TW502390B - Contact structure and production method thereof and probe contact assembly using same - Google Patents

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TW502390B
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contact
contactor
base
substrate
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TW090120925A
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Yu Zhou
David Yu
Robert Edward Aldaz
Theodore A Khoury
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Advantest Corp
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Description

5D2390 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(1 ) 登JgJ頁域 本發明係關於接點結構及其製法以及使用接點結構之 探針接點組件。更特別地,本發明關於在垂直方向上具有 大量接觸器之接點結構。本發明又關於用於在半導體晶圓 上於水平方向上製造此大量接觸器並從要安裝於基底上的 晶圓上從垂直方向上移除接觸器以形成接點結構之方法, 接點結構舉例而言爲接點探件組件、探針卡、I C晶片、 或其它接點機構。 曼明背景 在測試諸如L S I及V L S I電路等高密度及高速電 裝置時,必須使用諸如具有大量接觸器的探針卡等高性能 接點結構。在其它應用中,接點結構可用於I C封裝以作 爲導線或端點。本發明係關於要用於測試L· S I及 V L S Γ晶片、半導體晶圓、半導體晶圓及晶片的預燒、 封裝半導體裝置、.電路板等等的測試及預燒之接點結構。 本發明也可應用至諸如I C晶片、I c封裝或其它電子裝 置的導線或端點接腳等其它目的。但是,爲了便於說明, 主要參考半導體晶圓測試,說明本發明。h 在待測試的半導體裝置爲半導體晶圓形式的情形中, I者如I C測試寺半導體測試系統通常連接至諸如自動晶 圓探測器等基底操作器,以自動地測試半導體晶圓。此實 施例顯示於圖1中,其中半導體測試系統具有測試頭 1 0 0,測試頭1 0 0 —般是在分離的殼中並以纜線束
(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -線, 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4·規格(210X297公釐) -4- 5D2390 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(2 ) 1 1 0電連接至測試系統。測試頭1 0 0及基底操作器 4 0 0會藉由馬達5 1 0驅動的操縱器5 0 0之助而機械 地以及電地彼此連接。待測試之半導體晶圓會由基底操作 器4 0 0自動地提供至測試頭1 0 0的測試部份。 在測試頭1 0 0上,待測試的半導體晶圓會被供以半 導體測試系統產生的測試訊號。來自測試中的半導體晶圓 (形成於半導體晶圓上的IC電路)之結果輸出訊號會被 傳送至半導體測試系統。在半導體測試系統中,輸出訊號 會與預期的資料相比較以決定半導體晶圓上的IC電路是 否正確地作動。 在圖2中,測試頭1 0 0及基底操作器4 0 0會經由 介面元件1 4 0連接,介面元件1 4 0係由性能板1 2 0 組成,性能板1 2 0係電路板,具有對於測試頭的電軌跡 、同軸纜線、彈簧單高_及連接,器而言爲獨特之電路連接 .。測試頭1 0 0包含大量的印刷電路板1 5 0,對應於半 導體測試系統的測試頻道(測試接腳)之數目。每一印刷 電路板1 5 〇具有連接器1 6 0以容納性能板1 2 0的對 應接點端1 2 1。「.蛙式」環1 3 0安裝於性能板1 2 0 上以準確地決定相對於基底操作器4 〇 0之接觸位置。蛙 式環1 3 0具有經由同軸纜線連接至接點端1 2 1之大量 接腳141 ,舉例而言,接腳141可爲ZIF連接器或 彈簧單高蹺。 如圖2所示,測試頭1 〇 〇置於基底操作器4 Ό 0之 上並經由介面元件1 4 0機械地及電地連接至基底操作器
---l· 1 II ί#Μ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線一 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐)-5 _ 502390 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明(3 ) 。在基底操作器4 0 0中,待測試之半導體晶圓3 0 0安 裝於夾具1 8 0上。在本實施例中,探針卡設於待測試之 半導體晶圓3 0 0之上。探針卡1 7 0具有大量的探針接 觸器1 9 0 (舉例而言,懸臂或針)以與測試中的半導體 晶圓3 0 0上的I C電路之電路端或接點墊等接觸目標接 觸。 探針卡17 0的電端子或接點插座(接點墊)會電地 連接至設於蛙式環13 〇上的接腳1 4 1。接腳1 4 1也 會藉由同軸纜線1 2 4連接至性能板1 2 0的接點墊 1 2 1,其中每一接點端1 2 1連接至測試頭1 0 0的印 刷電路板1 5 0。此外,印刷電路板1 5 0經由具有諸如 數佰個內部纜線之纜線1 1 0而連接至半導體測試系統。 在此配置之下,探針接觸器1 9 0接觸夾具1 8 0上 的半導體晶圓3 〇 0的表面(接觸目標)以將測試訊號施 加至半導體晶圓並接收來自晶圓3 0 0之結果輸出訊號。 來自測試中的半導體晶圓3 〇 0之結果輸出訊號會與半導 體測試系統所產生的預期資料相比較以決定半導體晶圓 3 0 0上的I C電路是否適當地執行。 圖3係圖2的探針卡1 7 0之底視圖。在本實施例中 ,探針卡1 7 0具有環氧樹脂環,也稱爲針或懸臂之多個 探針接觸器1 9 0安裝於環氧樹脂環上。當安裝半導體晶 圓3 0 0之夾具1 8 0於圖2中向上移動時,懸臂1 9 0 的尖梢會接觸晶圓3 0 0上的墊或突起(接觸目標)°懸 臂1 9 0的端部連接至接線19 4,接線1 9 4又連接至 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格{ 210X297公釐1 ΓβΤ I---^---^-------Ί--IT------0Φ----τ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 502390 A7 B7 五、發明説明(4 ) 形成於探針卡17 0中的傳輸線(未顯示)。傳輸線連接 至多個電極(接點墊)1 9 7,多個電極與圖2的彈簧單 高蹺接腳141枏通訊。 典型上,探針卡1 7 0係由多層聚醯亞胺基底構成, 多層聚醯亞胺基底在很多層上具有接地面、電源面、訊號 傳輸線。如同此技藝中所習知般,藉由平衡分佈參數,亦 即,聚醯亞胺的介電常數及導磁係數、探針卡內的訊號路 徑之電感及電容,以將每一訊號傳輸線設計成具有諸如 5 0 〇 hm之特徵阻抗。因此,訊號線係阻抗匹配線,建 立高頻傳輸頻寬以用於供應穩態之電流給晶圓3 0 0以及 供應暫態切換之裝置輸出所產生的高電流峰値。爲了移除 雜訊,電容器1 9 3及1 9 5會設於電源面與接地面之間 的探針卡1 7 0上。 探針卡1 7 0的等效電路顯示於圖4中以說明圖3的 探針卡中高頻性能的限制。如斷4A及4B所示,探針卡 1 7 0上的訊號傳輸線會從電極1 9 7、阻抗匹配的線條 1 9 6、接線1 9 4及針或懸臂(接點結構)1 9 0延伸 。由於接線1 9 4及針1 9 0非阻抗匹配,所以,如圖 4 C所示,這些部份在高頻頻帶作爲電感器L。由於接線 Γ 9 4與針1 9 0的整個長度約2 0 - 3 0 m m,所以, 當測試測試中的裝置之高頻性能時,會由電感器造成顯著 的限制。 限制探針卡1 7 0中的頻帶之其它因素在於圖4 D及 4 E中所示的電源及接地針。由於用於供應電力之串聯的 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 502390 A7 ___ B7 _ 五、發明説明(5 ) 接線19 4及針19 0 (圖4D)以及用於使電力及訊號 接地之串聯的接線194及針190(圖4E)等同於上 述電感器,所以,嚴重地限制高速電流流動。 