CN103884874B - 预空间变换器、空间变换器以及半导体装置检查设备 - Google Patents

预空间变换器、空间变换器以及半导体装置检查设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种预空间变换器、空间变换器以及半导体装置检查设备，预空间变换器包括：基板，具有第一表面和与第一表面相对的第二表面；以及信号电极、功率电极、和接地电极，布置在第一表面上，其中，信号电极、功率电极、和接地电极在构造单元图案时重复地布置。

Description

预空间变换器、空间变换器以及半导体装置检查设备
相关申请的交叉引用
根据美国法典第35篇第119节，本申请要求于2012年12月21日提交的题为“预空间变换器、使用该预空间变换器制造的空间变换器以及包括该空间变换器的半导体装置检查设备（Pre Space Transformer,SpaceTransformer Manufactured Using the Pre Space Transformer,andSemiconductor Device Inspecting Apparatus Including the SpaceTransformer）”的韩国专利申请序列No.10-2012-0150878的权益，在此通过引用将其整体结合于本申请中。
技术领域
本发明涉及一种预空间变换器、使用该预空间变换器制造的空间变换器、以及包括该空间变换器的半导体装置检查设备，并且更特别地，涉及一种能够简化空间变换器的结构并提高其制造效率的预空间变换器、使用该预空间变换器制造的空间变换器、以及包括该空间变换器的半导体装置检查设备。
背景技术
由于半导体集成电路装置的集成化程度已增加，因而用于在半导体集成电路上执行检查工艺的检查设备也已需要高的精度。例如，探针设备已广泛地用作典型的半导体集成电路芯片检查设备。为了满足用于高集成半导体集成电路芯片的检查工艺，应实现连接至半导体集成电路芯片的探针引脚的细间距。为此，已必要地使用空间变换器来补偿探针引脚的间距与半导体集成电路的间距之间的差异。
【现有技术文献】
【专利文献】
(专利文献1）韩国专利No.10-1048497
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能够简化空间变换器结构的预空间变换器、使用该预空间变换器制造的空间变换器、以及包括该空间变换器的半导体装置检查设备。
本发明的另一个目的是提供一种能够提高空间变换器的制造效率的预空间变换器。
本发明的又一个目的是提供一种其制造周期可缩短的空间变换器、以及包括该空间变换器的半导体装置检查设备。
根据本发明的示例性实施例，提供一种预空间变换器，包括：基板，具有第一表面和与第一表面相对的第二表面；以及独立电极和共用电极，布置在第一表面上，其中，独立电极和共用电极在构造单元图案的同时重复地布置。
独立电极可包括在相同平面上布置成彼此隔开的信号电极，并且共用电极可包括在相同平面上布置成彼此隔开的功率电极和接地电极。
独立电极可包括呈岛状的信号电极，并且共用电极可包括呈盘状的功率电极和接地电极，以围住信号电极。
独立电极可包括信号电极，共用电极可包括功率电极和接地电极，并且单元图案可包括三个信号电极、仅围住三个信号电极中任一个的一个功率电极、以及仅围住三个信号电极中的另外一个的一个接地电极，其中，一个功率电极和一个接地电极以其中它们围住三个信号电极中的其余一个的形式设置。
预空间变换器可进一步包括覆盖第一表面和第二表面中的至少一者的保护性膜。
预空间变换器可进一步包括穿过基板的多个过孔（via），其中，所述过孔布置成形成栅格的形状。
预空间变换器可进一步包括穿过基板的多个过孔；以及在第二表面上连接至所述过孔的电极焊盘。
根据本发明的另一个示例性实施例，提供一种用于补偿半导体装置与电路板之间的电路间距的差异的空间变换器，该空间变换器包括：基板，具有面向半导体装置的第一表面和面向电路板的第二表面；独立电极和共用电极，在构造一个单元图案时布置在第一表面上；绝缘图案，覆盖第一表面，使得独立电极和共用电极选择性地敞开；电路图案，电连接至绝缘图案上的独立电极和共用电极；以及连接引脚，连接至电路图案从而连接至半导体装置。
