1227781 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 ) 本發明係關於半導體元件或半導體裝置之之試驗方法 ’特別是關於藉由有效率地檢查以探針檢查以及在晶圓狀 態進行之老化檢查等半導體製造工程之半導體元件的電氣 特性，以達成高信賴性、高成品率之半導體裝置以及半導 體裝置之電氣特性之檢查方法。 在I C或L S I等之半導體裝置中，被大略分別爲： 在矽晶圓表面形成集成電路爲止之所謂前工程，以及將此 矽晶圓切割爲個別之晶片，以樹脂或陶瓷等密封爲止之所 謂的後工程。 在這些之半導體裝置中，於前工程中之指定的階段中 ’各電路的電氣特性檢查被進行，以晶片單位進行良品、 不良品之判定。 上述之電氣特性檢查可以大別爲：判定各電路間之導 通之良否之探針檢查，以及以1 5 0 °C程度之高溫中，對 電路賦予熱、電氣應力，以加速篩選不良之老化檢查，以 及最終以高頻進行檢查之最終檢查。特別是在以高頻進行 最終檢查中，以超高頻進行高速裝置之檢查之高速動作之 檢查方式爲所期望。 前述各種之檢查方法在被檢查晶圓或被檢查晶片與外 部之檢查系統之基本的接續手段都同樣。而且，採用：於 被檢查晶圓上以數十至百數十// m節距被圖案化，對於數 十至百數十，m四方、厚度1 //m程度之鋁合金、或其它 之合金之電極銲墊，於個個機械地按壓導電性之微細的探 針之方法。作爲其之一例爲利用：前端具有2 0 // m程度 (請先閲讀背面之注意· 事項再Hi 本育) 裝l· 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X；297公釐） -4- 1227781 Α7 Β7 經濟部智慧財產局i員工消費合作社印製 五、發明説明（2 ) 之曲率之鎢針，使接觸於由微細之鋁形成之電極銲墊，以 獲得電氣地導通之情形，爲了破壞被形成在電極銲墊之表 面之氧化膜，滑過銲墊表面以獲得電氣接觸。因此，在檢 查後之銲墊表面形成大的傷痕。今後，伴隨半導體元件之 高集成化，窄節距檢查技術或在對應半導體元件之薄膜電 極銲墊之電極銲墊不給予損傷之低荷重檢查技術成爲必要 〇 作爲探針檢查之習知例，有記載於特開平 1 - 1 5 0 8 6 3號公報知方式。此方式係於基板之上面 形成兩端被固定之橋，在其中央形成探針之故，導電性配 線由探針被形成。 又，有記載於特開平8 - 7 5 7 5 8號公報之方式。 在此方式中，係於兩端支撐良形成探針之方式，對於兩端 支撐樑之長度方向之中心線，於錯開直角方向之位置形成 探針。又，此發明係使用於掃描型探針顯微鏡（S P Μ ) 以及記錄再生裝置等之資訊處理裝置者。 上述在習知技術所敘述之半導體裝置之檢查方法中， 有以下所示之問題點。 在前者之方式中’於基板之上面個個貼合複數之橋之 故，在對應窄節距之產品上有困難。又，探針被形成在棵 的中央之故，一按壓電極銲墊，按壓力只有不在垂直方向 作用’無法破壞由被形成在由鋁材料形成之電極銲墊之表 面之氧化銘等所形成之氧化膜，其結果爲：電阻値變大， 可以預測無法獲得良好之導通。 (請先閲讀背面之注意事項再本頁) I裝· 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ；297公釐） -5- 1227781 A7 B7 五、發明説明（3 ) 在後者之方式中，形成探針之位置或樑以別的構件形 成在矽基板上之故，探針的形成面積變大，而且，在高精 度定位、固定探針上需要大工夫，對應窄節距化有困難， 可以預測製造成品率也低。又，弄彎樑之故，在樑上形成 2種之電極之故，即使形成複數個之探針，探針高度偏差 變大，可以預測無法以一定之高度形成探針，構造複雜。 進而，在此方式中，探針數只有一點，並非以使探針 接觸而使用，以及形成複數的探針而使用爲對象之故，複 數的探針的高度偏差以及例如對電極銲墊之接觸等也可以 預測並非所假定之構造。 發明摘要 本發明之目的在於：解決至目前爲止所敘述之多數的 問題點，於半導體裝置之電氣特性檢查中，例如，確實使 被形成於檢查用半導體元件之窄節距之電極銲墊與探針接 觸，而且，以低按壓力量不於電極銲墊形成不必要之損傷 ，實現飛躍地增加探針壽命之半導體檢查裝置。 又，提升製造成品率，降低製造成本，結果可以獲得 具有便宜而具有高信賴性之半導體裝置。 爲了解決前述目的，於檢查用半導體元件之複數的電 極銲墊，以及被配置於檢查裝置之複數的電氣接續基板之 中，爲了使直接接觸於個個被形成在形成於第一基板之樑 之探針，一面電氣地接續，一面檢查半導體元件，被形成 於第一基板之複數的探針位置係形成在個個之樑的略中心 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ~ -6- (請先閲讀背面之注意事項再本頁) -裝l· 訂 經濟部智慧財產苟員工消費合作社印製 1227781 A7 B7 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 五、發明説明（4 ) 線上，形成於由樑的力量的作用點錯開之位置，配線透過 絕緣層，由探針連續接續至2次電極銲墊部爲止而構成。 