KR20090077522A - Manufacturing process of microelectronic contact structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전자소자 검사용 전기적 접촉체 및 프로브 카드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서브 미크론으로 정렬되는 다수의 컨텍 핀을 가지는 전기적 접촉체인 프로브 카드의 제조 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to electrical contacts and probe cards for electronic device inspection, and more particularly, to a method and method for manufacturing a probe card, which is an electrical contact having a plurality of contact pins arranged in sub-microns.
통상, 반도체 칩은 산화공정, 확산공정, 이온주입공정, 식각공정 및 금속공정 등의 일련의 반도체 제조공정을 수행함으로써 반도체기판 상에 구현되고, 상기 반도체 상에 구현된 칩은 EDS(Electrical Die Sorting)을 통해서 정상 및 불량 칩으로 선별되어 정상칩만이 패키징에 사용된다.In general, a semiconductor chip is implemented on a semiconductor substrate by performing a series of semiconductor manufacturing processes such as an oxidation process, a diffusion process, an ion implantation process, an etching process, and a metal process, and the chip implemented on the semiconductor is EDS (Electrical Die Sorting). ) Is selected as normal and bad chips, and only normal chips are used for packaging.
이때, 상기 EDS는 프로브카드(Probe Card) 등의 전기적 접촉체를 칩의 패드에 접촉시켜 전기적 신호를 인가함으로써 인가 전기신호에 대응하는 응답 전기신호를 디텍션(Detection)하여 칩의 정상 및 비정상 유무를 확인하는 공정이다.In this case, the EDS contacts an electrical contact such as a probe card to a pad of a chip to apply an electrical signal to detect a response electrical signal corresponding to an applied electrical signal, thereby detecting whether the chip is normal or abnormal. It is a process to confirm.
프로브 카드는 반도체 기판상에 형성된 칩의 전기적 성능을 검사하기 위한 장치로서, 상기 칩의 패드에 접촉하여 전기적 신호를 인가함으로써 인가된 전기신호에 대응하는 응답 전기신호를 감지하여 상기 칩의 정상 작동 유무를 확인한다.A probe card is a device for checking the electrical performance of a chip formed on a semiconductor substrate. The probe card detects a response electrical signal corresponding to an applied electrical signal by applying an electrical signal in contact with a pad of the chip, thereby detecting whether the chip operates normally. Check it.
반도체 소자가 점점 고 집적화됨에 따라 상기 반도체 소자의 회로 패턴도 구 현하기 힘들 정도로 미세화 됨으로 상기 프로브 카드 또한 반도체 소자의 미세 회로 패턴에 맞추어 사용할 수 있도록 정밀 제조되어야 한다.As semiconductor devices are increasingly integrated, the circuit patterns of the semiconductor devices may be miniaturized to be difficult to implement, so that the probe card must be precisely manufactured to be used in accordance with the fine circuit patterns of the semiconductor devices.
