CN108682632A - 半导体检测设备及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及半导体检测设备及其操作方法。提供有一种半导体检测设备，其特征在于，所述设备包括：探针；探针卡，所述探针接合到所述探针卡；以及压电元件，与所述探针关联地设置，并被配置为响应于所述探针与待检测件的接触，产生相关的电信号。

Description

半导体检测设备及其操作方法

技术领域

本公开总体而言涉及半导体领域，具体而言，涉及半导体检测设备及其操作方法。

背景技术

在电子装置(诸如半导体衬底)的制造过程中以及制造过程完成以后，需要对其进行相关检测以确定其性能。在检测过程中，要求检测设备的相关检测部件(诸如探针)与待检测件保持良好的接触。然而，现有的检测设备及其操作方法难以准确并便捷地控制其检测部件与待检测件的接触程度，从而影响了整体的检测效率和检测性能。因此，有必要对半导体检测设备及其操作方法采取一定改进，以提高其检测性能和检测效率。

发明内容

本公开的一个目的是提供一种新颖的半导体检测设备及其操作方法。

根据本公开的第一方面，提供了一种半导体检测设备，其特征在于，所述设备包括：探针；探针卡，所述探针接合到所述探针卡；以及压电元件，与所述探针关联地设置，并被配置为响应于所述探针与待检测件的接触，产生相关的电信号。

根据本公开的第二方面，提供了一种用于上述半导体检测设备的操作方法，其特征在于，所述方法包括：使所述待检测件被支撑于所述卡盘上；使所述卡盘和所述探针卡相对移动从而使得所述探针与所述待检测件基本接触；通过使用控制电路，基于所述电信号控制所述卡盘和所述探针卡的相对移动，以改变所述探针与所述待检测件的接触，从而使得所述电信号处于接触阈值范围内。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1A示意性地例示了根据本公开的第一实施例的半导体检测设备的截面示意图。

图1B示意性地例示了转换电路部分的一种可能的实现方式。

图1C示意性地例示了在控制电路具备如图1B所示的转换电路部分的情况下，压电元件所感测到的探针与待检测件之间的接触力与所产生的电压信号之间的对应关系。

图2示意性地例示了根据本公开的第二实施例的半导体检测设备的截面示意图。

图3示意性地例示了根据本公开的第三实施例的半导体检测设备的截面示意图。

图4示意性地例示了根据本公开的第四实施例的半导体检测设备的截面示意图。

图5示意性地例示了根据本公开的实施例的用于半导体检测设备的操作方法的流程图。

注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的发明并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。

具体实施方式

在电子装置(诸如半导体衬底)的制造过程中以及制造过程完成以后，需要对其进行相关检测以确定其性能，例如对电子装置上的各种结构进行电性测试。在此类检测过程中，检测设备的相关检测部件(例如探针)与作为待检测件的电子装置的接触状况会影响检测结果，因此需要采取额外的措施或者装置来确保两者之间的良好接触。

以晶片允收测试(Wafer Acceptance Test，WTA)为例，在晶片完成所有制程工艺后，需要使用WAT机台对晶片进行WAT以验证其性能。WAT机台包括用于与晶片的导电接触件直接接触的探针和用于支撑晶片的卡盘(Chunk)。在测试过程中，WAT机台通过移动卡盘来控制卡盘上的晶片与探针的接触状态，或者说是控制晶片的焊垫(PAD)与探针的接触状态。在现有的WAT机台测试过程中，通过在每次测试前使用测试键(tesk key)得到电性测量结果(例如接触电阻)或者得到异常数据来判断探针与焊垫的接触状况，从而确定用于后续测试的卡盘位置。以一个具体流程为例，首先将接触电阻已知的测试晶片置于WAT机台中，然后在通过移动卡盘来调整探针与测试晶片之间的接触的同时测量相应的接触电阻，一直到测量所得的结果与已知的准确结果吻合，由此确定卡盘相对于探针的标准相对位置。之后，使用该标准相对位置来测试所有待测试的晶片。

本申请的发明人发现，上述现有的方法存在诸多问题。首先，在测试每一批晶片之前，都需要单独的测试晶片来选取测量位置，这会增加检测步骤从而降低检测效率。此外，一旦对测试晶片的检测完成以后，所有待测晶片都使用确定不变的卡盘位置，并且在检测过程中无法实时监控待测晶片与探针的接触状况，使得检测过程不便捷且易于出错。