又，樑係使用兩端支撐樑，以在由兩端支撐樑之長度 方向的中心錯開於前述樑的長度方向之一方側之位置形成 探針之構造爲佳，對檢查用電極銲墊之接觸之探針吸收電 極銲墊之個個的高度偏差，而且，一面摩擦電極銲墊之表 面，一面對於電極銲墊，可以確實進行接觸，可以獲得良 好之接觸電阻。 又，於前述之樑使用單邊支撐樑，藉由作成在對於單 邊支撐樑之長度方向的中心線往正交方向錯開之位置形成 探針，探針接觸於電極銲墊之情形，也可以在旋轉方向被 施加傾斜。又，對於探針前端中心樑之面，設置指定之角 度而形成亦可。 藉由作成使探針對於垂直方向具有4 5度以上之傾斜 ，使與電極銲墊接觸之構成，摩擦電極銲墊之表面的效果 變大，可以獲得良好之接觸電阻，以低加壓力量可以獲得 良好之接觸電阻之故，對電極銲墊之損傷也變淺。 又，利用：以矽形成探針，利用光鈾法製程，圖案化 探針的補償圖案之順序，以及藉由濕蝕刻以形成探針之順 序，以及利用光蝕法製程，形成多層光罩圖案之順序，以 及藉由濕鈾刻以加工樑的裡側之順序，以及藉由乾蝕刻以 形成樑之手段以形成第一基板之加工製程。 此加工製程係將被配置爲窄節距或高密度之探針爲了 在個個之樑分離用，使用量產性良好之濕鈾刻加工後，以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再$本頁) -裝l· 訂 -線 1227781 A7 __B7_ 五、發明説明（5 ) 乾鈾刻加工高長寬比之溝之方式。 使檢查用半導體元件之複數的電極銲墊與被形成在被 配置於檢查裝置之複數的電氣接續基板之第一基板之樑的 探針個個地直接接觸，在一面電氣地接續一面檢查半導體 元件之裝置中，藉由利用探針一面掃過前述半導體元件之 電極銲墊表面一面進行電氣地檢查之半導體元件的檢查方 法，對電氣銲墊之損傷小，低加壓力量而且低損傷之接觸 方法變成可能。 進而，藉由利用上述之構造以及方式，例如氧化膜即 使爲以數埃被形成之電極銲墊，也可以確實使之接觸。其 結果爲：檢查之半導體元件或電子構件可以非常便宜地提 供。 實施例之說明 參考圖1至圖1 8說明本發明之實施例之說明。 圖1係顯示本發明之代表性之實施例之說明圖。在半 導體元件被形成之被檢查晶圓2，檢查用之電極銲墊3 a 以數十// m四方之大小複數個被形成著。圖1係放大其之 一部份者。被形成在樑或薄膜3 0上之探針6對於電極銲 墊3，具有0之角度而接觸地構成。即，被形成在樑或薄 膜上之探針如同圖A - A中心線般地，對於電極銲墊平面 ，由垂直方向具有角度（同圖B - B中心線）地接觸於電 極銲墊，如箭頭3 1般地，探針前端部移動（滑過）於電 極銲墊表面之構造。藉由作成此種構造，例如，即使爲在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） .丨裝l· — (請先閲讀背面之注意事項再本頁) 訂 線 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 -8- 1227781 A7 B7 五、發明説明（6 ) 表面有氧化膜或污染被形成之電極銲墊，使力量作用之情 形，藉由探針移動在電極銲墊之接觸面上，去除氧化膜或 污染，良好接觸，電氣之電阻値也變小。藉由於前述樑使 用兩端支撐樑，而且，探針使用獨立或每數個探針獨立於 個個之兩端支撐樑上之構造，可以吸收對於檢查用電極銲 墊之高度偏差，而且，藉由摩擦電極銲墊表面，可以獲得 良好之導通。 又，探針對於電極銲墊面即使被形成爲垂直，藉由移 動設置電極銲墊部之位置，改變與探針之接觸角度，使用 掃過電極銲墊表面之方法亦可。即，藉由使探針之位置由 兩端支撐樑之力量的作用中心錯開設置於樑的一方之支撐 部側，即使力量作用，探針前端朝向力量的作用中心而構 成。 本實施例在使探針與電極銲墊接觸之情形，藉由使用 其中一方數//m程度移動之機構或構造，爲可以提供探針 與電極銲墊良好地接觸，電氣電阻値變小之方法。 以圖2說明關於一實施例之晶圓檢查裝置之構造。如 圖2所示般地，在探針形成基板4上形成容易變形之兩端 支撐樑，探針6被形成在兩端支撐樑。在探針形成基板4 中，透過絕緣層，金屬配線7由探針透過貫穿孔1 7，連 續接續至被形成在探針形成面之反對面之電極銲墊3 b爲 止。探針形成基板之詳細說明，之後敘述。 探針形成基板4係藉由焊錫球9被固定在電氣接續基 板8。在本實施例中，利用焊錫球同時進行探針形成基板 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 澤-- 本頁
