CN113454467A - 用于微装置检验的探针结构 - Google Patents

Abstract

一种探针卡组合件包括：衬底；一或多个探针单元，其与所述衬底接触，每一探针单元包括：电极，其经集成于所述衬底上；桥接器，其经形成于所述电极之上以包括力传感器；探针，其具有经连接到所述桥接器的探针尖端，所述探针经偏置以允许测量经安置于晶片上的微装置的至少一个属性。所述探针卡中的探针阵列用于通过以下各者来测试微装置：使所述阵列与衬底上的对应微装置对准；将所述探针卡移动到所述微装置；使至少一个探针偏置以允许测量所述微装置的至少一个属性；监测至少一个属性的改变；及通过所述微装置的至少一个属性的所述改变来检测到所述微装置的连接。

Description

用于微装置检验的探针结构

相关申请案的交叉参考

本申请案主张对2019年2月21日申请的第62/808,593号美国临时专利申请案的优先权及权益，所述美国专利申请案特此以其全文引用方式并入本文中。

技术领域

本公开涉及一种包含改进探针卡组合件的晶片检验设备。

背景技术

一般来说，探针卡用于测试半导体芯片的晶片。在探针卡定位于晶片上方期间，探针卡有时无法与晶片均匀地接触且变得倾斜。需要提供改进探针卡组合件以实现与晶片的均匀接触。

发明内容

根据一个实施例，提供一种探针卡组合件。所述探针卡组合件包括：衬底；一或多个探针单元，其与所述衬底接触，其中每一探针单元包括：力传感器或电极，其集成于所述衬底上；桥接器，其形成于所述力传感器上或上方；及探针，其具有连接到所述桥接器的探针尖端，其中所述探针经偏置以允许测量安置于晶片上的微装置的至少一个属性。

根据另一实施例，提供一种测试微装置阵列的方法，其包括：探针卡中的探针阵列；使所述探针阵列与衬底上的对应微装置对准；将所述探针卡移动到所述微装置；使至少一个探针偏置以允许测量所述至少一个微装置的至少一个属性；监测所述微装置的至少一个属性的改变；及通过所述微装置的至少一个属性的所述改变检测到所述微装置的连接。

根据一些实施例，可提供一种使微装置的晶片平坦化以进行测试的方法。所述方法包括：为连接到所述晶片的至少一个探针单元提供至少一个支撑件；将所述晶片中不具有待测试微装置的对应区域对准到所述至少一个支撑件；及使用所述支撑件推动所述对应区域。

附图说明

在阅读以下详细描述且参考图式之后将变得明白本公开的前述及其它优点。

图1说明根据本发明的实施例的探针卡组合件的横截面视图。

图2说明具有探针单元的力电极在栅格中的布置。

图3说明根据本发明的实施例的探针卡组合件的横截面视图。

图4说明力电极及测试电极在栅格中的布置。

图5说明晶片的不同区带。

图6说明使用支撑件推动晶片以变得平坦。

虽然本公开易于以各种修改及替代形式呈现，但已在图式中通过实例展示且将在本文中详细描述特定实施例或实施方案。然而，应理解，本发明不希望限于所公开的特定形式。而是，本公开将涵盖落入由随附权利要求书定义的本发明的精神及范围内的全部修改、等效物及替代方案。

具体实施方式

除非另外定义，否则本文中使用的全部技术及科学术语具有与本发明所属技术的所属领域的一般技术人员通常所理解的相同的含义。

如在说明书及权利要求书中使用，单数形式“一(a/an)”、及“所述”包含复数参考，除非上下文另外明确指示。

如本文中使用的术语“包括”将被理解为意味着下列列表是非详尽性的且可包含或可不包含任何其它额外适合项目，例如一或多个另外特征、组件及/或元件(视情况)。术语“微装置”、“微LED”都是指半导体芯片的实例。

一般来说，探针卡用于测试半导体芯片的晶片。在探针卡于晶片上方的定位期间，探针卡可无法与晶片均匀地接触且变得倾斜。需要提供均匀地感测探针与晶片的接触的改进探针组合件/单元。