此外,電容器1 9 3及1 95係設於電力面與接地面 之間,以藉由濾除電源線上的雜訊及突波脈沖而確保待測 試的裝置之適當性能。電容器1 9 3具有諸如1 0 μ F之 相當大的値並能於需要時藉由開關以斷接電源線。電容器 1 9 5具有諸如〇 · 〇 1 # F等相當小的電容値並固定地 連接至D U Τ。這些電容器提供電源線上高頻耦合之功能 。換言之,電容器限制探針接觸器的高頻性能。 因此,諸如上述等最廣爲使用的探針卡會受限於約 2 0 0Μ Η ζ的頻寬,不足以測試近來的半導體裝置。在 工業上,未來考慮與測試器能力相當的頻寬是需要的,此 頻寬近來爲1 G Η ζ或更高的等級。此外,在工業上希望 探針卡能夠並行地處理諸如3 2個或更多之大量半導體裝 置,特別是記憶體,以增加生產力。 在傳統的技術中,如圖3所示之探針卡係以人工製作 ,造成品質不一。此品質不一包含尺寸、頻寬、接觸力量 及電阻等等之變異。在傳統的探針接觸器中,使得接點性 能不可靠之另一因素保溫度變化,在溫度變化時,探針接 觸器及測試中的半導體晶圓具有不同的溫度膨脹比例。因 此,在溫度變化時,它們之間的接觸位置會變化,不利於 接觸力量、接觸電阻及頻寬。因此,需要具有新觀念之接 點結構,以滿足下一世代的半導體測試技術之需。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X29*7公釐) ~ ~ -----^-------訂—-----線 ---ίΗ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 502390 A7 ____ B7_ __ 五、發明説明(6 ) 發明槪沭 因此’本發明的目的係提供接點結構,其具有大量數 目的接觸器’以高頻寬、高接腳數及高接點性能以及高可 靠度,與接觸目標電接觸。 本發明的另一目的係提供諸如探針卡等接點結構以建 立用於測試半導體裝置等之電連接,其具有非常高的頻寬 以符合下一代半導體測試技術之測試需求。 本發明的又一目的係提供接點結構以在諸如測試半導 體裝置等應用中建立電連接,這些應用適用於同時平行地 測試大量數目的半導體裝置。 本發明的又一目的係提供接點結構及其組裝機器,組 裝機器係用於組裝置多個接點結構,以形成具有m需尺寸 的探針接點組件,探針接點組件具有所需數目的接觸器安 裝於其上。 本發明的又一目的係提供接點結構之製法,其以二維 方式在矽基底上製造大量數目的接觸器、從基底移除接觸 器並以三維方式安裝接觸器於接點基底上,以形成接點結 構。 本發明的又一目的係提供接點結構之製法,其以二維 方式在矽基底上製造大量數目的接觸器、傳送接觸器至黏 帶並從其上移除接觸器,以將接觸器安裝於接點基底上, 以形成接點結構。 在本發明中,用於測試測試中的裝置之接點結構係由 本紙張尺度適用中周國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) TgT · ----r----i ---J:——訂------— 線H---,-7 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 502390 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(7 ) 大量數目的接觸器形成,大量數目的接觸器係以半導體製 程中建立的微縮影技術製於矽基底的平面上。本發明的接 點結構也可作爲諸如I C導線及接腳等電子裝置元件。 本發明的第一態樣係用於與接觸目標建立電連接之接 點結構。接點結構係由接點基底及多個接觸器形成,在多 個接觸器中,每一接觸器具有實質平直的形狀。接觸器包 括梢部、基部、及彈簧部,梢部係以垂直方向突出以形成 接觸點,基部係插入於設在接點基底上的導孔,以致於接 觸器的端部作爲在接點基底的底部表面處用於電連接之接 點墊,彈簧部係設於梢部與基部之間,當接觸器壓在接觸 目標上時,其會產生彈性接觸力。 本發明的另一態樣係在矽基底上以二維方式製造接觸 器並將其移離以建立接點結構之方法。製造方法包括下述 步驟: (a )在矽基底的表面上形成犧牲層; (b) 在犧牲層上形成光阻層; (c) 將光罩對齊於光阻層及以紫外光透過光罩而使 光阻層曝光,光罩包含接觸器的影像; (d )使接觸器的影像圖型顯影於光阻層的表面上; (e)以電鍍製程在光阻層上的圖型中形成導電材料 製成的第一層接觸器; (f )在第一層接觸器上重覆上述步驟(b) —( e )以形成第二層或較高層的接觸器; (g )剝除光阻層; 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -_ ——L——1——ίφ,---Γ--I訂——·————00 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 502390 A7 _B7 _ 五、發明説明(8 ) (h )以蝕刻製程移除犧牲層以致於接觸器與矽基底 分離;及 (i)將接觸器安裝於具有容納接觸器的端部之導孔 之接點基底上,以致於每一接觸器的至少一端作爲電連接 的接點墊。 本發明的又一態樣係接觸器之另一製造方法,其以二 維方式於矽基底上製造接觸器並將接觸器傳送至膠帶及自 膠帶將其移除以建立接點結構。製造方法包括下述步: (a )在矽基底的表面上形成犧牲層; (b )在犧牲層上形成光阻層; (c)將光罩對齊於光阻層及以紫外光透過光罩而使 光阻層曝光,光覃包含接觸器的影像; (d )使接觸器的影像圖型顯影於光阻層的表面上; (e )以電鍍製程在光阻層上的圖型中形成導電材料 製成的第一層接觸器; (f )在第一層接觸器上重覆上述步驟(b ) —( e )以形成又一層接觸器; (g )剝除光阻層; (h) 將膠帶置於接觸器上以致於接觸器的上表面附 著於膠帶; (i) 以蝕刻製程移除犧牲層以致於接觸器與矽基底 分離;及 (j) 將接觸器安裝於具有容納接觸器的端部之導孔 之接點基底上,其中每一接觸器的至少一端作爲電連接的 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) _ ” _ -----:-----—0t---Γ-——訂------線·. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 502390 A7 ____ B7__ 五、發明説明(9 ) 接點墊。 本發明的又一態樣係接觸器之製造方法,其以二維方 式於矽基底上製造接觸器並將接觸器傳送至膠帶。製造方 法包括下述步驟: (a ) 在介電基底上形成導電材料製成的導電基底; (b) 在導電基底上形成光阻層; (c )將光罩對齊於光阻層及以紫外光透過光罩而使 光阻層曝光,光罩包含接觸器的影像; (d )使接觸器的影像圖型顯影於光阻層的表面上; (e)以電鍍製程在光阻層上的圖型中形成導電材料 製成的第一層接觸器; (f )在第一層接觸器上重覆上述步驟(b ) —( e )以形成又一層接觸器; (g )剝除光阻層; (h )將具有接觸器的導電基底自介電基底剝離; (i )將膠帶置於導電基底上的接觸器上,以致於接 觸器的上表面黏著於膠帶,其中接觸器與膠帶之間的黏著 強度大於接觸器與導電基底之間的黏著強度; (j )剝離導電基底,以致於膠帶上的接觸器與導電 基底分離;及 (k )將接觸器安裝於具有導孔之接點基底上,以致 於接觸器端部自接觸基底的反面突出。 本發明的又一態樣係包含本發明的接點結構之探針接 點組件。探針接點組件係由接點基底、探針卡、及接腳區 本紙張尺度適用中周國家標準(CNS > A4規格《210 X297公釐) _12· " -----:---1--.I----:---訂--------線·--:ί^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 502390 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(10 ) 塊所形成’接點基底具有多個安裝於其表面上的接觸器, 探針卡用於安裝接點基底及在接觸器與設於探針卡上的電 極之間建立電通訊,接腳區塊具有多個接點接腳以便當接 腳區附著至探針卡時於探針卡與半導體測試系統之間交介 〇 接觸器垂直地安裝於接點基底的水平表面上,其中接 觸器具有實質的平直狀。每一接觸器包括梢部、基部、及 彈簧部,梢部以垂直方向突出以形成接點,基部插入於接 點基底上對應的導孔,彈簧部設於接腳部與基部之間,當 接點結構壓在接觸目標上時產生彈性接觸力。彈簧部具有 曲線的、傾斜的、曲折狀或鋸齒狀以施加接觸力,而基部 的上表面從接點基底的表面突出並作爲與外部元件電連接 的接點墊。 根據本發明,接點結構具有非常高的頻帶以符合下一 代半導體技術的測試需求。由於大量數目的接觸器同時製 於基底上而無人工操作,所以能夠取得性能上一致的品質 、高可靠度及長的壽命以及低成本。