I 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 -9- 1227781 A7 B7 經濟部智慧財4^7員工消費合作社印製 五、發明説明（7 ) 之固定以及電氣接續。又，例如，也可以利用例如將銀膏 或白金膏或在1 5 0°C以下熔解之金屬材料，複合材料藉 由網版印刷法等形成烘烤以謀求電氣導通，以固定探針形 成基板之方法。電氣接續基板8之內部係被形成多層配線 ，達成使被配置於窄節距之電極銲墊3 c變寬爲被配置於 電氣接續基板上部之彈簧銷1 4之間隔爲止之功用。 又，被形成於電氣接續基板8之電極銲墊3 c係以 8 0 〇 //m節距呈矩陣狀被形成。作爲此電氣接續基板之 材料以陶瓷爲佳，特別是，使用多鋁紅柱石（mullite )由 線膨脹係數之觀點而言爲佳。此在各種檢查之中，老化檢 查在1 5 Ot之溫度氣氛中被進行。因此，在由矽形成之 被檢查晶圓之電極銲墊與探針之間，爲了防止相對之位置 偏差，以線膨脹係數接近者爲佳。又，爲了藉由檢查時被 施加於電氣接續基板8之加壓力，以使焊錫球9 一定以上 壓潰之故，形成彎曲防止用之突起1 0。 前述電氣接續基板8以及探針形成基板4係透過夾具 1 1藉由螺絲1 2被固定在多層配線基板1 3。又，夾具 之材料以在1 5 0 °C以上熱變形少之材料，例如使用氮化 鋁或因瓦合金（i n v a r )等即可。多層配線基板1 3 之內部爲多層配線被形成在玻璃環氧樹脂之構造，彈簧銷 1 4多數被形成，與內部多層配線接續。又，所謂彈簧銷 係含有彈簧機構之電氣導通端子。於晶圓檢查裝置1 6與 多層配線基板1 3電氣導通用所使用之彈簧銷或接續銷 1 5係以多層配線基板之電極銲墊3 e之間隔被配置。又 f請先閲讀背面之注意事 項再本頁 裝· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10- 1227781 A7 B7 五、發明説明（8 ) ’於晶圓檢查裝置1 6與多層配線基板1 3之電氣導通用 之方法並不限定於前述之方法，只要是可以使電氣地接續 之方法，也可以使用連接器之類者。 如前述般地，在由探針形成基板至晶圓檢查裝置爲止 之間，透過電氣接續基板以及多層配線基板之2片的基板 之理由係電氣接續基板在陶瓷之中，多層配線被形成之故 ’成本非常高，基板的變更無法容易進行。因此，檢查方 式變更之情形，或接點之變更等可以使用便宜之多層配線 基板以進行。又，在進行對其它之檢查裝置之適用之情形 ’藉由變更便宜之多層配線基板，可以容易進行。又，藉 由電極銲墊以及電極銲墊間隔，不使用前述電氣接續基板 ，也可以直接接續於多層配線基板。 被檢查晶圓2係以真空夾頭被固定於固定工作台1。 固定工作台1藉由周邊機器，成爲可以以數1 〇 〇 //m單 位之高度控制機構以及數公克單位之加壓力控制之構造， 進而’成爲可以上下、左右、圓周方向移動之構造。而且 ，成爲一面高精度使被形成在被檢查晶圓2之電極銲墊3 a與探針形成基板4之探針6對位，一面可以相互接觸之 構造。又，在前述之構造中，對位用之移動機能雖附加於 固定工作台側，在本實施例中，並不限定於前述構造，例 如，於探針形成基板側或探針形成基板側與固定工作台側 之兩者附加對位用之移動機能亦可。 接著，說明關於在晶圓檢查裝置1 6與被檢查晶圓2 之間進行電氣信號之授受用之電氣導通手段之構造。被檢 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本頁) 、τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -11 - 1227781 A7 __B7_ 五、發明説明（9 ) 查晶圓2與探針形成基板4之對位終了後，利用前述之機 構，一使兩者接觸，探針形成基板被按壓在被檢查晶圓之 表面保護膜5，抑制被檢查晶圓之變形或傾斜，探針形成 基板之兩端支撐樑往上方彎曲，以其之反作用力對電極銲 墊3 a給予一定之按壓力。在本實施例中，電氣導通所必 要之按壓力大約爲2 g程度。如在此以上之按壓力，可以 獲得良好之電氣導通。但是，按壓力如太大，於電極銲墊 3 a造成損傷。 又，由鋁形成之約8 0 // m四方之大小的電極銲墊被 形成在被檢查晶圓2。由聚亞醯胺系之樹脂形成之表面保 護膜5爲了防止接觸不良等被形成在該電極銲墊之周邊。 又，由聚亞醯胺等形成之絕緣膜1 8埋住配線之段差地被 形成在電極銲墊3 b以及探針6以外之配線上。又，前述 探針形成基板表面之絕緣膜系對表面保護膜5不造成損傷 之材料，至少只要是可以耐得住1 5 0 °C以上之溫度的材 ' 料，也可以使用其它之絕緣材料。又，配線也可以使用於 探針形成基板形成溝，埋入該溝中之構造。 (請先閱讀背面之注意事項再本頁) 裝l· 、訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作轉印製 觸探極續。d 電 接之電接續 3 以 6 4 之氣接墊施 針板面電地銲被 探基反與氣極線 之成相 b 電電配 4 形面 3 被面層 板針成塾球上多 基探形銲錫與之 成由針極焊 C 部 形爲探電由 3 內 針成之之藉墊之 探形板板係銲板 與被基基 C 極基 由線成成 3 電續 藉配形形墊面接 系屬針針銲下氣 a 金探探極之電 3 。 與。