KR100736678B1

KR100736678B1 - 프로브 구조물 제조 방법

Info

Publication number: KR100736678B1
Application number: KR1020060073790A
Authority: KR
Inventors: 김봉환; 박범진; 김종복; 이치우
Original assignee: 주식회사 유니테스트
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2007-07-06
Also published as: US20080029479A1; US7824561B2

Abstract

본 발명은 서로 다른 결정 구조를 가지는 두 개의 반도체 기판을 접합하여 프로브 구조물을 형성함으로써 습식 식각 공정을 용이하게 실시할 수 있는 프로브 구조물 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 프로브 구조물 제조 방법은 (a) 제1 결정 방향을 가지는 제1 반도체 기판과 상기 제1 결정 방향과 다른 제2 결정 방향을 가지는 제2 반도체 기판를 접합하는 단계; (b) 상기 제2 반도체 기판 및 제1 반도체 기판을 식각하여 프로브 팁 영역을 형성하는 단계; (c) 상기 제2 반도체 기판을 식각하여 프로브 빔 영역을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 프로브 팁 영역 및 프로브 빔 영역을 매립하여 프로브 팁 및 프로브 빔으로 구성되는 프로브 구조물을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

프로브 구조물 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING PROBE STRUCTURE}

도 1a 내지 도 1k는 본 발명에 따른 프로브 구조물 제조 방법을 도시한 단면도들.

본 발명은 프로브 구조물 제조 방법에 관한 것으로, 특히 서로 다른 결정 구조를 가지는 두 개의 반도체 기판을 접합하여 프로브 구조물을 형성함으로써 습식 식각 공정을 용이하게 실시할 수 있는 프로브 구조물 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 기술이 발전함에 따라 프로브 카드에 사용되는 캔틸레버 구조물의 밀도도 증가하고 있다. 일반적으로, 캔틸레버 구조물은 실리콘 기판에 캔틸레버 구조물을 정의하는 마스크층 패턴을 형성하고 상기 마스크층 패턴을 마스크로 실리콘 기판을 식각한 후 이를 매립하여 형성한다.

상술한 방법은 한 개의 실리콘 기판만을 사용하므로 선택적인 식각 공정이 용이하지 않다는 문제점이 있다. 구체적으로는, 캔틸레버 구조물의 팁 영역을 습식 식각하는 경우 프로브 빔 영역까지도 식각된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는, 프로브 빔 영역을 노출되지 않도록 도포하는 별도의 마스크층을 형성하여야 하 므로 식각 공정이 복잡해지고 생산 비용이 증가하게 된다.

본 발명은 서로 다른 결정 구조를 가지는 두 개의 반도체 기판을 접합하여 프로브 구조물을 형성함으로써 습식 식각 공정을 용이하게 실시할 수 있는 프로브 구조물 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 프로브 구조물 제조 방법은 (a) 제1 결정 방향을 가지는 제1 반도체 기판과 상기 제1 결정 방향과 다른 제2 결정 방향을 가지는 제2 반도체 기판를 접합하는 단계; (b) 상기 제2 반도체 기판 및 제1 반도체 기판을 식각하여 프로브 팁 영역을 형성하는 단계; (c) 상기 제2 반도체 기판을 식각하여 프로브 빔 영역을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 프로브 팁 영역 및 프로브 빔 영역을 매립하여 프로브 팁 및 프로브 빔으로 구성되는 프로브 구조물을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 반도체 기판은 결정 방향이 <100>인 실리콘 기판을 포함하며, 상기 제2 반도체 기판은 결정 방향이 <111>인 실리콘 기판을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 (b) 단계는 (b-1) 상기 제2 반도체 기판 상부에 상기 프로브 팁 영역을 정의하는 제2 보호막 패턴을 형성하는 단계; (b-2) 상기 제2 보호막 패턴을 마스크로 상기 제1 반도체 기판이 노출될 때까지 상기 제2 반도체 기판을 식각하는 단계; (b-3) 상기 노출된 제1 반도체 기판을 식각하는 단계; 및 (b-4) 상기 제2 보호막 패턴을 제거하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 제2 보호막 패턴은 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)막 및 폴리머층 중 어느 하나로 형성할 수 있다.

