CN101587165A

CN101587165A - 晶圆验收测试方法、接触垫、及探针卡

Info

Publication number: CN101587165A
Application number: CN 200810109153
Authority: CN
Inventors: 杨金田; 林顺泉; 杨惠彬
Original assignee: MJC Probe Inc
Current assignee: MJC Probe Inc
Priority date: 2008-05-23
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2009-11-25

Abstract

本发明公开了一种晶圆验收测试方法、接触垫及探针卡。该晶圆验收测试方法是先提供一晶圆，于晶圆上形成多个待测试器件及多个切割道，使待测试器件是由切割道所分割。接着于至少其中的一切割道中设置多个狭长形且直线排列的接触垫，并使各接触垫的长度大于切割道的宽度，且各接触垫的宽度小于切割道的宽度。设置多个悬臂式探针，使各探针的针尖排列于一直线，并以探针的针尖分别接触各接触垫进行晶圆的电性特性量测。

Description

晶圆验收测试方法、接触垫、及探针卡

技术领域

本发明是与晶圆验收测试(Wafer Acceptable Test，WAT)有关，特别是一种利用悬臂式探针测试晶圆，且可有效提升晶圆表面积利用率的晶圆验收测试方法。

背景技术

晶圆验收测试(Wafer Acceptable Test，WAT)是指半导体在完成所有工艺之后，另用探针将测试讯号馈入晶圆的测试结构，藉由回馈讯号的分析，了解晶圆的电性特性，藉以掌握晶圆是否于制成中出现缺陷。

为了供探针馈入测试信号，是在工艺中形成测试结构及电连接测试结构的接触垫。接触垫是用以供探针的针尖接触，以使探针与测试结构电性连接。一般而言，为了后续电子元件半成品的切割作业，相邻的电子元件半成品之间会形成切割道，而接触垫通常也会设置在切割道之中，以避免接触垫占用晶圆表面的可利用面积。

现有技术中，用于晶圆验收测试的探针通常为悬臂式探针探针，其针尖可以透过直接观察而快速地定位于预定接触的接触垫上，且悬臂式探针具有制作成本低的优点。例如美国专利US6674298号专利案，其是利用长度不等的悬臂式探针，延伸于晶圆之上，以接触不同的接触垫。

然而，悬臂式探针有其机械特性上的缺陷。当探针的尖端与接触垫进行接触，而对探针产生一正向压缩之后，探针的尖端便会因为探针的变形而出现横移。当切割道或接触垫的宽度小于一定尺度之后，这样的横移便会造成针尖脱离切割道及接触垫表面。因此，为了使探针尖端的横移不会脱离切割道及接触垫表面，切割道及接触垫的宽度就必须依据针尖可能的横移量维持在一定尺寸之上。然而，每一个晶圆上可能密布无数的切割道，每一切割道都占用了晶圆表面积，其所占用的表面积是无法用于设置电子元件，因此宽度过大的切割道将会使得晶圆表面积的利用率降低。

现有技术提出一种微机电工艺制作的探针，其可有效降低探针尖端受压横移的现象，而可有效地降低切割道及接触垫的宽度。然而，微机电工艺所制作的探针具备相对较高的成本，也无法满足晶圆验收测试的成本需求。

发明内容

现有技术中用于晶圆验收测试的探针会因为受压横移，使得切割道及接触垫的宽度无法进一步的缩小。占用晶圆表面积的切割道导致了晶圆表面积利用率无法提升。针对上述问题，本发明的主要目的在于提出一种晶圆验收测试方法，藉以有效降低晶圆上切割道及接触垫的宽度。

为了达成上述目的，本发明提供一种晶圆验收测试方法，依据该方法是先提供一晶圆，于晶圆上形成多个待测试器件及多个切割道，使待测试器件是由切割道所分割。接着于至少其中的一切割道中设置多个狭长形且直线排列的接触垫，并使各接触垫的长度大于切割道的宽度，且各接触垫的宽度小于切割道的宽度。最后，设置多个悬臂式探针，使各探针的针尖排列于一直线，并以探针的针尖分别接触各接触垫进行晶圆的电性特性量测。

此外，依据本发明的一个实施例，其中各该切割道的宽度小于80μm。

此外，依据本发明的一个实施例，其中各该接触垫的宽度小于30μm。

此外，依据本发明的一个实施例，其中多个悬臂式探针至少多于五个以上。

此外，依据本发明的一个实施例，其中各该探针的针尖位于不同的水平高度。

此外，依据本发明的一个实施例，其中长度相对较长的该多个探针的针尖位于水平高度相对较低处，而长度相对较短的该多个探针的针尖位于水平高度相对较高处。

此外，依据本发明的一个实施例，其中各该探针的最大针径不同。

此外，依据本发明的一个实施例，其中长度相对较长的该多个探针的最大针径较大于长度相对较短的该多个探针的最大针径。

此外，依据本发明的一个实施例，其中各该探针的弹性系数相近。

本发明还提供了一种具有验收测试接触垫的晶圆，该晶圆上具备多个待测试器件，且该多个待测试器件是由多个切割道所分割，多个接触垫是设置于该多个切割道其中之一，各该接触垫为狭长形且直线排列，各该接触垫的长度大于该切割道的宽度，且该接触垫的宽度小于该切割道的宽度。