独立电极可包括在相同平面上布置成彼此隔开的信号电极，并且共用电极可包括在相同平面上布置成彼此隔开的功率电极和接地电极。
独立电极可包括呈岛状的信号电极，并且共用电极可包括呈盘状的功率电极和接地电极，以围住信号电极。
独立电极可包括信号电极，共用电极可包括功率电极和接地电极，并且单元图案可包括三个信号电极、仅围住三个信号电极中任一个的一个功率电极、以及仅围住三个信号电极中的另外一个的一个接地电极，其中，一个功率电极和一个接地电极以其中它们围住三个信号电极中的其余一个的形式设置。
独立电极和共用电极中的每一个均可包括：使用电极（used electrode），通过保护性图案选择性地敞开，从而电连接至连接引脚；以及非使用电极（non-used electrode），被保护性图案覆盖，从而不被暴露。
根据本发明的又一个示例性实施例，提供一种用于检查半导体装置的电特性的半导体装置检查设备，所述半导体装置检查设备包括：印刷电路板，接收从测试器传递的检查信号；插入器（interposer），布置在印刷电路板的面向半导体装置的一侧处；以及空间变换器，接收从插入器传递的检查信号以将该检查信号传递至半导体装置，并且补偿印刷电路板与半导体装置之间的电路间距的差异，其中，该空间变换器包括：基板，具有面向半导体装置的第一表面以及面向电路板的第二表面；独立电极和共用电极，在构造一个单元图案时布置在第一表面上；绝缘图案，覆盖第一表面，使得独立电极和共用电极选择地敞开；电路图案，电连接至绝缘图案上的独立电极和共用电极；以及连接引脚，连接至电路图案从而连接至半导体装置。
独立电极可包括在相同平面上布置成彼此隔开的信号电极，并且共用电极可包括在相同平面上布置成彼此隔开的功率电极和接地电极。
独立电极可包括呈岛状的信号电极，并且共用电极可包括呈盘状的功率电极和接地电极，以围住信号电极。
独立电极可包括信号电极，共用电极可包括功率电极和接地电极，并且单元图案可包括三个信号电极、仅围住三个信号电极中任一个的一个功率电极、以及仅围住三个信号电极中的另外一个的一个接地电极，其中，一个功率电极和一个接地电极以其中它们围住三个信号电极中的其余一个的形式设置。
独立电极和共用电极中的每一个均可包括：使用电极，通过保护性图案选择性地敞开，从而电连接至连接引脚；以及非使用电极，被保护性图案覆盖，从而不被暴露。
附图说明
图1为示出了根据本发明示例性实施例的半导体装置检查设备的视图；
图2为示出了在图1中示出的空间变换器的视图；
图3为示出了用于制造在图2中示出的空间变换器的预空间变换器的横截面图；以及
图4为示出了用于制造在图2中示出的空间变换器的预空间变换器的平面图。
具体实施方式
通过以下参照附图对实施例的描述，本发明的各个优点和特征及其实现方法将变得显而易见。然而，本发明可以不同的形式修改并且不应当限于在此阐述的示例性实施例。相反，提供这些实施例以使本公开透彻且完整，并将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。贯穿本说明书，相同的参考标号表示相同的元件。
在本说明书中使用的术语是用于解释实施例而不是限制本发明。除非另有清楚的说明，否则本说明书中的单数形式包括复数形式。词语“包括（comprise）”及诸如“包括（comprises）”或“包括（comprising）”的变型应当理解为意指包括所述的组分、步骤、操作和/或元件，并且不排除任何其他的组分、步骤、操作和/或元件。
此外，将参照作为理想例证图的横截面图和/或平面图来说明在说明书中描述的示例性实施例。在附图中，层和区域的厚度被放大，用于有效地说明技术内容。因此，可通过制造技术和/或公差来改变例证形式。因此，本发明的示例性实施例并不限于特定形式，而是可包括根据制造工艺而产生的形式上的改变。例如，垂直地示出的区域可为圆的或者可具有预定的曲率。