根据一个实施例，提供改进探针卡组合件。

根据另一实施例，探针卡组合件包括衬底及与衬底接触的一或多个探针单元。

在一个情况中，每一探针单元包括集成于衬底上的力传感器/电极。在另一情况中，力传感器或电极可为探针尖端的一部分。

根据一些实施例，桥接器可形成于力传感器上方。桥接器可具有一或多个导电层。桥接器可包括用于使用力传感器产生电容的第一导电层及将探针尖端连接到信号的第二导电层。第一导电层及第二导电层可为相同或不同层。

在一个实施例中，电介质层可设置于力传感器与桥接器之间。

在另一实施例中，桥接器可具有一个以上探针尖端，其具有一个以上电极以将其连接到信号。桥接器可为电介质层及导电层的组合。

在一个情况中，在探针尖端触碰微装置或衬底上的触点时，桥接器变形，从而改变力电极与桥接器上的导电层之间的电容。此改变可用于校准施加到探针的力。在另一情况中，桥接器的变形改变桥接器上的导电层的电阻，其可经测量以提取施加到探针的力。

根据又其它实施例，在探针尖端触碰衬底上的微装置时，桥接器可变形，使得探针的电特性改变。电特性包括力传感器与桥接器的第一导电层之间的电容改变或电阻改变。

在一个情况中，电特性的改变用于在将力施加到微装置时识别微装置与探针尖端之间的连接。

根据另一实施例，可在推动探针卡朝向装置时周期性地检查探针尖端与微装置之间的接触。探针可经偏置以允许测量微装置的至少一个属性且监测看到微装置的至少一个属性的改变。探针卡的不同区域中的微装置的至少一个属性的改变可识别连接区域及未连接区域。

在另一实施例中，测试微装置阵列的方法可包括这些步骤：1)将探针卡移动到微装置，同时使探针偏置以允许在不损害微装置的情况下测量微装置的至少一个属性；2)在探针移动朝向微装置时在与探针卡相关的不同区域中监测微装置的至少一个属性；及3)如果在一或多个区域中发生与电耦合相关的至少一个属性的改变，那么将其它区域移动朝向微装置且停止移动经耦合区域。

在一个情况中，响应于在一些区域中不具有探针尖端与微装置之间的连接，探针可倾斜朝向未连接区域。此适用于单个尖端或尖端阵列。

在一个情况中，电容或电阻的改变可用于检测衬底上的有缺陷微装置。

在另一情况中，电容/电阻的改变可用于检测探针卡的均匀性。信号可为垂直连接、水平连接或另一集群格式。

根据又另一实施例，连接测试探针尖端可设置于不同区域上(例如，拐角或边缘上)以检测接触。如果连接测试探针在一些区域中连接到晶片且在其它区域中未连接到晶片，那么可将探针卡倾斜朝向未连接区域。

在一个情况中，支撑件可用于推动晶片以使其平坦。在一个情况中，可为每一探针提供不同区带，其中每一探针可覆盖区带或一个探针可在区带之间移动。

在另一情况中，至少一个支撑件可具备探针单元。支撑件可与晶片对准以覆盖非作用区域(即，不会被测试的区域)且支撑件可接近于晶片且推动晶片以使其平坦。

下文更详细描述根据所提供的当前结构及过程的各种实施例。

参考图1，说明探针卡组合件100。探针卡组合件包括衬底102。衬底可为由玻璃、蓝宝石或其它材料制成。衬底102可具有与衬底接触的一或多个探针单元(112、114)。每一探针单元(112、114)可包括经集成于衬底上的力传感器或电极106。电介质层108可被设置于力电极/传感器106上方。桥接器110可为形成于力电极106上或上方。具有探针尖端的探针104可被连接到桥接器110。桥接器具有一或多个导电层。在一个情况中，桥接器可包括第一导电层，以使用力电极/传感器106来产生电容。在另一情况中，桥接器可包括第二导电层，其将探针尖端连接到晶片上的微装置以产生信号。第一导电层及第二导电层可为相同或不同层。在一个情况中，力电极/传感器106可为探针尖端的一部分。桥接器110可具有一个以上探针尖端，其具有一个以上力电极/传感器，以将其连接到信号。在一个实施例中，探针经偏置以允许测量被安置于晶片上的微装置的电特性。

