專(zhuān)利名稱(chēng)：探針及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于半導(dǎo)體檢查設(shè)備的探針及其制造方法，且更具體地 涉及一種能夠易于修理或用新的探針替換損壞或破碎的探針針尖的探針以 及其制造方法。
背景技術(shù)：
一般而言，包括多個(gè)探針針尖的探針板(probe card)是指一種這樣的裝 置，即，用于將半導(dǎo)體檢查設(shè)備的測(cè)試信號(hào)輸送到晶片或基板的接觸位置上， 然后通過(guò)在晶片或基板與半導(dǎo)體檢查設(shè)備之間建立電通訊而將返回的電信 號(hào)從晶片或基板輸送至半導(dǎo)體檢查設(shè)備，以在半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程中或之 后測(cè)試該半導(dǎo)體裝置例如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、顯示器等的性能。在今天的半導(dǎo)體技術(shù)中，用于使半導(dǎo)體裝置微型化的技術(shù)越來(lái)越進(jìn)步。 在這種背景下，晶片的芯片焊墊的尺寸也正在減小，且因此，用于微型化接 觸焊墊的探針針尖的廣泛研發(fā)正在進(jìn)行之中。發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題然而，傳統(tǒng)的探針板的缺點(diǎn)在于，其破碎或損壞的探針針尖無(wú)法用新的 探針針尖來(lái)替換或用于修理破碎或損壞的探針針尖的成本相當(dāng)昂貴。 技術(shù)方案因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種探針及其制造方法，其通過(guò)在分成 上部件和下部件的探針中形成插座(socket)結(jié)構(gòu)而能夠容易地修理或替換探針針尖。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造探針的方法，其通過(guò)在探針內(nèi)形成 插座結(jié)構(gòu)而能夠容易地修理或替換探針針尖。本發(fā)明的又一目的是提供一種接觸結(jié)構(gòu)(或探針板)，其能夠簡(jiǎn)化制造 工藝，從而改善產(chǎn)率并使得易于制造。
根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)方面，提供了 一種用于形成與接觸目標(biāo)電接觸的探針，包括第一部件，其包括第一基底部和形成在該第一基底部上的插座部；以及第二部件，其包括第二基底部和形成該第二基底部上的插頭部，其中該 插頭部可拆卸地耦合到該插座部。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于制造探針的方法，包括以下步驟在半導(dǎo)體基^^反上形成導(dǎo)電層；在該導(dǎo)電層上形成圖案層，其中在該圖 案層中形成第一組開(kāi)口和第二組開(kāi)口，其中該第一組開(kāi)口的每一個(gè)形成為具 有插座部的第一部件的形狀，而該第二組開(kāi)口的每一個(gè)形成為具有插頭部的 第二部件的形狀，該第一組開(kāi)口連接到第一樹(shù)開(kāi)口 (tree opening),該第二 組開(kāi)口連接到第二樹(shù)開(kāi)口.；通過(guò)執(zhí)行鍍覆工藝在通過(guò)該圖案層而露出的導(dǎo)電 層的上表面上形成探針結(jié)構(gòu)；以及，去除該圖案層、該半導(dǎo)體基板及該導(dǎo)電 層。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于制造探針的方法，包括以下步 驟在半導(dǎo)體基板上形成導(dǎo)電層；在該導(dǎo)電層上形成圖案層，其中該圖案層 具有第一組圖案和第二組圖案，該第一組圖案的每一個(gè)形成為具有插座部的 第 一部件的形狀，第二組圖案的每一個(gè)形成為具有插頭部的第二部件的形 狀，該第一組圖案連接到第一樹(shù)圖案，該第二組圖案連接到第二樹(shù)圖案；通 過(guò)圖案化該圖案層覆蓋的該導(dǎo)電層而形成探針結(jié)構(gòu)；以及，去除該圖案層和 該半導(dǎo)體基板，其中該圖案層在圖案化該導(dǎo)電層時(shí)作為蝕刻掩模。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于制造接觸模塊的方法，包括以 下步驟將該探針的第 一部件和該探針的第二部件分別插入到接觸基板的接 觸孔的上部件和下部件中，使得該第一部件可拆卸地耦合到該第二部件，其 中該探針的第一部件具有第一基底部、形成在該第一基底部上的插座部，且 該探針的第二部件具有第二基底部、形成在該第二基底部上的插頭部以及形 成在該第二基底部上的連接銷(xiāo)；以及，將通孔空間轉(zhuǎn)換器(space transformer) 安裝在該探針的連接銷(xiāo)上。