对此，本申请的发明人希望通过改进半导体检测设备及其操作方法，实现对半导体检测设备与待检测件的接触状况的更为方便且准确的控制，从而提高检测效率和检测准确性。

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

图1A示意性地例示了根据本公开的第一实施例的半导体检测设备的截面示意图。

具体而言，如图1A所示，半导体检测设备100包括：探针110、探针卡120和压电元件140。探针110接合到探针卡120。压电元件140与探针110关联地设置，并被配置为响应于探针110与待检测件的接触而产生相关的电信号CS。压电元件140可以包括一个或多个压电元件，探针110也可以包括一个或多个探针。

根据本发明的实施例的半导体检测设备所使用的压电元件140可以是用于将感测到的力转化为电信号(例如电荷)的压电元件。由于压电元件140与探针110关联地设置，所以当探针110与待检测件接触而产生相互间的作用力时，压电元件140可以感测到这种接触所产生的作用力，从而产生与之相关的电信号CS。换言之，电信号CS可以反映探针110与待检测件的接触状况。在本文中，对于压电元件的类型并没有特别的限制，但需要其能够满足尺寸和精度要求。优选地，压电元件能够以较小的尺寸实现较高的精度，并且易于集成在半导体检测设备中。压电元件包括但不限于例如陶瓷压电器件、石英晶体压电器件、由易于与电子线路集成的材料硫化锌、氧化钙、硫化钙等材料制成的压电器件等等。

在一个实施例中，探针110可以通过接合件130接合到探针卡120上，如图1A所示。在另一个实施例中，探针110可以直接卡合到探针卡120上。在又一个实施例中，探针110可以直接焊接到探针卡120上或者与探针卡120一体地形成。注意，尽管图1A中示意性地示出了探针的形状，以及探针通过接合件接合到探针卡的这种接合方式，但本领域技术人员均了解，探针的形状不限于此，探针与探针卡的接合方式也不限于此，而是可以包括任意适合的探针形状和接合方式。此外，尽管图中仅示意性地例示了三个并排放置的探针以及相应的压电元件，但是本领域技术人员均理解，半导体检测设备可以包括任意数量、以任意方式排布的探针和压电元件。

继续参考图1A，半导体检测设备还包括卡盘150以用于支撑待检测件160。卡盘150和探针卡120能够相对于彼此移动，从而使得卡盘150上的待检测件160与探针卡120上的探针110能够相对于彼此移动。

在一些实施例中，卡盘150和探针卡120两者都可以移动，在这种情况下，可以选择同时或顺序地移动卡盘150和探针卡120来调整它们的相对位置，也可以选择移动卡盘150或者探针卡120中的一者来调整它们的相对位置。在另一些实施例中，卡盘150固定而探针卡120可以移动，或者卡盘150可以移动而探针卡120固定。

注意，待检测件160并非半导体检测设备100的部件，示出待检测件160只是为了更清楚地例示半导体检测设备100与待检测件160的相对位置以及配合关系。尽管图1A中所示的探针110与待检测件160并不接触，但是在半导体检测设备100的操作过程中，两者可能接触也可能不接触，图1A所例示的情况并不构成限制。在一些实施例中，半导体检测设备所能检测的待检测件160包括但不限于半导体衬底。“半导体衬底”是指含有半导体材料的衬底，其中半导体材料包括但不限于一元半导体材料(诸如，硅或锗等)或化合物半导体材料(诸如碳化硅、硅锗、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和/或锑化铟)或其组合。半导体衬底中可以形成有任意数量任意类型的器件(包括互连)，以用于实现任意的功能，因此，晶片、半导体电路等等都属于半导体衬底的范畴。

在一些实施例中，当待检测件160为半导体衬底时，探针110可以适于与半导体衬底上的导电接触件接触。导电接触件包括但不限于焊垫(PAD)、触点、管脚、引线等等。

半导体检测设备100还包括控制电路(图1A中未示出)，其被配置为基于电信号CS控制卡盘150和探针卡120的相对移动，以改变探针110与待检测件160的接触，从而使得电信号CS处于接触阈值范围内。接触阈值范围是确保探针与待检测件接触良好的接触作用力的范围所对应的在压电元件处产生的电信号的范围。