電 8 在 墊通在止面板成 銲導成爲下基形 極地形 b 之續被 電氣被 3 8 接由 電至墊板氣藉 以針銲基電係 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12 - 1227781 Α7 Β7 五、發明説明（10) 氣之接續。電氣接續基板8之上面電極銲墊3 d與多層配 線基板1 3之電氣的授受係利用被形成在多層配線基板之 彈簧銷而進行。 於彈簧銷被附加彈簧機構之故，例如，即使在基板產 生變形等之情形，不會引起導通不良，可以獲得確實之電 氣接續。又，在此部份藉由採用彈簧銷，檢查對象物變更 時，由電氣接續基板可以容易更換下面之部份。被配置於 多層配線基板1 3之彈簧銷係藉由多層配線基板之內部配 線，接續至被形成在多層配線基板之上面之電極銲墊3 e 爲止。又，最終之與晶圓總括檢查裝置1 6之電氣的授受 係利用被形成在檢查裝置之彈簧銷或接續端子1 5。 藉由使用如以上被配置之各種基板，由被檢查晶圓之 電極銲墊至檢查裝置爲止，電氣之信號的授受成爲可能。 又，如記載於前述般地，藉由各種檢查之檢查裝置，由電 氣接續基板可以容易變更以下之部份之故，可以適用於： 以3 0 Μ Η z之驅動頻率判別各電路間之導通的良否之探 針檢查，以及以5 Μ Η ζ之驅動頻率在1 5 0 t程度之高 溫中由數小時至數1 0小時，將熱、電氣之應力賦予電路 ，以加速篩選不良之老化檢查、以及最終以1 3 3 Μ Η z 以上之高頻的驅動頻率進行檢查之最終檢查等之檢查方法 〇 本實施例之半導體檢查裝置並不限定於前述之探針檢 查，也可以使用於其它之檢查方式。例如，以晶圓等級風 裝之狀態連續進行老化檢查以進行電氣特性檢查之情形， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ---------裝 l· — (請先閲讀背面之注意事項再本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -13- 1227781 A7 B7 五、發明説明（11) 可以確實獲得電極銲墊與探針之接觸之故，可以加以使用 。又，藉由於被檢查晶圓之周邊部附加可以使做數// m程 度微動之機構、或於探針側附加可以使做數// m程度微動 之機構，例如，於被檢查晶圓之側面附加壓電元件，即使 適用接觸後，可以使被檢查晶圓全體移動之構造，也可以 獲得與本實施例相同之掃過效果。 接著，利用圖3以及圖4說明探針形成基板之詳細構 造。圖3係顯示探針形成基板之詳細圖者，圖3 ( a )係 顯示剖面圖，（b )係顯示由探針側所見到之探針形成基 板之平面圖。探針形成基板4係由矽材料形成，藉由微機 械加工技術，由兩端支撐樑1 9以及形成在兩端支撐樑上 之探針6所構成。如顯示於圖3 A - A中心線般地，探針 之位置被加工微與被形成在被檢查晶圓2之電極銲墊3 a 之中心位置相同之位置。又，被檢查晶圓2之電極銲墊3 a以外之部份比電極銲墊高數//m，藉由表面保護膜5被 形成。前述探針之位置係被形成在由兩端支撐樑之長度方 向之中心B - B中心線錯開之位置A — A中心線之位置（ 即，接近兩端支撐樑之一方的支撐部側之位置）。又，在 兩端支撐樑之長度方向與直角方向（樑之寬度方向）之中 心，探針被形成著。由探針6至形成在探針形成基板4之 裡面側之電極銲墊3 b爲止地，由複數的金屬形成之配線 7透過被形成在探針形成基板4之貫穿孔1 7而被接續。 又，保護膜1 8被形成在配線7之表面。 本實施例之矽探針之相對的位置精度由於係將矽晶圓 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2】0X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再本頁) -?1> 經濟部智慧財產局，員工消費合作社印製 -14- 1227781 A7 B7 五、發明説明（12 ) 利用微機械加工技術而加工之故，非常地良好。該位置精 度依存於光罩精度。一般光罩精度在± 1 以下’被加 工之探針的相對的位置精度也進入該範圍內。由同圖（b )之平面圖，探針6在與被檢查晶圓之複數個的電極銲墊 相同之位置，複數個之探針被形成在兩端支撐樑1 9上， 樑周邊成爲空間2 0。又，兩端支撐樑1 9每一探針被形 成係由於個個對電極銲墊給予按壓力之故。又，顯示於同 圖（b )之平面圖之X方向以及Y方向係顯示由平面圖所 見時之剖面方向。以後所示之剖面圖係以此爲基準做說明 〇 圖4係顯示實際使圖3所示之構造接觸於電極銲墊之 情形的說明圖。由同圖，使探針形成基板4與被檢查晶圓 2之電極銲墊3 a接觸，兩端支擦探1 9描繪弧形而變形 。此時，探針6偏於兩端支撐樑之一方側之支撐部而設置 之故，對於電極銲墊3 a ，斜斜接觸，於樑中心側移動若 干。 另一方面，圖5係顯示於樑的中心使形成探針之情形 的剖面圖。又，同圖之剖面方向係就顯示於圖3平面圖之 X方向而顯示。於同圖（a )係顯示與被檢查晶圓接觸前 之剖面圖，（b )係顯示接觸後之剖面圖。