有益效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明，該探針包括具有插座部的第一部件和具有插頭 部的第二部件，使得第一部件可拆卸地連接到第二部件以形成探針。因此， 在探針的探針針尖被嚴(yán)重污染、損壞或破碎的情況下，可以修理具有這樣的 探針針尖的部件，或者通過(guò)移除具有這樣的壞探針的部件然后將新部件連接
至其它部件而替換為新部件。因此，可以容易地且成本有效地進(jìn)行探針針尖 的修理或替換。而且，根據(jù)本發(fā)明，探針針尖通過(guò)具有彈簧形狀(springable-shape )的 彈性部和輔助圖案而連接至探針的基底部。因此，當(dāng)探針與晶片芯片焊墊接觸時(shí)，可以通過(guò)彈性部緩沖施加于探針針尖上的壓力。并且形成于彈性部和基底部之間的輔助圖案可以防止探針針尖和彈性部中的應(yīng)力集中。因此，可以避免由施加于探針針尖上的壓力引起的探針的破碎或損壞。此外，根據(jù)本發(fā)明，第一部件和第二部件分別具有形成在其基底部上的 定位銷(xiāo)。因此，第一和第二部件相對(duì)于接觸基板可以精確并容易地對(duì)齊，而 無(wú)需使用任何用于在接觸基板上對(duì)齊探針針尖的設(shè)備。因此，可以節(jié)約對(duì)齊 探針針尖所花費(fèi)的成本和時(shí)間，并且可以實(shí)現(xiàn)探針針尖在進(jìn)行測(cè)試的晶片芯 片焊墊上的精確設(shè)置。而且，根據(jù)本發(fā)明，可以調(diào)整插座部和定位銷(xiāo)相對(duì)于彈性部即探針針尖 的位置，并且可以調(diào)整其它定位銷(xiāo)相對(duì)于插頭部的位置。因此，通過(guò)按照鋸 齒形的方式在接觸基板內(nèi)形成用于容納插座部和插頭部的第一接觸孔，從而 增加第一接觸孔之間的間隙并減少其間的垂直距離，同時(shí)將探針針尖布置成 直線。另外，通過(guò)按照排列成鋸齒形的方式在接觸基板內(nèi)形成用于容納定位 銷(xiāo)的第二接觸孔，從而增加第二接觸孔之間的間隙并減小其間的垂直距離。 因此，探針針尖之間的節(jié)距可以減小到這樣的程度，即，接觸結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用 于需要精細(xì)節(jié)距的64個(gè)參數(shù)(para)以上的探針板。另外，根據(jù)本發(fā)明，將具有探針針尖的第一部件從接觸基板的第一表面 插入到該接觸基板內(nèi)的接觸孔中，將第二部件從接觸基板的第二表面插入到 該接觸基板內(nèi)的接觸孔中。并且，笫一部件可拆卸地連接到該接觸孔中的第 二部件。因此，即使探針針尖在使用時(shí)破碎或損壞，通過(guò)僅移除具有該破碎 或損壞的探針針尖的上部件且隨后插入新的上部件，可以容易地且成本有效 地進(jìn)行修理。而且，根據(jù)本發(fā)明，可以調(diào)整連接銷(xiāo)相對(duì)于插頭部或插座部的位置。因 此，與探針的連接銷(xiāo)接觸的空間轉(zhuǎn)換器的上焊墊使得它們?cè)谂帕蟹矫婢哂懈?大的自由度。這允許空間轉(zhuǎn)換器的上表面上的焊墊排列節(jié)距可以直接對(duì)應(yīng)于 連接銷(xiāo)的排列。因此，空間轉(zhuǎn)換器的堆疊主體內(nèi)的觸點(diǎn)可以直線穿過(guò)主體。 結(jié)果，用于將探針的連接銷(xiāo)與彈簧銷(xiāo)連接的空間轉(zhuǎn)換器可以容易地制造并且
具有良好的電學(xué)特性。


通過(guò)結(jié)合附圖給出的下述對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述和其它目的及特征將變得顯而易見(jiàn)，附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的探針的俯視平面圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的探針的俯視平面圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例的探針的俯視平面圖；圖4示出了根據(jù)變型實(shí)施例的插座部的俯視平面圖；圖5至圖13示出了.根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例執(zhí)行的探針制造方法。