在探针尖端与微装置接触时，桥接器变形且其改变探针的电特性。电特性改变可包括力电极/传感器与桥接器之间的电容或电阻的改变。电特性的改变可被用于在将力施加到微装置时识别微装置与探针尖端之间的连接。

在一个实施例中，当探针尖端与微装置或衬底接触时，桥接器可由于力电极与桥接器上的电极之间的电容的改变而变形。电容的改变可用于校准施加到探针的力。在另一情况中，桥接器的偏转改变桥接器的导电层的电阻。

在另一实施例中，可在推动探针朝向装置时定期地监测探针尖端与微装置之间的连接。可测量不同区域中的连接。如果一些区域连接且一些区域未连接，那么将探针卡倾斜朝向未连接区域。

而且，连接测试探针尖端可设置于其中探针连接到微装置的区域上。连接测试探针尖端可设置于探针卡的拐角上。

参考图2，可提供具有探针单元的力电极在栅格中的布置。栅格208展示按列设置于探针单元上的多个力电极204。多个探针电极206可按行形成。可激活至少一个行中的探针电极且可从力电极检测电容/电阻。因此，力电极的电容/电阻的改变可与所述行相关联。激活可通过不同行旋转。多个探针单元206可设置于衬底上。在一个情况中，力电极204可为探针的探针尖端的一部分。在一个实施例中，可提供具有探针单元的力电极在栅格中的不同布置。信号可为垂直连接、水平连接或另一集群格式。

参考图3，可提供两种提供探针卡组合件的替代方法。在如图1中论述的情况1中，探针卡组合件包括衬底102。衬底可由玻璃、蓝宝石或其它材料制成。衬底102可具有与衬底接触的一或多个探针单元(120、130)。每一探针单元(120、130)可包括集成于衬底上的力传感器或电极106。电介质层108可设置于力电极/传感器106上方。桥接器110可形成于力电极106上或上方。具有探针尖端的探针112可连接到桥接器110。桥接器具有一或多个导电层。在一个情况中，桥接器可包括第一导电层以使用力电极/传感器106产生电容。在另一情况中，桥接器可包括第二导电层，其将探针尖端连接到晶片上的微装置以产生信号。第一导电层及第二导电层可为相同或不同层。在一个情况中，力电极/传感器106可为探针尖端的部分。桥接器110可具有一个以上探针尖端，其具有一个以上力电极/传感器以将其连接到信号。

在另一情况(情况2)中，仅提供单个桥接器310以连接衬底302上的一或多个探针(304、306)。此处，一个以上探针(304、306)形成于桥接器310的顶部上且桥接器上的电极308可经图案化以在需要时提供到每一探针的独立连接。

参考图4，测试电极(406、404、402)可经设置以连接其中探针连接到微装置的区域上的测试探针尖端。在一个情况中，连接测试探针尖端可设置于不同区域上(例如，拐角或边缘上)以检测接触。如果连接测试探针在一些区域中连接到晶片且在其它区域中未连接到晶片，那么可将探针卡倾斜朝向未连接区域。

参考图5，晶片/衬底500可具备不同区带502。每一区带可具备探针，其具有探针尖端以测试晶片上的微装置。在一个情况中，探针可覆盖一个区带，或其可覆盖晶片上划分的全部区带。探针可在不同区带之间移动。为测试晶片上的微装置，可在探针卡中提供探针阵列。探针可对准到晶片/衬底上的对应微装置。探针卡可移动到微装置。一或多个探针可经偏置以允许测量至少一个微装置的至少一个属性。可定期地监测探针以监测微装置的至少一个属性的改变且可通过微装置的至少一个属性的改变检测到微装置的连接。探针卡的不同区域中的微装置的至少一个属性的改变可识别连接区域及未连接区域。响应于在一些区域处不具有探针尖端与微装置之间的连接，探针可倾斜朝向未连接区域。

