TWI324255B - Space transformer, manufacturing method of the space transformer and probe card having the space transformer - Google Patents

Description

J^255 23615pif.dec 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於用於測試半導體器件的裝置。詳+之 於一種大面積空間變換器、一種製造能“時 ㈣大型晶圓上之多個半導體晶片之”變換器的方法， 以及一種具有此空間變換器的檢測卡。 【先前技術】

通常H由重複各鮮元處理㈣（諸如，氧化、擴散、 =以及金屬化）而以分區形成於如半導體晶圓之基板上 ^晶片的樣式來製造半導體器件。在此期間，通常可 3導體ϋ件之處理步驟所引起的缺陷㈣起晶片故障。 佳在為封㈣程破行基板之鋸切步驟之前侧 曰曰文Ρ早’此方式對於改良半導體器件之良率以及盆 產。α成本有剎。 Ά、

系形成於基板上之晶片之故障時，使用_個檢測 勃"口^丁电晶粒分類（EDS)處理以測試晶片之電特性。 =S處理時，透過比較預先儲存於測試系 :工”電流直接施加於提供至基板上之晶片的接觸= 所獲侍t電特性來判定晶片故障。 及提半ΐ體技術之進步，為了減少產品成本以 、 ，在單一基板或晶圓上製造愈來愈多數目之 晶月"’已採用一種咖晶圓製程以加速半導體 棄目的增加（例如’ 64 DUT或128 DUT)。 g如此，用於測試半導體晶片之當前技術仍不足以 23615pif.doc 寸：t等變化相稱。特定言之’在半導體晶片測 &所需的典型技術與大面積檢測卡的開發相 關。 x 【發明内容】 技術問題 近來 / ^ 微機電线（规峨）减半導體技術 在4-6叶+導體生產線中製造空間變換器。自原因來看， t於H限1制’難於製造能夠—次全部測試3GQ _基板 上之64或124個晶片之大面積檢測卡的空間變換器。且， 大面積檢測卡之空間變換器時，需要用昂貴

Si:I, 8对或12忖之製程)來替換習知設備， 因此化費大錢_及成本來更換其設備。 此外丄由於檢測卡面積上變得較大，目此更有必要製 =檢測卡之較大面積相—致的大面積空間變換器。但， =大面積空間變換器在平面度上遠小於⑭的小面積空間 變換器，因此降級製造之所得良率。 、 外炎右在工間交換态上甚至產生呈少-個探針缺 二“忍為此缺陷總體上為在整個探針製造上的缺陷。因 目亡ΐ面積空間變換11相對於小面積㈣變換器而言 間變換器可祕高。认針缺^面敍小面積空 技術解決方案 本發明提供一種能夠一次全部 的大面積空間變換器、-種製^門^曰圓上之全部晶片 方法，以及 23615pif.doc 一種具有此空間變換器的檢測卡。 本發明亦提供-魏夠提高測觀率 本的大面積空間變換器、一種製造空 ^測試成 及一種具有此空間變換器的檢測卡。 、态的方法，以 本發明提供一種能夠提高平面度以 間變換器、-種製造空間變換器的方法，大面積空 空間變換器的檢測卡。 及一種具有此 本發明提供-種具有各種尺寸的大 ☆ 一種製造空間變換器的方法，以及一種星古二s受換态、 的檢測卡。 種一有此空間變換器 本發明提供—種適用於借助雜由 於所製造之空間變換器製造大面積檢測卡ίΐ(小 空間交換裔、一種製造空間變換器的方法 的大面積 此空間變換器的檢測卡。 以及一種具有 一種半導體測試裝置之檢士 自外部施加電仲於所^ 卡&括：印刷電路板， 古吉姑命 述印刷電路板；空間變換号，並且 有直接與測試物件接觸的多個探針；以=其^ 將印刷電路板連接至空間 办卞互連線，其