圖5 ( a )之 剖面圖係探針6被形成在被形成在探針形成基板4之兩端 支撐樑1 9之中心。電極銲墊3 a也同樣地，被形成在探 針之中心位置。如使此種構造者接觸，如圖.5 ( b )所示 般地，樑描繪弧形而撓曲。探針6對於電極銲墊，垂直地 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） Γ I I (請先閲讀背面之注意事項再HI本頁) 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15- 1227781 A7 B7 五、發明説明（13) ί妾觸。在此構造中，對電極銲墊之按壓力只作用於下側。 另〜方面，在圖4之構造中，不單只有下測，往橫方向之 力量也作用。藉由使用此種構造，對於電極銲墊，傷痕淺 ’可以以低按壓力獲得良好之接觸。詳細之後敘述。 半導體元件之檢查用電極銲墊伴隨半導體元件之高密 ^話，微細化更向前邁進。利用圖6說明被微細化之電極 銲墊之構造。由圖6，被形成在被檢查晶圓2之電極銲墊 3 a之膜厚t其薄膜化更進展，電極銲墊寬d變窄。又， 電極銲墊間隔P也更窄節距化。又，電極銲墊3 a在使用 鋁等材料之情形，氧化物2 1被形成在其之表面。考慮以 上之情形，使接觸於電極銲墊之探針需要以低按壓力而且 不形成大傷痕之低損傷的檢查方式。接觸電阻如太大，無 法以目的之驅動頻率進行檢查之故。 此處，說明微小之探針與電極銲墊之接觸電阻與探針 的前端面積或接觸面積之關係。圖7係顯示於電極銲墊表 面形成氧化物之情形的關係圖。一般爲了使接觸電阻降低 ，與電極銲墊部接觸之面積愈大愈好。但是，在假定相同 之按壓力之情形，探針前端面積愈小接觸電阻愈低。此在 以同一按壓力中，探針前端面積愈小面壓愈上升之故，即 使在電極銲墊表面存在氧化膜等，可以容易加以破壞之故 〇 利用圖8至圖1 4進行更詳細之說明。圖8 ( a )係 被形成在樑或薄膜1 9之探針6的前端面積2 2 a小之情 形，圖8 (b)係被形成在樑或薄膜19之探針6之前端 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） --------裝 l· — (請先閲讀背面之注意事項再t本頁) 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -16- 1227781 A7 B7 五、發明説明（14) 面積2 2 b大之情形。圖9係將此2種之探針對於被檢查 晶圓之電極銲墊面垂直按壓之情形的一例。圖9 ( a )係 探針前端面積小之故，可以容易破壞被形成在電極銲墊3 a之表面之氧化膜2 1 ，與電極銲墊3 a之材料可以獲得 充分之接觸部23 a。 另一方面，圖9 (b)係探針前端面積大之故，無法 破壞被形成在電極銲墊3 a之表面之氧化膜2 1。因此， 與電極銲墊3 a之材料無法獲得充分之接觸部2 3 b，接 觸電阻變大。因此，以與圖7所示之相同按壓力，探針前 端面積愈大，接觸電阻愈增加。 另一方面，在爲了檢查用之探針依據產，其壽命有必 要加以考慮。例如，在老化檢查之情形，數1 0 0次程度 、在探針檢查中，需要2 0萬次程度。因此，前端面積小 之情形，使用次數一增加，如圖1 0所示般地，探針6的 前端部壓潰，結果無法破壞電極銲墊3 a之氧化膜2 1 ， 會有無法獲得良好之接觸電阻之問題。 本實施例有鑑於此等情形，使探針對於電極銲墊3 a 斜斜接觸，藉由掃過電極銲墊表面以低按壓力對於電極銲 墊提供低損傷之檢查方法。更詳細如圖1 1 ( a )所示般 地，藉由採用使被形成在樑或薄膜1 9之探針6對於電極 銲墊3 a斜斜接觸之構造，接觸面積c增加，可以容易破 壞氧化膜2 1，那時之接觸電阻也降低。前述探針之前端 形狀係由探針前端對於探針之底邊，形成數條之棱線。即 ，角部被形成之探針構造容易破壞氧化膜之故較爲理想。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐] 一 一 -17- ---裝，--- (請先閱讀背面之注意事項再H本頁) 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1227781 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（15 ) 在更使接觸電阻降低之情形，如圖1 1 ( b )所示般 地’接觸電極銲墊後，藉由使做摩擦接觸動作，一面去除 氧化膜一面可以增加接觸面積，可以更確實降低接地電阻 〇 圖1 2係#頁不那時之探針痕跡。保護膜5形成同圖之 電極銲墊3a之周圍。圖12 (a)係對應圖11 (a) 者’圖12 (b)係對應圖(b)者。如比較兩者， 對於探針痕跡2 4 a，知道探針痕跡2 4 b係摩擦接觸而 被形成爲比較寬廣。 本實施例特別是在氧化膜被形成於其表面之鋁、焊錫 或其之合金等表面容易形成氧化膜之金屬的電極銲墊材料 具有使接觸電阻降低之效果。