상기 (c) 단계는 (c-1) 상기 제2 반도체 기판 상부에 상기 프로브 빔 영역을 정의하는 제1 보호막 패턴을 형성하는 단계; (c-2) 상기 제1 보호막 패턴을 마스크로 상기 제2 반도체 기판을 식각하는 단계; 및 (c-4) 상기 제1 보호막 패턴을 제거하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 제1 보호막 패턴은 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)막 및 폴리머층 중 어느 하나로 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 프로브 구조물 제조 방법은 상기 (c) 단계를 수행한 후에 상기 프로브 빔 영역 및 프로브 팁 영역에 절연막을 형성하는 단계; 상기 프로브 빔 영역 및 프로브 팁 영역의 저부의 절연막을 제거하는 단계; 및 상기 프로브 팁 영역의 저부의 제1 반도체 기판을 식각하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 저부의 절연막을 제거하는 공정은 습식 식각 공정인 것이 바람직하다. 또한, 상기 절연막은 산화막 및 질화막 중 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 프로브 구조물 제조 방법은 상기 (c) 단계를 수행한 후에 상기 프로브 팁 영역의 저부의 제1 반도체 기판을 식각하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 프로브 팁 영역의 저부의 제1 반도체 기판을 식각하는 공정은 습식 식각 공정인 것이 바람직하다.

상기 (d) 단계는 (d-1) 상기 프로브 빔 영역 및 프로브 팁 영역에 시드층을 형성하는 단계; 및 (d-2) 도금 공정을 수행하여 상기 프로브 구조물을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 프로브 구조물 제조 방법은 상기 (a) 단계를 수행한 후에 상 기 제2 반도체 기판을 평탄화 식각하여 상기 제2 반도체 기판의 두께를 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 프로브 구조물 제조 방법은 (a) 결정 방향이 <100>인 제1 실리콘 기판과 결정 방향이 <111>인 제2 실리콘 기판을 접합하는 단계; (b) 상기 제2 실리콘 기판 상부에 프로브 빔 영역을 정의하는 제1 보호막 패턴과 프로브 팁 영역을 정의하는 제2 보호막 패턴을 순차적으로 형성하는 단계; (c) 상기 제2 보호막 패턴을 마스크로 상기 제2 실리콘 기판 및 제1 실리콘 기판을 식각하여 프로브 팁 영역을 형성하는 단계; (d) 상기 제2 보호막 패턴을 제거하는 단계; (e) 상기 제1 보호막 패턴을 마스크로 제2 실리콘 기판을 식각하여 프로브 빔 영역을 형성하는 단계; (f) 상기 제1 보호막 패턴을 제거하는 단계; (g) 상기 프로브 빔 영역 및 프로브 팁 영역에 절연막을 형성하는 단계; (h) 상기 프로브 빔 영역 및 프로브 팁 영역 저부의 절연막을 제거하는 단계; (i) 상기 프로브 팁 영역 저부의 제1 반도체 기판을 식각하는 단계; (j) 상기 프로브 빔 영역 및 프로브 팁 영역에 상기 프로브 팁 영역 및 프로브 빔 영역을 매립하여 프로브 팁 및 프로브 빔으로 구성되는 프로브 구조물을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1a 내지 도 1k는 본 발명에 따른 프로브 구조물 제조 방법을 도시한 단면도들이다.

도 1a를 참조하면, 제1 결정 방향을 가지는 제1 반도체 기판(100)과 제2 결정 방향을 가지는 제2 반도체 기판(110)을 접합한다. 제1 반도체 기판(100)과 제2 반도체 기판(110)은 결정 방향이 다른데, 예를 들어 제1 반도체 기판(100)은 결정 방향이 <100>인 실리콘 기판이며, 제2 반도체 기판(110)은 결정 방향이 <111>인 실리콘 기판인 것이 바람직하다. 결정 방향이 다른 반도체 기판을 사용하면 선택적인 식각 공정을 수행하기가 용이해지므로 원하는 위치를 원하는 깊이만큼 정확히 식각할 수 있다. 또한, 제1 반도체 기판(100)과 제2 반도체 기판(110)을 접합한 후 제2 반도체 기판(110)을 형성하고자 하는 프로브 빔의 두께만큼 남을 때까지 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정 등으로 평탄화 식각할 수도 있다.