圖14示出了探針針尖的未加工端部的透視圖；圖15表示探針針尖的已加工端部的透視圖；圖16提供根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的接觸基板的透視圖；圖17至圖25描述了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例執(zhí)行的接觸基板制造工藝；圖26至圖29描述了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的接觸結(jié)構(gòu)的透視圖和局部截面圖；圖30示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的通孔空間轉(zhuǎn)換器的透視圖； 圖31至圖33示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于制造通孔空間轉(zhuǎn)換器 的方法；以及圖34提供了包括接觸基板、通孔空間轉(zhuǎn)換器和彈簧銷(xiāo)塊的接觸模塊的 分解透視圖。
具體實(shí)施方式
在下文中，將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，使得本發(fā)明所 屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易地實(shí)施本發(fā)明。參照?qǐng)D1,示出了根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的探針的俯視平面圖。如 圖1所示，探針1分為上部件10和下部件20，該上部件10和下部件20由 能夠傳導(dǎo)電流的導(dǎo)電材料如金屬制成。探針1的上部件10包括上基底部15，形成為直懸臂形狀以具有平坦 的上表面和平坦的下表面；彈性部13，在基底部的上表面上形成為彈簧形狀； 探針針尖11,在彈性部13的自由端垂直地形成用于與作為接觸目標(biāo)的晶片
芯片焊墊接觸；以及插座部17，形成在上基底部15的下表面上用于充當(dāng)電插座。此外，當(dāng)探針針尖與晶片芯片焊墊接觸時(shí)，緩沖施加于探針針尖11上的壓力的彈性部13形成有彎曲部13b和條形部13a，其中彎曲部13b在上基 底部15的上表面上形成為S形，而條形部13a從彎曲部13b的自由端水平 或傾斜地延伸。并且，彈性部13通過(guò)在彎曲部13b和上基底部15的上表面 之間形成的輔助圖案13c而另外連接到第一基底部15，這使得可以防止探針 針尖11和彈性部13中的應(yīng)力集中。探針1的下部件20包括第二基底部25，其形成為直懸臂形以具有平 坦的上表面和平坦的下表面；插頭部23，其在下基底部25的第一表面上形 成用于可拆卸地插入到上部件10的插座部17中；以及連接銷(xiāo)27,其在第二 基底部25的下表面上垂直地形成用于接觸空間轉(zhuǎn)換器例如多層陶瓷(MLC)等。而且，插頭部23在其末端設(shè)置有接合突起(engaging protrusion) 21, 而插座部17設(shè)置有耦合槽B,用于可拆卸地耦合至插頭部23的接合突起21。 因此，上部件10可以通過(guò)將插頭部23插入到插座部17中而與下部件20結(jié) 合或者從插座部17中抽出插頭部23而與下部件20分離。因此，在半導(dǎo)體 檢查過(guò)程中在晶片測(cè)試器或探測(cè)器中探針板的任何探針針尖11受污染、損 壞或破碎的情況下，僅具有這種探針針尖11的上部件IO可以被修理或替換 成新的上部件，而不是將整個(gè)探針板替換成新的探針板。此外，當(dāng)探針針尖11與晶片芯片悍墊接觸時(shí)，施加在探針針尖11上的 壓力可以通過(guò)連接到探針針尖11的彈性部13來(lái)緩沖，并且探針針尖11和 彈性部13中的應(yīng)力集中可以通過(guò)在上基底部15上表面和彈性部13之間形 成輔助圖案13c而得以避免。因此，探針針尖11和/或彈性部13的塑性變形 可得以避免。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的探針的俯視平面圖，其中與第 一優(yōu)選實(shí)施例中相同的那些部件用相同的標(biāo)號(hào)表示，并且為了簡(jiǎn)明將省略其 "i羊纟田4苗ii。參照?qǐng)D2,如第一優(yōu)選實(shí)施例，根據(jù)第二優(yōu)選實(shí)施例的探針la分為上部 件10a和下部件20a，該上部件10a和下部件20a由能夠傳導(dǎo)電流的導(dǎo)電材料例如金屬制成。 