括.多個基板件，探針安袭於基板件之H 構件，其將基板件接人在_ ，及，，且σ 同一平©接口在—起並一體化以便形成具有處於 面上之基板件的大面積基板。 少一發明之實施例，組合構件包括支撐基板件的至 木以及接合框架與基板件的黏接層。 艮據本發明之實施例，框架包括支撑基板件之連接部 23615pif.doc '刀=第"'框架，以及在另一側上支樓基板件之邊緣的第二 框木。根據本發明之實施例，第一框架以及第二框架由黏 著劑或連接構件而彼此接合。 括.，據，發明之實施例，空間變換器之每—基板件包 山第 ^子’由互連線將電信號施加於第—端子；第二 t嫂i與探針接觸；以及通道，其包括連接第一端子與 第一埏子之内部互連線。 基板—種檢測卡之空間變換器’包括：多個 針；以及具有錢與賴物件接觸的多個探 Μ且3 *件，其將基板件接合在—起並-體化以便 2;於同—平面上之基板件的大面積基板。 哭之方;^態射…難造_卡之空間變換 形成大4ί:=:=件基便 -框架。 仪1干之另-侧固定至第 框二tr之實施例’所述方法更包括將固定至第-才木之基板件之所述一側的邊緣固定至第二弟 根，本發明之實施例，將基板件固定至二 由將黏著”m於基板件+之每—框β是藉 隔以及基板件之間的間隔+來執行。〃—框架之間的間 根據本發明之實_，鱗 中之一者對準基板件中之剩餘者來=㈣由麥考基板件 有利效應 τ 1324255 23615pif.doc 本發明提供能夠製造大面積空間變換器而無需另外投 資額外設備或系統的技術。且，本發明能夠一次全部測試 晶圓之所有晶片，從而提高測試效率。此外，由於本發明 提供具有良好平面度的大面積空間變換器，因此能夠改良 產量使得探針與測試物件（或晶片襯墊）之間的電氣互連 高度可靠。根據本發明，能夠製造具有12吋或更大尺寸的 空間變換器。 【實施方式】 將於下文參考所附圖式更詳細地描述本發明之較佳實 施例。然而，本發明可以不同形態實施且不應構造為限於 本文所陳述之實施例。相反，提供此等實施例是為了使得 本揭露案全面且完整，及將本發明之範疇完全傳達給孰 此項技術者。 …、 文中，將結合圖1至圖11描述關於本發明之例示性 以例。附@中_元件符號始終表示相同元件。 種f = 是針對提供-種大面積空間變換器、- 器的用以及一種具有大面積空間變換 器來圖示本發明。土板件）以早-大面積空間變換 構圖圖之實施例之檢測卡的結 變換_透視圖4:=:=^ 9 23615pif.doc 中所示之線a〜a'所截取之空間變換器的剖視圖。 參看圖1以及圖2’使用檢測卡100,其被安裝在用 經由形成於半導體基板或晶圓（未圖示）上之晶片之電特 性來測試晶片故障的檢測系統之測試器（未圖示）中。 檢測卡10〇包括：印刷電路板（PCB) 110，多個連接 孔112形成於PCB 11〇上；空間變換器13〇，直接與測試 物件（日日圓日日片）接觸之多個探針1〇附著至空間變換器 130之底面，互連線120,其作為介面構件用於電連接 110與m變換H 13G;以及支禮單元，其祕以組合方式 將空間變換器130支撑於PCB 11〇上。支撐單元是由輔助 ，件構成’諸如置放於PCB110以及空間變換g 13〇之頂 邻以及底。卩上的加強板42以及加強板46，以及螺栓们以 及螺栓47。透過㈣助組件彼此連接，而以組合方式將空 間變換器13〇支撐於PCB 110上。 山 PCB_110之表面上，由多個點或襯墊所形成之基板 端子（未圖不）水平以及垂直地提供於若干位置。連接孔 『二有在内壁上由導電材料（諸如’銅）製成的導電薄 朕C未圖示）用於與内部電路連接。 互連線120之第二連接122插入於連接孔112中。此 連線120之第二連接是以呈中空且略長的0環型成 二插入於連接孔112中而收縮後，第二連接122 彈性力而延伸以使其突出物與連接孔112之内 二膜接觸° a ’互連線120之連線124定位於 /、空間變換器130之間的間隔中，且互連線120 1324255 23615pif.doc 之第一連接126與空間變換器130之主通道134之第一端 子134a接觸。作為介面構件電連接PCB 11〇與空間變換 器130的互連線12〇可以各種樣式成形。例如，互連線12〇 可以在PCB 110之底部與空間變換器之第一端子接觸的連 接襯墊的樣式提供。