도 1b를 참조하면, 제2 반도체 기판(110) 상부에 제1 보호막(120)을 형성한다. 제1 보호막(120)은 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)막 또는 폴리머층으로 형성하는 것이 바람직하다.

도 1c를 참조하면, 제1 보호막(120) 상부에 프로브 빔 영역을 정의하는 감광막 패턴(미도시)을 형성하고, 상기 감광막 패턴을 마스크로 제1 보호막(120)을 식각하여 프로브 빔 영역을 정의하는 제1 보호막 패턴(120a)을 형성한다. 다음에는, 남아있는 감광막 패턴을 제거한다.

도 1d를 참조하면, 전체 표면 상부에 제2 보호막(미도시)을 형성한 후 프로브 팁 영역을 정의하는 감광막 패턴(미도시)을 형성한다. 상기 제2 보호막은 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)막 또는 폴리머층으로 형성하는 것이 바람직하다.

다음에는, 상기 감광막 패턴을 마스크로 제2 보호막을 식각하여 프로브 팁 영역을 정의하는 제2 보호막 패턴(130a)을 형성한다.

도 1e를 참조하면, 제2 보호막 패턴(130a)을 마스크로 제1 반도체 기판(100) 이 노출될 때까지 제2 반도체 기판(110)을 식각한다. 다음에는, 노출된 제1 반도체 기판(100)을 식각하여 프로브 팁 영역(140)을 형성한 후 제2 보호막 패턴(130a)을 제거한다.

도 1f를 참조하면, 제1 보호막 패턴(120a)을 마스크로 제2 반도체 기판(110)을 소정 깊이 식각하여 프로브 빔 영역(150)을 형성한다. 다음에는, 제1 보호막 패턴(120a)을 제거한다.

도 1g를 참조하면, 프로브 빔 영역(150) 및 프로브 팁 영역(140)에 절연막(160)을 형성한다. 절연막(160)은 산화막 또는 질화막인 것이 바람직하다.

도 1h를 참조하면, 프로브 빔 영역(150) 및 프로브 팁 영역(140)의 저부의 절연막(160)을 제거한다. 상기 저부의 절연막(160)을 제거하는 공정은 습식 식각 공정인 것이 바람직하다.

도 1i를 참조하면, 프로브 팁 영역(140)의 저부의 제1 반도체 기판(100)을 식각한다. 상기 식각 공정은 습식 식각 공정인 것이 바람직하다. 제1 반도체 기판(100)과 제2 반도체 기판(110)은 결정 방향이 달라 식각 특성이 다르다. 따라서, 도 1i의 식각 공정은 제1 반도체 기판(100)에 대해서만 선택적으로 수행되도록 할 수 있다. 따라서, 습식 식각 공정을 이용하는 경우라도 정확한 식각이 가능하다.

도 1j를 참조하면, 프로브 빔 영역(150) 및 프로브 팁 영역(140)에 시드층(170)을 형성한다.

도 1k를 참조하면, 프로브 팁 영역(140) 및 프로브 빔 영역(150)을 매립하여 프로브 구조물(180)을 형성한다. 프로브 구조물(180)은 도금 공정을 이용하여 형성 하는 것이 바람직하다.

도시되지는 않았으나, 형성한 프로브 구조물을 스페이스 트랜스포머 등에 부착한 후 제1 반도체 기판(100) 및 제2 반도체 기판(110)을 제거하여 프로브 카드를 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 프로브 구조물 제조 방법은 서로 다른 결정 구조를 가지는 두 개의 반도체 기판을 접합하여 프로브 구조물을 형성함으로써 습식 식각 공정을 용이하게 실시할 수 있으며, 공정 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.

