CN103827682A - 具有一探针卡的测试设备及连接器机构 - Google Patents

Abstract

一种用于测试半导体装置的测试设备，包括：一电路板，所述电路板在一侧具有一接触结构及穿过所述电路板的一开口；以及一探针卡，用于支撑一探针阵列，所述探针阵列可插入到所述电路板的所述开口以用于探测一受测试装置，所述探针阵列与所述电路板的所述接触结构电接触，以允许信号通过所述探针卡及所述电路板到达一测试设备。一固持器用于支撑所述探针卡及其他探针卡，所述固持器具有多个侧面，每个侧面可支撑具有探针阵列的一探针卡，所述固持器相对于一受测试装置可旋转以操作及定位所述探针卡的所述探针阵列。所述固持器允许自所述固持器断开连接及替换所述探针阵列。

Description

具有一探针卡的测试设备及连接器机构

本申请要求2011年7月6日递交的美国临时申请的权益，该申请的题目为“具有一探针卡的测试设备及连接器机构”、申请号为61/504907，在这里通过引用的方式将该美国临时申请全部内容并入本申请中。

技术领域

一般来说，本发明涉及一种测试设备，具体来说涉及用于测试一半导体装置的测试设备。更具体地说，本申请中公开的内容涉及被构造成为一探针卡的一探针设备，该探针卡可与其他测试设备一起用于对半导体装置进行电探测，该半导体装置例如可以为半导体晶圆或微机电系统（MEMS）装置。

背景技术

半导体工业仍然需要在半导体晶圆上接入许多电子装置。随着半导体工业的发展及装置变得越来越复杂，许多电装置（最通常地，如半导体装置）必须进行例如泄漏电流及极低操作电流的电测试。这些电流常常低于100fA（毫微微安培，例如1×10^-15安培）。另外，常常需要在一宽温度范围内评估电流及装置的特性以理解温度是如何影响装置的。此外，由于介电材料的特性，通常难以在一宽操作温度范围内测试半导体装置的特性。

为有效测量低于100fA的电流，测量信号必须与外部电干扰、通过介电材料的泄漏电流、寄生电容、摩擦电噪声、压电噪声及介电吸收等隔离开来。

因此，仍然需要一种用于在宽温度范围内以低电流对半导体装置（诸如半导体晶圆）进行电探测的改良半导体测试设备，另外，还需要对探针安装设备、电路板布局设计以及其结构进行改良以便优化此种诊断能力。

发明内容

描述例如在系统中对测试半导体装置有用的测试设备。更具体地，描述可用于电探测半导体装置（诸如半导体晶圆或MEMS装置）的一探针设备。

一般而言，该探针设备被构造成为一探针卡，在该探针卡的一侧上具有探针导线的接触结构。在一些实施例中，这些探针导线可以被镀金。该接触结构用于接触另一测试设备或组件（例如电路板）上的各个接触结构。这些探针导线还包括尖端，以用于探测需要进行测试的装置（例如在半导体测试中的受测试装置（DUT））。信号通过来自探针卡的探针导线、通过该探针卡与所述电路板的接触并通过所述电路板传输到其他诊断设备。所述探针卡与所述电路板的接触允许所述信号通过所述探针导线被传送到所述其他诊断设备。

在所述探针卡上还具有一连接器结构，例如在所述设备的另一侧上。所述连接器结构允许所述探针卡与一固持器连接或断开连接。

在一实施例中，所述连接器结构包括一球形及插座架座，该球形及插座架座可允许该探针卡的微小移动例如倾斜移动，以便于（例如）与一电路板进行良好匹配。

在一个实施例中，该固持器允许一探针卡被另一探针卡替换（例如，具有一不同接触结构的另一探针卡或用于替换已使用探针卡的另一探针卡）。在一些实施例中，所述固持器具有连接到其自身的多个探针卡，且被配置以用于允许在连接到所述固持器的这些探针卡间互换（例如允许在测试间改变一探针卡）。在一些实施例中，所述固持器为用于测试装置的一组件系统的一部分，其中所述固持器能够根据需要操作及定位该探针卡。