本发明进一步提供了一种量测具有验收测试接触垫的晶圆的探针卡，其具有：

一探针座，具有一设置面；

多个悬臂式探针，分别具有悬臂部及针尖部，其中各该悬臂部延伸于该设置面，且该针尖部的针间是呈一直线排列。

本发明的有益效果在于，探针的针尖的横移方向是与切割道延伸方向及接触垫的长轴方向相同，可以有效避免针尖因为横移而脱离切割道或接触垫表面，藉以进一步缩小切割道及接触垫的宽度，进而增加晶圆表面的利用率。

附图说明

图1为实施晶圆验收测试方法的晶圆的俯视图。

图2为图1中沿A-A的剖面示意图。

图3及图4为探针卡以探针接触晶圆的接触垫的示意图。

图5及图6为针尖受压横移的示意图。

图7为另一型态的探针卡。

【主要元件符号说明】

100 探针卡

110 悬臂式探针

111 悬臂部

112 针尖部

120 探针座

121 设置面

200 晶圆

210 接触垫

220 待测试器件

230 切割道

具体实施方式

为了详细说明本发明的构造及特点所在，兹举以下的较佳实施例并配合图式说明如后。

请参阅图1、2、3和4图所示，为本发明实施例所揭露的一种晶圆验收测试方法，其是透过探针卡100的悬臂式探针110及晶圆200的接触垫210之间的相对位置配置，使每一悬臂式探针110都可以确实地以适当的接触压力接触其所对应的接触垫210，且不会因为悬臂式探针110受到压缩变形而使针尖移动至接触垫110外。

应用于本发明的晶圆200，是经过半导体元件工艺后，于晶圆200表面形成多个阵列排列的电子元件，该多个电子元件需在经过进一步测试，以决定是否可以进一步进行封装或是必须移除作废，因此该多个电子元件又被称为待测试器件220。

阵列排列的待测试器件220之间，在晶圆加工时形成了多条交错的切割道230，使每一待测试器件220的每一边都与切割道230相邻，藉以分割每一待测试器件220。也就是说，相邻的待测试器件220之间，都被一切割道230所分割。切割道230可作为后续切割晶圆200之用，也可以使相邻的待测试器件220之间具有一适当的间隔距离。

前述的接触垫210是设置于切割道230之中，一般而言，只有一或部分的切割道230中会设置接触垫，电连接特定的测试结构，以供悬臂式探针110接触而进行晶圆200的电性测试。接触垫210是排列设置于切割道230中，且接触垫210呈现狭长型，平行于切割道230延伸的方向。其中，各接触垫210的长度大于切割道230的宽度，且接触垫210的宽度小于切割道230宽度，使接触垫210可以纵向地设置于切割道230中。

探针卡100具有至少一探针座120及多个如前述的悬臂式探针110(根据实验，悬臂式探针的数量多于五个以上时，可产生更佳的经济效应)。其中探针座120具有一设置面121，而各悬臂式探针110，分别具有悬臂部111及针尖部112。悬臂部111延伸于设置面121，且针尖部112之针间呈一直线排列。

再参阅图1～图4所示，晶圆验收测试方法是先制作前述的晶圆200，在晶圆上200制作待测试器件210，于半导体工艺时形成分割各待测试器件210的切割道。接着选择一或多条切割道，设置接触垫210，接触垫210是沿着切割道230的延伸方向排列，且接触垫210的长轴方向是与切割道230平行。

将晶圆200移至测试平台，使晶圆200位于探针卡100下方。如前所述，悬臂式探针110的针尖排列于一直线。在晶圆200移至测试平台的过程中，调整晶圆200与探针卡100的相对位置，使针尖排列方向平行于设置接触垫210的切割道230，并使每一悬臂式探针110对应一接触垫210。

接着，使探针卡100及晶圆200互相接近，使悬臂式探针110的针尖分别接触各接触垫210，以进行晶圆的电性特性量测。

参阅图5及图6所示，悬臂式探针110接触各接触垫210之后，因正向压力会使得悬臂式探针110弹性变形，而对接触垫210产生适当的接触压力，以维持预定的电性接触，以确保测试讯号可以正常地馈入晶圆。而针尖部112在受到正向压力后会向外偏摆，使得针尖于垂直设置面横移。由于接触垫210系呈现狭长型态，且针尖的排列方向平行于接触垫210的长轴方向，因此可预先估算针尖横移的幅度，设置具备适当长度的接触垫210，就可以确保针尖横移后仍会保持与接触垫210进行接触。由于针尖排列方向及横移方向都是平行于切割道230及接触垫210的长轴方向，因此可以避免针尖因为横移而跨出切割道230之外，也可以避免针尖因为横移幅度大于接触垫210宽度而无法保持电性接触。因此，切割道230的宽度及接触垫210的宽度都可以大幅缩小，其中，切割道的宽度可以缩小至80μm以下，只要可以容许悬臂式探针110的针尖深入即可，而接触垫的宽度更可以进一步缩小至30μm，确保悬臂式探针110可以有效接触即可。