此外,由於接觸器係 組裝於與待測試的裝置的材料相同之基底材料上,所以, 能夠補償溫度變化所造成的位置誤差。 此外,根據本發明,製造方法藉由使用相當簡單的技 術,能夠在矽基底上於水平方向上製造大量的接觸器。將 這些接觸器從基底移除並將其以垂直方向安裝於接點基底 上。本發明所製造的接點結構係低成本及高效率,並具有 高機槭強度及可靠度。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格< 210X297公釐) -u _ 一 ^ ---^---1TI------^----“ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 502390 A7 _B7 _ 五、發明説明(11 ) 圖式簡述 圖1係顯示基底操作器與具有測試頭之半導體測試系 統之間的結構關係。 圖2係顯示藉由介面元件以連接半導體測試系統的測 試頭至基底操作器之更詳細結構的實施例。 圖3係底部視圖,顯示具有傳統技術中用於安裝多個 探針接觸器(針或懸臂)之環氧樹脂環之探針卡的實施例 〇 圖4A - 4 E係電路圖,顯示圖3的探針卡的等效電 路。 圖5係顯示使用水平地製於矽基底上並垂直地安裝於 接點基底上之接點之本發明的接點結構的實施例。 圖6係顯示使用水平地製於矽基底上並垂直地安裝於 接點基底上之接點之本發明的接點結構的另一實施例。 圖7係顯示使用水平地製於矽基底上並垂直地安裝於 接點基底上之接點之本發明的接點結構的又一實施例。 圖8 A及8 B係顯示本發明的製造方法之基本觀念, 其中,大量數目的接觸器形成於矽基底的平坦表面上並自 其上移除以用於稍後的製程。 圖9 A - 9 I係顯示要於本發明的製程中製造及要用 於本發明的接點結構之接觸器的形狀之實施例。 圖1 0 A及1 0 B係顯示本發明的接觸器之特定實施 例,其中圖Γ 〇 A係接觸器的前視圖,而圖1 〇 B係接觸 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X29*7公釐) --------1---:---訂-------線^-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 502390 A7 B7_ 五、發明説明(12 ) 器的側視器。 圖1 1 A及1 1 B係顯示本發明的接觸器之另一實施 例,其中圖1 1A係接觸器的前視圖,而圖1 1 B係接觸 器的側視圖。 圖1 2A及1 2 B係顯示本發明的接觸器之又—特定 實施例,其中圖1 2 A係接觸器的前視圖,而圖1 2 B係 接觸器的側視圖。 圖1 3 A及1 3 B係顯示本發明的接觸器之又一特定 實施例,其中圖1 3A係接觸器的前視圖,而圖1 3 B係 接觸器的側視圖。 圖14A—14L係顯示用於製造接觸器的本發明中 之製程的實施例。 圖15A—15D係顯示用於製造接觸器的本發明之 製程的另一實施例。 圖16 A — 1 6 N係顯示在基底的水平表面中製造接 點結構及傳送接觸器至中介板之製程的實施例。 圖1·7 A及1 7 B係顯示拾放機構的實施例,及其用 於拾取和置放接觸器於諸如多層矽基底等基底.上以產生本 發明的接點結構之製程。 圖1 8係剖面視圖,顯示使用本發明的接點結構作爲 待測試的半導體裝置與半導體測試系統的測試頭之間的介 面之探針接點組件的實施例。 圖1 9係剖面視圖,顯示使用本發明的接點結構作爲 待測試的半導體裝置與半導體測試系統的測試頭之間的介 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A视^ < 21GX297公釐)_ -j g · ~ " I---r----ί ---Ί--訂-------線 φ-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 502390 A7 __B7_ 五、發明説明(13 ) 面之探針接點組件的另一實施例。 圖2 0係剖面視圖,顯示使用本發明的接點結構作爲 待測試的半導體裝置與半導體測試系統的測試頭之間的介 面之探針接點組件的又一實施例。 圖21係顯示具有多層標準矽基底及本發明製程製造 的接觸器之本發明的接點結構之實施例。 圖2 2係透視圖,顯示本發明的多個接點結構,每一 接點結構均具有大量的接觸器以彼此組裝而構成所需尺寸 的探針接點組件。 圖2 3係本發明的接點結構之透視圖,其中多個接點 基底會彼此連接以建立具有所需尺寸、形狀及接觸器數目 之探針接點組件。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 說明 2 0 接點基底 2 0 1 接點結構區 2 0 2 接點結構區 2 2 1 矽晶圓 2 2 2 矽晶圓 2 2 3 矽晶圓 2 5 導孔 3 0 接觸器 3 0 1 接觸器 3 0 2 接觸器 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 502390 A7 B7 五、發明説明(14 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 0 3 接觸器 3 2 接合位置 3 4 凸緣狀部份 3 5 基部 4 0 基底 4 2 犧牲層 4 4 黏著增進層 4 6 導電層 4 8 光阻層 5 0 光罩 5 5 齒 6 5 凹部 7 0 溝槽 7 8 監視攝影機 8 0 拾取及置放機構 8 1 盤 8 2 盤 8 4 傳送機構 8 5 汲取臂 8 6 行動臂 8 7 行動臂 9 0 黏著構件 1 0 0 測試頭 1 1 0 纜線 I I I I I I I I I — I J 訂 _ I I I I ^ 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) _ 17 - 502390 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(15 12 0 12 1 12 4 13 0 14 0 14 1 15 0 16 0 1 7 0 18 0 19 0 19 3 19 4 19 5 19 6 19 7 2 5 0 2 6 0 2 6 2 2 6 3 2 6 5 3 0 0 3 2 0 3 4 0 性能卡 接點端 同軸纜線 蛙式環 介面元件 接點接腳 印刷電路板 連接器. 探針卡 夾具 探針接觸器 電容器 接線 電容器 線條 電極 導電彈性體 探針卡 電極 連接軌跡 電極 晶圓 接點墊 基底 (請先閲讀背面之注意事項再填寫· 释· 寫本頁一 訂 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 18- 502390 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(16 ) 3 4 2 種子 層 3 4 4 鉻一 鉻鎳 鐵合金層 3 4 6 導電 基底 3 4 8 光阻 層 3 5 0 光罩 4 0 0 基底 操作 器 5 0 0 操縱 器 5 1 0 馬達 較佳實 施 例詳述 圖5 -7係顯示本發明的接點結構之實施例。每一接 點結構係由接點基底2 0及接觸器3 0配置而成。在圖5 的實施例中,每一接觸器3 0 !以垂直方向實質地延伸並由 基部形成,基部係連接至接點基底2 0,接點較佳地爲尖 銳的,且基部與接點之間的曲折狀部份,以作爲接點彈簧 〇 在圖6的實施例中,每一接觸器3 0 2以垂直方向實質 地延伸並由連接至接點基底2 0的基部、分裂成二或更多 點且較佳地爲尖銳狀之接點、在基部與接點之間作爲接點 彈簧之鋸齒狀部份等所形成。 在圖7的實施例中,每一接觸器3 0 3以具有鉤狀的垂 直方向實質地延伸,並由連接至接點基底2 0的基部、較 佳地爲尖銳的且方向爲垂直方向之接點、以及位於基部與 接點之間以作爲接點彈簧之曲線部份ώ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公^. 19 . ---------1»—訂------~ 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 502390 A7 ___B7_ 五、發明説明(17 ) 圖5 — 7的每一接觸器3 0當接觸結構施壓在半導體 晶圓或印刷電路板3 0 0上的接點墊時,以主要源於水平 曲線部份(亦即接觸器的曲折狀、鋸齒狀或曲線部份)之 彈簧力產生接觸壓力。接觸壓力也在接觸器(接觸點)的 尖梢抵於接點墊3 2 0處產生摩擦效果。此摩擦效果當接 點摩擦接點墊3 2 0的氧化物表面以電接觸氧化物表面之 下的接點墊3 2 0之導電材料時,可提升接觸功效。 應注意,雖然僅參考一或二接觸器以說明接點結構及 其製造方法,但是,接觸器30:、3〇2及3〇3可交互 地使用並可依據本發明製造。