探針la與第一優(yōu)選實(shí)施例的探針1的區(qū)別在于上部件10a還包括在 上基底部15的下表面上垂直形成的定位銷(xiāo)19,以及下部件20a還包括在下 基底部25的上表面上垂直形成的定位銷(xiāo)29和在連接銷(xiāo)27中形成的中間彈 性部28。定位銷(xiāo)19和29有助于上部件10a和下部件20a在^妄觸基板時(shí)的對(duì)齊(在 后面描述)。并且當(dāng)與MLC等接觸時(shí)，中間彈性部28緩沖施加于連接銷(xiāo)27 上的壓力。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例的探針的俯視平面圖，其中與第 二優(yōu)選實(shí)施例中相同的那些部件用相同的標(biāo)號(hào)表示，并且為了簡(jiǎn)明將省略其 i羊纟田;i苗述。參照閨3，如第二優(yōu)選實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例的探針lb 分為上部件10b和下部件20b,該上部件10b和下部件20b由能夠傳導(dǎo)電流 的導(dǎo)電材料例如金屬制成。探針lb與第二優(yōu)選實(shí)施例的探針la的不同在于上部件10b還包括在 上基底部15的下表面的后部上形成的附加插座部17',以及下部件20b還包 括在下基底部25的上表面的后部上形成的附加插頭部23'。由于插座部17和17'分別設(shè)置在上基底部15的前部和后部，而插頭部 23和23'i殳置在下基底部25的前部和后部，因此在上部件10b和下部件20b 之間形成牢固的連接。而且，在第一、第二和第三優(yōu)選實(shí)施例中，可以調(diào)整相對(duì)于彈性部13 的插座部17和17'的位置W和W2以及定位銷(xiāo)19的位置d2。另外，也可以 調(diào)整相對(duì)于插頭部23的連接銷(xiāo)27的位置dl、定位銷(xiāo)29的位置d3以及附加 插頭部23'的位置d4。此外，插座部17a可以用圖4所示的插座部17a代替。 插座部17a設(shè)置有引導(dǎo)唇緣18,用于將插頭部23的接合突起21引導(dǎo)到耦合 槽B中。而且，在第一、第二和第三優(yōu)選實(shí)施例中，雖然上部件和下部件-陂分別 構(gòu)造為具有插座部和插頭部，但上部件和下部件也可以凈皮構(gòu)造為具有相反的 部件。換句話說(shuō)，插頭部和插座部分別形成于上基底部15和下基底部25上。在下文中，將參照?qǐng)D5至圖13描述制造根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行的 探針制造方法，該制造方法使用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)。首先，如圖5所示，通過(guò)使用物理氣相沉積(PVD)工藝，在硅基板30
即半導(dǎo)體基板上形成金屬(例如，Ni、 Au等)或金屬合金層作為導(dǎo)電層32。 然后，例如，通過(guò)旋涂工藝將光致抗蝕劑層34涂敷在導(dǎo)電層32上，如圖6 所示。接著，如圖7所示，掩模36沿硅基板30的100晶向排列在光致抗蝕劑 層34上，且然后，光致抗蝕劑層34通過(guò)使用紫外線曝光單元曝光。在掩模 36中定義多個(gè)第一圖案37a和多個(gè)第二圖案37b。每一個(gè)第一圖案37a具有 樹(shù)圖案37c和多個(gè)具有上部件10、 10a或10b的形狀并連接至樹(shù)圖案37c的 上部圖案37d,而每一個(gè)第二圖案37b具有樹(shù)圖案37c和多個(gè)具有下部件20、 20a或20b的形狀并連接至樹(shù)圖案37c的下部圖案37e。此后，在曝光的光致抗蝕劑層34上執(zhí)行顯影工藝，使得形成圖案化的 光致抗蝕劑層34a，如圖8所示。在圖9所示的隨后步驟中，通過(guò)執(zhí)行鍍覆工藝，在通過(guò)圖案化的光致抗 蝕劑層34a露出的導(dǎo)電層32的上表面上形成多個(gè)探針結(jié)構(gòu)38。在鍍覆工藝 之后，探針結(jié)構(gòu)38的上表面通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝被平坦化。接著，如圖10所示，通過(guò)灰化工藝或濕型除去工藝除去圖案化的光致 抗蝕劑層34a，且然后通過(guò)第一濕法蝕刻工藝除去硅基板30，使得僅剩下探 針結(jié)構(gòu)38和形成于該探針結(jié)構(gòu)38下的導(dǎo)電層32,如圖11所示。接著，如圖12所示，通過(guò)第二蝕刻工藝除去導(dǎo)電層32,使得探針結(jié)構(gòu) 38彼此分開(kāi)，其中每一個(gè)探針結(jié)構(gòu)38由例如多個(gè)連接到樹(shù)結(jié)構(gòu)38a的上部 件或下部件(或子結(jié)構(gòu))10或20構(gòu)成。