进一步参考该探针卡，在一实施例中，一探针卡具有一导线导引器、与所述导线导引器连接的一探针块及由该导线导引器及探针块支撑的多个探针导线。每根探针导线经被定位通过所述导线导引器及该探针块。每根导线包括延伸穿过该探针块的探针尖端。这些探针尖端被配置为探测一装置，例如半导体晶圆。每根导线还包括自该导线导引器暴露的信号传输部分及防护部分。这些信号传输部分及这些防护部分形成一接触结构。所述接触结构用于接触另一设备（例如一电路板）上的一信号接触及防护接触结构。

在一个实施例中，所述探针卡的这些探针尖端及所述接触结构位于该探针卡的一侧上。在所述探针卡的另一侧上为一连接器结构。所述连接器结构被配置为允许所述探针卡连接到一固持器及与所述固持器断开连接。在一实施例中，所述连接器结构为具有一保持槽的固位体部件。

在一个实施例中，例如上文描述的一探针卡可被并入以作为一测试设备的一部分，其中该探针卡具有接触结构，该接触结构匹配另一测试设备或组件（例如，一电路板或母板）上的一接触结构。这里描述的探针卡也可以用于测试装置（例如半导体装置）的总系统的一部分。例如，该探针卡的连接器结构允许其连接至一固持器，其中该固持器为用于测试装置的组件系统的一部分，且能够根据需要操作及定位该探针卡。

在一实施例中，探测受测试装置的方法包括将一固持器定位至一探针位置中、通过旋转该固持器将一探针阵列定位到一受测试装置上、使用该探针阵列探测该受测试装置以及使信号通过该探针阵列传输到一测试设备。

附图说明

附图对本申请讨论的各个实施例以示例性的方式进行了说明，但这些附图并不一定是按比例绘制，也不用以限制本发明，其中：

图1为一探针设备一实施例的一仰视立体图；

图2为来自图1的探针设备的一仰视图；

图2A为图1的探针设备的另一仰视图；

图2B为图1的探针设备的一剖面图；

图2C为图1的探针设备的一侧视图；

图3为一电路板的一实施例的一俯视图；

图3A为图3的电路板的另一俯视图；

图3B为图3的电路板的一侧视图；

图3C为图3的电路板的另一俯视图；

图4为图1的探针设备的一分解图；

图5为图1的探针设备的一近视图；

图6为图1的探针设备的剖面图；

图6A为图6的探针设备的另一剖面图；

图7为图1的探针设备的另一剖面图；

图8为一固持器一实施例的一立体图；

图9为与探针卡连接前的图8中固持器的一立体图；

图10为图8中固持器的一立体图，其中所述固持器与一探针卡连接。

图11为一探针设备的另一实施例的一仰视立体图；

图12为图11的探针设备的另一立体图；

图13为图11的探针设备的另一立体图；

图14为图11的探针设备的一部分分解图；

图15为多个探针设备的平移转位的一实施例的一立体图；

图16示出了图15的平移转位实施例的另一立体图。

具体实施方式

图1至图7示出了可在一系统中用于测试装置（例如包括但不限于半导体晶圆或其他MEMS装置的半导体装置）的测试设备的一个实施例。具体地，描述了包括一电路板及一探针卡的测试设备，该测试设备用于电探测例如半导体晶圆的半导体装置。该探针卡与该电路板接触。该探针卡具有可探测待测试装置、将信号自该探针卡传输至该电路板的探针导线。该电路板将来自该探针卡的信号传输到例如其他测试设备。

图1、图2以及图2A至图2C示出了探针卡10的一个实施例。探针卡10具有导线引导器16。一探针块14与导线导引器16连接。导线导引器16为探针导线设有一凹槽结构12，该凹槽结构12被配置成例如用于接触一电路板40（下文将进一步描述）的接触结构。如图4至图6A中所示，夹具18用于将探针导线固定在导线导引器16的凹槽结构12内。夹具18具有凹槽37，该凹槽37与导线导引器16上结构12中的每个凹槽对应。如图所示，导线导引器16中的凹槽可具有辐射状表面，该辐射状表面可进一步方便探针卡10与电路板40之间的接触对准以及接触不匹配的消除。