参考图6，支撑件可经提供以使晶片平坦化。由于晶片610可归因于应力而具有弯曲或变形，所以使用探针卡探测相对大区域可具挑战性，尤其对于精细探针尖端。在一个情况中，至少一个支撑件602可具备探针单元(604、606)。探针单元周围可存在一个以上支撑件。探针单元包括集成于衬底上的至少一个力传感器、力电极/传感器上方的电介质层且桥接器可形成于力电极上或上方。探针具有可连接到桥接器的探针尖端。桥接器具有一或多个导电层。

在一个实施例中，支撑件602可与晶片610对准以覆盖非作用区域(即，不会被测试的区域)且支撑件可接近于晶片610且推动晶片以使其平坦。在一个情况中，探针卡可在由支撑件产生的晶片的不同区带之间移动。在另一情况中，不同探针卡可用于每一区带。响应于在一些区域处不具有探针尖端与微装置之间的连接，可使用支撑件将探针倾斜朝向未连接区域。

根据一个实施例，可提供探针卡组合件。探针卡组合件可包括：衬底；一或多个探针单元，其与衬底接触，其中每一探针单元包括：力传感器或电极，其集成于衬底上；桥接器，其形成于力传感器上或上方；及探针，其具有连接到桥接器的探针尖端，其中探针经偏置以允许测量安置于晶片上的微装置的至少一个属性。

根据另一实施例，电介质层可夹置于力传感器与桥接器之间。桥接器可包括用于使用力传感器产生电容的第一导电层及将探针尖端连接到信号的第二导电层。第一导电层及第二导电层是相同或不同层。

根据一些实施例，在探针尖端与微装置接触时，桥接器可变形，且其改变探针的电特性。电特性改变包括力传感器与桥接器的第一导电层之间的电容改变或电阻改变。

根据另一实施例，电特性的改变用于在将力施加到微装置时识别微装置与探针尖端之间的连接。响应于在一些区域处不具有探针尖端与微装置之间的连接，探针可倾斜朝向未连接区域。连接测试探针尖端可被设置于其中探针经连接到微装置的区域上。

根据一些实施例，可提供测试微装置阵列的方法。所述方法可包括：在探针卡中提供探针阵列；使探针阵列与衬底上的对应微装置对准；将探针卡移动到微装置；使一或多个探针偏置以允许测量至少一个微装置的至少一个属性；监测微装置的至少一个属性的改变；及通过微装置的至少一个属性的改变来检测到微装置的连接。在探针卡的不同区域处，使一或多个探针偏置。

根据另一实施例，探针卡的不同区域中的微装置的至少一个属性的改变识别连接区域及未连接区域。响应于在一些区域处不具有探针尖端与微装置之间的连接，探针可倾斜朝向未连接区域。

根据一些实施例，监测微装置的至少一个属性的改变可包括监测电容或电阻的改变。一或多个力电极可被用于一或多个探针以检测连接。

根据一个实施例，提供使微装置的晶片平坦化以进行测试的方法，其包括：为经连接到晶片的至少一个探针单元提供至少一个支撑件；将晶片中不具有待测试微装置的对应区域对准到至少一个支撑件；及使用支撑件来推动对应区域。

根据另一实施例，至少一个支撑件可产生不同区带，且每一区带具有覆盖所述区带以测试微装置的探针卡。在另一情况中，在由至少一个支撑件产生的晶片的不同区带之间，移动单个探针卡。

在一个情况中，探针的导电部分与半导体芯片的接触点之间存在电介质。此处，信号在探针与半导体芯片之间电容或电感耦合。

虽然本公开易于以各种修改及替代形式呈现，但已在图式中通过实例展示且在本文中详细描述特定实施例或实施方案。然而，应理解，本公开不希望限于所公开的特定形式。而是，本公开将涵盖落入由所附权利要求书定义的本发明的精神及范围内的全部修改、等效物及替代方案。

Claims (25)

