CN111812366A - 一种基于微机电系统的晶圆测试微细探针的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于微机电系统的晶圆测试微细探针的制作方法，包括以下步骤：在种子层上旋涂光刻胶；限定探针的形状为掩膜，将掩膜覆盖于种子层的旋涂光刻胶的一侧表面上；将光刻胶曝光显影；在暴露的部分种子层上电镀形成第一金属层、第二金属层；在第二金属层上旋涂一层光刻胶并曝光显影；对暴露的第二金属层及其底部的第一金属层进行腐蚀；在第二金属层依次电镀形成第三金属层、第四金属层、第五金属层；在第五金属层上电镀一层第六金属层；移除光刻胶，切割并腐蚀第六金属层，并将第一金属层至第五金属层从种子层上剥离，形成探针。本发明利用本发明的制作方法制作的探针其精度较高，可满足微小间距的芯片测试的要求。

Description

一种基于微机电系统的晶圆测试微细探针的制作方法
技术领域
本发明涉及晶圆测试领域，更具体的说，是一种基于微机电系统的晶圆测试微细探针的制作方法。
背景技术
近年来，中国半导体迎来了一个飞速发展的时代，芯片产业更是蓬勃发展。但是在晶圆测试领域，当芯片的布局是矩阵的时候，传统的悬臂针就不能再使用了，为了能够测试相关的芯片就必须要使用垂直针卡。Cobra是一种使用机械冲压的方式制造的垂直针卡探针，由于工艺和设备的限制，其精度只能保证在+/-10um以上。这远远不能满足小间距大针数的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于微机电系统的晶圆测试微细探针的制作方法，利用本发明的制作方法制作的探针其精度较高，可满足微小间距的芯片测试的要求。
其技术方案如下：
一种基于微机电系统的晶圆测试微细探针的制作方法，包括以下步骤：
在晶圆表面溅射一层种子层；
在种子层的一侧表面旋涂光刻胶；
限定探针的形状为掩膜，将掩膜覆盖于种子层的旋涂光刻胶的一侧表面上；
将光刻胶曝光显影后，暴露出部分所述种子层；
在暴露的部分种子层上电镀形成第一金属层；
在第一金属层上电镀形成第二金属层；
在第二金属层上旋涂一层光刻胶，并将光刻胶曝光显影后，暴露出部分所述第二金属层；
对暴露的第二金属层及其底部的第一金属层进行腐蚀，形成探针尾部的形状；
在第二金属层上电镀形成第三金属层；
在第三金属层上电镀形成第四金属层；
在第四金属层上电镀形成第五金属层；
在第五金属层上电镀一层第六金属层；
移除光刻胶，切割并腐蚀第六金属层，并将第一金属层、第二金属层、第三金属层、第四金属层、第五金属层从种子层上剥离，形成探针。
进一步地，所述第一金属层的材料为钯合金。
进一步地，所述第四金属层的材料为钯合金。
进一步地，所述第一金属层、第四金层层的厚度为12um+/-5um。
进一步地，所述第二金属层、第三金属层、第五金属层的材料为铜。
进一步地，所述第二金属层、第三金属层、第五金层的厚度为1um。
进一步地，所述第六金属层的材料为金。
下面对本发明的优点或原理进行说明：
1、本发明的基于微机电系统的晶圆测试微细探针采用多层电镀的方法进行制作，采用本发明的方法制作的探针其精度较高，其精度可达到+/-1um,可满足微小间距的芯片测试的要求。
2、本发明的探针采用多层复合材料制作而成，部分层可为导电层，部分层可为耐磨层，即加强了探针的耐磨性和硬度等机械性能，同时又具有良好的导电性。
附图说明
图1是本发明一实施例的探针的制作方法的流程图；
图2是本发明实施例的探针主体的结构示意图；
图3是本发明实施例的探针主体的剖视图；
图4是图3中A部的局部放大图；
图5是本发明实施例的连接部的剖视图；
图6是图5中B部的局部放大图；
图7是本发明实施例的使用状态参考图；
附图标记说明：