多个探针导线30由导线导引器16、夹具18及探针块14支撑。为便于说明，实施例示出了一个探针导线30（见图6及图6A）。然而，应当了解，探针导线30可安放在由导线导引器16提供的凹槽结构12的每个凹槽中以及夹具18的每个凹槽37中。

进一步参考图6及图6A，每根探针导线（参考探针导线30）将通过导线导引器16及夹具18的凹槽及探针块14的通道15被定位。如图所示，在一实施例中夹具18的凹槽37小于导线导引器的凹槽结构12，凹槽37可允许夹具18在装配后限制探针导线30的移动。通道15允许探针导线30插入到探针块14中进而穿过探针块14至开口17。

探针导线30提供了探针卡10的探测功能。每根探针导线30将包括探针32，该探针32具有延伸穿过探针块14的探针尖端33。例如，探针32及探针尖端33可以被设置为朝向探针块14中心，其中，这些尖端自探针块14（一般在探针块14的中心处例如在开口17处）暴露出来。应了解，这些尖端可以以各种结构和各种针/尖端阵列被适当地排列以适应待测试装置。通道15为每根探针导线30提供一入口及出口，且允许探针导线30自导线导引器16延伸至探针块14中，然后自探针块14延伸出至探针卡10的暴露或敞开的中心区域。为便于说明，一个探针导线30被示出，该探针导线30穿过探针块14的一个通道15（例如见图6及图6A）。然而，探针块14中可存在多个通道15，该多个通道15例如可用于导线导引器16及夹具18的每个凹槽，使得多个探针导线30穿过探针块14。

每根探针导线30还包括自导线导引器16暴露的一信号传输部分30a及一防护部分30b。信号传输部30a及防护部30b在导线导引器16凹槽结构12内的探针卡10一侧上形成接触结构。信号传输部30a及防护部30b的该接触结构与电路板40的接触结构（下文将进一步描述）相匹配。

进一步参考导线导引器16，凹槽结构12包括孔34。该导线导引器在每个凹槽处还包括空隙36，该空隙允许探针导线30（例如）足够弯曲以接触电路板40。孔34允许探针导线30与该电路板形成接触（诸如在安装后）且允许查看探针导线30，这样可确认各导线30处于正确的位置中且已形成适当接触。在一个实施例中，孔34可允许接入探针导线30，例如可以使得通过孔对探针导线30进行操作。在一些示例中，导线导引器16的每个凹槽可具有空隙36。

在一个实施例中，探针块14由不同于导线导引器16、夹具18及固位体部件20（下文进一步阐述）的材料构造而成。例如，探针块14为介电材料且（例如）可由一陶瓷材料构成。在一些实施例中，该固位体可由不锈钢或其他合适的刚性材料制成。应了解，例如，导线导引器及夹具可采用高温塑料制成。应进一步了解，例如，若测试在大约室温或不需要更耐抗材料的非高温下实施时，则可采用其他塑料或其他合适的刚性材料。

探针卡10在其另一侧还包括一连接器结构，导线导引器16的凹槽结构12定位在该另一侧，且探针导线30的接触结构形成在该另一侧。如图所示，该连接器结构为固位体部件20。在一个实施例中，固位体部件20具有一观察口26及一保持槽28。观察口26允许一个例如测试操作员或装配工通过探针卡10观察探针导线30。保持槽28允许将一组件置于槽28内并保持探针卡10。保持槽28允许探针卡10作为一测试系统的一部分，其中，该测试系统能够操作探针卡10的位置且当需要时也可以更换探针卡。如图5和图6最佳地显示，例如，保持槽28位于固位体部件20的两个相对较大部分之间（见槽28的上方及下方部分），这样，相对这些较大部分，保持槽28为一缺口。在一个实施例中，槽28围绕固位体20延伸。在一些实施例中，固位体20的外部部分比靠近导线导引器16的内部部分相对更扁长（例如见图5）。这种形状差异例如有助于将探针设备互换为另一探针设备且还可以提供一关键特征，从而可防止不具备该形状差异的不正确探针卡用作探针卡的替换卡和/或防止与不正确探针卡互换。

