上表面结合到多层电路板的凸块，而尖端部分附着到横梁部分另一端的下表面并且构造为通过压力接触半导体芯片的焊点、以及检测单元，其构造为检测施加给检查探针的OD的水平；控制器，其接收对应于由检测单元检测的OD的水平的电信号，并且比较检测到的OD的水平和预定OD水平，以控制该系统；检查设备驱动单元，其在控制器的控制下控制检查设备的工作；以及显示单元，其根据控制器的控制信号显示OD水平。
探针卡检查系统还可以包括报警单元，其响应控制器的控制信号产生报警信号。
检测单元包括与检查探针分开的检测探针。
检测探针可以接触半导体芯片的假焊点(dummy pad)。
检测单元可以包括接触传感器、压力传感器或光学传感器。
有益效果
根据制造包括检测探针的探针卡的方法，在检查探针检查半导体器件的检查焊点所使用的MEMS方法中，检测探针单独形成在电路板上，并且构成为对施加给具有高度集成半导体器件的硅晶片的探针变形量(OD)进行检测，并且检测硅晶片相对于探针卡的平坦度。因此，可以有效地进行检查工艺。
而且，根据上述方法制造的探针卡，检测探针所检测的关于探针OD的信息以及关于硅晶片相对于探针卡的平坦度的信息存储在诸如PC等监视终端中，从而下一个操作者可以使用存储的OD和平坦度信息。因此，可以避免不必要的制造工艺，以减少制造工艺的数量和时间。因此，可以提高制造效率。
附图说明
图1是截面图，其示出了根据本发明的实施例制造包括变形量(OD)检测探针的探针卡的方法；
图2是示出制造图1的探针的另一种方法的截面图；
图3是用于检查由图1和图2所示方法制造的探针卡的系统的示意图；
图4是截面图，其示出了根据本发明的另一个实施例制造包括OD检测探针的探针卡的方法；
图5是示出制造图4的探针的另一种方法的截面图；
图6是用于检查由图4和图5所示方法制造的探针卡的系统的示意图；
图7是截面图，其示出了根据本发明另一个实施例制造包括OD检测探针的探针卡的方法；
图8是示出制造图7的探针的另一种方法的截面图；
图9是用于检查由图7和图8所示方法制造的探针卡的系统的示意图；
图10是截面图，其示出了根据本发明的另一个实施例制造包括OD检测探针的探针卡的方法；
图11是用于检查由图10所示方法制造的探针卡的系统的示意图；
图12是截面图，其示出了根据本发明另一个实施例制造包括OD检测探针的探针卡的方法；
图13是用于检查由图12所示方法制造的探针卡的系统的示意图；
图14是示出根据本发明另一个实施例的OD检测探针的图；
图15是示出以与探针卡匹配的方式形成在晶片上的焊点和假焊点的图。
具体实施方式
在下面关于本发明实施例的详细说明中，用于检查晶片上的焊点状态的探针通常称为检查探针，而用于检测在检查焊点期间产生的变形量(OD)或者晶片的平坦度的探针通常称为检测探针。
图1是示出根据本发明最佳实施例制造包括OD检测探针的探针卡的方法的截面图。
参照图1(a)，将由氧化物层形成的钝化层(未示出)以预定的方向例如(100)形成在由硅材料形成的牺牲衬底5上。
然后，在其上已经形成钝化层的牺牲衬底5上涂覆光刻胶，并且依次进行用于曝光和显影的光刻工艺以及氧化物层蚀刻工艺，以形成将在后面的蚀刻工艺中用作蚀刻掩模的第一钝化图案2。
参照图1(b)，利用第一钝化图案2依次进行湿法蚀刻工艺和各向异性干法蚀刻工艺，从而在牺牲衬底5上形成对应于探针的尖端的沟槽。
也就是说，尽管在图中没有示出，但是利用第一钝化图案2形成沟槽包括进行湿法蚀刻工艺以形成对应于探针的尖端的端部的浅沟槽，以及进行各向异性干法蚀刻工艺以加深该浅沟槽。
对应于探针的尖端的端部的浅沟槽可以根据第一钝化图案2的形状形成为各种形状，例如圆锥状和棱锥状。各向异性干法蚀刻工艺是深沟槽蚀刻工艺，例如公知的称为Bosh工艺的反应离子蚀刻(RIE)。