控制电路还可以被配置为：判断电信号CS是否处于接触阈值范围内，如果电信号CS小于接触阈值范围的下限，则控制卡盘150和探针卡120的相对移动以增加待检测件160和探针110之间的接触的作用力，以及如果电信号CS大于接触阈值范围中的上限，则控制卡盘150和探针卡120的相对移动以减小待检测件160和探针110之间的接触的作用力。

在一些实施例中，控制电路可以设置在半导体检测设备的除探针、探针卡以及卡盘以外的部分中，因此没有出现在图1A所示的设备截面图中。控制电路可以作为半导体检测设备中一个单独的组成部件存在，也可以集成在半导体检测设备的其它组成部件(例如整体控制电路)中。在上述情况下，需要将压电元件所产生的电信号CS引出到控制电路。图1A中以虚线箭头示出了电信号CS的引出，其表示压电元件所产生的电信号CS被引出以用于传送到例如控制电路中。注意，该虚线箭头并非半导体检测设备中实际存在的结构，而是为了示意性地示出电信号CS的可能的传输方向。在一些实施例中，电信号CS可以通过例如导线等引出。

在一些实施例中，压电元件140受力后产生的电信号是电荷，在这种情况下，控制电路可以包括转换电路部分以用于将压电元件所产生的电荷信号转化为电压信号。

图1B示意性地例示了转换电路部分的一种可能的实现方式。

在一些实施例中，如图1B中所示，压电元件140可以形成有两个电极，两个电极之间为绝缘压电材料。当压电元件受到力F时(尤其是在其敏感轴向上受力时)，两个电极分别聚集等量且极性相反的电荷Q和-Q。转换电路部分可以包括处理电路部分，其包括连接到压电元件的上极板的正输入端、连接到接地GND的负输入端以及输出端。转换电路部分还可以包括并联连接在处理电路部分的正输入端与输出端之间的起反馈作用的电容C_f和电阻R_f。处理电路部分包括但不限于放大器，其具体结构可以根据对压电元件产生的电荷信号的具体转换要求灵活设计。起反馈作用的电容C_f和电阻R_f也可以根据需要灵活设定。转换电路所产生的电压信号Uo与压电元件所受到的力F之间的对应关系可以如公式(1)所示。具体而言，输出电压Uo约等于压电元件所产生的电荷Q与反馈电容C_f的比值的负值，而压电元件所产生的电荷Q其受到的力F成正比，因此输出电压Uo正比于压电元件所受到的接触力F与反馈电容C_f的比值的负值。

本领域技术人员均了解，虽然图1B示意性地例示了转换电路部分的可能的实现方式，但本发明并不受限与此，控制电路可以包括任意类型的合适的转换电路，也可以不包括转换电路，此外，转换电路也可以独立于控制电路而存在。

在控制电路具备如图1B所示的转换电路部分的情况下，压电元件140所感测到的探针110与待检测件160之间的接触力与所产生的电压信号之间的对应关系如图1C所示。

图1C的横轴表示压电元件140所感测到的探针110与待检测件160之间的接触力F，纵轴表示转换电路部分产生的相应的电压信号U。在理想的状况下，如图1C所示，电压信号U与感测到的接触力F呈线性关系。但是本发明并不需要电压信号与接触力呈理想的线性转换关系，只需要电压信号U随着压电元件所感测到的接触力F的增大而单调变化即可。例如，电压信号可以随着接触力的增大而增大，或者电压信号可以随着接触力的增大而减小等等。

在半导体检测设备的探针与待检测件接触的过程中，存在适宜的接触力度范围。当接触力度处于适宜的接触力度范围内时，检测设备的探针与待检测件接触良好，从而能够正确检测待检测件。上述适宜的接触力度范围会对应于压电元件所产生的电信号的某个范围，即如前所述的接触阈值范围。图1C中也示意性地例示了适宜的接触力度范围(F₁到F₂之间的范围)和适宜的接触阈值范围(对应的电压信号U₁到U₂之间的范围)。