然后，通過(guò)執(zhí)行濕法蝕刻工藝、機(jī) 械研磨工藝等，將相同探針結(jié)構(gòu)38中具有如圖14所示二維梯形端部b的上 部件10、 10a或10b的探針針尖的端部加工成具有截頂金字塔形狀的端部c, 如圖15所示。最后，如圖13所示，通過(guò)使用切割器等將上部件和下部件10和20與 它們的樹(shù)結(jié)構(gòu)38a分開(kāi)，完成探針的制造。而且，可以在導(dǎo)電層上反向地形成圖案化的光致抗蝕劑層之后，通過(guò)蝕 刻工藝來(lái)圖案化該導(dǎo)電層32 (即，通過(guò)使用光致抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模), 由此形成該探針結(jié)構(gòu)。此外，可以改變硅基板30和導(dǎo)電層32的除去順序。 也就是說(shuō)，在除去導(dǎo)電層32之后，除去硅基板30，同時(shí)保留未除去探針結(jié) 構(gòu)38下面的部分。
牲層如氧化硅(Si02)膜等的步驟，因此在除去犧牲層工藝期間在探針針尖 出現(xiàn)的蝕刻損失可以被最小化，其中在用于制造探針的傳統(tǒng)犧牲層除去期 間，由于探針針尖的導(dǎo)電層材料(例如，Ni等)和用于除去犧牲層的蝕刻溶 液之間的反應(yīng)而S1起該蝕刻損失。在現(xiàn)有技術(shù)中，每一個(gè)探針在基板上分離地制造，然后單個(gè)探針通過(guò)使 用膠粘帶與基板分離。此后，探針的探針針尖的端部逐個(gè)加工。因此，當(dāng)探 針與膠粘帶分離時(shí)，出現(xiàn)諸如污染、變形的問(wèn)題，并且加工^t笨針針尖的端部 耗費(fèi)太長(zhǎng)的時(shí)間周期。另一方面，在本發(fā)明中，將上部件組和下部件組分別 連接到樹(shù)，并且將連接到相同樹(shù)的上部件的探針針尖同時(shí)加工成具有截頂金 字塔形狀的端部。并且，然后，將下部件與樹(shù)分離。因此，與其中探針針尖 逐個(gè)加工并使用膠粘帶的現(xiàn)有技術(shù)不同，可以減少制造時(shí)間并提高制造產(chǎn)量。在下文中，將參照?qǐng)D16描述其中安裝有多個(gè)探針1、 la或lb的接觸基板。參照?qǐng)D16，示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的接觸基板的透視圖。用于在 其中安裝多個(gè)探針的接觸基板51包括其中形成有多個(gè)接觸孔46的單層硅基 板40,以及用于增強(qiáng)硅基板40的支撐基板50。接觸孔46設(shè)置有用于容納 該探針的插座部和插頭部的第一接觸孔46a和用于容納探針的定位銷(xiāo)的第二 接觸孔46b。第一接觸孔46a和第二接觸孔46b以鋸齒形的方式排列。而且， 例如氧化硅(Si02)膜等的絕緣薄膜沉積在硅基板40的上表面上和接觸孔 46的內(nèi)表面上(參見(jiàn)圖21)。其中通過(guò)例如研磨等的機(jī)械加工形成有多個(gè)細(xì)長(zhǎng)開(kāi)口 52的支撐基板50 設(shè)置在硅基板40下，其中在本優(yōu)選實(shí)施例中每一個(gè)開(kāi)口 52覆蓋接觸孔46 的一個(gè)陣列。而且，支撐基板50用來(lái)增強(qiáng)硅基板40,并且支撐基板50的開(kāi) 口 52具有例如環(huán)形或矩形形狀。此外，支撐基板50由硅、玻璃、陶資或金 屬等制成，而單層硅基板40和支撐基板50通過(guò)直接結(jié)合、陽(yáng)極結(jié)合、中間 層結(jié)合等彼此結(jié)合。在下文中，將參照?qǐng)D17至圖25描述用于制造具有上述構(gòu)造的接觸基板 的方法。圖17至圖25是示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行的接觸基板的制造工 藝的截面圖和透視圖。 首先，光致抗蝕劑層42通過(guò)旋涂工藝涂敷在單層硅基板40上，如圖17所示。接著，如圖18所示，光致抗蝕劑層42通過(guò)使用紫外線曝光單元、X射 線曝光單元或電子束曝光單元，通過(guò)多個(gè)設(shè)置在光致抗蝕劑層42的上表面 上的掩模44的接觸孔圖案而曝光。此后，通過(guò)對(duì)露出的光致抗蝕劑層42執(zhí)行顯影工藝，形成圖案化的光 致抗蝕劑層42a,如圖19所示。接著，如圖20所示，對(duì)通過(guò)圖案化的光致抗蝕劑層42a露出的硅基板 40執(zhí)行用于MEMS應(yīng)用的深硅干法蝕刻，由此形成穿過(guò)硅基板40的接觸孔 46的多個(gè)陣列。同時(shí)，對(duì)于用于深硅干法蝕刻的掩模，除了圖案化的光致抗 蝕劑層42a外，還可以使用如金屬、氧化硅膜等的硬掩模。