又，本發明不會於電極銲墊 賦予深傷痕，藉由淺淺摩擦接觸電極銲墊可以獲得良好之 導通者之故，爲低損傷之檢查方法，例如，即使對於由表 面氧化膜不易形成之金屬所形成之電極銲墊，可以進行以 更低按壓力之檢查之故，非常有效。 又，本實施例之摩擦接觸量具有數//m程度之移動量 之效果。如依據實驗，利用於矽製之探針施以金屬配線者 ，以前端面積爲9 0平方//m，個個之探針的按壓力爲5 g進行實驗之結果，以3 // m之摩擦接觸，接觸電阻在1 Ω以下。 利用圖1 3說明本實施例之探針痕跡之深度。一般在 圖9 ( a )所示構造中，電極銲墊之厚度薄的情形，如增 加按壓力，穿通電極銲墊。因此，需要以低按壓力使接觸 (請先閲讀背面之注意· _事項再本頁 -裝· 訂 -線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐） -13- 1227781 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（16) 、 於電極銲墊，但是爲了獲得充分之接觸電阻，如使探針前 端形成爲非常小，在此構造中，如之前也說明過地，壽命 短。在本實施例中，形成於樑或薄膜1 9之探針6對於電 極銲墊之水平面由垂直方向具有0之角度，使接觸於電極 銲墊。前述0之角度在4 5度中，向下作用之按壓力成爲 與向橫方向作用之按壓力。在0之角度爲4 5度以下中， 向橫方向作用之按壓力比向下作用之按壓力強。即，對於 電極銲墊’探針接觸，而且，爲了摩擦接觸之故，以0之 角度在4 5度以下爲佳。 另一方面，在形成於樑之探針位置有限制。利用圖 1 4說明之。由樑的中心A — A中心線製B 一 b中心線爲 止’使位置只錯開Μ 1長度以形成探針之情形，應力作用 於兩端支撐樑之探針形成側的樑的支點2 5，在樑的支點 2 5之附近變得不易形成探針。因此，探針位置需要考慮 材料以及樑的形狀等而形成。基本上，可以依據被記載於 材料力學等之文獻之公式而計算。前述，在圖1 4所示之 構造中，樑材料使用矽，探針變形量1 〇 # m、樑厚度 2 8 // m、樑長度i m m之情形，最大2 〇 # m程度爲 止，可以由樑的中心錯開探針位置。 圖1 5係顯示作爲本發明之其它的實施例。於圖1 5 (a )顯示單邊支撐樑之剖面圖，輿圖i 5 ( b )顯示其 之平面圖。單邊支撐樑2 6以及貫穿孔丨7被形成在探針 形成基板4。該位置係被形成在由單邊支撐樑之長度方向 之中心B - B中心線偏離之位置之c〜c中心線上。在使
(請先閲讀背面之注意事項再1^本頁) |裝· 本
、1T -線 -19- 1227781 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（17) 如此被形成之探針接觸於電極銲墊之情形，可以一面產生 扭轉一面使良好地接觸。又，圖中2 0係顯示空間，配線 7係由探針6透過貫穿孔1 7接續製電極銲墊3 b爲止。 摩擦接觸本實施例之探針用之構造基本上係藉由探針 被形成在探針位置由樑的長度方向之中心以及與其交叉之 垂直方向之中心位置錯開之物位置，可以具有摩擦接觸或 旋轉等之效果。又，探針不一定要與樑成爲一體構造，例 如，也可以使用形成樑後，以探針痕跡形成之構造。 圖1 6係說明本發明之其它的實施例之圖。圖1 6 ( a )係顯不按壓則，（b )係顯不按壓後。探針6被形成 在配線被形成於容易變形之板狀材料2 9。將按壓夾具 2 8以按壓機構2 7如箭頭3 1所示般地，加以按壓，如 (b )所示般地，按壓夾具2 8使板狀材料2 9變形，其 結果爲：探針6以被維持斜斜之狀態與電極銲墊（未圖示 出）接觸，可以使之摩擦接觸。又，也可以不使用按壓機 構2 7，以真空包裝之類者密閉全體，在真空狀態加以按 壓之構造。 另一方面，利用圖1 7說明形成窄節距之探針的方法 。圖1 7 ( a )係顯示圖3所示之剖面方向之X方向剖面 圖，圖1 7 ( b )係顯示Y方向之剖面圖。再以矽爲材料 進行加工之情形，一般利用矽的非等向性蝕刻技術，形成 構造體。此係砂的非等向性餓刻技術爲濕餓刻之故，量產 性優異之故。此技術例如，如蝕刻於（1 〇 〇 )結晶面施 以屏蔽（masking )之部份以外的位置，只有丨1 1 1丨結 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） "~ —一 *-- (請先閲讀背面之注意事項再β本頁) —裝* 太 訂 線 -20 - 1227781 A7 ___B7 _ 五、發明説明（18 ) 晶面蝕刻速度變慢，最終，形成被以（1 0 0 )結晶面 3 3與ί 1 1 1 Γ結晶面3 2所包圍之構造體。因此，如 圖17(b)所示般地，在配合樑與探針之高度Μ與探針 間節距Ρ之間被以1式之關係所表示。 Ρ = 2 Μ /，2 ......... ( 1 ) 例如，利用矽晶圓，在設配合樑與探針之高度Μ爲 3 0 // m厚之情形，最小探針間節距成爲4 2 · 4 // m， 在其以下之節距中，個個獨立之探的形成變得困難。 此處，利用圖1 8說明以窄節距可以加工，而且，量 產性優異之加工製程。