探針1〇、具有主通道134之空間變換 益130、互連線120 ’以及PCB 110彼此電耦接。 參看圖1至圖5，空間變換器130包括：四個基板件 φ 132a、132b、132c以及132d，探針分別安裝在其底面上； 以及組合構件140 ’其將四個基板件132a〜i32d連接在一 起並一體化以便在同一平面上形成大面積基板。在本發明 之此實施例中，由於每一基板件具有32 DUT (待測試器 件），因此能夠一次全部對總共128個晶片進行檢測測試。 基板件132a、132b、132c以及132d中之每一者包括 與排列於待測試之半導體基板上的晶片接觸襯墊（未圖示） 接觸的探針10，以及電連接探針1〇與互連線12〇的多個 通道134。每一通道分別包括與空間變換器13〇之第一表 _面131a上之第一連接126接觸的第一端子13如、電連接 至空間變換器130之第二表面i31b上之探針1〇的第二端 子134b，以及電連接第一端子134a與第二端子13牝的内 部互連線134c。借助於MEMS以及半導體技術在4_6吋晶 圓之生產線中來製造具有此等結構之基板件132a〜132d。 。組合構件140包括框架142以及黏接層148。為了支 樓排列於同一平面上之四個基板件132a〜132d，框架142 包括支撐第-表面13la上之基板件之連接部分的第一框 11 J324255 e 23615pif.dot 采〗43以及支撐基板件132a〜i32ci之邊緣（下侧以及外 側）的第二框架】45。第一框架143以交又之樣式成形而 與連接部分—致。第二_ 145狀角職之樣式成形以 與排列於其中之基板件132a〜132d的邊緣一致。第二框架 145包括父叉其中心的支撐物146，以及自支撐物】突出 且插^至形成於第-框帛143之中心處之孔中的突出物 147。第一框架143以及第二框架145經由諸如螺栓之組合 • 構件而彼此組合，或由諸如環氧樹脂之黏著劑而接合在一 起。根據基板件132a〜132d之數目以及組合樣式，可以各 種形狀提供第一框架143以及第二框架145。 黏接層148是由環氧樹脂製成，其接合框架142與基 板件132a〜132d。將環氧樹脂注入於第一框架143以及第 二框架145與基板件132a〜132d之間的間隔中而將其彼此 接合。 經由如下程序來製造則述大面積空間變換器1 。 首先，借助於MEMS以及半導體技術在4吋或6吋生 P 產線中製造四個基板件132a〜I32d。此程序可句括將其揣 經排列而形成具有所要大小的大面積基板的處理。使此等 四個基板件132a〜132d進入對準處理以由圖6中所示之對 準系統200形成預疋大面積基板。在對準四個基板件1 〜132d之後，由黏著劑將彼等件固定至第一框^ 142以便 保持對準狀態。 圖6以及圖7為用於排列四個基板件之對準系統的透 12 23615pif.doc 視圖以及平面圖。 參看圖ό以及圖7,對準系統2〇〇包括置放於基座2〇2 上的四個支座210、置放於支座21〇上的固定板22〇、操作 以將基板件132a-132d彼此對準的對準構件230、配備起 模頂桿242用於調整除基板件132a以外之三個基板件 132b-132d之高度的三個調平構件24〇，以及用於將固定板 220固定在支座210上的壓入構件250。 壓入構件250沿長孔251向前或向後移動，並將固定 板220推向對準構件230以將固定板220緊密固定在支座 210之安全區212上。 支座210安置於四個方向申，具有固定板22〇被安放 在上面的階梯安全區212。固定板22〇包括與三個調平構 件240對應的三個開口 222。凹槽224形成於固定板 之上表面上，第一框架143被置放於凹槽224中。 對準構件230包括接近基座2〇2之邊緣的柱狀體 231、置放於體231上之固定桿235 ’以及安裝於體231上 的^轴驅動器232、Y軸驅動器233以及0軸驅動器234。 固定桿235在驅動器232、233以及234之控制下，沿χ 車^^，及Y、軸移動，以及在0軸上水平旋轉。固定桿235以 之1式成形。在固定桿235之一側處，亦即，在面 件之—側處，多個真空孔放縱向形成以藉由真空 ^疋待對準之基板件的外側。