在下文中，将参照附图详细描述根据本发明的示例性实施例的预空间变换器、使用该预空间变换器制造的空间变换器、以及包括该空间变换器的半导体装置检查设备。
图1为示出了根据本发明示例性实施例的预空间变换器、使用该预空间变换器制造的空间变换器、以及包括该空间变换器的半导体装置检查设备的视图。
参照图1和图2，根据本发明示例性实施例的包括空间变换器的半导体装置检查设备100可为用于检查预定半导体装置的电特性的设备。举例来说，半导体装置检查设备100可为用于检查其上形成有多个集成电路芯片的晶片10的电特性的探针设备。
半导体装置检查设备100可构造成包括电路板110、插入器（interposer）120、支撑件130以及空间变换器141。
电路板110可包括印刷电路板（PCB）。电路板110通常可呈盘状并可在其一侧处耦接至测试器（未示出）。测试器可产生用于晶片10的检查过程的检查信号，将产生的检查信号传递至电路板110，并且根据通过检查信号接收的信号来判断检查结果。插入器120可将在测试器中产生的检查信号传递至空间变换器141，所述插入器在电路板110与空间变换器141之间电转接。支撑件130可用于支撑空间变换器141并将其固定到电路板110上。
空间变换器141可用于补偿电路板110的电路间距（circuit pitch）与集成电路芯片的电路间距之间的差异。由于集成电路芯片的集成化程度高于电路板110的集成化程度，因而空间变换器141可具有设计成符合集成电路芯片的集成化的检查电路。举例而言，空间变换器141可包括基板142、过孔144、电极146、绝缘图案148、电路图案151、以及连接引脚153。
基板142可为用于制造空间变换器141的部件的基部。基板142的第一表面142a和第二表面142b（其为与第一表面142a相对的表面）可具有平坦的形状。第一表面142a可为面向晶片10的表面，而第二表面142b可为面向电路板110或插入器120的表面。电连接至插入器120的电极焊盘143可形成在第二表面142b上。基板142可由绝缘材料（诸如陶瓷、玻璃、硅等）制成。
过孔144可为穿过基板142的金属过孔。过孔144的一端可连接至电极焊盘143，而过孔的另一端可连接至电极146中的任一个。在其中设置有多个过孔144的情况下，所述多个过孔144可在基板142中以预定的间隔彼此隔开并且布置成规则的图案。举例而言，过孔144可布置成形成栅格的形状。在这种情况下，多个电极焊盘143可面向过孔144并且连接至过孔144以形成栅格的形状。
电极146可包括布置在基板142的相同平面上的各种独立电极和共用电极。举例而言，电极146可包括布置成第一表面142a上的信号层的信号电极146a、功率电极146b、以及接地电极146c，其中，信号电极146a可为独立电极，而功率电极146b和接地电极146c可为共用电极。信号电极146a可在第一表面142a上连接至过孔144，所述信号电极为接收从插入器120传递的检查信号的电路电极。功率电极146b和接地电极146c可布置成以预定间隔与信号电极146a隔开。
绝缘图案148可覆盖第一表面142a，以保护电极146。绝缘图案148可具有使电极146选择性地敞开的开口并且通过这些开口电连接至电路图案151。电路图案151可通过绝缘图案148上的开口选择性地连接至电极146a、146b、以及146c。每个电路图案151均可设置有连接引脚153。连接引脚153可为连接至晶片10的集成电路芯片的引脚。
同时，信号电极146a可分成为使用电极146a’和非使用电极146a”。使用电极146a’可为通过连接引脚153执行将检查信号传递至晶片10的功能的电极。因此，使用电极146a’可由通过绝缘图案148选择性地敞开的区域连接至电路图案151。另一方面，非使用电极146b”可为不执行如上所述的传递检查信号的功能的电极。因此，非使用电极146b”可被绝缘图案148完全覆盖，从而使得非使用电极不被暴露。