圖1 8係就目前爲止說明之探針形 成基板之形成，關於利用微機械加工技術之加工工程而加 以說明。又，於圖1 8之A - A虛線之左側係顯示圖3所 示之X方向之剖面圖，於右側係顯示圖3所示之Y方向之 剖面圖。 依據圖1 8，開始，如圖1 8 ( a )所示般地，準備 厚度5 0 0 // m ( 1 〇 0 )方位之矽晶圓3 4。接著，形 成0 · 5 // m厚度之熱氧化膜，利用光蝕法製程，在被形 成於矽晶圓3 4之表面之熱氧化膜3 5上由單面進行光阻 塗佈、圖案曝光、顯像、熱氧化膜之蝕刻，形成形成探針 6用之光罩圖案。爲了獲得目的之探針前端形狀，於光罩 圖案形狀形成對應由於蝕刻之角落脫落用之補償圖案。之 後，利用7 0 °C之氫氧化鉀水溶液，將矽由單面進行2 0 // m段差之非等向性蝕刻加工，如圖1 8 ( b )所示般地 ，形成探針6。此時，由丨1 1 1丨結晶面3 2形成之斜 $紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 -21 - ^n· -ϋϋ m —^ϋ 11 111 tmm^n aiviv ϋϋ I ϋ— n (請先閲讀背面之注意事項再m本頁) 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1227781 A7 B7 五、發明説明（19 ) 面被形成在探針形成部。 前述矽之蝕刻加工不單是氫氧化鉀水溶液，其它之濕 蝕刻溶液，例如，可以使用乙二胺焦兒苯酚、四甲基銨氫 氧化物、聯氨。進而，爲了進行以時間差總括蝕刻加工不 同深度之孔，利用多層光罩法。 如圖1 8 ( C )所示般地，利用光蝕法製程，重複進 行氧化、光阻塗佈、圖案曝光、顯像、熱氧化膜之鈾刻、 氧化。更詳細爲氧化膜形成厚，由淺孔依序進行圖案化。 又，圖1 8所示之構造的探針形成基板有3種不同之孔。 開始形成氧化膜3 5 c，進行分離探針用之圖案化。接著 ，進行兩面氧化，形成氧化膜3 5 b，進行將樑蝕刻至指 定之厚度爲止用之圖案化。接著，進行兩面氧化，形成氧 化膜3 5 a。 如圖1 8 ( d )所示般地，進行最深之蝕刻孔3 7 a 之圖案化後，至中途爲止進行非等向性蝕刻加工。如圖 1 8 ( e )所示般地，去除第二深之孔的氧化膜3 5 a ， 進而，將最深孔與第二深孔3 7 b加工至指定之深度爲止 地同時進行非等向性鈾刻加工。接著，如圖1 8 ( f )所 示般地，去除氧化膜3 5 b後，由箭頭3 1所示方向將氧 化膜3 5 c當成屏蔽材料進行乾鈾刻加工，被進行被垂直 之壁所包圍之空間2 0之加工。 其結果爲：探針6以及兩端支撐樑19個個被分離。 此時，樑可以以樑厚度3 0 // m、探針間節距2 5 // m之 窄節距加工。此處，不以乾蝕刻加工，即使適用非等向性 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） #^ϋ. H-— if —an - - —ϋ —.ii —ϋ - - - - - ϋ (請先閲讀背面之注意事項再Hi本頁) 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -22- 1227781 A7 B7 五、發明説明（20 ) 蝕刻加工，也可以進行樑的分離加工，但是如前述般地， 在非等向性蝕刻加工中，斜面被形成之故，形成窄節距之 樑變得困難。在前述乾蝕刻加工裝置藉由使用感應耦合型 之電漿餓刻〔I C P — R I E (Inductively Coupled Plasma-RIE )〕裝置’可進行具有長寬比2 0程度之垂直壁之蝕刻 加工。 在前述加工技術中，雖就非等向性鈾刻之光罩材料適 用熱氧化膜之例而做說明，作爲光罩材料也可以使用在氮 化矽膜、薄熱氧化膜之上形成氮化矽膜之複合膜。 之後，如圖1 8 ( g )所示般地，於構造體全面形成 氧化膜後，於兩面藉由濺鍍裝置形成金屬薄膜，藉由使用 電鎪光阻之光鈾法製程，進行金屬薄膜之圖案化。接著， 利用電鍍裝置，形成銅以及鎳材料，形成多層配線3 6。 利用濺鍍裝置之金屬薄膜矽使用C I*或T i爲2 0 n m， 在其上積層Au爲1 OOOnm之膜。此C r或T i係形 成爲提升底層與A u之密接性用者。前述配線材料只要在 1 5 0 °C以上不熔解，具有電氣導通之可以形成薄膜之材 料，也可以使用其它之材料。 使用於配線等之裝置在濺鍍裝置以外之裝置，例如也 可以使用蒸鑛裝置或 C V D ( Chemical Vapor Deposition : 化學氣相沈積法）裝置。進而，配線之形成方法並不限定 於舉離法（lift-off )，利用電鍍光阻或噴霧光阻塗佈裝置 等3次元地可以進行光阻圖案之形成之光阻，在基板全面 形成薄膜後，進行光蝕法，藉由鈾刻形成，之後，以電鍍 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） i-· immmmm— ϋ^ι —^ϋ 1· n·^ i-·-—— I ί— ϋ· (請先閲讀背面之注意事項再H本頁) 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -23 - 1227781 A7 B7 五、發明説明（21 ) 形成亦可。