参照图1(c)，进行湿法蚀刻工艺以除去第一钝化图案2。参照图1(d)，进行溅射工艺以在牺牲衬底5上形成例如铜(Cu)的籽晶层10，该铜用作随后电镀工艺中的籽晶。
参照图1(e)，在得到的结构上涂覆光刻胶，并进行曝光和显影工艺以形成第二钝化图案15，该第二钝化图案15的图案空间具有检查探针和检测探针的支撑梁的截面的形状，因而形成用于通过随后的金属沉积工艺形成支撑梁的图案空间。
参照图1(f)，利用电镀将导电材料沉积在通过第二钝化图案15暴露的图案空间中，并且进行包括化学机械抛光(CMP)工艺、回刻工艺和打磨工艺的平面化工艺，以形成检查探针20和检测探针22。因此，检查探针20包括横梁部分20a和与该横梁部分20a一体形成的尖端部分20b，而检测探针22包括横梁部分22a和与该横梁部分22a一体形成的尖端部分22b。
可选择地，代替电镀工艺，可以利用化学气相沉积(CVD)工艺或者物理气相沉积(PVD)工艺来形成检查探针20和检测探针22。
参照图1(g)，将第三钝化图案25形成在得到的结构上，使得它的图案空间具有信号发射部分的截面形状，其在对应于尖端部分22b的横梁部分22a的部分上表面上，从而形成空间部分，以用于通过随后的金属沉积工艺形成信号发射部分。
参照图1(h)，利用电镀将导电材料沉积在第三钝化图案25之间形成的空间部分中，从而形成信号发射部分30。
参照图1(i)，进行湿法蚀刻工艺，以除去第二钝化图案15和第三钝化图案25。
参照图1(j)，将检查探针20和检测探针22的横梁部分20a和22a的上端部分别结合到多层电路板35上形成的凸块55和54。
参照图1(k)，进行湿法蚀刻工艺，以除去牺牲衬底5，并由此暴露出检查探针20和检测探针22，从而完成探针卡。
图2是示出制造图1的探针的另一种方法的截面图。在这个方法中，在牺牲衬底5上依次进行湿法蚀刻工艺和各向异性干法蚀刻工艺，以在牺牲衬底5中形成检查探针20和检测探针22，并且进行电镀工艺，从而形成与检测探针22为一体的信号发射部分。在图2所示的实施例中，与图1相同的元件用相同的附图标记表示，并且为了简洁而省略了关于与图1相同工艺的说明。
参照图2(a)，进行与图1(a)到1(c)相同的工艺，以便在其中已经形成用于形成探针的尖端部分的沟槽的牺牲衬底5上形成第一钝化图案15，该第一钝化图案15的图案空间具有检查探针和检测探针的横梁部分的截面形状。
其后，利用第一钝化图案15作为蚀刻掩模来进行蚀刻工艺，由此在牺牲衬底5中形成沟槽，将在该沟槽中形成检查探针的横梁和尖端部分以及检测探针的横梁和尖端部分。
参照图2(b)，在牺牲衬底5上形成籽晶层10，并且利用电镀在沟槽中沉积导电材料，以形成检查探针20和检测探针22。
参照图2(c)，在已经形成检查探针20和检测探针22的牺牲衬底5上形成第三钝化图案25，该第三钝化图案25在对应于检测探针22的尖端部分22b的横梁部分22a的部分上表面上具有空间部分，该空间部分具有信号发射部分的截面形状。
参照图2(d)，利用电镀在第三钝化图案25之间所形成的空间部分中沉积导电材料，从而形成信号发射部分30。
然后，进行与图1(a)到图1(k)相同的工艺，以将检查探针20和检测探针22结合到在多层电路板35上形成的凸块55和54，从而完成探针卡。
图3是用于检查由图1和图2所示方法制造的探针卡的系统的示意图。
参照图3，探针卡检查系统包括：具有接收外部电信号的一个或多个连接端40和线45的多层电路板35；设置在连接端40上的凸块55；多个悬臂型检查探针20，每个检查探针20都具有按压接触半导体芯片的焊点的尖端部分和结合到凸块55的横梁部分；检测施加给检查探针20的OD的检测单元；以及探针卡检查设备60。