此外,雖然僅對有限型式的 接觸器作詳細說明,但是,稍後也將參考圖9 - 1 3以說 明本發明的其它不同型式之接觸器。由於圖5 — 7及9 一 1 3中所示的本發明之接觸器係垂直地而非傾斜地安裝, 所以,在接點基底的水平表面上,大量數目的接觸器可以 安裝在接點基底的有限空間內。 圖8 A - 8 B係顯示用於製造這些接觸器之本發明的 基本構思。在本發明中,如圖8 A所示,接觸器3 0會以 水平方式(亦即,二維方式)製於基底4 0的平面上,基 底4 0係矽基底或其它介電基底。然後,從基底4 0移除 接觸器3 0以垂直地(亦即,三維方式)安裝於圖5 — 7 的接點基底2 0上,舉例而言,接點基底2 0可爲印刷電 路板、I. C晶片、或其它接點機構。 在圓8的實施例中,以水平方向製於矽或其它其介電 基底4 0的平面上之接觸器3 0會從基底4 0轉移至諸如 ϋ張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210Χ297公釐) :2〇 . ~ " ---------— ^l·---Ί——、玎------0Φ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 502390 A7 B7 五、發明説明(18 ) 膠帶、黏著膜或黏板(此後統稱爲「膠帶」或「中介板」 )等黏著構件9 0。藉由使用拾放機構,從膠帶上移除離 觸器30,以垂直方向(亦即,以三維方式)將其安裝於 圖5 — 7之諸如印刷電路板、I C晶片、或其它接點機構 等接點基底2 0上。 圖9 A — 9 I係顯示要以圖5 — 7所示的方式安裝於 接點基底上之本發明的接觸器之不同形狀的實施例。圖 9A — 9 E的實施例在自圖5 — 7的接點基底2 0的上表 面突出之一端處具有平坦基部並在另一端具有接點梢。圖 9 A - 9 E的接點梢具有不同形狀而以低接觸電阻與接觸 目標的表面接觸。圖9 D的實施例具有類彈簧的接點梢以 在垂直方向取得彈性。在形成探針組件時,如同將參考圖 1 9之說明所述般,較佳地使用導電彈性體以便當接觸器 接觸接觸目標時產生彈性彈簧力或彈性。 圖9F — 9 I的實施例於從圖5 — 7的接觸表面20 之上表面突出之基部上具有三角形頂部。圖9 A - 9 I的 每一接觸器實質上整體爲平直的並相對於接點基底的水平 表面爲實質垂直地安裝。類似於圖9A — 9 E的實施例, 圖9 F - 9 I之接點梢具有不同的形狀而以低接觸電阻與 接觸目標的表面接觸。在形成探針組件時,如同將參考圖 1 9之說明所述般,較佳地使用導電彈性體以便當接觸器 接觸接觸目標時產生彈性彈簧力或彈性。 圖1 0 A及1 0 B係顯示本發明的接觸器之特定實施 例,其中圖1 〇 A係前視圖,而圖1 〇 B係其側視圖。圖 本紙張尺度適用中周國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -22- 502390 A7 __B7 _ 五、發明説明(19 ) 1 0的接觸器具有基部、接點部份、及平直本體部份,基 部在安裝於圖5 - 7之接點基底2 0上時,基部的上端從 圖5 - 7之接點基底2 0的上表面突出,接點部份之下端 具有接點以與接觸目標的表面接觸,平直本體部份在基部 與接點部份之間,被插入於圖5 - 7的接點基底2 0中。 接點部份係爲曲折狀或鋸齒狀以便當壓在接觸目標上時作 爲彈簧。 在圖1 0 A的前視圖中,基部係於右及左方向上延伸 。在圖1 0 B的側視圖中,接點部份之尺寸比平直本體部 份或基部還薄,而能輕易地變形,藉以當壓在接觸目標時 施加彈力。由於二種不同的厚度,亦即用於接點部份之較 薄區以及用於本體和基部之較厚區,所以,在接觸器的製 程中,沈積導電材料二次或更多次以形成二層或更多層。 圖10的接觸器之尺寸的實施例爲:a = 1050 · 00 μιη、b = 330.00//m、 c = 200.00//m、 d = 5 0 · 0 0 // m、e = 1 5 0 · 0 0 " m、f = 20 · 00//m、g = 5 0 · 00/zm、以及 h = 2 0 . 0 0 /z m ° 圖1 1A及1 1 B係顯示本發明的接觸器之另一特定 實施例,其中圖1 1 A係前視圖,而圖1 1 B係其側視圖 。圖1 1的接觸器具有基部、接點部份、及平直本體部份 ,基部在安裝於圖5 - 7之接點基底2 0上時,基部的上 端從圖5 - 7之接點基底2 0的上表面突出,接點部份之 下端具有接點以與接觸目標的表面接觸,平直本體部份在 ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格{ 210X 297公釐) 4 -----------------i^— — —J------^-------線· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 502390 A7 __B7 _ 五、發明説明(20 ) 基部與接點部份之間,被插入於圖5 - 7的接點基底2 0 中。接點部份係爲曲折狀或鋸齒狀以便當壓在接觸目標上 時作爲彈簧。 在圖1 1 B的側視圖中,基部具有最大的厚度以增加 與諸如圖1 8 — 2 0中所示的探針卡等外部元件相接觸之 頂部區。而且在圖1 1 B的側視圖中,接點部份之尺寸比 平直本體部份或基部還薄,而能輕易地變形,藉以當壓在 接觸目標時施加彈力。由於有三種不同的厚度,亦即用於 接點部份之第一厚度、用於本體部份之第二厚度、以及用 於基部之第三厚度,所以,在接觸器的製程中,沈積導電 材料三次或更多次。圖1 〇的接觸器之尺寸的實施例爲: a = l〇〇〇 · 〇〇/zm、b = l, 330 · 〇〇/zm、 c = 200 . 〇〇/zm, d = 50.00/zm、f = 20 · 〇〇//m、及 i=50· 00/im〇 圖1 2 A及1 2 B係顯示本發明的接觸器之又一特定 實施例,其中圖1 2 A係前視圖,而圖1 2 B係其側視圖 。圖1 2的接觸器具有基部、接點部份、及平直本體部份 ,基部在安裝於圖5 - 7之接點基底2 0上時,基部的上 端從圖5 — 7之接點基底2 0的上表面突出,接點部份之 下端具有接點以與接觸目標的表面接觸,平直本體部份在 基部與接點部份之間’被插入於圖5 - 7的接點基底2 0 中。接點部份係爲曲折狀或鋸齒狀以便當壓在接觸目標上 時作爲彈簧。 在圖1 2 A的前視圖中,基部係於右及左方向上延伸 >紙張尺度適用中國國家標準(€阳>八4規格(210父297公釐) 23- "" I. u I 11111 Aw11J n ^ «1111 I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) · 502390 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(21 ) 。在圖1 2 B的側視圖中,接點部份之尺寸比平直本體部 份或基部還薄,而能輕易地變形,藉以當壓在接觸目標時 施加彈力。本實施例的接點部份之厚度遠小於圖1 0及 1 1的實施例之厚度。由於有二種不同的厚度,所以,在 接觸器的製程中,沈積導電材料二次或更多次以形成二層 或更多層。圖1 2的接觸器之尺寸的實施例爲:a = 1050 · 00/im、b = 330· 00#m、c = 200.00em、d = 50.O0//m、e = 150.00#m、i = l〇.〇〇//m、g = 5 0· 00//m、以及 h=l〇 · 〇〇/zm。 圖1 3 A及1 3 B係顯示本發明的接觸器之又一特定 實施例,其中圖1 3 A係前視圖,而圖1 3 B係其側視圖 。圖1 3的接觸器具有基部、接點部份、及平直本體部份 ,基部在安裝於圖5 — 7之接點基底2 0上時,基部的上 端從圖5 - 7之接點基底2 0的上表面突出,接點部份之 下端具有接點以與接觸目標的表面接觸,平直本體部份在 基部與接點部份之間,被插入於圖5 — 7的接點基底2 0 中。接點部份具有獨特形狀,有二個環狀彈簧以便當壓在 接觸目標上時施加接觸力。 在圖1 3A的前視圖中,基部係於右及左方向上延伸 。在福1 3 B的側視圖中,接點部份之尺寸比平直本體部 份或基部還薄,而能輕易地變形,藉以當壓在接觸目標時 施加彈力。由於有二種不同的厚度,所以,在接觸器的製 程中,沈積導電材料二次或更多次以建立不同厚度。圖 本i張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐1 _ 24- 一 — ——III n I I I —J I 訂— I I I I I 絲 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 502390 A7 ___B7 _ 五、發明説明(22 ) 1 3的接觸器之尺寸的實施例爲·· a = 1050.00//m、b = 500.00em、c = 200.00/zm、d = 50.00#m、e = 1 5 0 . 