在一些实施例中，控制电路所使用的接触阈值范围可以预先存储在控制电路中，并且可以实时更改。优选地，接触阈值范围可以由半导体检测设备的操作人员进行更新或设置。

接触阈值范围的确定可以通过结合对待检测件的电学特性的测试来确定。例如，使用如前文所述的半导体检测设备在不同的接触状态下对已知的测试件进行检测，同时采集半导体检测设备中的压电元件所产生的电信号，然后依据检测结果确定表示接触良好的接触阈值范围。以一个具体流程为例，首先将接触电阻已知的测试晶片置于半导体检测设备中，然后在调整探针与测试晶片之间的接触力度的同时测量相应的接触电阻以及压电元件产生的电信号，从而得到测量结果与电信号之间的对应关系，其中，测量结果正确的范围所对应的电信号的范围即可以作为接触阈值范围。注意，上述具体流程仅作为例示，本领域技术人员均理解，获得接触阈值范围的方法不限于此，而是可以包括任意其它合适的方法。

虽然根据本发明的实施例的接触阈值范围的确定可能需要测试片，但是该接触阈值范围的使用可以非常广泛。具体来说，在本发明中，接触阈值范围与检测设备的探针和待检测件之间的适宜的接触力度相对应，因此只要是采用相同的导电接触件的待检测件，就可以使用相同的接触阈值范围，而无需重新测定，这显著的减少了检测流程的复杂度。

此外，根据本发明的实施例的检测设备能够实时地反映探针与待检测件的接触情况(例如探针与半导体衬底的焊垫的接触情况)，使得能够及时有效地控制检测设备与待检测件的接触情况，从而实现更为准确和高效的检测。

在一些实施例中，压电元件140可以设置在探针卡120中并且设置为能够接收从相应的探针110传导的力，其中压电元件140与探针110电隔离。图1A例示了压电元件140的一种可能的设置方式，即，压电元件140包括一个压电元件，其设置在探针卡120中并且对应地设置为能够接收从所有探针传导的力。在另一个实施例中，压电元件140可以包括多个压电元件，其中每个压电元件可以设置在探针卡中并且设置为能够接收从对应的一个探针传导的力或者设置为能够接收从对应的多个探针传导的力。例如，可以针对每个探针都对应地设置一个相应的压电元件，也可以针对每N个探针都对应地设置一个压电元件(N为大于1的正整数)。

本领域技术人员均理解，图1A仅例示了压电元件的一种可能的布置方式，本发明并不受限与此。在根据本发明的实施例中，可以包括一个或多个压电元件并且可以包括一个或多个探针，压电元件中的每个压电元件都可以设置在探针卡中并且设置为能够接收从相应的探针传导的力。

压电元件140可以具有任何形状，例如可以是与其所感测的多个探针的分布相对应的形状。优选地，当一个压电元件用于感测从多个探针传导的力时，压电元件的形状应能保证各个探针在受到相同的接触作用力时能够使得压电元件上产生相同量的电信号。

压电元件的数量越多、精度越高，测得的探针与待检测件的接触状况就越全面，对接触状况的控制也就越精确，例如，在针对每个探针都设置单独的压电元件的情况下，可以实时地得到每个探针与待检测件的接触情况。但是相应的，所需的压电元件越多，控制电路就会越复杂，而这两者都会增加设备的复杂度并且增加成本。因此，需要根据实际情况灵活设置压电元件。

在一些实施例中，设置在探针卡120中的压电元件140可以不接触探针110。此时压电元件140和探针110通过两者之间的探针卡的部分实现电隔离。在另一些实施例中，设置在探针卡120中的压电元件140和探针110之间可以设置有绝缘层以实现电隔离。为了避免电信号之间的相互干扰，在不干扰压电元件140的正常工作的情况下，可以在压电元件的整个表面140上设置绝缘层。

图2示意性地例示了根据本公开的第二实施例的半导体检测设备的截面示意图。由于图2中所示的半导体检测设备与图1所示的半导体检测设备存在诸多相同或相似之处，因此这里仅对二者的不同之处着重进行说明。上面结合图1所描述的内容也可以适用于图2所示的半导体检测设备的对应的特征。但请注意，图1和图2中的示例都不意图构成对本发明的限制。

具体而言，如图2所示，半导体检测设备200包括：探针210、探针卡220和压电元件240。探针210接合到探针卡220上。压电元件240与探针210关联地设置，并被配置为响应于探针210与待检测件的接触而产生相关的电信号CS1、CS2和CS3。压电元件240可以包括一个或多个压电元件，探针210也可以包括一个或多个探针。