检测单元包括：检测探针22，其通过独立的凸块54结合到多层电路板35的连接端40；信号发射部分30，其形成在横梁部分22a的对应于检测探针22的尖端部分22b的部分上表面上；以及检测信号连接端50，其设置在多层电路板35的表面上，该检测信号连接端50面对信号发射部分30，当OD超过预定水平时，其向外部输出外部电信号。
将信号发射部分30形成为这样的高度，使得在OD超过预定水平的情况下，它就接触检测信号连接端50，反之亦然。
探针卡检查设备60包括：控制器61，其接收对应于检测单元检测的OD水平的电信号，然后比较检测的OD水平和预定的OD水平以控制整个系统；检查设备驱动单元62，其在控制器61的控制下驱动探针卡检查设备60；显示单元63，其根据控制器61的控制信号显示OD量；以及报警单元64，其根据控制器61的控制信号产生报警信号。
下面将参照图3详细介绍探针卡和探针卡检查系统的操作。
参照图3(b)，当利用外力按压检查探针20的尖端部分20b以接触检查焊点1且此外施加的外力使OD存在于对应预定间隔d1的第一范围内时，检查探针20在预定间隔d1的范围内弯曲。因此，检测探针22相对于检测信号连接端50保持预定的距离。相应地，低电平的电信号通过由线45连接的检测信号连接端50和连接端40输入到探针卡检查设备60的控制器61。
参照图3(c)，当施加外力以使OD偏离第一范围时，检查探针20弯曲到偏离第一范围的预定间隔d2的第二范围。因此，同样的外力也被施加给检测探针20，并由此使信号发射部分30与检测信号连接端50接触。相应地，高电平的电信号通过线45和连接端40输入到探针卡检查设备60的控制器61。
在这种情况下，在控制器61的控制下，探针卡检查设备60停止探针卡检查操作，并且显示单元63显示当前的状态给操作者。
同样，在控制器61的控制下，报警单元64输出报警信号，从而其它的操作者或者管理者可以获知当前的状态。报警信号可以是蜂鸣声、电子音频信号、声音引导消息等等。
另外，可以将探针卡工作期间所产生的OD检测信息存储在存储单元(未示出)中，从而即使在焊点检查工艺结束之后也可以利用它。
本发明的方式
现在将详细介绍本发明的其它实施例。
实施例1
在实施例1中，形成的检测探针21的横梁部分21a比检查探针20的横梁部分20a长，并且尖端部分21b形成在横梁部分21a的下表面上且在与横梁部分21a的端部隔开预定距离的点处。可以以与最佳实施方式相同的方式检测变形量(OD)。在所述的实施例1中，与最佳实施方式相同的元件用相同的附图标记表示，并且为了简洁，将省略关于重复工艺的描述。
图4是示出根据本发明另一实施例制造包括OD检测探针的探针卡的方法的截面图。
参照图4(a)到4(d)，进行与图1(a)到1(d)相同的工艺，以形成用于形成探针的尖端部分的沟槽以及在牺牲衬底5上已经形成沟槽之处形成籽晶层10。参照图4(e)，将具有与横梁部分20a和21a对应的图案空间的第一钝化图案15形成在牺牲衬底5上。
参照图4(f)，利用电镀将导电材料沉积在通过第一钝化图案15暴露的沟槽和图案空间中，从而形成检查探针20和检测探针21。因此，检查探针20被构造为包括横梁部分20a和与该横梁部分20a的端部一体形成的尖端部分20b，并且检测探针21形成为包括横梁部分21a和尖端部分21b，该尖端部分21b形成在横梁部分21a的下表面上且在与横梁部分21a的端部隔开预定距离的点处。
探针卡的制造工艺与最佳实施例相同，由此为了简洁而省略对其的说明。
图5是示出制造图4所示检查探针和检测探针的另一种方法的截面图。在这个方法中，依次进行湿法蚀刻工艺和各向异性干法蚀刻工艺，以便在牺牲衬底5中形成检查探针和检测探针。与最佳实施例中的元件相同的元件用相同的附图标记表示，并且为了简洁而省略其说明。