프로브 카드의 전기 접촉물을 반도체 소자의 미세 패턴에 맞추어 서브 미크론으로 배열하기 위해 기존 MENS공정을 이용하여 수 미크론의 피치로 전기 접촉물을 구현하고있다. MENS(Micro Electro Mechanical System)는 우리말로 표현하면 마이크로 전자기계시스템이 된다 이 기술은 말그대로 전자 기계소자를 육안으로 보이지 않을 정도로 작은 마이크로 규모로 제작하는 기술을 일컫는다. MENS 기술은 개략적으로 정의하면 아주 작은 기계 구조물을 제작하는 모든 분야에 응용되는 것이라 할 수 있기에 MENS 공정과 기술의 한계를 단정 지울 수는 없지만, 일반적으로 MENS 기술을 이용해서 프로버 카드용 구조물을 제작하고자 할 때는 구조물의 성분과 형상에 따라 공정의 흐름이 바뀔 수는 있으나 기본적으로 산화처리, PR도포, 노광, 현상, 에칭, PR제거, 스퍼터링 등과 같은 공정을 수차례 반복하여 제품 구현을 하는 것이 일반적이다. 이러한 각각의 공정을 수행하기 위해서는 매우 고가의 장비와 숙련된 기술자가 있어야만 제품 구현이 가능한 실정이기에 MENS 공정을 이용하여 프로버 카드에 사용되는 구조물 제조시 많은 제조 경비와 설비투자가 있어야 하는 문제점이 있다. In order to arrange the electrical contact of the probe card to sub-micron according to the fine pattern of the semiconductor device, the electrical contact is realized at a pitch of several microns using the existing MENS process. MENS (Micro Electro Mechanical System) is a microelectromechanical system in Korean. This technology literally refers to a technology that makes micro-mechanical devices small enough to be invisible to the naked eye. Although MENS technology is roughly defined in all fields that produce very small mechanical structures, it is not possible to limit the limitations of MENS process and technology, but in general, MENS technology is used to make structures for prober cards. Although the flow of the process can be changed depending on the composition and shape of the structure, it is common to implement the product by repeating processes such as oxidation treatment, PR coating, exposure, development, etching, PR removal, and sputtering. to be. In order to perform each of these processes, it is necessary to have very expensive equipment and skilled technicians to implement the product. Therefore, there is a problem in that a lot of manufacturing cost and facility investment have to be made when manufacturing the structure used for the prober card using the MENS process. .
통상, 반도체 칩은 산화공정, 확산공정, 이온주입공정, 식각공정 및 금속공정 등의 일련의 반도체 제조공정을 수행함으로써 반도체기판 상에 구현되고, 상기 반도체 상에 구현된 칩은 EDS(Electrical Die Sorting)을 통해서 정상 및 불량 칩 으로 선별되어 정상칩만이 패키징에 사용된다.In general, a semiconductor chip is implemented on a semiconductor substrate by performing a series of semiconductor manufacturing processes such as an oxidation process, a diffusion process, an ion implantation process, an etching process, and a metal process, and the chip implemented on the semiconductor is EDS (Electrical Die Sorting). ), The chips are sorted as good and bad chips and only good chips are used for packaging.
이때, 상기 EDS는 프로브카드(Probe Card) 등의 전기적 접촉체를 칩의 패드에 접촉시켜 전기적 신호를 인가함으로써 인가 전기신호에 대응하는 응답 전기신호를 디텍션(Detection)하여 칩의 정상 및 비정상 유무를 확인하는 공정이다.In this case, the EDS contacts an electrical contact such as a probe card to a pad of a chip to apply an electrical signal to detect a response electrical signal corresponding to an applied electrical signal, thereby detecting whether the chip is normal or abnormal. It is a process to confirm.
프로브 카드는 반도체 기판상에 형성된 칩의 전기적 성능을 검사하기 위한 장치로서, 상기 칩의 패드에 접촉하여 전기적 신호를 인가함으로써 인가된 전기신호에 대응하는 응답 전기신호를 감지하여 상기 칩의 정상 작동 유무를 확인한다.A probe card is a device for checking the electrical performance of a chip formed on a semiconductor substrate. The probe card detects a response electrical signal corresponding to an applied electrical signal by applying an electrical signal in contact with a pad of the chip, thereby detecting whether the chip operates normally. Check it.
반도체 소자가 점점 고 집적화됨에 따라 상기 반도체 소자의 회로 패턴도 구현하기 힘들 정도로 미세화 됨으로 상기 프로브 카드 또한 반도체 소자의 미세 회로 패턴에 맞추어 사용할 수 있도록 정밀 제조되어야 한다.As semiconductor devices are increasingly integrated, the circuit patterns of the semiconductor devices may be miniaturized to be difficult to implement, and thus the probe card should be precisely manufactured to be used in accordance with the fine circuit patterns of the semiconductor devices.