1.一种探针卡组合件，其包括：

衬底；

一或多个探针单元，其与所述衬底接触，其中每一探针单元包括：

力传感器或电极，其经集成于所述衬底上；

桥接器，其经形成于所述力传感器上或上方；及

探针，其具有经连接到所述桥接器的探针尖端，其中所述探针经偏置以允许测量经安置于晶片上的微装置的至少一个属性。

2.根据权利要求1所述的探针卡组合件，进一步包括：

电介质层，其经夹置于所述力传感器与所述桥接器之间。

3.根据权利要求1所述的探针卡组合件，其中所述桥接器包括第一导电层以使用所述力传感器来产生电容。

4.根据权利要求1所述的探针卡组合件，其中所述桥接器包括将所述探针尖端连接到信号的第二导电层。

5.根据权利要求2所述的探针卡组合件，其中所述第一导电层及所述第二导电层是相同或不同层。

6.根据权利要求1所述的探针卡组合件，其中在所述探针尖端与所述微装置接触时，所述桥接器变形，其改变所述探针的电特性。

7.根据权利要求6所述的探针卡组合件，其中电特性的所述改变包括所述力传感器与所述桥接器的所述第一导电层之间的电容改变。

8.根据权利要求6所述的探针卡组合件，其中电特性的所述改变包括所述力传感器与所述桥接器的所述第一导电层之间的电阻改变。

9.根据权利要求6所述的探针卡组合件，其中电特性的所述改变用于在将力施加到所述微装置时识别所述微装置与所述探针尖端之间的连接。

10.根据权利要求9所述的探针卡组合件，其中响应于在区域处不具有所述探针尖端与所述微装置之间的连接，所述探针倾斜朝向所述未连接区域。

11.根据权利要求1所述的探针卡组合件，进一步包括：

连接测试探针尖端，其在所述探针经连接到所述微装置的区域上。

12.一种测试微装置阵列的方法，其包括：

在探针卡中提供探针阵列；

使所述探针阵列与衬底上的对应微装置对准；

将所述探针卡移动到所述微装置；

使一或多个探针偏置以允许测量所述至少一个微装置的至少一个属性；

监测所述微装置的至少一个属性的改变；及

通过所述微装置的至少一个属性的所述改变来检测到所述微装置的连接。

13.根据权利要求12所述的方法，其中在所述探针卡的不同区域处，使所述一或多个探针偏置。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述探针卡的不同区域中的所述微装置的至少一个属性的所述改变识别连接区域及未连接区域。

15.根据权利要求12所述的方法，其中响应于在一些区域处不具有所述探针尖端与所述微装置之间的连接，所述探针倾斜朝向所述未连接区域。

16.根据权利要求12所述的方法，其中监测所述微装置的至少一个属性的所述改变包括监测电容或电阻的改变。

17.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：利用到所述一或多个探针的一或多个力电极以检测所述连接。

18.一种使微装置的晶片平坦化以进行测试的方法，其包括：

为经连接到所述晶片的至少一个探针单元提供至少一个支撑件；

将所述晶片中不具有待测试微装置的对应区域对准到所述至少一个支撑件；

使用所述支撑件推动所述对应区域。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述至少一个支撑件产生不同区带，且每一区带具有覆盖所述区带以测试所述微装置的探针卡。

20.根据权利要求18所述的方法，其中单个探针卡在由所述至少一个支撑件产生的所述晶片的所述不同区带之间移动。

21.根据权利要求1所述的探针卡组合件，其中所述力传感器或电极可为所述探针尖端的一部分。

22.根据权利要求7所述的探针卡组合件，其中电容的所述改变用于校准经施加到所述探针的力。

23.根据权利要求6所述的探针卡组合件，其中所述桥接器的所述变形改变所述桥接器上的所述导电层的所述电阻，其可经测量以提取经施加到所述探针的所述力。

24.根据权利要求6所述的探针卡组合件，其中电特性的所述改变用于检测所述探针卡的均匀性。

25.根据权利要求6所述的探针卡组合件，其中在推动所述探针卡朝向所述装置时，周期性地检查所述探针尖端与所述微装置之间的所述接触。

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