参照图5(a)，在形成具有横梁部分20a的截面形状的图案空间和具有横梁部分21a的截面形状的另一个图案空间的第一钝化图案15之后，依次进行湿法蚀刻工艺和各向异性干法蚀刻工艺，以形成用于形成检查探针20和检测探针21的空间，检测探针21具有尖端部分21b，其中该尖端部分21b形成在横梁部分21a的下表面上且在与横梁部分21a的端部隔开预定距离的点处。
参照图5(b)，利用电镀在形成的图案空间中沉积导电材料，从而形成检查探针20和检测探针21。因此，检查探针20形成为包括横梁部分20a和与横梁部分20a的端部一体形成的尖端部分20b，检测探针21形成为包括横梁部分21a和尖端部分21b，其中该尖端部分21b形成在横梁部分21a的下表面上与横梁部分21a的端部隔开预定距离的点处。
图4和图5所示方法制造的探针卡与最佳实施例的探针卡基本上相同，除了检测单元的检测探针21具有横梁部分21a和形成在该横梁部分21a的下表面上且在与该横梁部分21a的端部隔开预定距离的点处的尖端部分21b。因此，为了简洁，将仅说明检测单元。
检测单元包括：通过凸块54结合到多层电路板35的连接端40的检测探针21，该检测探针21包括横梁部分21a和形成在该横梁部分21a的下表面上与横梁部分21a的一端隔开预定距离的点处的尖端部分21b；以及检测信号连接端50，其设置在多层电路板35的表面上与横梁部分21a的凸块54侧端部相对的位置处，从而在OD超过预定水平时向外部输出电信号。
具有上述检测单元的探针卡检查设备60与最佳实施例的探针卡检查设备相同，因此为了简洁而省略其详细说明。
图6是用于检查使用由图4和5所示方法制造的检查探针和检测探针的探针卡的系统示意图。
参照图6，当利用从外部施加的外力而在检查探针20产生OD时，横梁部分21a的端部选择性地连接到检测信号连接端50，这取决于所产生OD的范围。响应于来自检测信号连接端50的电信号，探针卡检查设备60的控制器61以和最佳实施例相同的方式控制检查设备驱动单元62、显示单元63和报警单元64。
实施例2
在图7和8所示的实施例2中，结合到检查探针20的凸块55形成为比结合到检测探针80的凸块54高，并且检测探针80的横梁部分80a形成为比前面实施例的厚。在所述的实施例2中，与最佳实施例中的元件相同的元件用相同的附图标记表示，并且为了简洁省略对重复工艺的说明。
参照图7(a)，制备多层电路板35，在多层电路板35上形成具有多个凸块截面图案的第一钝化图案65。
参照图7(b)，利用电镀将导电材料沉积在通过第一钝化图案65暴露的凸块截面图案中，从而形成凸块54和55。
参照图7(c)，形成用于选择性地暴露出凸块55的第二钝化图案64。
参照图7(d)，利用电镀将导电材料沉积在由第二钝化图案64暴露的空间中，从而增加凸块55的高度。
参照图7(e)到7(g)，以和图1(a)到1(f)同样的工艺形成结合到凸块54和55的检测探针和检查探针。
如上所述，利用蚀刻工艺，在牺牲衬底5中形成检查探针20和检测探针80，其中该检查探针20具有横梁部分20a和与该横梁部分20a的端部一体形成的尖端部分20b，而检测探针80具有横梁部分80a和与该横梁部分80a的端部一体形成的尖端部分80b。
参照图7(h)，在横梁部分80a上形成用于生长横梁部分80a的第三钝化图案85。
参照图7(i)和7(j)，利用电镀在通过第三钝化图案85暴露的空间中沉积导电材料，从而仅仅生长检测探针80的横梁部分80a。
利用湿法蚀刻工艺除去第一、第二和第三钝化图案65、64和85。
参照图7(k)，检查探针20和检测探针80的一个端部结合到形成在多层电路板35上的凸块55和54。
参照图7(l)，除去牺牲衬底5，以暴露出检查探针20和检测探针80。
同样，图8的实施例与图7的实施例的不同之处在于如何在牺牲衬底5上形成检查探针20的横梁部分20a和检测探针80的横梁部分80a。