在一实施例中，探针卡10具有底座24。例如如图4至图6A中所示，底座24将探针块14连接到导线导引器16、夹具18及固位体部件20。如图所示，底座24具有从主体开始延伸的螺丝支撑件，其中这些螺丝支撑件可延伸穿过夹具18及导线导引器16的孔且朝向固位体部件20。螺丝22可插入到固位体部件20的孔中，并且可以被紧固在底座24的这些螺丝支撑件中。应了解，该底座、其特定结构（包括螺丝支撑件及螺丝）仅为示例性的，其他结构也可用于将导线导引器、夹具、探针块及探针导线装配及连接在一起。

参考电路板40，图3只示出了电路板40的一俯视平面图。在一个实施例中，电路板40被设置为一板片，该板片具有一顶部侧、一底部侧（未示出）及穿过顶部侧与底部侧的一开口44。在一个实施例中，电路板40为接触或迹线的母板，该母板帮助将信号自探针卡10传送到（例如）在一综合电诊断系统中使用的额外测试/测量设备，其中，所述综合电诊断系统例如用于测试半导体装置或其他MEMS装置，这些诊断及测量系统可以为大家所熟知且适合与本申请中所描述的探针卡及电路板一起使用。

在所示的示例中，该板片具有圆形形状且开口44一般穿过该圆形板片的中心。应了解，可采用其他形状配置以及该开口的其他布局。电路板40的开口44允许将一探针卡（例如探针卡10）置于电路板40上且允许将探针卡互换至电路板40的开口中。

图3仅示出了电路板40的一俯视图，但进一步示出了信号接触部42与防护接触部46的一个布局实施例。在所示示例中，该布局为许多信号接触部42的结构和许多防护接触部46的结构，其形式为电路板40上的接触迹线。如图3所示，信号接触部42及防护接触部46的一个布局实施例为自该板片中心的一轮辐状排列及布局，例如，自开口44朝向该板片的外部边缘延伸。信号接触部42及防护接触部46的内部端允许与探针导线30的信号传输部分30a及防护部分30b分别接触，以允许将信号从探针卡10传输到额外测试及测量设备。也就是说，探针卡10中探针导线30的接触结构匹配电路板40上的信号接触部42及防护接触部46的结构。导线导引器16及夹具18的结构有助于固定探针卡10与电路板40的接触及对准。

例如，通过用于测试半导体装置的探针卡10的探针导线30传输的信号可通过信号接触部42以及防护接触部46的结构进行传输。例如，穿过该防护接触部的信号将尽可能匹配中心导体例如信号接触部的电压以使漏电最小化。众所周知，施加电压，例如通过连接到探针的一测试器施加，使得防护信号横穿探针卡10与电路板40之间的接口。在一些实施例中，例如，当探针导线受防护例如利用导电聚合物驱动防护罩覆盖时，此种受防护探针可从其在电路板处的接触部开始连接并穿过探针的端部。应了解，信号迹线可在没有对非敏感信号进行防护的情形下起作用。

图3A至图3C示出了图3中的电路板40的附加的视图，其中图3C示出的接触结构细节较少。

在操作中，每根探针导线30包括用于探测一装置（例如一半导体晶圆）的一端部（例如尖端33）。参考信号传输部分30a及防护部分30b，每根探针导线30的信号传输部分30a可用来与电路板40上信号接触结构中与电路板40和开口44中心接近的各个信号接触部42接触。同样，每根导线30的防护部分30b用于与防护接触结构中与电路板40以及开口44中心接近的各个防护接触部46接触，见图1和图2的指向电路板40的开口44的箭头。如上文所述，在一些实施例中，任何一根或多根探针导线30可在防护部分30b上具有导电聚合物。应了解，探针导线可按比例调整以适应附加层，例如，三同轴（triax)及四同轴（quadrax）型连接器。