同時，提供調平構件24〇 件^ t充當調平參考之基板件132&等高之高度，調平構 匕括支撐安裝於固定板220上之基板件^2^132(} 1324255 23615pif.doc 的底部的起模頂桿。 現將於下文描述在如前述所構造之對準系統中對準四 個基板件的程序。 —f看圖8至圖11 ’四個基板件132a〜132d被安放於 固定於支座210之安全區212上的固定板22〇上（參見圖 8) ik後，在將基板件132a在參考位置處固定至固定板 220的情況下，剩餘之三個基板件132b〜132d由基板件 φ 132a而與參考位置對準（參見圖9)。 此對準是藉由向正確座標（或位置）移動基板件以及 借助於通常用於校正座標之顯微鏡檢查三個基板件13沘 132d之對準狀態來完成。在此期間，使用對準構件 以及調平構件240進行對準。在基板件132a之參考位準 上，剩餘基板件132b〜132d經由X軸、γ軸以及0軸驅 動斋232〜234以及處於協同相鄰座標中之調平構件24〇 的精細調整來對準。此處，基板件132b〜I32d在對準系統 230中之轉移是利用由固定桿235之真空孔235a所致動的 鲁 真空吸引來執行。 如前述對準之四個基板件132a〜132d借助於環氧樹 脂而固定於第一框架143上。亦即，環氧樹脂被注入於美 板件132a〜132d之間的間隔中用以鞏固其對準狀態。環氧 樹脂流動至基板件132a〜132d之間的間隔以及基板件 132a〜132d與弟一框架143之間的間隔中。隨後，環氧樹 脂硬化為黏接層148以將基板件132a〜132d附著至第—才匡 架143 (參見圖10)。接著，置放第二框架145以定位在四 14 23615pif.doc 個基板件132a〜132d之邊緣處且將環氧樹脂注入於第二 框术145與基板件i32a〜132d之間的間隔中。因此，第二 框罙145以及基板件132a〜132d緊固地彼此黏著（參見圖 11)。 經由此程序，四個基板件132a〜132d接合在一起以形 成大面積空間變換器130。 如上文所提及，由於以小尺寸製造基板件132a〜 132d，因此其提供良好平面度。因此，儘管將基板件 〜132d —體化以形成大面積，但其良好平面度有助於改良 探針與作為測試物件之晶片之間的電連接的可靠性。 本發明可用於對大面積空間變換器、空間變換器之製 造方法，以及包括此㈣變鮮之_卡的各種修改或= 更。上文所揭露之標的應視為說明性而非限制性的，且所 附申請專利範圍意欲涵蓋屬於本發明之 所有此等修改、增強以及其他實_。因此，在== = Ϊ發明之範脅應由以下申請專利範圍以 及其均#物的取廣泛之允許解釋來判定， 施方式約束或p_。 顿边貝 工業適用性 本發明涉及用於測試半導體器件的襄置 大面積空暖鋪、-種製造能夠同㈣域大㈣圓 多個半導體晶片的空間變換器之方法，以及 間變換器的檢測卡中。 種/、有此1 【圖式簡單說明】 23615pif.doc 圖1為示思性說明根據本發明之實施例之檢測卡的結 構圖。 圖2為根據本發明之較佳實施例之空間變換器的分解 透視圖。 圖圖3為根據本發明之較佳實施例之空間變換器的平面 圖4為根據本發明之較佳實施例之空間變換器的仰視 剖視^為沿圖3中所示之線Μ，所截取之空間變換器的 ㈣及圖7為用於排列四個基板件之對準系統的透 視圖以及平面圖。 圖8至圖u為具體說明在對準系統中對 之程序的圖。 丨u丞极仟 【主要元件符號說明】 10 ··探針 42 :加強板 43 :螺栓 46 :加強板 47 :螺栓 100 .檢測卡 110 :印刷電路板 112 :連接孔 120 :互連線 23615pif.doc 23615pif.doc1324255 第二連接 連線 第一連接 空間變換器 :第一表面 :第二表面 :基板件 :基板件 •基板件 :基板件 主通道 :第一端子 :第二端子 :内部互連線 組合構件 框架 第一框架 第二框架 支撐物 突出物 黏接層 對準系統 基座 支座 17 23615pif.doc 23615pif.doc1324255 安全區 固定板 開口 凹槽 對準構件 柱狀體 X軸驅動器 Y轴驅動器 Θ軸驅動器 固定桿 :真空孔 調平構件 起模頂桿 壓入構件 長孔