也就是说，以与图1(a)到1(f)相同的方法制造检查探针20和检测探针80，其中检查探针20具有横梁部分20a和与该横梁部分20a的端部一体形成的尖端部分20b，而检测探针80具有横梁部分80a和与该横梁部分80a的端部一体形成的尖端部分80b。
参照图8(a)，在牺牲衬底5上形成检查探针20和检测探针80之后，将用于仅仅生长横梁部分80a的钝化图案75形成在牺牲衬底5上。附图标记15表示用于形成检查探针20和检测探针80的钝化图案。
参照图8(b)，利用电镀在通过钝化图案75暴露出的空间中沉积导电材料，从而仅仅生长检测探针80的横梁部分80a。
随后的工艺和图7中的相同，因而为了简洁而省略它们的说明。
图7和图8所示方法制造的探针卡与最佳实施例的基本上相同，除了检测单元与最佳实施例的不同。因此，为了简洁，将仅说明检测单元。
也就是说，如图9所示，检测单元包括：具有生长的横梁部分80a并通过凸块54连接到多层电路板35的连接端40的检测探针80；以及检测信号连接端50，其设置在多层电路板35的表面上与横梁部分80a的凸块54侧端部相对的位置处，以便在OD超过预定水平时向外部输出电信号。
具有上述检测单元的探针卡检查设备60与最佳实施例的相同，因此为了简洁而省略其详细说明。
也就是说，当由于从外部施加的外力而在检查探针20产生OD时，横梁部分80a的端部取决于所产生OD的范围选择性地连接到检测信号连接端50。响应于来自检测信号连接端50的电信号，探针卡检查设备60的控制器61以与最佳实施例相同的方式控制检查设备驱动单元62、显示单元63和报警单元64。
实施例3
在图10所示的实施例3中，所形成的被结合到检查探针20的凸块55的高度与被结合到检测探针22的凸块54的高度不同。
参照图10(a)，在多层电路板35上形成用于形成凸块的第一钝化图案65。
参照图10(b)，利用电镀在通过第一钝化图案65暴露出的空间中沉积导电材料，以形成凸块54和55。
参照图10(c)，在其上已经形成凸块55和54的多层电路板35上形成用于选择性地生长凸块55的第二钝化图案64。
参照图10(d)，利用电镀在由第二钝化图案64暴露出的空间中沉积导电材料，从而仅仅生长凸块55。
此后，以与图1(a)到1(f)同样的工艺形成检查探针20。
参照图10(e)，将具有横梁部分20a和与该横梁部分20a的端部一体形成的尖端部分20b的检查探针20结合到形成在多层电路板35上的凸块55，然后通过湿法蚀刻工艺除去牺牲衬底5。
参照图10(f)，使用激光结合装置，将具有横梁部分22a和与该横梁部分22a的端部一体形成的尖端部分22b的检测探针22单独地结合到形成在多层电路板35上的凸块54。检测探针22以与检查探针20同样的方法形成。
这时，检查探针20的横梁部分20a具有和检测探针22的横梁部分22a相同的厚度。如图11所示，凸块55和54具有不同的高度，使得当检查探针20在预定的OD范围内工作时，检测探针22的横梁部分22a的端部不接触检测信号连接端50，但是当检查探针20的工作范围超出预定的OD范围时，就接触检测信号连接端50。
图10所示方法制造的探针卡与最佳实施例的基本上相同，除了检测单元与最佳实施例的不同。因此，为了简洁，将仅说明检测单元。
检测单元包括：检测探针22，其通过高度低于检查探针20的凸块55的凸块54结合到多层电路板35的连接端40；以及检测信号连接端50，其设置在多层电路板35的表面上与横梁部分22a的凸块54侧端部相对的位置处，以便在OD超过预定水平时向外部输出电信号。
具有上述检测单元的探针卡检查设备60与最佳实施例的相同，因此为了简洁省略其详细说明。
也就是说，当利用从外部施加的外力而在检查探针20产生OD时，横梁部分22a的端部根据所产生OD的范围选择性地连接到检测信号连接端50。响应于来自检测信号连接端50的电信号，探针卡检查设备60的控制器61以和最佳实施例相同的方式控制检查设备驱动单元62、显示单元63和报警单元64。