프로브 카드의 전기 접촉물을 반도체 소자의 미세 패턴에 맞추어 서브 미크론으로 배열하기 위해 기존 MENS공정을 이용하여 수 미크론의 피치로 전기 접촉물을 구현하고있다. MENS(Micro Electro Mechanical System)는 우리말로 표현하면 마이크로 전자기계시스템이 된다 이 기술은 말그대로 전자 기계소자를 육안으로 보이지 않을 정도로 작은 마이크로 규모로 제작하는 기술을 일컫는다. MENS 기술은 개략적으로 정의하면 아주 작은 기계 구조물을 제작하는 모든 분야에 응용되는 것이라 할 수 있기에 MENS 공정과 기술의 한계를 단정 지울 수는 없지만, 일반적으로 MENS 기술을 이용해서 프로버 카드용 구조물을 제작하고자 할 때는 구조물의 성분과 형상에 따라 공정의 흐름이 바뀔 수는 있으나 기본적으로 산화처리, PR도포, 노광, 현상, 에칭, PR제거, 스퍼터링 등과 같은 공정을 수차례 반복하여 제품 구현을 하는 것이 일반적이다. 이러한 각각의 공정을 수행하기 위해서는 매우 고가의 장비와 숙련된 기술자가 있어야만 제품 구현이 가능한 실정이기에 MENS 공정을 이용하여 프로버 카드에 사용되는 구조물 제조시 많은 제조 경비와 설비투자가 있어야 하는 문제점이 있다.In order to arrange the electrical contact of the probe card to sub-micron according to the fine pattern of the semiconductor device, the electrical contact is realized at a pitch of several microns using the existing MENS process. MENS (Micro Electro Mechanical System) is a microelectromechanical system in Korean. This technology literally refers to a technology that makes micro-mechanical devices small enough to be invisible to the naked eye. Although MENS technology is roughly defined in all fields that produce very small mechanical structures, it is not possible to limit the limitations of MENS process and technology, but in general, MENS technology is used to make structures for prober cards. Although the flow of the process can be changed depending on the composition and shape of the structure, it is common to implement the product by repeating processes such as oxidation treatment, PR coating, exposure, development, etching, PR removal, and sputtering. to be. In order to perform each of these processes, it is necessary to have very expensive equipment and skilled technicians to implement the product. Therefore, there is a problem in that a lot of manufacturing cost and facility investment have to be made when manufacturing the structure used for the prober card using the MENS process. .
본 발명은 탄성을 가지는 전기적 접촉체를 양산성이 우수한 프레스 금형이나 단조, 에칭등을 통하여 쉽게 제조한 후 반도체 소자의 패드형상에 맞추어 다층회로 기판에 다양한 형상의 구조물의 지그를 이용하여 쉽게 배열 및 배치하여 본딩 함으로써 기존 방식에 비해 우수한 양산성과 저렴한 제조비용으로 프로버 카드를 제공하는데 있다.According to the present invention, an elastic electrical contact body is easily manufactured through a press mold, forging, etching, etc. having excellent mass productivity, and then easily arranged and arranged using a jig of various shapes on a multilayer circuit board according to a pad shape of a semiconductor device. By arranging and bonding, it is possible to provide a prober card with better mass production and lower manufacturing cost than the conventional method.
본 발명은 전기적 접촉체를 전자 소자물의 패드 형상에 맞추어 배열시키기 위한 방법으로 실리콘 또는 전기 절연이 가능한 물성치를 가지는 재료를 이용하여 에칭이나 레이져 가공등을 이용하여 미세 패턴 구현(홈 가공)을 한다. 가공된 패턴에 전기적 접촉체를 삽입한 후 다층 회로기판의 패턴부에 위치시켜 본딩함으로서 전기적 첩촉체의 위치 및 평탄도를 수 미크론 이내로 유지할 수 있다.The present invention is a method for arranging the electrical contact in accordance with the pad shape of the electronic device to implement a fine pattern (groove processing) using etching or laser processing using a material having a physical property of silicon or electrical insulation. By inserting the electrical contact into the processed pattern, and then bonded to the pattern portion of the multilayer circuit board it can maintain the position and flatness of the electrical contact within a few microns.