Claims (1)

1324255 23615pif.doc 修正日期:99年1月11日 爲第96105251號中文專利範圍無劃線修正本 十、申請專利範圍： 1.一種半導體測試裝置之檢測卡，包括： 印刷電路板’自外部將電信號施加於所述印刷電路板; 空間變換器’其具有直接與測試物件接觸的多個探針; 以及 * 夕條互連線，其將所述印刷電路板連接至所述空間變 換器之所述探針，

其中所述空間變換器包括： 多個基板件’所述探針安裝於所述基板件之一侧上； 以及 I 組合構件，其將所述基板件接合在一起並一體化以便 形成具有處於同一平面上之所述基板件的大面積基板。 2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體測試裝置之檢 測卡，其中所述組合構件包括： 至少一個框架，其支撐所述基板件；以及 黏接層’其接合所述框架與所述基板件。

3. 如申請專利範圍第2項所述之半導體測試襞置之檢 測卡，其中所述框架包括支撐所述基板件之連接部分的第 一框架。 刀 4. 如申請專利範圍第2項所述之半導體測試裴置之檢 測卡，其中所述框架包括支撐所述基板件之連接部分的第 一框架；以及支撐所述基板件之邊緣的第二框架。 5. 如申請專利範圍第4項所述之半導體測試裝置之檢 測卡，其令所述第一框架與所述第二框架由黏著^ 接 構件而彼此接合。 β一 19 23615pif.doc 6.如申請專利範圍第i項至第5 置之檢測卡，其中所述空間麵之夂基 第端子’自所述互連線將電信號施加於所述第一端 于， 第二端子，其與所述探針接觸；以及 ’其包括連接所述第—端子與所述第二端子之内 部連接線。 7. —種檢測卡之空間變換器，包括·· 二個基板件’每_基板件具有直接與職物件接觸的 多個探針；以及 /、、ΐσ構件，其將所述基板件接合在一起並一體化以便 形成具有處於同—平面上之所述基板件的大面積基板。 8. 如申明專利越圍第7項所述之檢 器’其中所述組合構件包括： 至少一個框架，其支撐所述基板件；以及 黏接層’其接合所述框架與所述基板件。 9. 如申^專利乾圍第8項所述之檢測卡之空間變換 器’其中所述框架包括： 在一側上支撐所述基板件之連接部分的第一框架；以 及在另一側上支撐所述基板件之邊緣的第二框架。 10. —種製造檢測卡之空.間變換器的方法，包括： 衣備夕個基板件，直择與測試物件接觸之多個探針安 裝於所述基板件之一侧上； 20 1324255 ‘ 23615pif.doc ==者是=考所咖^ 變換利範㈣1G項所述之製造檢測卡之空間 方法’其巾所述方法更包括：將m定至所述第-王架之所述基板件之所述_侧的邊緣固定至第二框架。

1，如申請專利範圍第10項所述之製造檢測卡^ 變換器的方法’其中將所述基板件固定至所述第一 β 藉由將黏著劑注人於基板件中之每—者與所述第—框架= 間的間隔以及所述基板件之間的間隔中來執行。 〃

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