进一步参考探测导线30，其中，探测导线的特性及构造可进行变化。

本申请可具有许多的结构优点及其他优点，例如如下的任何一个或多个优点：

1、探针槽的辐射状底部有助于将探针集中到一中心以消除可替换的探针核心与母板间的不匹配。

2、框架中的孔允许接触探针的最终形成以及在使探针卡与母板配对后检测接触位置。

3、探针的远端可形成为消除额外零件的一接触机构。例如，在探针导线30接触母板的情况下，无需为分离的结构产生接触部，例如无需为弹簧销提供接触部。因此，例如在一些配置中，探针导线通过特定的弯曲被构造成接触部。例如，特定弯曲必需形成具有几何形状的探针导线，这样，以适当力度和表面积与母板进行接触，以确保信号与母板间的低的接触电阻。该接触力度例如可由探针导线的无支撑长度来确定。该接触表面积例如可由接触部上的半径来确定。在一些示例中，需要在该接触力度和接触表面积之间寻求平衡，以使得接触不具有高电阻，从而可保护母板避免过早磨损。

从功能上来讲，已观察到本申请中包括（例如）探针卡及母板的测试设备具有以下概述的其他益处中一种或多种。

1、探针卡具有相对小的尺寸，这样可节省空间及成本，从而易于制造及重建。

2、探针卡的这些探针（即：探针导线）可以被构造及配置以便提供低噪声、低漏电及低电容，还可以在宽温度范围内操作。例如，当在25℃及200℃的温度下将100V施加到一个探针/引脚时且所有其他引脚接地时，已观察到低漏电效能（例如fA/V）。结果已表明，已可获得探针的低漏电效能，例如，在约25℃的温度下可得到约5fA/V和约1fA/V，且在约200℃的温度下也可以得到约0.5pA/V和约2fA/V。差异可取决于探针配置，例如，这些探针上的涂层或防护的结构及配置。

3、探针卡的探针可允许高电流及电压测试，同时维持容错。

4、这些探针可具有统一的梁长度。

5、母板被配置为在一宽温度范围执行，例如，介于-65℃至220℃之间。

进一步参考探针卡10，识别能力可以被使用以确保合适的探针卡及电路板正应用于测试。

这种情形的一个实施例是使用连接到探针卡10上独特的识别电阻器。图5及图7进行了最好地显示，其中电阻器52安置于导线导引器16上。在一个实施例中，导线导引器16包括腔体38，电阻器52则位于腔体38中。通过导线56和电路板40的接触，通道35允许导线56将电阻器52电连接到电路板（例如电路板40）。例如，图中示出了与电阻器52连接的一根导线56，该导线穿过一通道35进行延伸且形成一接触部58。接触部58与电路板40的一信号接触迹线接触。即：若采用识别电阻器（例如电阻器52），则此种接触部58可以在导线导引器16的特定位置处以其他方式代替探针导线30的接触部以及电路板40的各个探针迹线。

标准测试设备可用于通过导线56与电路板40的接触部58读取电阻器。

在其他实施例中，电路板40可包括其自身拥有的识别电阻器。如图3所示，位置50指的是在板40上可放置电阻器的位置。电路板40上的识别电阻器可用于确定是否正使用正确的电路板。如探针卡上的电阻器一样，应了解，标准的测试设备可用于读取（例如位置50处）电路板40上的电阻器。在一些实施例中，电路板40可包括用于温度反馈的迹线。例如，这些迹线可位于引线44（例如短迹线）的任一侧上。此种迹线可用于并入温度电阻器/反馈的能力。

如上所述，通常地，探针设备被构造为在一侧上具有一接触结构的一探针卡。该接触结构用于接触另一测试设备或组件（诸如一电路板）上的各个接触结构。探针卡的接触结构包括具有尖端的探针导线，这些尖端用于探测需要测试的装置。信号通过来自探针卡的这些探针导线（例如，经过一电路板）传输至其他诊断设备。该探针卡与该电路板的该接触允许将信号通过这些探针导线传送到所述其他诊断设备。

在所述探针卡的另一侧上为一连接器结构。该连接器结构允许所述探针卡从一固持器被连接或被断开连接。

图8至图10示出了固持器70的一个实施例。通常地，固持器70允许用另一探针卡替换一探针卡（例如探针卡10）。此种另一探针卡（例如）可以为具有不同接触结构的另一探针卡或可以为已使用的探针卡的替换卡。在一些实施例中，固持器70具有与其连接的多个探针卡，所述固持器70被配置以允许在连接至固持器70的这些探针卡间互换（例如，允许在测试之间改变一探针卡）。在一些实施例中，该固持器可以为用于测试装置的一系统的一部分，其中固持器70能够根据需要操作及定位该探针卡。