1、探针主体；2、尾部；3、头部；4、连接部；5、凹槽；6、导电层；7、耐磨层；8、第一凸起；9、第二凸起；10、上盖板；11、下盖板；12、PCB板；13、芯片。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“中”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1所示，本发明在一实施例中公开了一种基于微机电系统的晶圆测试微细探针的制作方法,包括以下步骤：
S10：在晶圆表面溅射一层种子层；
S20：在种子层的一侧表面旋涂光刻胶；
S30：限定探针的形状为掩膜，将掩膜覆盖于种子层的旋涂光刻胶的一侧表面上；
S40：将光刻胶曝光显影后，暴露出部分所述种子层；
S50：在暴露的部分种子层上电镀形成第一金属层；
S60：在第一金属层上电镀形成第二金属层；
S70：在第二金属层上旋涂一层光刻胶，并将光刻胶曝光显影后，暴露出部分所述第二金属层；
S80：对暴露的第二金属层及其底部的第一金属层进行腐蚀，形成探针尾部的形状；
S90：在第二金属层上电镀形成第三金属层；
S100：在第三金属层上电镀形成第四金属层；
S110：在第四金属层上电镀形成第五金属层；
S120：在第五金属层上电镀一层第六金属层；
S130：移除光刻胶，切割并腐蚀第六金属层，并将第一金属层、第二金属层、第三金属层、第四金属层、第五金属层从种子层上剥离，形成探针。
优选的，种子层的材料为铝、铬、铜等金属，在晶圆表面可以采用溅射形成一层种子层，还可以采用其他方式形成种子层，并不限于溅射方式。
在种子层上旋涂光刻胶的厚度大约为32um，光刻胶可采用在275焦耳热量下曝光30秒后，然后沟道刻蚀的方式进行曝光显影，还可以采用其他方式进行曝光显影。种子层曝光显影后电镀第一金属层，优选地，第一金属层的材料为钯合金，第一金属层的厚度为12um+/-5um，优选地，第一金属层的厚度为12um。接着在第一金属层上电镀第二金属层，第二金属层的材料为铜，第二金属层的厚度为1um。
电镀第一金属层、第二金属层后，探针的大概形状已经形成，为了对探针的形状进行进一步的细化，还需要在第二金属层上旋涂32um光刻胶，并将该光刻胶在275焦耳热量下曝光30秒后，然后沟道刻蚀及深沟刻蚀的方式进行曝光显影。然后对暴露的第二金属层及其第底部的第一金属层进行腐蚀，形成探针尾部的形状，至此探针的形状已形成。
接着在第二金属层上电镀第三金属层，在第三金属层上电镀第四金属层，在第四金属层上电镀第五金属层等形成探针的多层结构。优选地，第三金属层的材料为铜，第四金属层的材料为钯合金，第五金属层的材料为铜。优选地，第四金属层的厚度为12um，第三金属层、第五金属层的厚度为1um。探针的多层结构并不限于上述五层金属层，还可继续电镀其他金属层等。
然后在第五金属层上电镀第六金属层，优选地，第六金属层为金层，接着采用激光和离子蚀刻等移出光刻胶，切割并腐蚀金层完成探针的剥离工作。
本发明的基于微机电系统的晶圆测试微细探针采用多层电镀的方法进行制作，采用本发明的方法制作的探针其精度较高，可满足微小间距的芯片测试的要求。该探针采用多层复合材料制作而成，部分层可为导电层，部分层可为耐磨层，即加强了探针的耐磨性和硬度等机械性能，同时又具有良好的导电性。
如图2至图7所示，本发明在一实施例中公开了一种基于微机电系统的晶圆测试微细探针，该微细探针包括探针主体1，所述探针主体1呈近似“L”型结构，所述探针主体1包括尾部2、头部3，以及位于尾部2、头部3之间、用于连接尾部2、头部3的连接部4，所述连接部4上设有平行于所述连接部4的凹槽5，所述凹槽5前后贯通于所述连接部4。
本实施例的探针用于测试时，尾部2与PCB板12相接触，头部3与芯片13相接触。在具体应用中，PCB板12侧固定不动，芯片13接触探针后，促使探针产生屈曲变形，并产生微小的弹力，当探针屈曲变形的时候，可以降低探针屈曲的弹力，实现探针弹性接触芯片，从而保护芯片13，不损坏芯片13。本发明的探针的体积较小，探针可做的很细，可用于对微小间距的芯片13进行测试。