Claims

(a) 제1 결정 방향을 가지는 제1 반도체 기판과 상기 제1 결정 방향과 다른 제2 결정 방향을 가지는 제2 반도체 기판를 접합하는 단계;

(b) 상기 제2 반도체 기판 및 제1 반도체 기판을 식각하여 프로브 팁 영역을 형성하는 단계;

(c) 상기 제2 반도체 기판을 식각하여 프로브 빔 영역을 형성하는 단계; 및

(d) 상기 프로브 팁 영역 및 프로브 빔 영역을 매립하여 프로브 팁 및 프로브 빔으로 구성되는 프로브 구조물을 형성하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 반도체 기판은 결정 방향이 <100>인 실리콘 기판을 포함하며, 상기 제2 반도체 기판은 결정 방향이 <111>인 실리콘 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 (b) 단계는

(b-1) 상기 제2 반도체 기판 상부에 상기 프로브 팁 영역을 정의하는 제2 보 호막 패턴을 형성하는 단계;

(b-2) 상기 제2 보호막 패턴을 마스크로 상기 제1 반도체 기판이 노출될 때까지 상기 제2 반도체 기판을 식각하는 단계;

(b-3) 상기 노출된 제1 반도체 기판을 식각하는 단계; 및

(b-4) 상기 제2 보호막 패턴을 제거하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제3항에 있어서,

상기 제2 보호막 패턴은 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)막 및 폴리머층 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 (c) 단계는

(c-1) 상기 제2 반도체 기판 상부에 상기 프로브 빔 영역을 정의하는 제1 보호막 패턴을 형성하는 단계;

(c-2) 상기 제1 보호막 패턴을 마스크로 상기 제2 반도체 기판을 식각하는 단계; 및

(c-4) 상기 제1 보호막 패턴을 제거하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제5항에 있어서,

상기 제1 보호막 패턴은 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)막 및 폴리머층 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 (c) 단계를 수행한 후에

상기 프로브 빔 영역 및 프로브 팁 영역에 절연막을 형성하는 단계;

상기 프로브 빔 영역 및 프로브 팁 영역의 저부의 절연막을 제거하는 단계; 및

상기 프로브 팁 영역의 저부의 제1 반도체 기판을 식각하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제7항에 있어서,

상기 저부의 절연막을 제거하는 공정은 습식 식각 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제7항에 있어서,

상기 절연막은 산화막 및 질화막 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 (c) 단계를 수행한 후에 상기 프로브 팁 영역의 저부의 제1 반도체 기판을 식각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제10항에 있어서,

상기 프로브 팁 영역의 저부의 제1 반도체 기판을 식각하는 공정은 습식 식각 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 (d) 단계는

(d-1) 상기 프로브 빔 영역 및 프로브 팁 영역에 시드층을 형성하는 단계; 및

(d-2) 도금 공정을 수행하여 상기 프로브 구조물을 형성하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 (a) 단계를 수행한 후에 상기 제2 반도체 기판을 평탄화 식각하여 상기 제2 반도체 기판의 두께를 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.
(a) 결정 방향이 <100>인 제1 실리콘 기판과 결정 방향이 <111>인 제2 실리콘 기판을 접합하는 단계;

(b) 상기 제2 실리콘 기판 상부에 프로브 빔 영역을 정의하는 제1 보호막 패턴과 프로브 팁 영역을 정의하는 제2 보호막 패턴을 순차적으로 형성하는 단계;

(c) 상기 제2 보호막 패턴을 마스크로 상기 제2 실리콘 기판 및 제1 실리콘 기판을 식각하여 프로브 팁 영역을 형성하는 단계;

(d) 상기 제2 보호막 패턴을 제거하는 단계;

(e) 상기 제1 보호막 패턴을 마스크로 제2 실리콘 기판을 식각하여 프로브 빔 영역을 형성하는 단계;

(f) 상기 제1 보호막 패턴을 제거하는 단계;

(g) 상기 프로브 빔 영역 및 프로브 팁 영역에 절연막을 형성하는 단계;

(h) 상기 프로브 빔 영역 및 프로브 팁 영역 저부의 절연막을 제거하는 단계

(i) 상기 프로브 팁 영역 저부의 제1 반도체 기판을 식각하는 단계;

(j) 상기 프로브 빔 영역 및 프로브 팁 영역에 상기 프로브 팁 영역 및 프로브 빔 영역을 매립하여 프로브 팁 및 프로브 빔으로 구성되는 프로브 구조물을 형성하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브 구조물 제조 방법.