在其之上藉由電鍍C u厚度1 0 //m、進而， 在其上電鍍N i厚度2 //m，由探針至電極銲墊爲止形成 多層配線4 2。 以上，將說明之各實施例發明之探針形成基板適用於 老化檢查之結果，被檢查晶圓之電極銲墊與探針末端端子 之接觸電阻低至2 Ω以下，測試頻率也可以在1 〇 〇 MHz以上。又，那時之壽命爲2萬次以上。那時雖使溫 度氣氛由常溫變化至1 5 0 °C爲止，但是被檢查晶圓之電 極銲墊與探針極爲良好地被接觸。又，在本實施例中，雖 以被檢查晶圓爲對象而做說明，例如，也可以適用於裸晶 片之檢查或焊錫球被形成之元件的檢查。 又，特別是可以使用於對適合老化插座用膠帶之接觸 應用。利用各實施例之檢查裝置所檢查之半導體元件或半 導體晶片等之裝置於電極銲墊之傷痕淺之故，可以製作低 損傷之電極銲墊之產品。因此，在檢查後，即使在形成焊 錫球之時，也可以良好地形成，即使在其它之檢查時，也 可以利用相同之電極銲墊。 經濟部智慧財產¾員工消費合作社印製" 藉由以上，以窄節距、而且，信賴性高之電氣檢查變 成可能，檢查之半導體元件或電子構件可以非常便宜地提 供。 藉由使用適用將本發明之探針在電極銲墊使之摩擦接 觸之構造以進行各種檢查，對電極銲墊部之探針刮痕小， 可以確實取得接觸之故，信賴性高，又，可以縮短檢查時 間。進而，藉由適用對應窄節距之加工技術，對習知上接 本紙張尺度適用中關家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ' -24- 1227781 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（22 ) 觸困難之產品的適用範圍變寬。又，量產性優異，可以提 供低成本、信賴性高的半導體裝置。 圖面之簡單說明 圖1係關於本發明之一實施例之斜視圖。 圖2係關於本發明之一實施例之裝置構成圖。 圖3 ( a )係關於本發明之一實施例之剖面圖。 圖3 ( b )係關於本發明之一實施例之平面圖。 圖4係關於本發明之一實施例之探針與關於電極銲墊 之剖面圖。 圖5 ( a )係關於習知例之電極銲墊接觸前之剖面圖 〇 圖5 ( b )係關於習知例之電極銲墊接觸時之剖面圖 〇 圖6係半導體晶圓之詳細圖。 圖7係關於接觸電阻與接觸面積之說明圖。 圖8 ( a )係探針前端爲銳角之情形的詳細圖。 圖8 ( b )係探針前端爲圓形之情形的詳細圖。 圖9 ( a )係顯示與探針前端爲銳角之情形的電極銲 墊之接觸狀態之圖。 圖9 ( b )係顯示與探針前端爲圓形之情形的電極銲 墊之接觸狀態之圖。 圖10係說明壽命用之圖。 圖1 1 ( a )係顯示本發明之一實施例之探針接觸於 (請先閲讀背面之注意事項再_本頁) —裝· 太 、τ 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -25- 1227781 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（23 ) 電極銲墊後之狀態圖。 圖1 1 ( b )係顯示本發明之一實施例之探針接觸電 極銲墊，掃過之狀態圖。 圖1 2 ( a )係顯示本發明之探針i甘後之探針壓痕 之圖。 圖1 2 ( b )係顯示本發明之探針接觸，掃過後之探 針壓痕之圖。 圖1 3係說明本發明之探針的接觸狀態之圖。 圖1 4係關於本發明之一實施例之剖面圖。 圖1 5 ( a )係關於本發明之其它的一實施例之剖面 圖。 圖1 5 ( b )係關於本發明之其它的一實施例之平面 圖。 圖1 6 ( a )係關於本發明之其它的一實施例之力量 的作用前之剖面圖。 圖1 6 ( b )係關於本發明之其它的一實施例之力量 的作用後的剖面圖。 圖17 (a)係圖3所示之剖面方向爲X方向之剖面 圖。 圖1 7 (b )係圖3所示之剖面方向爲γ方向之剖面 圖。 圖1 8 ( a )〜（g )係顯示關於本發明之一實施例 之構造體之加工製程之圖。 (請先閲讀背面之注意事項再本頁) —裝· 太 、11 -線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -26- 1227781 A7 B7 五、發明説明（24 ) 經濟部智慧財產¾員工消費合作社印製 主要元件對照表 1 固定工作台 2 被檢查晶圓 3 a 電極銲墊 4 探針形成基板 5 表面保護膜 6 探針 7 金屬配線 8 電氣接續基板 9 焊錫球 1 1 夾具 1 2 螺絲 1 4 彈簧銷 1 5 接續銷 1 6 晶圓檢查裝置 1 8 絕緣膜 (請先閲讀背面之注意事項再
訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -27-