在所示实施例中，固持器70具有允许支撑多个探针卡的结构。固持器70允许互换探针卡，例如，当测试需要，（例如）若一待测试装置需要不同探针尖端结构或探针阵列以进行测试。应了解，探针卡的探针尖端结构可以不同（例如）以适应正接受测试的装置。固持器70也可以允许交换探针卡，以用于例如需要用与已使用探针卡相同的新探针卡来替换一旧探针卡，但是该旧探针卡不再具有所需的功能。应了解，关于固持器的描述仅为示例性的，因为也可以用其他诊断工具替换探针卡。例如，一个、多个或全部的探针接触部可一起被短路以测试电路板处的接触电阻。

如图8至图10所示，固持器70包括具有多个表面74的主体72。每一表面74表示可保持一探针卡（例如探针卡10）的一位置。在所示的实施例中，固持器70具有五个表面74且主体72呈五边轮形状。一连接器孔78允许固持器70连接到另一设备，以便自一个探针卡切换到另一探针卡，所述另一设备可通过孔78使固持器70绕轴A旋转或转动。此种另一设备可具有插入到孔78且借此使固持器70旋转的主轴（未示出）。应了解，自一探针切换至另一探针可设置为一自动化过程，其中可根据需要采用适当控制、处理及机械硬件以操作该固持器。还应了解，可采用该固持器的气动操作以便消除或至少减少对该探针卡操作的电干扰。

应了解，固持器的五边轮形结构并非用于限制其形状，该固持器可视情况构造为其他多边形形状的一轮，该多边形例如是正方形、三角形、六边形或诸如此类。还应了解，固持器不一定需要旋转或转动以自一个探针卡切换至另一探针卡，可采用其它用于切换探针卡的实施方式。例如，对固持器进行配置以在探针卡之间平移（例如见图15及下文进一步的描述）。

参考固持器70的细节，包括穿过每个表面74的开口76。开口76允许将固位体部件的一部分（例如探针卡10的固位体部件20）插入穿过开口76。

一滑动夹80将探针卡10连接到固持器70。滑动夹80可沿着固持器的表面74滑动且可保持在主体72上。滑动夹80具有例如呈U形状的弯曲边缘82，以与探针卡10上的槽28卡合，见图9指向探针核心的槽以及滑动夹80的弯曲边缘82的B。在一个实施例中，弯曲边缘82的半径小于开口76的半径及曲率，使得滑动夹80与探针卡10的槽28卡合但将不允许探针卡10脱离开口76。也就是说，固位体部件20的一部分能够插入至开口76中，其中可以移动滑动夹80以卡合该槽28，但不允许固位体部件20的插入部分脱离固持器70。因此，固位体部件20的相对较大部分位于滑动夹80的相对侧上，以允许固持器70保持探针卡。图8示出了固持器的一立体图，其中一个夹位于非保持位置中且另一个夹位于保持位置中。图9示出了恰巧在与一探针卡连接之前的固持器70。图10示出了由固持器70连接且保持的探针卡。图10还示出了可含有滑动夹80的一板片。例如，该板片可自固持器70延伸且可安置于探针卡10与固持器70之间。也可以见图9的固持器70的顶部。该板片（例如）可在将探针卡安放到固持器上之前在夹80的顶部上提供另一平台。

图11至图14示出了探针设备100的另一实施例。探针设备100类似于探针设备10，但其不同点中包括：探针设备100具有不同于探针设备10的保持部件及槽配置的一连接器结构。类似于探针设备10，探针设备100包括具有凹槽结构102的导线导引器106、夹具108以及探针块104。探针块104可以具有（例如）用于与一电路板（例如40）配对的一凸片与凹口结构104a。探针块104可（例如）通过一底座124与导线导引器106及夹具108装配在一起。如同探针设备10，探针设备100也包括用于接触半导体装置（例如半导体晶圆或MEMS装置）的、具有探针132及探针尖端133的探针导线130。探针块104也可以包括一或多个通道（未示出，例如如设备10一样的通道15）。探针块104中的开口107允许探针尖端133自探针块104延伸出并从探针块104暴露出来。每根探针导线130包括一信号传输部分130a及一防护部分130b。在这里不再进一步对类似于探针设备10的其他结构、配置及材料进行描述。应了解，探针设备100也可具有识别能力，例如以与上文关于探针设备10所描述的方式相同或类似的方式使用识别电阻器。