在如圖21所示的隨后工藝中，通過(guò)實(shí)施灰化工藝除去圖案化的光致抗 蝕劑層42a。此外，通過(guò)使用CVD工藝等，在硅基板40的整個(gè)上表面上和 接觸孔46的多個(gè)陣列的內(nèi)表面上沉積例如氧化硅膜、氮化硅膜等的絕緣膜 48。而且，如圖22和圖23所示，由硅、玻璃、陶瓷或金屬形成的支撐基板 50通過(guò)研磨等才幾械地加工，由此形成具有橢圓形、矩形或其它形狀的開(kāi)口 52。另外，開(kāi)口 52以穿透支撐基板50的方式形成。此后，如圖24和圖25所示，具有多個(gè)接觸孔46的硅基板40和具有開(kāi) 口 52的支撐基板50被對(duì)齊，然后通過(guò)使用直接結(jié)合、陽(yáng)極結(jié)合、中間層結(jié) 合等結(jié)合，由此制造接觸基板51。在用于制造根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例執(zhí)行的接觸基板制造方法中，具有精細(xì)節(jié) 距的接觸孔46在用于MEMS應(yīng)用的硅基板40的深硅蝕刻工藝中形成。然 后，通過(guò)研磨等機(jī)械加工的支撐基板50結(jié)合在其下，以便增強(qiáng)硅基板40。 因此，當(dāng)與其中接觸孔通過(guò)機(jī)械加工形成的現(xiàn)有技術(shù)相比時(shí)，易于形成具有 更精細(xì)節(jié)距的接觸孔。而且，由于在本發(fā)明中接觸孔形成于單層硅基板40 內(nèi)，因此與使用多個(gè)硅基板的現(xiàn)有技術(shù)相比，制造工藝變得簡(jiǎn)單。例如，可 以解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，例如在堆疊多個(gè)其中形成有相同尺寸的孔的硅基板 中出現(xiàn)的對(duì)齊問(wèn)題。而且，由于其中形成有接觸孔46的單層硅基板40通過(guò)支撐基板50增 強(qiáng)，因此可以制造要求具有精細(xì)節(jié)距的接觸孔的64個(gè)參數(shù)(或DUT (被測(cè)
試的裝置))以上的探針板。而且，接觸孔46可以以預(yù)定節(jié)距排列成直線，或者排列成鋸齒形。在如圖16所示接觸孔46排列成鋸齒形的情況下，與排列成直線的接觸孔相比， 接觸孔46的間隙可以變得更大，同時(shí)減小接觸孔46之間的垂直距離dv。因 此，可以制造具有小于例如80pm精細(xì)節(jié)距的探針板。在下文中，將參照?qǐng)D26至圖29描述接觸結(jié)構(gòu)及其制造方法。圖26至圖29是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的接觸結(jié)構(gòu)(或探針板)的透視 圖和局部截面圖。接觸結(jié)構(gòu)由接觸基板51和多個(gè)例如安裝于接觸基板51內(nèi) 的探針la構(gòu)造。下部件20a從接觸基板40的下表面插入到第一接觸孔46 中。更具體地i兌，下部件20a的插座部23插入到第一4妄觸孔46a中，而定 位銷(xiāo)29插入到第二接觸孔46b中。然后，通過(guò)將例如UV或熱固化環(huán)氧樹(shù) 脂等結(jié)合至下基底部25的側(cè)面，將下部件20a固定至接觸基板40。此后， 如圖27所示，將插座部17和定位銷(xiāo)19從接觸基板40的上表面分別插入到 第一接觸孔46a和第二接觸孔46b，使得下部件20a的插頭部23和上部件 20b的插座部17可拆卸地彼此耦合。同時(shí)，導(dǎo)電環(huán)氧樹(shù)脂可以應(yīng)用于上部件 10a的插座部17，以便在插座部17和插頭部23之間獲得更牢固的連接。然 而，通過(guò)拉動(dòng)上部件10a，可以從下部件20a中取出該上部件10a,且沒(méi)有 對(duì)下部件20a帶來(lái)任何損壞。而且，其中插入有插座部17和插頭部23的第一接觸孔46a以這樣的方 式形成，使得其在探針la的長(zhǎng)度方向上的寬度比插頭部23的寬度大10pm 以上，而其中插入有定位銷(xiāo)19和29的第二接觸孔46b以這樣的方式形成， 使得其在探針的長(zhǎng)度方向上的寬度比探針定位銷(xiāo)19或29的寬度大3至 10拜。因此，探針針尖的位置誤差可以在幾微米的范圍內(nèi)。備選地，如圖28所示，硅基板40可以還具有第三接觸孔46c。并且插 座部17和定位銷(xiāo)19之間的距離(d2-W)不同于插頭部23和定位銷(xiāo)29之間 的距離d3，定位銷(xiāo)19和29插入到不同的接觸孔中。在該實(shí)施例中，定位銷(xiāo) 19插入到第二接觸孔46b中，而定位銷(xiāo)29插入到第三接觸孔46c中。而且，在根據(jù)本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例的探針lb用于接觸結(jié)構(gòu)的情況下， 硅基板40還具有第四接觸孔46d，用于容納附加的插頭部23'和附加的插座 部17',如圖29所示。在下文中，將參照?qǐng)D30描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于將由接觸基