0 0 // m . f = 20.00//m、g = 50 · 00//m、以及 h = 20 · OOem。 圖1 4A — 1 4 L係顯示製造本發明的接觸器3 0之 製程的實施例(舉例而言,圖7之接觸器3 〇3)。在圖 1 4 A中,犧牲層4 2係形成於基底4 0上,其典型上可 爲矽基底。也可使用其它介電基底,舉例而言,玻璃基底 及陶瓷基底。舉例而言,犧牲層4 2可經由諸如化學汽相 沈積(CVD)等沈積方法而由二氧化矽(S i 〇2)製成 。犧牲層4 2係要使接觸器3 0與矽基底於製程的最後階 段中分離。 如圖1 4 B所示,舉例而言,藉由沈積製程,在犧牲 層4 2上形成黏著增進層4 4。舉例而言,用於黏著增進 層44之材料的實施例包含厚度約200—1, 000埃 之鉻(Cr )及鈦(Ti)。黏著增進層44便於圖 1 4 C的導電層4 6黏著於矽基底4 0上。舉例而言,導 電層46係由銅(Cu)或鎳(N i )製成,厚度約 ;1, 000—5,000埃。導電層46係要建立用於稍 後階段之電鍍製程中。 在下一製程中,光阻層4 8係形成於導電層4 6上, 在光阻層4 8上有光罩5 0精確地對齊以如圖1 4 D所示 般受紫外光(U V )照射。光罩5 0顯示將顯影於光阻層 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐)-25 - ----------i^w—---:--—IT-------線· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 502390 A7 ___B7___ 五、發明説明(23 ) 4 8上之接觸器3 0的二維影像。如同此技藝中所習知般 ,可使用正或負光阻。假使使用正光阻,則由光罩5 0的 不透光部份遮蔽的光阻會於曝光之後硬化(固化)。光阻 的實施例包含Novo 1 ak ( Μ —間甲酚一甲醛)、 ΡΜΜΑ (甲基丙烯酸甲酯)、SU — 8及感光聚醯亞胺 。在顯影製程中,溶解及淸洗光阻的曝光部份,留下具有 開口或圖案” A ”之圖1 4 Ε的光阻層4 8。因此,圖 1 4 F的上視圖顯示具有接觸器3 0 3的影像(形狀)之光 阻層48上的圖型或開口” A” 。 在上述微縮影製程中,如同此技藝中所習知般,能夠 以電子束或X光取代U V光,以使光阻層4 8曝光。此外 ,也能夠藉由直接寫入電子束、X光或光源(雷射光), 以使光阻4 8曝光,而將接點結構的影像直接地寫在光阻 層4 8上。 在光阻層4 8的圖型’’ A ”中沈積(電鍍)諸如銅( Cu)、鎳(Ni)、鋁(A1)、铑(Rh)、鈀( P d )、鎢(W )或其它材料、鎳鈷(N i C 〇 )合金或 其它合金組合,以形成如圖1 4 G所示的接觸器3 0。如 同稍後將說明般,較佳地,應該使用不词於導電層4 6的 材料之接觸材料,以使蝕刻特徵彼此相異。圖1 4 G中的 接觸器3 0之覆蓋電鍍部份會於圖1:4H的硏磨(平坦化 )製程中被移除。 重覆上述製程,以產生諸如圖1 〇 — 1 3所示的接觸 器,接觸器藉由形成二或更多導電層而具有不同厚度。亦 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格{ 210X297公釐) -26- ^ 訂 . 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 502390 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(24 ) 即,在形成第一層接觸器(導電材料)之後,假使需要時 ,重覆圖14D—14H之製程以在接觸器的第一層上形 成第二層或又一層。 在下一製程中,在如圖1 4 I中所示的光阻剝離製程 中,移除光阻層48。典型地,藉由濕化學處理,移除光 阻層4 8。其它剝離實施例爲丙酮爲基礎的剝離及電漿0 2 剝離。在圖1 4 J中,犧牲層4 2被蝕刻移除,以致於接 觸器3 0與矽基底4 0分離。執行另一蝕刻製程,以致於 黏著增進層4 4及導電層4 6會如圖1 4K所示般從接觸 器3 0移除。 選擇蝕刻條件以蝕刻層4 4及4 6,但不會蝕刻接觸 器3 0。換言之,如上所述,爲了蝕刻導電層4 6而不蝕 刻接觸器3 0,用於接觸器3 0之導電材料必須不同於導 電層4 6的材料。最後,如同圖1 4 L的立體圖所示般, 接觸器3 0會與任何其它材分離。雖然圖14 A — 14L 中的製程僅顯示一接觸器3 0,但是,在真正的製程中, 如圖8 A及8 B所示,可同時製造大量的接觸器。 圖1 5 A - 1 5 D係顯示用於製造本發明的接觸器之 製程的實施例。在本實施例中,膠帶(中介板)9 0倂入 於製程中以將接觸器3 0從矽基底4 0轉移至膠帶9 〇。 圖1 5 A - 1 5 D僅顯示具有黏帶9 0之製程的後段部份 〇 圖1 5 A係顯示等同於圖1 4 I中所示的製程,其中 於光阻剝離製程中移除光阻層4 8。然後,在圖1 5 A的 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) _ 27 _ ---------— 擎---,-I1T------暴 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -28 - 502390 A7 _B7 _ 五、發明説明(25 ) 製程中,膠帶(中介板)9 0也置於接觸器3 0的上表面 上,以致於接觸器3 0黏著至膠帶9 0。如同參考圖8 B 之上述所述般,在本發明中,膠帶(中介板)90包含諸 如黏膜及黏板等其它型式的黏著構件。膠帶9 0也包含吸 附接觸器3 0之任何構件,舉例而言,磁板或磁帶,電荷 板或電荷帶等等。 在圖1 5 B的製程中,犧牲層4 2會被蝕刻移除以致 於膠帶9 0上的接觸器3 0會與矽基底4 0分離。執行另 一蝕刻製程,以致於黏著增進層4 4及導電層4 6會如圖 1 5 C所示般從接觸器3 0移除。 如上所述般,爲了蝕刻導電層4 6而不蝕刻接觸器 3 0,用於接觸器3 0之導電材料必須不同於導電層的材 料。雖然圖1 5A— 1 5 C中的製程僅顯示一接觸器,但 是,在真正的製程中,可同時製造大量的接觸器。因此, 大量的接觸器3 0會轉移至膠帶9 0並如同圖1 5 D的上 視圖所示般與矽基底及其它材料分離。 圖1 6A — 1 6N係顯示用於製造接觸器3 0的製程 之又一實施例,其中接觸器會轉移至膠帶或中介板。在圖 1 6 A中,電鍍種子(導電)層3 4 2形成於基底3 0上 ’基底3 4 0典型上爲矽或玻璃基底。舉例而言,種子層 34 2係由銅((:11)或鎳(1^:1)製成,厚度約 1,0 0 0 - 5 , 〇 0 0埃。舉例而言,藉由濺射,如圖 1 6 B所示,於種子層3 4 2上形成鉻-鉻鎳鐵合金層 3 4 4° 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Λ4規格(2U)X297公釐) ---------ίΛΎ---τ——訂---------線Φ- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -29 - 502390 A7 B7 五、發明説明(26 ) 在圖1 6 C中的下一製程中,於鉻一鉻鎳鐵合金層 3 4 4上形成導電基底3 4 6。舉例而言,導電基 底346係由厚度約100 — 130/zm的鎳鈷(Ni — C 0 )合金製成。在鈍化導電基底3 4 6之後,在圖 1 6D中厚度約1 〇〇 — 1 2 0/zm之光阻層348形成 於導電基底346上,並精確地對準光罩350,以致於 如圖1 6 E所示般光阻層3 4 8受UV光曝光。光罩 3 5 0顯示將顯影於光阻層3 48的表面上之接觸器3 0 的二維影像。 在顯影製程中,溶解及淸洗光阻,留下圖1 6 F的光 阻層3 4 8,其具有轉移自具有接觸器3 0的影像(舉例 而言,圖7的接觸器3 〇3)之光罩3 5 0的平板圖型。在 圖‘1 6 G的步驟中,於光阻層3 4 8上的平板圖型中電 鍍厚度約5 0 — 6 0 //m的接觸器材料。導電材料的實施 例,係鎳—銘(N i C 〇 )。鎳—鈷接觸器不會強力地黏 著至鎳-鈷製成的導電基底3 4 6。 重覆上述製程以藉由形成二或更多導電層而製造如圖 1 0 — 1 3所示具有不同厚度的接觸器。亦即,在形成第 一層接觸器之後,假使需要時,重覆圖1 6 D - 16 G的 製程以在接觸器的第一層上形成第二層或又一層。 在下一製程中,在如圖1 6 Η中所示的光阻剝離製程 中,移除光阻層3 4 8。在圖1 6 I中,導電層3 4 6被 剝離基底3 4 0上的鉻-鉻鎳鐵合金層3 4 4、導電基底 3 4 6係薄基底,接觸器3 0以相當微弱的黏著強度安裝 ϋ張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格{ 210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