此外，横移的探针110的针尖，可对接触垫210的表面造成刮刷效果，而移除接触垫210因暴露于空气中所产生的氧化层，降低接触垫210及探针110之间的接触电阻，避免测试讯号失真。

参阅图7所示，悬臂式探针110的弹性系数会受到其几何型态影响。一般而言，长度较长的悬臂式探针110，其弹性系数(如每密耳(mil)具2公克的力量)会小于长度较短的悬臂式探针110(如每密耳(mil)具4公克的力量)。因此在针尖的压缩量相同时，不同长度的探针110会对晶圆200的接触垫210造成不同的接触压力。为了解决接触压力不均匀的问题，可针对每一探针110弹性系数的差异，设定不同的压缩量。控制压缩量的方式是使每一探针110的针尖位于不同的水平高度，使每一探针与接触垫210接触之后，具备不同的压缩量。其中，长度相对较短的探针110，由于具有较大的弹性系数，因此其针尖位于水平高度较高处，延后针尖与接触垫210的接触时机以减少压缩量。反之，长度相对较长的具有较小的弹性系数，因此其针尖位于水平高度较低处，提早针尖与接触垫210的接触时机以增加压缩量。弹性系数高者具有相对较小的压缩量，弹性系数低者具有相对较高的压缩量，藉以调制不同探针110对于接触垫210的接触压力。

再加以说明的是，为了解决接触压力不均匀的问题，除上述的手段外，亦可将不同长度的探针做不同的针径设计，例如长度较长的悬臂式探针110采用较大的针径，长度较短的悬臂式探针110采用较小的针径，亦即长度相对较长的该多个探针的最大针径较大于长度相对较短的该多个探针的最大针径，使该多个探针弹性系数相近似，可达到较佳的均匀接触压力。

本发明的精神在于，令探针的针尖的排列方向及变形横移方向，平行于切割道及接触垫的长轴方向，藉以因针尖横移后脱离切割道或接触垫表面，因此可以大幅地缩小切割道及接触垫的宽度，增加晶圆表面积的利用率。

Claims

1、一种晶圆验收测试方法，其特征在于，包含下列步骤：

提供一晶圆，该晶圆上具备多个待测试器件，且该多个待测试器件是由形成于该晶圆上的多个切割道所分割；

于至少其中的一个该切割道中设置多个狭长形且直线排列的接触垫，其中各该接触垫的长度大于该切割道的宽度，且各该接触垫的宽度小于该切割道的宽度；

设置多个悬臂式探针，使各探针的针尖排列于一直线；及

以该多个探针的针尖分别接触各该接触垫进行该晶圆的电性特性量测。

2、根据权利要求1所述的晶圆验收测试方法，其特征在于，其中各该切割道的宽度小于80μm。

3、根据权利要求1所述的晶圆验收测试方法，其特征在于，其中各该接触垫的宽度小于30μm。

4、根据权利要求1所述的晶圆验收测试方法，其特征在于，其中多个悬臂式探针至少多于五个以上。

5、根据权利要求1所述的晶圆验收测试方法，其特征在于，其中各该探针的针尖位于不同的水平高度。

6、根据权利要求5所述的晶圆验收测试方法，其特征在于，其中长度相对较长的该多个探针的针尖位于水平高度相对较低处，而长度相对较短的该多个探针的针尖位于水平高度相对较高处。

7、根据权利要求1所述的晶圆验收测试方法，其特征在于，其中各该探针的最大针径不同。

8、根据权利要求7所述的晶圆验收测试方法，其特征在于，其中长度相对较长的该多个探针的最大针径较大于长度相对较短的该多个探针的最大针径。

9、根据权利要求7所述的晶圆验收测试方法，其特征在于，其中各该探针的弹性系数相近。

10、一种具有验收测试接触垫的晶圆，该晶圆上具备多个待测试器件，且该多个待测试器件是由多个切割道所分割，多个接触垫是设置于该多个切割道其中之一，其特征在于：

各该接触垫为狭长形且直线排列，各该接触垫的长度大于该切割道的宽度，且该接触垫的宽度小于该切割道的宽度。

11、根据权利要求10所述的晶圆验收测试的接触垫，其特征在于，其中各该接触垫的宽度小于30μm。

12、根据权利要求10所述的晶圆验收测试的接触垫，其特征在于，其中各该切割道的宽度小于80μm。

13、一种量测具备权利要求10的具有验收测试接触垫的晶圆的探针卡，其特征在于，其具有：

一探针座，具有一设置面；

14、根据权利要求13所述的探针卡，其特征在于，其中长度相对较长的该多个探针的针尖位于水平高度相对较低处，而长度相对较短的该多个探针的针尖位于水平高度相对较高处。

15、根据权利要求13所述的探针卡，其特征在于，其中各该探针的最大针径不同。

16、根据权利要求15所述的探针卡，其特征在于，其中长度相对较长的该多个探针的最大针径较大于长度相对较短的该多个探针的最大针径。

17、根据权利要求15所述的探针卡，其特征在于，其中各该探针的弹性系数相近。