实施例4
在图12所示的实施例4中，信号发射部分95形成在多层电路板35上，以便检测探针的OD。
参照图12(a)，在制备多层电路板35之后，在多层电路板35上与检测探针的尖端部分相对应的位置处形成信号发射部分95，并且形成用于形成凸块的第一钝化图案65。
参照图12(b)，利用电镀在通过第一钝化图案65暴露出的空间中沉积导电材料，从而形成信号发射部分95以及凸块54和55。
此后，如图12(c)所示，形成第二钝化图案64，以用于在多层电路板35与检查探针和检测探针的横梁部分之间插入比信号发射部分95高的凸块。
参照图12(d)，利用电镀在由第二钝化图案64暴露出的空间中沉积导电材料，从而形成生长的凸块55和54。
参照图12(e)，利用湿法蚀刻工艺除去第一和第二钝化图案65和64。
此后，以与图1(a)到1(f)相同的工艺形成检查探针20和检测探针22。
参照图12(f)，将具有横梁部分20a和与该横梁部分20a的端部一体形成的尖端部分20b的检测探针20以及具有横梁部分22a和与该横梁部分22a的端部一体形成的尖端部分22b的检测探针22同时结合到形成在多层电路板35上的凸块55和54。
参照图12(g)，利用湿法蚀刻工艺除去牺牲衬底5，从而暴露出检查探针20和检测探针22。
图12所示方法制造的探针卡与最佳实施例的基本上相同，除了用于检测探针的OD的信号发射部分形成在多层电路板35上。因此，为了简洁，将仅说明检测单元。
参照图13，检测单元包括：检测探针22，其通过凸块54结合到多层电路板35的连接端40；检测信号连接端50，其设置在多层电路板35上与检测探针22的尖端部分22b相对应的位置处；以及形成在检测信号连接端50上的信号发射部分95，其比凸块55和54低。
具有上述检测单元的探针卡检查设备60与最佳实施例的相同，因此为了简洁而省略其详细说明。
也就是说，当利用从外部施加的外力而在检查探针20产生OD时，横梁部分22a的端部根据所产生OD的范围选择性地连接到与检测信号连接端50连接的信号发射部分95。响应于来自检测信号连接端50的电信号，探针卡检查设备60的控制器61以与最佳实施例相同的方式控制检查设备驱动单元62、显示单元63和报警单元64。
将上述实施例的检测探针的每一个设置为与半导体芯片的假焊点接触，并且检测单元可以用接触检测器、压力检测器或者光学检测器代替。
图14示出将上述实施例所制造的检测探针应用于探针卡的实施例。在这个实施例中，检测探针设置在不同的位置，以便检测探针的OD和硅晶片相对于探针卡的平坦度。
图15示出接触检测探针的假焊点。参照图15(a)和15(b)，接触检查探针尖端的被检查焊点设置在晶片的区域①中，而接触检测探针尖端的假焊点设置在晶片的区域③中，使得它们与具有检查探针和检测探针的探针卡匹配。
也就是说，如图15所示，检查探针的尖端接触被检查焊点1的上部，而检测探针的尖端接触假焊点2的上部，使得可以检测OD晶片的平坦度并将其传送到探针卡检查设备。
工业实用性
根据本发明的探针卡制造方法、探针卡和探针卡检查系统可以用于检查半导体器件。

Claims (24)

1、一种制造探针卡的方法，该方法包括：
形成第一钝化图案，以用于在牺牲衬底上实现电检查探针的尖端部分和平坦度检测探针的尖端部分，并且使用所述第一钝化图案作为蚀刻掩模进行蚀刻工艺以在所述牺牲衬底中形成第一沟槽；
除去所述第一钝化图案，并且形成具有暴露所述第一沟槽的条型第一开口的第二钝化图案；
在所述第一开口中设置导电材料，以形成分别连接到所述检查探针和检测探针的尖端部分的横梁部分，由此形成所述检查探针和所述检测探针；
将所述检查探针和检测探针的所述横梁部分结合到多层电路板；以及