502390 A7 B7 五、發明説明(27 ) 於其上。具有接觸器3 0之導電基底3 4 6的上視圖顯示 於圖1 Θ J中。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖1 6 K顯示膠帶(中介板)9 0置於接觸器3 0的 上表面之上的製程。膠帶9 0與接觸器3 0之間的黏著強 度大於接觸器3 0與導電基底3 4 6之間的黏著強度。因 此,當從可撓導電基底3 4 6轉移接觸器3 0至膠帶9 0 時,如圖1 6 L所示,接觸器1 6會從基底3 4 6轉移至 膠帶9 0。圖1 6M係顯示具有接觸器3 0於上之膠帶 9 0的上視圖,而圖1 6N係具有接觸器3 0於上之膠帶 9 0的剖面視圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖1 7A及1 7B係顯示從膠帶(中介板)9 0拾取 接觸器3 0並將接觸器置於接點基底2 0上之製程的實施 例。圖17 A及1 7 B的拾取及置放機構有利地應用至參 考圖1 5A — 1 5D及圖1 6A - 1 6N所述之具有膠帶 之本發明的製程所產生的接觸器。圖1 7 A係顯示拾取及 置放操作的第一半部製程之拾取及置放機構8 0的前視圖 。圖1 7 B係拾取及置放機構8 0的前視圖,顯示拾取及 置放操作之第二半部製程。 在本實施例中,拾取及置放機構8 0包括用以拾取及 置放接觸器3 0之傳送機構8 4、允許傳送機構8 4於X 、孓及2方向上移動之行動臂86和87、可於叉、¥及 Z方向上調整位置之盤8 1和8 2、以及監視攝影機7 8 ,監視攝影機7 8具有C C D影像感測器於其中。傳送機 構8 4包含汲取臂8 5,以執行接觸器3 0的汲取(拾取 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐)_ 30 · 502390 A7 B7_ 五、發明説明(28 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) )及汲取釋放(置放)操作。舉例而言,汲取力係由諸如 真空等負壓所產生。汲取臂8 5以諸如9 〇度等預定角度 旋轉。 在操作時’具有接觸器3 0之膠帶9 0及具有接合位 置3 2 (或導?L)的接點基底2 〇定位於拾取及置放機構 8 0上的個別盤8 1和8 2上。如圖1 7 A所示,傳送機 構8 0會藉由汲取臂8 5的汲取力而從膠帶9 0拾取接觸 器3 0。在拾取接觸器3 〇之後,舉例而言,如圖1 7B 所示,汲取臂8 5會以9 0度旋轉。因此,接觸器3 0的 方向會從水平方向變成垂直方向。此定向機構僅爲實施例 ’且習於此技藝者知道有其它方式以改變接觸器的方向。 傳送機構8 0接著將接觸器3 0置於基底2 0上的接合位 ..置3 2 (或導孔)上。.藉由接合至表面或插入於導孔中, 接觸器3 0附著接點基底2 0。 , ' 圖1 8係剖面視圖,顯示用於形成使用本發明的接點 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 結構之探針接點組件之整個堆疊結構的實施例。探針接點 組件作爲待測裝置(D U T )與諸如圖2所示的測試頭之 間的介面。在本實施例中,探針接點組件包含探針卡(路 由卡)260;及彈簧單高蹺塊(蛙式環)130,依圖 1 8中所示之次序設於接點結構上。接點結構係由安裝於 接點基底2 0上的多個接觸器3 0 i所配置。每一接觸器的 基部3 5於接點基底2 0的上表面突出作爲接點卡。 探針卡2 6 0、彈簧單高蹺接腳區1 3 0及接點結構 係機械地以及電地彼此連接,藉以形成探針接點組件。因 ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格{ 210X297公釐) .31 · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 502390 A7 _B7 _ 五、發明説明(29 ) 此,產生從接觸器3 0 i的接點經過纜線1 2 4和性能卡 120 (圖2)至測試頭100之電路徑(圖2)。因此 ,當半導體晶圓3 0 0及探針接點組件互相施壓時,於 DUT (晶圓300上的接點墊320)與系統之間建立 電通訊。 彈簧單高蹺接腳塊(蛙式環)13 0等同於圖2中所 示者,其具有大量彈簧單高蹺接腳以在探針卡2 6 0與性 能板1 2 0之間交介。在彈簧單高蹺接腳的上端,諸如同 軸纜線等纜線會連接,以經過性能板1 2 0傳送訊號至圖 2中的測試頭1 0 0中的印刷電路板(接腳電子卡) 1 5 0。探針卡2 6 0在其上及下表面上具有大量電極 2 6 2及2 6 5。當組裝時,接觸器3 0的基部3 5接觸 電極2 62。電極262和265經由連接軌跡2 63連 接,以使接點結構的間距扇出而符合彈簧單高蹺接腳區 1 3 0中彈簧單高蹺接腳的間距。 圖1 9係剖面視圖,顯示使用本發明的接點結構之探 針接點組件的另一實施例。探針接點組件作爲待測裝置( D U T )與諸如圖2中所示的測試頭之間的介面。在本實 施例中,探針接點組件包含導電彈性體2 5 0、探針卡 2 6 0、及設置於接點結構上的彈簧單高蹺接腳區(蛙式 環)1 3 0 〇 導電彈性體2 5 0設於接點結構與探針卡2 6 0之間 。當組裝時,接觸器3 0的基部3 5接觸導電彈性體 2 5 0。導電彈性體2 5 0係藉由補償接觸器3〇1的基部 本紙張尺度適财卵家踌(CNS ) ( 21GX297讀)~~" 一 .^ : 訂 .. 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 502390 A7 _B7 _ 五、發明説明(30 ) 3 5與探針卡2 6 0的電極2 6 2之間的平坦度不規則性 或垂直間隙,以確保它們之間的電通訊。導電彈性體 2 5 0係於垂直方向具有大量導線之彈性片。舉例而言’ 導電彈性體2 5 0包括矽膠片及多列金屬絲(線)。金屬 絲(線)係設於圖1 9的垂直方向上,亦即,垂直於導電 彈性體2 5 0的水平片。金屬絲之間的間距實施例係 0 · 05mm或更少且矽膠片的厚度約爲0 · 2mm。此 導電彈性體係由日本Shin-Etsu Polymer有限公司製造,且可 於市場上取得。 圖2 0係剖面視圖,顯示使用本發明的接點結構之探 針接點組件的又一實施例。除了接點結構係由多個接點結 構(基底)區形成之外,探針接點組件基本上與圖1 9的 組件相同。此外,接點基底區係由多個堆疊在一起的標準 基底形成。舉例而言,圖2 0的接點結構係由均具有三個 矽標準基底2 2 :、2 2 2及2 2 3之二接點結構(基底) 區20ι及2〇2配置而成。 雖然僅顯示其中之一,但是,多個接觸器3 0 1可以以 每一接觸器3 0 1的端部插入基底2 2的導孔2 5 (圖2 1 )之方式附著至接點基底2 0。典型上,接點基底2 2係 由矽晶圓製成,但是,諸如陶瓷、玻璃、聚醯亞胺等等也 可使用。在較佳實施例中,接點基底2 2係具有諸如彼此 堆疊及接合的三晶圓2 2 1、2 2 2及2 23等多個標準矽 晶圓之多層基底。使用多重矽晶圓的主要原因係取得接點 基底的足夠厚度而不會增加機械尺寸的容許度。因此,可 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ------------— It, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -33- 502390 A7 __B7 _ 五、發明説明(31 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 以視設計上的特定需求而自由地選取矽晶圓的數目,舉例 而言,一或多個。標準矽晶圓具有相同的厚度但不同的外 形,以產生諸如圖2 3中所示的齒部及凹部等嚙合機構。 圖2 1係剖面視圖,顯示倂入於圖2 0的探針接點組 件中之本發明的接點結構的詳節。具有曲折或鉤狀的接觸 器3 OiH接觸器3 0:的端部插入導孔2 5之方式附著至 接點基底2 0。在本實施例中,接點基底2 0係多層基底 ,其具有彼此堆疊及熔合接合在一起之三個標準的矽晶圓 22i、222及223。每一矽晶圓22i— 22s的厚度 約爲0·5mm。接觸器30:的端部從接點基底20的底 部表面突出,用於形成接點墊3 5。關於實施例,接點墊 3 5的尺寸係寬度爲0 · 5mm。