具体参考图12至图14，探针设备100示出了不同于（例如）探针设备10的一连接器结构。探针设备100的连接器结构被配置为一球形的插座型架座，其中一固位体部件120包括一插座125。在一个实施例中，例如，固位体部件120被构造为主体，该主体通过螺丝122连接（例如）到导线导引器106。在一个实施例中，插座125被配置用于收容一球形架座部件128。

在一个实施例中，该球形的插座架座可允许探针卡微小的移动，例如倾斜移动，以方便例如与一电路板进行良好的匹配。如图所示，固位体部件120被配置以包括探针设备100一侧上的插座125或开口。一或多个支撑件126可经定位而朝向插座125的外部部分。插座125被配置用于收容球形的架座部件128，同时支撑件126允许将球形架座部件128安装在插座125内。球形架座部件128及插座125因此可提供另一架座配置。在所示的示例中，描述了四个支撑件126，但应了解，可视情况和/或需要采用更多或更少的支撑件。应了解，每个支撑件126可在该支撑件连接球形架座部件128的另一侧上具有空隙区域，该空隙区域可允许支撑件移动以将球形架座部件128安装在插座125中。

参考球形架座部件128，应了解，球形架座部件128可以为另一固持器设备的一部分和/或与所述另一固持器设备以可移除方式连接。例如，一孔129可允许将球形架座部件128连接到用于允许互换和/或替换一探针设备（例如探针设备100）的一固持器设备。例如，如上文所述的固持器可经修改以连接到球形架座部件128而不使用固位体槽及夹配置。例如，可将固持器上的一部件插入至球形架座部件128的开口129中以保持球形架座部件128，从而当将球形架座部件128连接到插座125时保持探针设备100。应了解，取决于所采用的固持器，探针设备100可与球形架座部件128一起被替换或独立于球形架座部件128被替换（例如断开球形及插座的连接）。

图15及图16为多个探针设备的平移转位200的一个实施例的立体图。如上文所述，可以对固持器进行配置以使其在探针卡之间平移。图15示出了此种平移转位的一个实施例。不同于旋转转位器例如固持器70，图15示出了用于互换探针卡的电路板400。例如，可采用探针设备100作为此种平移转位实施方式中的探针卡。图中示出了四个可互换的探针卡100，但应了解，可采用多于或少于四个的探针卡。

在一个实施例中，位于电路板400中心的探针卡100可经选择、移动、然后落入到探测位置中。在一个实施例中，一推移器或其他可移动组件可选择一探针卡100，然后移动该探针卡并使其落入到探测位置中。同样，可将探测位置中的一探针卡100抬升并移出该探测位置再（例如）用一不同的探针卡替换。图16示出了用于移动探针卡100的一推移器或一结构的示例。在一个实施例中，此种结构可配置为例如一臂部210，该臂部210可根据需要选择一探针卡100并使其移入及移出该探测位置以替换一探针卡100。

应了解，自一探针切换至另一探针可设置为一自动化过程，其中视需要采用适当控制、处理及机械硬件以操作该固持器。还应了解，可采用该固持器的气动操作以便消除或至少减少对该探针卡的操作的电干扰。

前面已具体参考示出的优选示例性实施例对本发明多个创造启示进行了描述，其中，有益地，可将这些启示应用在例如一探针的特定问题上，以用于在探测半导体装置中测量具有宽操作温度范围的低电流。然而，应理解这些实施例仅为本申请创造启示的多个有利使用的示例。一般而言，本申请说明书的描述不用于限制任意一种要求的发明。此外，一些描述可适用于一些发明特征但不适用于其他特征。一般而言，除非另外指明，单个组件可以为复数形式且反之亦然而不失一般性。