在一个实施例中，探针210可以通过接合件230接合到探针卡220上，如图2所示。在另一个实施例中，探针210可以直接卡合到探针卡220上。在又一个实施例中，探针210可以直接焊接到探针卡上或者与探针卡一体地形成。注意，尽管图2中示意性地示出了探针的形状，以及探针通过接合件接合到探针卡的这种接合方式，但本领域技术人员均了解，探针的形状不限于此，探针与探针卡的接合方式也不限于此，而是可以包括任意适合的探针形状和接合方式。此外，尽管图中仅示意性地例示了三个并排放置的探针以及相应的压电元件，但是本领域技术人员均理解，半导体检测设备可以包括任意数量、以任意方式排布的探针和压电元件。

继续参考图2，半导体检测设备还包括卡盘150以用于支撑待检测件160。卡盘150和探针卡220能够相对于彼此移动，从而使得卡盘150上的待检测件160与探针卡220上的探针210能够相对于彼此移动。

在一些实施例中，压电元件240可以设置在探针卡220中并且设置为能够接收从相应的探针210传导的力，其中压电元件240与探针210电隔离。图2例示了压电元件240的一种可能的设置方式，即，压电元件240包括多个压电元件240，每个压电元件都设置在探针卡220中并且设置为能够接收从相应的一个探针210传导的力。在测试过程中，每个压电元件都会产生与所对应的一个探针的接触情况相关的电信号，因此有多个电信号CS1、CS2和CS3需要引出到控制电路。

半导体检测设备还包括控制电路(未示出)，其被配置为基于电信号CS1、CS2和CS3来控制卡盘150和探针卡240的相对移动，以改变探针210与待检测件160的接触，从而使得电信号CS1、CS2和CS3都处于接触阈值范围内。接触阈值范围可以是确保探针与待检测件接触良好的接触力度范围所对应的在压电元件处产生的电信号的范围。

通过如图2所示的半导体检测设备200，可以得到针对每个探针的单独的接触状况，因此能够更准确地实现对待检测件的检测。

图3示意性地例示了根据本公开的第三实施例的半导体检测设备的截面示意图。由于图3中所示的半导体检测设备与图1所示的半导体检测设备存在诸多相同或相似之处，因此这里仅对二者的不同之处着重进行说明。上面结合图1所描述的内容也可以适用于图3所示的半导体检测设备的对应的特征。但请注意，图1和图3中的示例都不意图构成对本发明的限制。

具体而言，如图3所示，半导体检测设备300包括：探针310、探针卡320和压电元件340。探针310接合到探针卡320上。压电元件340与探针310关联地设置，并被配置为响应于探针310与待检测件的接触产生相关的电信号CS1、CS2和CS3。

在一个实施例中，探针310可以通过接合件330接合到探针卡320上，如图3所示。在另一个实施例中，探针310可以直接卡合到探针卡320上。尽管图中仅示意性地例示了三个并排放置的探针和相应的三个压电元件，但是本领域技术人员均理解，半导体检测设备可以包括任意数量、以任意方式排布的探针以及相应地设置的压电元件。

继续参考图3，半导体检测设备还包括卡盘150以用于支撑待检测件160。卡盘150和探针卡320能够相对于彼此移动，从而使得卡盘150上的待检测件160与探针卡320上的探针310能够相对于彼此移动。

在一些实施例中，压电元件可以设置在相应的探针上或相应的探针中，并且设置为能够接收从相应的探针传导的力，其中压电元件与探针电隔离。图3例示了压电元件340的一种可能的设置方式，即，压电元件340设置在探针310中并且设置为能够接收从相应的探针310传导的力，其中压电元件340与探针310电隔离。探针310的用于与探针卡320接合的端部中设置有相对于与该端部关联的端表面的凹部312，该凹部312的底壁和侧壁上覆盖有绝缘层314，压电元件340设置在凹部314中。

在图3所示的半导体检测设备300中，压电元件340设置在探针310中，因而更易于感测到探针与待检测件接触时的作用力，从而能够更为准确和及时地反应探针与待检测件的接触状态。此外，探针易于更换，通过更换探针就可以更换不同的压电元件，从而易于根据需要灵活调整所需的压电元件。

在如图3所示的实施例中，压电元件340包括多个，每个压电元件都对应地设置在一个相应的探针中。在测试过程中，每个压电元件都会产生与所对应的一个探针与待检测件的接触情况相关的电信号，因此有多个电信号CS1、CS2和CS3需要引出到控制电路。