接觸器3 Οχ具有凸緣狀 部份3 4以與設於導孔25中的步階配接。在接觸器3〇1 的尖梢之接點較佳地爲尖銳的以促進接觸目標的表面上之 摩擦效果。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 將於下簡述用於形成圖2 1中所示之三層基底2 0及 其上的導孔之製程。首先,第二晶圓2 2 2及第三晶圓 2 2 3會經由諸如矽熔合接合而直接地接合。然後,藉由蝕 刻製程,將晶圓2 2 2及2 3 3之正面及背面均被拋光並於 其中產生導孔。舉例而言,藉由使甩反應氣體電漿之反應 離子飩刻,取得此深溝槽蝕刻。如圖2 1所示,第二及第 三晶圓2 2 2及2 2 3上的導孔之尺寸必須小於接觸器3 0 的凸緣狀部份34以在導孔中形成步階。 然後,藉由上述溝槽蝕刻,拋光第一晶圓2 2 i的正面 本紙張尺度適用中彌國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 7^7 502390 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(32 ) 及背面以及於其中產生導孔2 5。第一晶圓2 2 1的導孔之 尺寸大於第二及第三晶圓2 2 2及2 2 3的尺寸以容納上述 接觸器3 0的突緣狀部份3 4。第一晶圓2 2i會與第二及 第三晶圓2 2 2及2 2 3相對齊並熔接。爲了絕緣,舉例而 言,在以此方式產生的接點基底之所有曝露表面上較佳地 生長至少一微米的氧化矽層。然後,將接觸器3 0插入導 孔2 5並於需要時藉由黏著劑固定於其中。 圖2 2係本發明的接點結構(基底)區之實施例的立 體視圖,每一區均具有大量經由圖8 A及8 B中所示的製 程所製造的接觸器3 0。本實施例顯示多個接點結構區 2 0,多個接點結構區2 0彼此組裝在一起以建立所需尺 寸及所需數目的接觸器之接點結構。在圖2 2中,雖然每 一接點結構區包含以單一直線組裝的接觸器,但是,本發 明的接點結構區可以包含以二或更多直線方式,亦即矩陣 形狀對齊之接觸器。 如上所述,本發明的一特點係能夠組合多個接點結構 區2 0以產生具有增加的整體尺寸及接觸器數目之接點結 構(探針接點組件)之能力。在圖2 2的實施例中,製備 四個接點結構以彼此連接。雖然未顯示於圖2 2的實施例 中,但是,每一接點基底均於其外邊緣具有諸如齒等連接 或嚙合機構。 圖2 3係接點結構的立體視圖,接點結構係由多個本 發明的接點結構區所形成。在本實施例中,五個接點基底 彼此連接以產生具有整個尺寸爲接點結構區的尺寸之整數 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X的7公釐)_ 35 - --------ίφ—r-----訂-------線·. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 502390 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(33 ) 倍之接點結構。爲了簡明起見,接觸器未顯示於接點基底 2 2。藉由此方式組合接點基底2 2,可以建立諸如等於 十二吋半導體晶圓的尺寸等所需尺寸的接點組件。 在本實施例中,接點基底的右及左邊緣設有嚙合齒 5 5及凹部6 5。齒5 5及凹部6 5的尺寸在右及左邊緣 上是相同的,但是,齒5 5及凹部6 5的位置會偏差一單 位。因此,一接點基底2 2的左邊緣會與另一接點基底 2 2的右邊緣配接。雖然未顯示於圖2 3中,但是,凸部 會設於接點基底2 2的遠端處以配接另一基底2 2的近端 處之溝槽7 0。也能夠在諸如上述右及左邊緣中使用齒及 凹部,以取代凸部及溝槽之使用。接觸器3 0將以圖2 2 中所示置於導孔2 5中的方式安裝於接點基底2 2上。 根據本發明,接點結構具有很高的頻寬以符合下一世 代半導體技術之測試需求。由於在基底上同時製造大量接 觸器而不需人工操作,所以,在接點性能上能夠取得一致 的品質、高可靠度及長壽命。此外,由於接觸器係組裝於 與待測裝置的材料相同之基底材料上,所以,能夠補償溫 度改變所造成的位置誤差。此外,藉由使用相當簡單的技 術’能夠在矽基底於水平方向上製造大量的接觸器。由本 發明製造的接點結構係低成本及高效率以及高機械強度和 可靠度。由本發明的方法所製造之接點結構係有利於並可 用於測試半導體晶圓、封裝L S I、多晶片模組等等,包 含燒入測試。 雖然此處具體地顯示及說明較佳實施例,但是,應瞭 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)
Ii I n —————— I ^__w! I —I I 訂 i I I I . I 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 502390 A7 B7 五、發明説明(34 )解,在不悖離發明的精神及範圍之下,在慮及上述揭示及 在後附的申請專利範圍之內,可有很多修改及變異。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) _ 37鎌

Claims (1)

  1. 502390 TV > A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 附件一: 第9.01 20925號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國91年7月22日修正 1 · 一種用於與接觸·目標建立電連接之接點結構,包 括: 接點基底,具有經過上及下表面之導孔;及 多個接觸器,由導電材料製成並垂直地安裝於接點基 底的水平表面上,其中,每一接觸器具有實質平直形狀並 包括梢部、基部、及彈簧部,梢部係以垂直方向定向以形 成接觸點,該基部係插入於接點基底上對應的導孔,該彈 簧部係設於該梢部與該基部之間,當接觸結構壓在接觸目 標上時,產生接觸力;及 其中,彈簧部具有曲線的、傾斜的、曲折的或鋸齒狀 以施加接觸力,及基部的上表面自接觸基底的表面凸出並 作爲接點墊以與外部元件電連接。 2 ·如申請專利範圍第1項之用於與接觸目標建立電 連接之接點結構,其中接點基底係由單一或彼此接合的多 個介電基底形成且接點基底上的導.孔係藉由蝕刻製程而產 生的。 3 ·如申請專利範圍第1項之用於與接觸目標建立電 連接之接點結構,其中每一接觸器在其底部具有凸緣狀以 配接接點基底上的導孔。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) • I — -- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 iA 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 502390 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 — 4 · %申請專利範圍第1項之用於與接觸目標建立電 ii ί妾;έ: ί妾點結構,其中接點基底係由單一半導體晶隱形成 ’ @ f _體晶圓上製有導孔以使接觸器通過該導孔而安裝 〇 5 ·如申請專利範圍第1項之用於與接觸目標建立電 _ ® &接點結構,其中接點基底係由接合在一起之第一及 胃導體晶圓形成,在其上製有導孔以使接觸器通過該 導孔而安裝。 6 ·如申請專利範圍第1項之用於與接觸目標建立電 _胃0 ί妾點結構,其中接點基底係由接合在一起之三層半 «胃晶_形成,在其上製有導孔以使接觸器通過該導孔而 安裝。 7 ·如申請專利範圍第6項之用於與接觸目標建立電 連接之接點結構,其中三層接點基底係由第一、第二及第 三半導體晶圓形成,其中第二及第三半導體晶圓接合在一 起且藉由蝕刻製程產生通過其之第二導孔,及大於第二導 孔之第一導孔係製於第一半導體晶圓上,以及其中第一半 導體晶圓會對齊以符合導孔的位置並接合至第二半導體晶 圓。 8 .如申請專利範圍第1項之.用於與接觸目標建立電 連接之接點結構,其中接觸器係以水平方向製於平坦基底 的平面上並從平坦表面移除及以垂直方向安裝於接點基底 上。 - 9 ·如申請專利範圍第1項之用於與接觸目標建立電 1紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公H (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 502390 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 連接之接點結構,其中接點基底在其外邊緣具有嚙合機構 以用於在任何所需的.邊緣連接其它接點基底,而產生任何 尺寸的接觸器組件。 1 0 ·如申請專利範圍第9項之用於與接觸目標建立 電連接之接點結構,其中嚙合機構包含齒及凹.