探针主体1还可采用多层复合材料制作而成，优选地，可采用五层复合材料制作而成，其中有两层为导电层6，三层为耐磨层7。所述导电层6与所述耐磨层7间隔分布，优选地，其中两层耐磨层7分别位于探针主体1的两个最外侧。
在上述实施例中，导电层6采用导电性能好的材料制成，用于提高探针主体1的导电能力，优选地，该导电性能好的材料为铜及铜的合金，银及银的合金等。耐磨层7采用比较耐磨的材料制作而成，用于提高探针主体1的机械磨损寿命，优选地，该比较耐磨的材料为钯及钯合金、铑、钯钴合金等。
本实施例的所述尾部2具有第一凸起8，所述第一凸起8的一端固定于所述尾部2，所述第一凸起8的另一端向所述头部3的斜下方延伸。
所述尾部2还设有第二凸起9，所述第二凸起9至所述尾部2尾部的距离大于所述第一凸起8至所述尾部2尾部的距离，所述第一凸起8、第二凸起9分别位于所述尾部2的不同侧面。
如图7所示，图7为探针主体1用于测试时的参考图。探针主体1用于测试时，由于尾部2设有第一凸起8，第一凸起8与探针主体1总的截面的宽度大于上盖板10的通孔的宽度，所以安装时探针主体1的头部3的一端先穿过上盖板10的通孔，然后穿过下盖板11的通孔。探针主体1与上盖板10、下盖板11连接后，由于第一凸起8的存在，探针主体1不会从上盖板10的通孔内掉落。第二凸起9位于上盖板10的通孔内，第二凸起9于通孔的孔壁有一定的摩擦力，可限制探针主体1在通孔内的活动性。
本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或组合，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于微机电系统的晶圆测试微细探针的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
在晶圆表面溅射一层种子层；
在种子层的一侧表面旋涂光刻胶；
限定探针的形状为掩膜，将掩膜覆盖于种子层的旋涂光刻胶的一侧表面上；
将光刻胶曝光显影后，暴露出部分所述种子层；
在暴露的部分种子层上电镀形成第一金属层；
在第一金属层上电镀形成第二金属层；
在第二金属层上旋涂一层光刻胶，并将光刻胶曝光显影后，暴露出部分所述第二金属层；
对暴露的第二金属层及其底部的第一金属层进行腐蚀，形成探针尾部的形状；
在第二金属层上电镀形成第三金属层；
在第三金属层上电镀形成第四金属层；
在第四金属层上电镀形成第五金属层；
在第五金属层上电镀一层第六金属层；
移除光刻胶，切割并腐蚀第六金属层，并将第一金属层、第二金属层、第三金属层、第四金属层、第五金属层从种子层上剥离，形成探针。
2.如权利要求1所述的基于微机电系统的晶圆测试微细探针的制作方法，其特征在于，所述第一金属层的材料为钯合金。
3.如权利要求1所述的基于微机电系统的晶圆测试微细探针的制作方法，其特征在于，所述第四金属层的材料为钯合金。
4.如权利要求1所述的基于微机电系统的晶圆测试微细探针的制作方法，其特征在于，所述第一金属层、第四金层层的厚度为12um+/-5um。
5.如权利要求1至4任一项所述的基于微机电系统的晶圆测试微细探针的制作方法，其特征在于，所述第二金属层、第三金属层、第五金属层的材料为铜。
6.如权利要求1所述的基于微机电系统的晶圆测试微细探针的制作方法，其特征在于，所述第二金属层、第三金属层、第五金层的厚度为1um。
7.如权利要求1所述的基于微机电系统的晶圆测试微细探针的制作方法，其特征在于，所述第六金属层的材料为金。
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