半导体检测设备还包括控制电路(未示出)，其被配置为基于电信号CS1、CS2和CS3控制卡盘150和探针卡320的相对移动，以改变探针310与待检测件160的接触，从而使得电信号CS1、CS2和CS3都处于接触阈值范围内。接触阈值范围可以是确保探针与待检测件接触良好的接触力度范围所对应的在压电元件处产生的电信号的范围。

通过如图3所示的半导体检测设备，可以得到针对每个探针的单独的接触状况，因此能够更准确地实现对待检测件的检测。

图4示意性地例示了根据本公开的第四实施例的半导体检测设备的截面示意图。由于图4中所示的半导体检测设备与图1所示的半导体检测设备存在诸多相同或相似之处，因此这里仅对二者的不同之处着重进行说明。上面结合图1所描述的内容也可以适用于图4所示的半导体检测设备的对应的特征。但请注意，图1和图4中的示例都不意图构成对本发明的限制。

具体而言，如图4所示，半导体检测设备400包括：探针410、探针卡420和压电元件440。探针410接合到探针卡420上。压电元件440与探针410关联地设置，并被配置为响应于探针410与待检测件的接触产生相关的电信号CS1、CS2和CS3。

在一个实施例中，探针410可以通过接合件430接合到探针卡420上，如图4所示。在另一个实施例中，探针410可以直接卡合到探针卡220上。尽管图中仅示意性地例示了三个并排放置的探针和相应的三个压电元件，但是本领域技术人员均理解，半导体检测设备可以包括任意数量、以任意方式排布的探针以及相应地设置的压电元件。

继续参考图4，半导体检测设备还包括卡盘150以用于支撑待检测件160。卡盘150和探针卡420能够相对于彼此移动，从而使得卡盘150上的待检测件160与探针卡420上的探针410能够相对于彼此移动。

在一些实施例中，压电元件可以设置在相应的探针上或相应的探针中，并且设置为能够接收从相应的探针传导的力，其中压电元件与探针电隔离。图4例示了压电元件440的一种可能的设置方式，即，压电元件440设置在相应的探针410上，并且设置为能够接收从相应的探针410传导的力，其中压电元件440与探针410电隔离。探针410的用于与探针卡420接合的端部设置为其横向尺寸小于与其邻接的部分，从而形成环绕探针410的用于与探针卡420接合的端部的凹陷416，凹陷416的表面上覆盖有绝缘层414，压电元件440设置在凹陷416中并且环绕探针410的用于与探针卡420接合的端部。注意，此处的“横向”指的是与探针的延伸方向(即，探针卡与卡盘相对移动的方向)垂直的方向。在探针的延伸方向上，探针410的与探针卡420接合的端部可以相对于压电元件440突出，也可以与压电元件440平齐。

在图4所示的半导体检测设备400中，压电元件440设置在探针410与探针卡420之间。当探针与待检测件接触并产生接触力时，压电元件能够感测到探针与探针卡之间的挤压力以及探针的可能的形变所产生的力，从而能够更为准确和及时地反映探针与待检测件的接触状态。此外，探针易于更换，通过更换探针就可以更换不同的压电元件，从而易于根据需要灵活调整所需的压电元件。

在如图4所示的实施例中，压电元件440包括多个压电元件，每个压电元件都对应地设置在一个相应的探针中。在测试过程中，每个压电元件都会产生与所对应的一个探针与待检测件的接触情况相关的电信号，因此有多个电信号CS1、CS2和CS3需要引出到控制电路。

半导体检测设备400还包括控制电路(未示出)，其被配置为基于电信号CS1、CS2和CS3控制卡盘150和探针卡440的相对移动，以改变探针410与待检测件160的接触，从而使得电信号CS1、CS2和CS2都处于接触阈值范围内。接触阈值范围可以对应于探针与待检测件接触良好的接触力度范围。

通过如图4所示的半导体检测设备，可以得到针对每个探针的单独的接触状况，因此能够实现对待检测件的更准确的检测。

图5示意性地例示了根据本公开的实施例的用于半导体检测设备的操作方法的流程图。

图5例示的操作方法500可以用于操作如前文所述的任意一种半导体检测设备(包括图1A、图2、图3和图4所示的半导体检测设备)。具体而言，在步骤502处，使待检测件被支撑于卡盘上。在步骤504处，使卡盘和探针卡相对移动从而使得探针与待检测件基本接触。在步骤506处，通过使用控制电路，基于电信号控制卡盘和探针卡的相对移动以改变探针与待检测件的接触，从而使得电信号处于接触阈值范围内。