与根据信号电极146a是否被使用来对其进行划分类似的是，功率电极146b可分成为使用电极146b’和非使用电极146b”，并且接地电极146c可分成为使用电极146c’和非使用电极146c”。使用电极146b’和146c’可由通过绝缘图案148选择性地敞开的区域连接至电路图案151，并且非使用电极146b”和146c”同样可被绝缘图案148完全覆盖，从而使得这些非使用电极不被暴露。
根据信号/功率/接地电极146a、146b、和146c是否被使用而分别将其分成为使用电极146a’、146b’和146c’以及非使用电极146a”、146b”、和146c”的原因是，在制造空间变换器141之前的预空间变换器状态下，在信号/功率/接地电极146a、146b、和146c之中仅选择性地使用所需的电极。也即，预空间变换器可为其中上述电极146a、146b和146c形成在预定单元中的预结构，并且空间变换器141可为通过形成电路图案151和连接引脚153来制造的最终结构，所述连接引脚电连接至预空间变换器140的使用电极146a’、146b’、和146c’，以在上述电极146a、146b、和146c中选择所需的电极。
之后，将详细地描述用于制造上述空间变换器100的预空间变换器。在下文中，可省略或简化与上述空间变换器100的描述重复的描述。
图3为示出了用于制造在图2中示出的空间变换器的预空间变换器的横截面图；并且图4为示出了用于制造在图2中示出的空间变换器的预空间变换器的平面图。
参照图3和图4，根据本发明示例性实施例的预空间变换器140可构造成包括基板142、过孔144、电极146、以及绝缘膜147，所述预空间变换器待制造成以上参照图2所描述的空间变换器141。
电极146可包括在基板142的第一表面142a上布置成彼此隔开的信号电极146a、功率电极146、以及接地电极146c。信号电极146a可具有大致呈岛状的横断横截面。另外，多个信号电极146a可以预定间隔布置，以在第一表面142a上形成栅格形状。由于信号电极146a为分别接收单独的检查信号的电极，因而优选的是，这些信号电极相比其他电极146b和146c相对细密地隔开（pitched）和布置。
不同于信号电极146a，功率电极146b和接地电极146c可具有盘的形状，使得在第一表面142a上的占有面积大于信号电极在第一表面上的占有面积。由于功率电极146b和接地电极146c（它们为共用电极）的原因，多个连接引脚153可连接至一个功率电极146b或者一个接地电极146c。因此，用作独立电极的信号电极146a可布置成具有高密度，而用作共用电极的功率电极146b和接地电极146c可设置成一个盘的形式，同时占有面积大于信号电极146a的占有面积。
绝缘膜147可为覆盖电极146以保护电极146与外部环境隔离的膜。可使用由绝缘材料制成的各种膜作为绝缘膜147。例如，可使用由聚酰亚胺材料制成的膜作为绝缘膜147。可通过在绝缘膜147上执行预定的图案化工艺来形成如上所述的绝缘图案148。尽管已在本实施例中以实例的方式描述了其中绝缘膜147仅覆盖基板142的第一表面142a的情况，然而绝缘膜147也可形成为覆盖第二表面142b。也即，绝缘膜147可形成为覆盖第一表面142a和第二表面142b中的至少任一者。
同时，电极146可重复地布置成一个单元图案。举例而言，如在图4中所示，单元图案a可包括三个信号电极146a、仅围住三个信号电极146a中任一个的功率电极146b、以及仅围住三个信号电极146a中的另外一个的接地电极146c，其中，功率电极146b和接地电极146c可构造成其中它们围住三个信号电极146a中的其余一个的形式。尽管已在本实施例中以实例的方式描述了其中单元图案a包括三个信号电极146a、一个功率电极146b、以及一个接地电极146c的情况，然而单元图案不限于上述单元图案a，而是可进行各种修改和改变。
具有上述结构的预空间变换器140可具有其中所有的电极146均布置在基板142的相同平面上的结构。具体地，预空间变换器可具有其中功率电极146b与接地电极146c布置在基板142的相同平面上的结构。在这种情况下，两个电极层可设计为单个电极层的结构而不是其中所有的上述电极均布置在不同平面上的结构。