板和多個(gè)探針構(gòu)成的接觸結(jié)構(gòu)連接至安裝于彈簧塊70的彈簧銷(xiāo)(參見(jiàn)圖34 ) 的通孔空間轉(zhuǎn)換器。參見(jiàn)圖30,示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的通孔空間轉(zhuǎn)換器的透視圖。 該通孔空間轉(zhuǎn)換器包括堆疊主體61，由多個(gè)陶瓷(例如，A1203 )片或硅 基板形成；頂焊墊62,形成于堆疊主體61的上表面上，用于與安裝于接觸 基板51的探針的連接銷(xiāo)27接觸；底焊墊64,形成于堆疊主體61的下表面 上，用于與安裝于彈簧塊的彈簧銷(xiāo)接觸；多個(gè)觸點(diǎn)64,從相應(yīng)的頂焊墊62 至堆疊主體61的下表面用導(dǎo)電材料垂直地形成；以及多根連接線68，形成 于堆疊主體61的下表面上，用于將底焊墊66電連接到在堆疊主體61的下 表面上露出的觸點(diǎn)64的相應(yīng)下端。而且，頂焊墊62以相對(duì)精細(xì)節(jié)距設(shè)置在堆疊主體61的上表面上，而底 焊墊66以相對(duì)粗節(jié)距設(shè)置在堆疊主體61的下表面上。然而，由于探針的連 接銷(xiāo)27的位置可以根據(jù)上焊墊62的位置調(diào)整，因此頂焊墊62可以以使得 觸點(diǎn)64垂直形成于堆疊主體61的節(jié)距來(lái)設(shè)置在堆疊主體61的上表面上。而且，由于觸點(diǎn)64從相應(yīng)頂焊墊62到堆疊主體61的下表面垂直地形 成于堆疊主體61中，因此通孔空間轉(zhuǎn)換器具有良好的電學(xué)特性。在下文中，將參照?qǐng)D31至圖33描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行的通孔 空間轉(zhuǎn)換器60的制造方法。首先，多個(gè)例如4個(gè)陶瓷片61a至61d通過(guò)砑光輥、刮刀、擠壓模制等 方法形成，如圖31所示。然后，多個(gè)通孔形成于單個(gè)陶瓷片61a至61d的 預(yù)定位置。接著，使用Ag膏對(duì)單個(gè)陶瓷片61a至61d執(zhí)行焊膏工藝，使得 通孔纟皮該膏填充。此后，多個(gè)陶瓷片6la至61d被堆疊并燒結(jié)，以形成燒結(jié)體，如國(guó)32所示。在如圖33所示的隨后步驟中，導(dǎo)電層(未示出)形成于燒結(jié)體61的上 表面上，且圖案化的光致抗蝕劑層(未示出)通過(guò)執(zhí)行光刻工藝而形成于導(dǎo) 電層上。然后，頂焊墊62通過(guò)使用Au、 Cu等的鍍覆工藝而形成于圖案化 的光致抗蝕劑層的開(kāi)口。在鍍覆工藝之后，除去圖案化的光致抗蝕劑層。在 必要的情況下，在上焊墊62形成時(shí)，用于將頂焊墊62電連接至觸點(diǎn)64的 連接線(未示出)可以在燒結(jié)體的上表面上形成。接著，導(dǎo)電層(未示出)在燒結(jié)體的下表面上形成，然后通過(guò)執(zhí)行光刻
工藝，其中形成有用于底焊墊66和連接線68的開(kāi)口的圖案化光致抗蝕劑層 (未示出)在導(dǎo)電層上形成。此后，通過(guò)鍍覆工藝形成底焊墊66和連接線 68，然后除去圖案化的光致抗蝕劑層。備選地，底焊墊66和連接線68可以 通過(guò)剝離工藝和金屬膏印刷代替使用光刻和鍍覆工藝來(lái)形成。在下文中，將參照?qǐng)D34詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的接觸模塊。 參照?qǐng)D34,示出了包括接觸基板51、通孔空間轉(zhuǎn)換器60和彈簧銷(xiāo)塊70 的接觸模塊的分解透視圖。安裝于接觸基板51的探針1的連接銷(xiāo)27與通孔 空間轉(zhuǎn)換器60的頂焊墊62接觸。并且頂焊墊62通過(guò)觸點(diǎn)64和連接線68 連接到底焊墊66。底焊墊66與安裝于彈簧塊70的彈簧銷(xiāo)72接觸，其中彈 簧銷(xiāo)72將通孔空間轉(zhuǎn)換器60的底焊墊66連接至印刷電路板(PCB ) 80。雖然已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例示出并描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員將理解到，在不背離由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況 下，可以進(jìn)行各種變化和更改。