除去所述牺牲衬底以暴露出所述检查探针和所述检测探针。
2、根据权利要求1所述的方法，其中所述第一钝化图案形成为使得所述第一开口的纵向边与所述第一沟槽的一侧对准。
3、根据权利要求2所述的方法，在形成所述检查探针和检测探针之后，还包括：
形成第三钝化图案，其具有使在所述检测探针的所述尖端部分上形成的横梁部分暴露的第二开口；
在所述第二开口中设置导电材料，以在所述检测探针的所述尖端部分上形成信号发射部分；以及
除去所述第三钝化图案。
4、根据权利要求3所述的方法，在形成所述第二钝化图案之后，还包括使用所述第二钝化图案作为蚀刻掩模来蚀刻所述牺牲衬底，从而形成第二沟槽。
5、根据权利要求1所述的方法，其中所述第二钝化图案如此形成，使得在要形成所述检查探针的区域中，所述第一开口的纵向边与所述第一沟槽的一侧对准，并且在要形成所述检测探针的区域中，所述第一沟槽设置在所述第一开口的中心部分。
6、根据权利要求5所述的方法，在形成所述第二钝化图案之后，还包括使用所述第二钝化图案作为蚀刻掩模来蚀刻所述牺牲衬底，从而形成第二沟槽。
7、根据权利要求1所述的方法，还包括：
形成第三钝化图案，其具有使所述检测探针的所述横梁部分暴露的第三开口；以及
在所述第三开口中设置导电材料，以形成比所述检查探针的所述横梁部分厚的所述检测探针的横梁部分。
8、根据权利要求7所述的方法，所述检查探针和所述检测探针通过在多层电路板上形成的凸块结合到所述多层电路板，并且将对应于所述检查探针的所述凸块形成为比对应于所述检测探针的所述凸块厚。
9、根据权利要求1所述的方法，还包括：
制备所述多层电路板；
在所述多层电路板上形成用于实现多个凸块的第(1-a)钝化图案；
在所述第(1-a)钝化图案中沉积导电材料以形成所述凸块；
依次形成一个或多个第(1-b)钝化图案以选择性地暴露出所述凸块；以及
在所述第(1-b)钝化图案中沉积导电材料，以单独调整所述凸块的高度。
10、一种制造探针卡的方法，该方法包括：
制备用于电检查的检查探针和用于检测平坦度的检测探针，所述检查探针和检测探针中的每一个都具有条型横梁部分和连接到该横梁部分一端的尖端部分；以及将所述检查探针和检测探针的所述横梁部分结合到多层电路板，
其中所述检查探针和所述检测探针通过在所述多层电路板上形成的凸块结合到所述多层电路板，并且对应于所述检查探针的所述凸块形成为比对应于所述检测探针的所述凸块厚。
11、根据权利要求10所述的方法，其中使用激光器将所述检测探针结合到所述多层电路板。
12、一种制造探针卡的方法，该方法包括：
在牺牲衬底上形成用于电检查的检查探针和用于检测平坦度的检测探针，所述检查探针和检测探针中的每一个都具有条型横梁部分以及附着到该横梁部分的尖端部分；
制备多层电路板；
在所述多层电路板上对应于所述检测探针的所述尖端部分的位置处形成信号发射部分；
通过所述多层电路板上的凸块结合所述检查探针和检测探针的所述横梁部分，所述凸块比所述信号发射部分高；以及
除去所述牺牲衬底以暴露出所述检查探针和所述检测探针。
13、一种探针卡，包括：
具有接收外部电信号的一个或多个凸块的多层电路板；
具有条型横梁部分和尖端部分的悬臂型检查探针，该条型横梁部分一端的上表面结合到所述多层电路板的所述凸块，并且尖端部分附着到所述横梁部分另一端的下表面并构造为通过压力接触半导体芯片的焊点；以及
检测单元，其构造为检测在所述检查探针与所述半导体芯片的所述焊点接触时施加给所述检查探针的变形量的水平。
14、根据权利要求13所述的探针卡，其中所述检测单元包括：
具有条型横梁部分和尖端部分的悬臂型检测探针，该条型横梁部分一端的上表面结合到所述多层电路板的所述凸块，在该条型横梁部分的所述另一端的上表面上设置信号发射部分，并且尖端部分附着到所述横梁部分的所述另一端的下表面并构造为通过压力接触所述半导体芯片的所述焊点；以及