在说明书及权利要求中的词语“前”、“后”、“顶”、“底”、“之上”、“之下”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其他取向上操作。

如在此所使用的，词语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。

如在此所使用的，词语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。词语“基本上”还允许由寄生效应、噪音以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。

上述描述可以指示被“连接”或“耦合”在一起的元件或节点或特征。如在此所使用的，除非另外明确说明，“连接”意指一个元件/节点/特征与另一种元件/节点/特征在电学上、机械上、逻辑上或以其它方式直接地连接(或者直接通信)。类似地，除非另外明确说明，“耦合”意指一个元件/节点/特征可以与另一元件/节点/特征以直接的或间接的方式在机械上、电学上、逻辑上或以其它方式连结以允许相互作用，即使这两个特征可能并没有直接连接也是如此。也就是说，“耦合”意图包含元件或其它特征的直接连结和间接连结，包括利用一个或多个中间元件的连接。

另外，仅仅为了参考的目的，还可以在下面描述中使用某种术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。

还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。

在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“布置/设置”、“安装/装配”、和/或“订购”对象等。

本领域技术人员应当意识到，在上述操作之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以结合成单个操作，单个操作可以分布于附加的操作中，并且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。而且，另选的实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在其他各种实施例中可以改变操作顺序。但是，其它的修改、变化和替换同样是可能的。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种半导体检测设备，其特征在于，所述设备包括：

探针；

探针卡，所述探针接合到所述探针卡；以及

压电元件，与所述探针关联地设置，并被配置为响应于所述探针与待检测件的接触，产生相关的电信号。

2.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述设备还包括：

卡盘，用于支撑所述待检测件，其中所述卡盘和所述探针卡能够相对于彼此移动；

控制电路，被配置为基于所述电信号控制所述卡盘和所述探针卡的相对移动，以改变所述探针与所述待检测件的接触，从而使得所述电信号处于接触阈值范围内。

3.根据权利要求2所述的检测设备，其特征在于，所述控制电路被配置为：

判断所述电信号是否处于所述接触阈值范围内，

如果所述电信号小于所述接触阈值范围的下限，则控制所述卡盘和所述探针卡的相对移动，以增加所述待检测件和所述探针之间的接触的作用力，以及

如果所述电信号大于所述接触阈值范围的上限，则控制所述卡盘和所述探针卡的相对移动，以减小所述待检测件和所述探针之间的接触的作用力。

4.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于，所述设备包括多个所述压电元件和多个所述探针。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的检测设备，其特征在于，所述压电元件设置在所述探针卡中并且设置为能够接收从相应的探针传导的力，其中所述压电元件与所述探针电隔离。

6.根据权利要求1至4中的任一项所述的检测设备，其特征在于，所述压电元件设置在相应的探针上或相应的探针中，并且设置为能够接收从相应的探针传导的力，其中所述压电元件与所述探针电隔离。

7.根据权利要求6所述的检测设备，其特征在于，所述探针的用于与所述探针卡接合的端部中设置有相对于与该端部关联的端表面的凹部，所述凹部的底壁和侧壁上覆盖有绝缘层，所述压电元件设置在所述凹部中。

8.根据权利要求6所述的检测设备，其特征在于，所述探针的用于与所述探针卡接合的端部设置为其横向尺寸小于与其邻接的部分，从而形成环绕所述端部的凹陷，所述凹陷的表面上覆盖有绝缘层，所述压电元件设置在所述凹陷中并且环绕所述探针的所述端部。

9.根据权利要求1至4中的任一项所述的检测设备，其特征在于，所述待检测件是半导体衬底，所述探针适于与所述半导体衬底上的导电接触件接触。

10.一种用于根据权利要求1-9中的任一项所述的半导体检测设备的操作方法，其特征在于，所述方法包括：

使所述待检测件被支撑于所述卡盘上；

使所述卡盘和所述探针卡相对移动从而使得所述探针与所述待检测件基本接触；

通过使用控制电路，基于所述电信号控制所述卡盘和所述探针卡的相对移动，以改变所述探针与所述待检测件的接触，从而使得所述电信号处于接触阈值范围内。