상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 수 미크론의 배열을 가지는 전기적 접촉체를 형성하여 프로브 카드를 제작하고자 한다면 기존의 MENS 방식외에는 대안이 없을 정도로 구현하기가 쉽지 않다. 또한 MENS 공정을 이용하여 프로브 카드를 제작한다고 하더라도, 막대한 제조 장비 투자 비용과, 제조 비용, 고 인력에 대한 부담이 있다. 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결할 수 있으며 더욱 정밀한 정밀도를 가지는 전기적 접촉체를 저렴한 생산비용으로 제조할 수 있다.According to the preferred embodiment of the present invention as described above, if you want to produce a probe card by forming an electrical contact having an array of several microns, it is not easy to implement so that there is no alternative other than the conventional MENS method. Even if the probe card is manufactured using the MENS process, there is a huge investment in manufacturing equipment, manufacturing cost, and high manpower. The present invention can solve the above problems and can produce an electrical contact with more precise precision at a lower production cost.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자소자 검사용 프로브 카드는 탄성을 가지는 전기적 접촉체를 전기소자의 패드 구조한 동일한 배치를 가지는 실리콘 또는 절연구조물에 패턴을 형성한 후 전기적 접촉체를 삽입하여 본딩함으로써 정밀한 프로브 카드를 쉽게 제조하는 것을 특징으로 한다.Probe card for electronic device inspection according to the present invention for achieving the above object is to form a pattern on the silicon or insulating structure having the same arrangement as the pad structure of the electrical device having an elastic electrical contact pad and then inserting the electrical contact It is characterized by easily manufacturing a precision probe card by bonding.
도1은 프로브 카드가 반도체회로기판을 탐침하는 도면이다. 1 is a diagram in which a probe card probes a semiconductor circuit board.
프로브 카드는 반도체 검사장비와 연결되는 테스트 헤드(Test Head)(101), 프로브의 오버드라이브 할 때 탄성을 가지는 스프링(103, 그리고 프로브(109)를 미세하게 배치하기 위한 다층회로 기판(105), 프로브(109)가 오버드라이브 할때 탄성을 가지도록 일정한 높이를 가지는 기둥(107)으로 구성되어 있다. The probe card includes a
상기의 프로브 카드는 반도체기판(113)의 칩패드(111)를 탐침하고 이 반도체 회로기판은 척(chuck) 위에 올려높는다. 이 척은 정밀한 평탄도를 유지하고 있다.The probe card probes the
도2는 종래의 여러 프로브(205)가 다층회로기판(207)에 실장된 상태를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a view showing a state in which several
도2는 프로브의 미세간격을 위하여 지그재드형태로 배치하고 있다. 이러한 미세 간격을 위하여 다층회로 기판(207)에 비아(Via)외 인쇄 패턴(203)을 만들어서 프로브(205)를 인쇄패턴(203)위에 접합시킨다.Figure 2 is arranged in a zigzag form for the fine spacing of the probe. For such fine spacing, the
도3 프로브(301)가 다층회로기판(307) 기판에 실장된 도면이다.3 is a view illustrating a
프로브가 상,하로 탄성을 가지도록 일정한 높이의 기둥(303)이 다층회로기판(307)에 솔더로 접합되어 있다. 여기서 기둥(303)을 만들기 위해서는 여러번의 포토 공정을 거쳐 다층을 만들어야 한다.A