信号连接端，其设置在所述多层电路板上以在所述变形量超过预定水平时接触所述信号发射部分。
15、根据权利要求13所述的探针卡，其中所述检测单元包括：
具有条型横梁部分和尖端部分的悬臂型检测探针，该条型横梁部分一端的上表面结合到所述多层电路板的所述凸块，并且尖端部分附着到所述横梁部分的中心部分的下表面并构造为通过压力接触所述半导体芯片的所述焊点；以及
设置在所述多层电路板上的信号连接端，以在所述变形量超过预定水平时接触所述条型横梁部分的所述另一端。
16、根据权利要求13所述的探针卡，其中所述检测单元包括：
具有条型横梁部分和尖端部分的悬臂型检测探针，该条型横梁部分一端的上表面结合到所述多层电路板的所述凸块，并且尖端部分附着到所述横梁部分的所述另一端的下表面并构造为通过压力接触所述半导体芯片的所述焊点；以及
设置在所述多层电路板上的信号连接端，以在所述变形量超过预定水平时接触所述条型横梁部分的所述另一端，
其中所述悬臂型检测探针的所述横梁部分比所述检查探针的所述横梁部分厚。
17、根据权利要求13所述的探针卡，其中所述检测单元包括：
具有条型横梁部分和尖端部分的悬臂型检测探针，该条型横梁部分一端的上表面结合到所述多层电路板的所述凸块，并且尖端部分附着到所述横梁部分的所述另一端的下表面并构造为通过压力接触所述半导体芯片的所述焊点；以及
设置在所述多层电路板上的信号连接端，以在所述变形量超过预定水平时接触所述条型横梁部分的所述另一端，
其中结合到所述检查探针的所述凸块比结合到所述检测探针的所述凸块厚。
18、根据权利要求13所述的探针卡，其中所述检测单元包括：
具有条型横梁部分和尖端部分的悬臂型检测探针，该条型横梁部分一端的上表面结合到所述多层电路板的所述凸块，并且尖端部分附着到所述横梁部分的所述另一端的下表面并构造为通过压力接触所述半导体芯片的所述焊点；
设置在所述多层电路板上对应于所述检测探针的所述尖端部分位置处的信号发射部分；以及
设置在所述多层电路板上的信号连接端，以检测到在所述变形量超过预定水平时该条型横梁部分的所述另一端与所述信号发射部分接触，
其中结合到所述检测探针的所述凸块比所述信号发射部分厚。
19、根据权利要求13所述的探针卡，其中所述检测单元安装在所述多层电路板靠近所述检查探针的预定部分处，该检测单元包括当所述变形量超过预定水平时就与半导体测试芯片接触的接触传感器、压力传感器或者光学传感器。
20、一种探针卡检查系统包括：
探针卡，其包括：
具有接收外部电信号的一个或多个连接端的多层电路板；
设置在所述多层电路板的所述连接端上的凸块；
具有条型横梁部分和尖端部分的悬臂型检查探针，该条型横梁部分一端的上表面结合到所述多层电路板的所述凸块，并且尖端部分附着到所述横梁部分的所述另一端的下表面并构造为通过压力接触半导体芯片的焊点；以及
检测单元，其构造为检测施加给所述检查探针的变形量的水平；
控制器，其接收对应于由所述检测单元检测的所述变形量的所述水平的电信号，并且比较检测到的所述变形量的水平和预定的变形量水平，以控制所述探针卡检查系统；
检查设备驱动单元，其在所述控制器的控制下控制检查设备的操作；以及
显示单元，其根据所述控制器的控制信号来显示所述变形量水平。
21、根据权利要求20所述的探针卡检查系统，还包括报警单元，其响应所述控制器的所述控制信号产生报警信号。
22、根据权利要求20所述的探针卡检查系统，其中所述检测单元包括与所述检查探针分开的检测探针。
23、根据权利要求22所述的探针卡检查系统，其中所述检测探针接触所述半导体芯片的假焊点。
24、根据权利要求20所述的探针卡检查系统，其中所述检测单元包括接触传感器、压力传感器或光学传感器。
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