此外，在具有上述结构的预空间变换器140中，用以构造单元图案a的电极146可重复地布置在基板142上并且可由于被绝缘膜147覆盖而受到保护。在这种情况下，绝缘膜147图案化成仅使用电极146之中的所需的电极以对应于随后完成其最终设计的集成电路芯片，并且电路图案151和连接引脚153相对于敞开的电极形成，从而可制造如在图2中所示的空间变换器141。
如上所述，根据本发明示例性实施例的预空间变换器140可具有其中电极146布置在基板142的相同平面上的单个电极层的结构。在这种情况下，预空间变换器140可具有其中所需的图案仅布置在基板的第一表面上的结构，而不是其中用于形成连接引脚的各种焊盘和图案形成在基板的第一表面上并且触点阵列封装（land grid array，LGA）和各种图案形成在基板的第二表面上的结构。因此，使用根据本发明示例性实施例的预空间变换器制造的预空间变换器和空间变换器具有这样的结构，其中，电极布置在基板的相同平面上，使得电极结构相比于其中电极布置在基板的不同平面上的结构是进一步简化的，从而可提高制造效率。
此外，在根据本发明示例性实施例的预空间变换器140中，用以构造预定单元图案的电极146可重复地布置在基板142上并且可被绝缘膜147覆盖而受到保护。在这种情况下，由于可预先制造预空间变换器140并且然后可仅选择用于最终设计的集成电路芯片所需的电极146以对应于最终设计的集成电路芯片，而并不是在根据现有技术最终完成成为电检查目标的集成电路芯片的设计之后开始制造空间变换器，因而可缩短空间变换器141的制造周期。因此，根据本发明示例性实施例的预空间变换器和使用该预空间变换器制造的空间变换器具有这样的结构，其中，能够对应于期望的间距的电极布置在基板上以形成预定的单元图案，并且在完成集成电路芯片的设计之前被绝缘膜覆盖。因此，由于预空间变换器可在所述电极之中仅选择所需的电极以对应于随后完成其最终设计以制造空间变换器的集成电路芯片，因而可显著地缩短空间变换器的制造周期并且应对各种模式的集成电路芯片。
另外，如上所述，半导体装置检查设备使用空间变换器来制造，该空间变换器使用可应用于各种模式的预空间变换器来制造，从而可提高半导体装置检查设备的制造效率。
已结合目前认为是实际的示例性实施例来描述本发明。另外，上述说明仅披露本发明的示例性实施例。因此，应当认识到的是，在不偏离在本说明书及其等效物中公开的本发明的范围情况下，本领域技术人员可做出各种修改和改变。已提供上述示例性实施例来阐述实施本发明的最佳情形。因此，它们可在使用其他发明（诸如本发明）的为本发明所属技术领域所知的其他情形中实施，并且可以本发明的具体应用领域和使用中所需的各种形式进行修改。因此，应当理解的是，本发明不限于所披露的实施例。应当理解的是，其他实施例也包括在所附权利要求的精神和范围内。

Claims (17)

1.一种预空间变换器，包括：
基板，具有第一表面和第二表面，所述第二表面为与所述第一表面相对的表面；以及
独立电极和共用电极，布置在所述第一表面上，
其中，所述独立电极和所述共用电极构造成形成多个单元图案的列，
其中，所述多个单元图案中的每个都包括所述独立电极中的至少一个以及所述共用电极中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的预空间变换器，其中，所述独立电极包括在相同平面上布置成彼此隔开的信号电极，并且
所述共用电极包括在相同平面上布置成彼此隔开的功率电极和接地电极。
3.根据权利要求1所述的预空间变换器，其中，所述独立电极包括呈岛状的信号电极，并且
所述共用电极包括呈盘状的功率电极和接地电极，以围住所述信号电极。
4.根据权利要求1所述的预空间变换器，其中，所述独立电极包括信号电极，并且所述共用电极包括功率电极和接地电极，并且
其中，所述多个单元图案中的每个都包括第一信号电极、第二信号电极以及第三信号电极，
所述第一信号电极被所述功率电极围住，
所述第二信号电极被所述接地电极围住，并且
所述第三信号电极被所述功率电极和所述接地电极围住。
5.根据权利要求1所述的预空间变换器，进一步包括覆盖所述第一表面和所述第二表面中的至少一者的保护性膜。