그리고 프로브의 높이는 최소한 수동소자(305)가 실장될 정도의 높이를 유지해야 한다.And the height of the probe should be at least so high that the
도4는 실리콘 또는 절연물(401)에 전기적 접촉체(501)를 삽입한 후 전기적 연결소자 또는 다층회로기판에 본딩되는 형상을 나타내는 도면이다.4 is a view illustrating a shape in which an electrical contact 501 is inserted into a silicon or
전기적 접촉체를 반도체 소자의 패턴에 맞추어 수 미크론의 정밀도를 가지고 배열하기 위하여 실리콘 또는 절연물(401)에 반도체 에칭공정 또는 레이져가공 등을 통하여 정렬 홈을 가공한다. 정렬 홈에 전기적 접촉체(402)를 필요한 수량(반도체 소자의 패트 숫자) 만큼 삽입한다. 전기적 접촉체(402)가 삽입되어 있는 제품을 다층회로기판(404)에 형성한 도금물 또는 패드부(403)에 본딩한다. 본딩 후 실리콘 및 절연물(401)을 제거하여 전기적 접촉체(402)만 남게할 수 있다. 또한 전기적 접촉체(402)가 비틀림 힘을 받을시는 실리콘 또는 절연물(401)을 그대로 다층회로 기판(404)에서 제거하지 않고 사용한다. In order to arrange the electrical contact with a pattern of the semiconductor device with a precision of several microns, alignment grooves are processed in the silicon or the
도5는 실리콘 또는 절연물(401)에 에칭공정 또는 레이져 가공등을 통하여 전기적 접촉체를 넣을 수 있는 패턴을 형상화 한 도면이다.FIG. 5 is a view showing a pattern in which an electrical contact can be inserted into silicon or an
실리콘 또는 절연물(401)에 패턴 형상시 다층회로 기판의 패턴 또는 도금부와 연결되는 부분(401b)은 전기적 접촉체(402) 몸체보다 상대적으로 넓은 면을 가지고 있어 전기적 접촉체가 아래로 빠지지 않게 하고, 도금부와 접촉되는 부분이 조금 튀어나와 본딩시에서 유리하게 하며, 제품의 평행도 및 위치를 잡는데도 유리하게 한다.In the pattern shape of the silicon or
또한 실리콘 또는 절연물(401)은 인식마크(401a) 및 고정홀을 가지고 있어 다층회로 기판과 본딩시 위치정렬이 용이하게 한다.In addition, the silicon or the
도6은 전기적 접촉체(402)의 도면이다.6 is a diagram of the
전기적 접촉체(402)는 반도체 소자에 적정한 스크랩 마크를 형성시킬 수 있는 힘과 탄성을 가지며, 전기적 전도성이 우수한 물성을 가진다. 상기 접촉체의 하단부(402a)는 몸체보다 넓은 면을 가지고 있어 실리콘 또는 절연물(401)에 삽입시 걸리게하여 위치정렬 및 본딩이 가능케 한다. 또한 전기 접촉체의 제조는 프레스 금형, 단조, 에칭, 도금 등을 통하여 쉽게 제조하여 사용한다.The
도1은 프로브 카드가 반도체회로기판을 탐침하는 도면이다.1 is a diagram in which a probe card probes a semiconductor circuit board.
도2는 종래의 여러 프로브(205)가 다층회로기판(207)에 실장된 상태를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a view showing a state in which several
도3은 프로브(301)가 다층회로기판(307)에 실장된 도면이다.3 shows a
도4는 실리콘 또는 절연물(401)에 전기적 접촉체(501)를 삽입한 후 전기적 연결소자 또는 다층회로기판에 본딩되는 형상을 나타내는 도면이다.4 is a view illustrating a shape in which an electrical contact 501 is inserted into a silicon or
도5는 실리콘 또는 절연물에 에칭공정 또는 레이져 가공등을 통하여 전기적 접촉체를 넣을 수 있는 패턴을 형상화 한 도면이다.FIG. 5 is a view showing a pattern in which an electrical contact member can be inserted into silicon or an insulator through an etching process or a laser processing.
도6은 전기적 접촉체의 도면이다.6 is a diagram of an electrical contact.
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