部,該齒及 凹部係以一邊緣中的嚙合齒及凹部配接其它接點基底的相 對邊緣中的嚙合齒及凹部之方式,設於接點基底的外邊緣 ’藉以組裝多個接點基底以建立所需尺寸、形狀及數目的 接觸器之接觸器組件。 1 1 ·如申請專利範圍第1項之用於與接觸目標建立 電連接之接點結構,其中接點基底係由矽製成。 1 2 .如申請專利範圍第1項之用於與接觸目標建立 電連接之接點結構,其中接點基底係由介電材料製成,該 介電材料包含聚醯亞胺、陶瓷及玻璃。 1 3 . —種製造接點結構之方法,包括下述步驟: (a )在矽基底的表面上形成犧牲層; (b)在犧牲層上形成光阻層; 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (c )將光罩對齊於光阻層及以紫外光透過光罩而使 光阻層曝光,光罩包含接觸器的影像; (d )使接觸器的影像圖型顯影於光阻層的表面上; (e )以電鍍製程在光阻層上的圖型中形成導電材料 製成的第一層接觸器; (f )在第一層接觸器上重覆上述步驟(b) -(e )以形成又一層接觸器; 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -3 - 502390 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 (g )剝除光阻層; (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (h )以蝕刻製.程移除犧牲層及導電層以致於接觸器 與矽基底分離;及 (i )將接觸器安裝於具有容納接觸器的端部之導孔 之接點基底上,以致於每一接觸器的至少一端作爲電連接 的接點墊。 1 4 . 一種製造接點結構之方法,包括下述步驟: (a )在政基底的表面上形成犧牲層; (b )在犧牲層上形成光阻層; (c )將光罩對齊於光阻層及以紫外光透過光罩而使 光阻層曝光,光罩包含接觸器的影像; (d )使接觸器的影像圖型顯影於光阻層的表面上; (e )以電鍍法在光阻層上的圖型中形成導電材料製 成的第一層接觸器; (f )在第一層接觸器上重覆上述步驟(b) -( e )以形成第二層或又一層接觸器; (g )剝除光阻層; . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (h )將膠帶置於接觸器上以致於接觸器的上表面附 著於膠帶; (i )以蝕刻製程移除犧牲層及導電層以致於膠帶上 的接觸器與矽基底分離;及 (j )將接觸器安裝於具有容納接觸器的端部之導孔 之接點基底上,其中每一接觸器的至少一端作爲電連接的 接點墊。 本紙張尺度適用^國國1標準(€奶)八4規格(21(^297公釐) :~麵 502390 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 5 · —種製造接點結構之方法,包括下述步驟: (a )在介電基底上形成導電材料製成的導電基底; (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) (b )在導電基底上形成光阻層; (c )將光罩對齊於光阻層及以紫外光透過光罩而使 光阻層曝光,光罩包含接觸器的影像; (d )使接觸器的影像圖型顯影於光阻層的表面上; (e )以電鍍製程在光阻層上的圖型中形成導電材料 製成的第一層接觸器; (f )在第一層接觸器上重覆上述步驟(b) —(e )以形成第二層或又一層接觸器; (g )剝除光阻層; (h )將具有接觸器的導電基底自介電基底剝離; (i )將膠帶置於導電基底上的接觸器上,以致於接 觸器的上表面黏著於膠帶,其中接觸器與膠帶之間的黏著 強度大於接觸器與導電基底之間的黏著強度; (j )剝離導電基底,以致於膠帶上的接觸器與導電 基底分離;及 . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (k )將接觸器安裝於具有導孔之接點基底上,以致 於接觸器端部自接觸基底的反面突出。 1 6 . —種用於與接觸目標建立電連接之探針接點組 件,包括: 接點基底,具有多個安裝於其表面上的接觸器; 探針卡,用於安裝接點基底及在接觸器與設於探針卡 上的電極之間建立電通訊; 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -5 - 502390 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 接腳區塊,具有多個接點接腳以便當接腳區塊附著至 探針卡時於探針卡與半導體測試系統之間交介; (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 其中,接觸器垂直地安裝於接點基底的水平表面上, 其中每一接觸器均具有實質的平直狀並包括梢部、基部、 及彈簧部,梢部以垂直方向突出以形成接點,基部插入於 接點基底上對應的導孔,彈簧部設於接腳部份與基部之間 ,當接點結構壓在接觸目標上時產生接觸力;及 其中,彈簧部具有曲線的、傾斜的、曲折狀或鋸齒狀 以施加接觸力,且基部的上表面從接點基底的表面突出並 作爲與外部元件電連接的接點墊。 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項之用於與接觸目標建 立電連接之探針接點組件,又包括導電彈性體,設於接點 基底與探針卡之間,用於在接觸器的基部的上表面與探針 卡的電極之間建立電通訊。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 8 ·如申請專利範圍第1 6項之用於與接觸目標建 立電連接之探針接點組件,其中接點基底係由單一或彼此 接合的多個半導體基底形成且接點基底上的導孔係藉由蝕 刻製程而產生的。 1 9 ·如申請專利範圍第1 6項之用於與接觸目標建 立電連接之探針接點組件,其中每一接觸器在其底部具有 凸緣狀以配接接點基底上的導孔。 2 0 ·如申請專利範圍第1 6項之用於與接觸目標建 立電連接之探針接點組件,其中接點基底係由單一半導體 晶圓形成,該半導體晶圓上製有導孔以使接觸器通過該導 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規$( 210X297公釐) 7〇Ζ : ~ 502390 Α8 Β8 C8 D8 々、申請專利範圍 孔而安裝。 2 1 ·如申請專利範圍第1 6項之用於與接觸目標建 立電連接之探針接點組件,其中接點基底係由接合在一起 之第一及第二半導體晶圓形成,在其上製有導孔以使接觸 器通過該導孔而安裝。 2 2 ·如申請專利範圍第1 6項之用於與接觸目標建 立電連接之探針接點組件’其中接點基底係由接合在一起 之三層半導體晶圓形成,在其上製有導孔以使接觸器通過 該導孔而安裝。 2 3 ·如申請專利範圍第2 2項之用於與接觸目標建 立電連接之探針接點組件,其中三層接點基底係由第一、 第二及第三半導體晶圓形成,其中第二及第三半導體晶圓 接合在一起且藉由蝕刻製程產生通過其之第二導孔,及大 於第二導孔之第一導孔係製於第一半導體晶圓上,以及其 中第一半導體晶圓會對齊以符合導孔的位置並接合至第二 半導體晶圓。 2 4 ·如申請專利範圍第1 6項之用於與接觸目標建 立電連接之探針接點組件,其中接觸器係以水平方向製於 平坦基底的平面上並從平坦表面移除及以垂直方向安裝於 接點基底上。 ‘ < 2 5 ·如申請專利範圍第1 6項之用於與接觸目標建 立電連接之探針接點組件,其中接點基底在其外邊緣具有 嚙合機構以用於在任何所需的邊緣連接其它接點基底,而 產生任何尺寸的接觸器組件。 本ϋ尺度適用中國國家標準( CNS ) A4規格(210X297公釐) Γ7Ι : '~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 502390 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 2 6 ·如申請專利範圍第2 5項之用於與接觸目標建 立電連接之探針接點.組件,其中嚙合機構包含齒及凹部, 該齒及凹部係以一邊緣中的嚙合齒及凹部配接其它接點基 底的相對邊緣中的嚙合齒及凹部之方式,設於接點基底的 外邊緣,藉以組裝多個接點基底以建立所需尺寸、形狀及 數目的接觸器之接觸器組件。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 1# 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 準 標 家 國 國 中 用 適 尺 張 紙 本 釐 公 7 9 2
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