6.根据权利要求1所述的预空间变换器，进一步包括穿过所述基板的多个过孔，
其中，所述过孔布置成形成栅格形状。
7.根据权利要求1所述的预空间变换器，进一步包括穿过所述基板的多个过孔；以及
在所述第二表面上连接至所述过孔的电极焊盘。
8.一种空间变换器，用于补偿半导体装置与电路板之间的电路间距的差异，所述空间变换器包括：
基板，具有面向所述半导体装置的第一表面和面向所述电路板的第二表面；
独立电极和共用电极，构造成布置在所述第一表面上，并且构造成形成多个单元图案的列；
绝缘图案，覆盖所述第一表面，使得所述独立电极和所述共用电极选择性地敞开；
电路图案，电连接至所述绝缘图案上的所述独立电极和所述共用电极；以及
连接引脚，连接至所述电路图案从而连接至所述半导体装置，其中，所述多个单元图案中的每个都包括所述独立电极中的至少一个以及所述共用电极中的至少一个。
9.根据权利要求8所述的空间变换器，其中，所述独立电极包括在相同平面上布置成彼此隔开的信号电极，并且
所述共用电极包括在相同平面上布置成彼此隔开的功率电极和接地电极。
10.根据权利要求8所述的空间变换器，其中，所述独立电极包括呈岛状的信号电极，并且
所述共用电极包括呈盘状的功率电极和接地电极，以围住所述信号电极。
11.根据权利要求8所述的空间变换器，其中，所述独立电极包括信号电极，并且所述共用电极包括功率电极和接地电极，并且
其中，所述多个单元图案中的每个都包括第一信号电极、第二信号电极以及第三信号电极，
所述第一信号电极被所述功率电极围住，
所述第二信号电极被所述接地电极围住，并且
所述第三信号电极被所述功率电极和所述接地电极围住。
12.根据权利要求8所述的空间变换器，其中，所述独立电极和所述共用电极中的每一个均包括：
使用电极，通过保护性图案选择性地敞开，从而电连接至所述连接引脚；以及
非使用电极，被所述保护性图案覆盖，从而不被暴露。
13.一种半导体装置检查设备，用于检查半导体装置的电特性，所述半导体装置检查设备包括：
印刷电路板，接收从测试器传递的检查信号；
插入器，布置在所述印刷电路板的面向所述半导体装置的一侧处；以及
空间变换器，接收从所述插入器传递的所述检查信号以将所述检查信号传递至所述半导体装置，并且补偿所述印刷电路板与所述半导体装置之间的电路间距的差异，
其中，所述空间变换器包括：
基板，具有面向所述半导体装置的第一表面以及面向所述电路板的第二表面；
独立电极和共用电极，构造成布置在所述第一表面上，并且构造成形成多个单元图案的列；
绝缘图案，覆盖所述第一表面，使得所述独立电极和所述共用电极选择地敞开；
电路图案，电连接至所述绝缘图案上的所述独立电极和所述共用电极；以及
连接引脚，连接至所述电路图案从而连接至所述半导体装置，其中，所述多个单元图案中的每个都包括所述独立电极中的至少一个以及所述共用电极中的至少一个。
14.根据权利要求13所述的半导体装置检查设备，其中，所述独立电极包括在相同平面上布置成彼此隔开的信号电极，并且
所述共用电极包括在相同平面上布置成彼此隔开的功率电极和接地电极。
15.根据权利要求13所述的半导体装置检查设备，其中，所述独立电极包括呈岛状的信号电极，并且
所述共用电极包括呈盘状的功率电极和接地电极，以围住所述信号电极。
16.根据权利要求13所述的半导体装置检查设备，其中，所述独立电极包括信号电极，并且所述共用电极包括功率电极和接地电极，并且
其中，所述多个单元图案中的每个都包括第一信号电极、第二信号电极以及第三信号电极，
所述第一信号电极被所述功率电极围住，
所述第二信号电极被所述接地电极围住，并且
所述第三信号电极被所述功率电极和所述接地电极围住。
17.根据权利要求13所述的半导体装置检查设备，其中，所述独立电极和所述共用电极中的每一个均包括：
使用电极，通过保护性图案选择性地敞开，从而电连接至所述连接引脚；以及
非使用电极，被所述保护性图案覆盖，从而不被暴露。
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