下面对整个说明中的术语进行了具体描述，但不具有限制性：

不具限制性的半导体装置

本发明特别适用于探测半导体装置，但本发明的启示使用并不限于探测半导体装置。其他装置也可适用于本发明的启示。因此，尽管本说明书以探测“半导体”装置进行描述，但该术语应广义地解释为包括探测任一合适的装置。

不具限制性的低电流

本发明可解决测量低于100fA的电流的问题，但本发明启示的电流范围并不限于低于100fA。例如，本发明可适用于在一半导体装置中测量达100fA或以上的电流。因此，尽管本说明书以“低电流”或“测量低于100fA的电流”进行描述，但这些术语应广义地解释为包括可达100fA或以上的流过半导体装置的任何电流。在一接地防护控制阻抗配置中，本发明也可解决测量高温下高频率信号的问题。

不具限制性的宽温度

本发明可解决在一窄或有限操作温度范围内测量半导体装置电流的问题。本发明启示并不限制于一特定操作温度范围。本申请允许一测试器在一宽操作温度范围内（不但在一低操作温度下而且也可在一高操作温度例如高至300℃及超过300℃的操作温度下）电探测半导体装置。因此，尽管本说明书以“宽温度范围”或“在一宽操作温度范围中测量电流”进行描述，但这些术语应广义地解释为包括一半导体装置的任何适合的操作或测试温度范围。

不具限制性的探针

本发明可解决使用一屏蔽探针（例如共轴屏蔽探针）测量半导体装置的电流问题。然而，本发明启示中任何内容都不用以限制本发明启示对视情况和/或视需要具有更多或更少层的探针的应用。本申请中的启示优点在于可与具有任何数量层的探针一起使用。

不具限制性的信号接触/缆线及防护接触/缆线

本发明可解决使用共轴或三轴信号缆线测量一半导体装置的电流问题。然而，本申请中启示的任何内容都不用以限制本发明启示对具有更多或更少层的信号缆线的应用。本申请启示的优点在于可与具有任何数量层的信号缆线一起使用。

不具限制性的金属

在本申请中的整个论述中已提及关于探针及驱动防护罩的金属。本发明并未认识到何种类型的金属可影响本申请启示的任何限制。对于本领域技术人员来说，通常地，任何导电材料都可不失一般性地用于实施本发明的启示。

不具限制性的介电质

在本申请中的整个论述中已参考术语介电质。本发明并未认识到关于何种类型的介电质可用于影响本申请启示的任何限制。对于本领域技术人员来说，将意识到任何非导电、高耐热材料可不失一般性地用于实施本发明启示。

本申请中公开的实施例在所有方面都应视为仅为说明性而非限制性。本发明的范围由随附的权利要求表明而不由前述的描述来表明；且本发明意欲涵盖属于权利要求等效内容的含义及范围内的所有改变。

Claims (6)

1.一种用于测试半导体装置的测试设备，包括：

一电路板，所述电路板在一侧上具有接触结构及穿过所述电路板的一开口；

一探针卡，所述探针卡用于支撑一探针阵列，所述探针阵列可插入到所述电路板的所述开口中，所述探针阵列配置为探测一受测试装置且与所述电路板的所述接触结构电接触，以使得所述探针阵列与所述电路板的所述接触结构的所述电接触允许信号穿过所述探针卡及所述电路板到达一测试设备；及

一固持器，所述固持器用于支撑所述探针卡及其他探针卡，所述固持器包括多个侧面，每个侧面可支撑具有探针阵列的一探针卡，所述固持器相对于一受测试装置可旋转以操作及定位所述探针卡的所述探针阵列；

其中所述固持器配置为允许自所述固持器断开连接所述探针阵列以及允许替换所述探针阵列。

2.如权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述固持器配置为通过自动化控制从一探针阵列切换到另一探针阵列。

3.一种探测受测试装置的方法，包括：

将一固持器定位到一探测位置；

通过旋转所述固持器将一探针阵列定位到一受测试装置上；

使用所述探针阵列探测所述受测试装置；以及

将信号通过所述探针阵列传输到一测试设备。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括：用另一探针阵列替换所述探针阵列。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括：旋转所述固持器以切换到另一探针阵列。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，定位所述固持器及定位所述探针阵列的所述步骤通过自动化控制实现。

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