權(quán)利要求
1.一種用于電接觸接觸目標(biāo)的探針，包括第一部件，包括第一基底部和形成于所述第一基底部上的插座部；以及第二部件，包括第二基底部和形成于所述第二基底部上的插頭部，其中，所述插頭部可拆卸地耦合到所述插座部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針，其中所述第一部件還包括形成于所述第 一基底部上并具有彈簧形狀的彈性部，以及形成于所述彈性部的自由端的探 針針尖。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的探針，其中所述彈性部設(shè)置有在所述第一基底 部上形成為S形的彎曲部，和從所述彎曲部的自由端水平或傾斜地延伸的條 形部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的探針，其中所述第一部件還包括設(shè)置在所述第 一基底部和所述彎曲部之間并連接所述第一基底部和所述彈性部的輔助圖案。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針，其中所述第一部件還包括形成在所述第 一基底部上的定位銷(xiāo)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針，其中所述第二部件還包括形成在所述第 二基底部上的連接銷(xiāo)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的探針，其中所述第二部件還包括形成在所述第 二基底部上的定位銷(xiāo)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的探針，其中所述連接銷(xiāo)具有形成于其中部的連 接彈性部。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針，其中所述第一部件還包括形成在所述第 一基底部上的另外的插座部，且所述第二部件還包括形成在所述第二基底部 上的另外的插頭部，其中所述另外的插頭部可拆卸地連接到所述另外的插座部。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針，其中所述第二部件還包括形成于所 述第二基底部上并具有彈簧形狀的彈性部，以及形成于所述彈性部的自由端 的探針針尖。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的探針，其中所述彈性部設(shè)置有在所述第二 基底部上形成為S形的彎曲部，以及從所述彎曲部的自由端水平地延伸的條 形部。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的探針，其中所述第二部件還包括設(shè)置在所 述第二基底部和所述彎曲部之間并連接所述第二基底部和所述彈性部的輔 助圖案。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針，其中所述第二部件還包括形成于所述第二基底部上的定位銷(xiāo)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針，其中所述第一部件還包括形成于所 述第一基底部上的連接銷(xiāo)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的探針，其中所述第一部件還包括形成于所 述第 一基底部上的定位銷(xiāo)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的探針，其中所述連接銷(xiāo)具有形成于其中部 的連4婁彈性部。
17. 根據(jù)權(quán)利要求2或10所述的探針，其中所述探針針尖的端部形成 為截頂金字塔形狀。
18. 根據(jù)權(quán)利要求2或10所述的探針，其中所述插座部相對(duì)于所述探 針針尖的相對(duì)位置按照當(dāng)多個(gè)所述探針安裝于具有排列成鋸齒形的接觸孔 的接觸結(jié)構(gòu)時(shí)所述探針針尖排列成直線的方式被調(diào)整，由此所述探針與具有 精細(xì)節(jié)距的接觸目標(biāo)相兼容。
19. 根據(jù)權(quán)利要求6或14所述的探針，其中所述連接銷(xiāo)相對(duì)于所述插 頭部的相對(duì)位置按照當(dāng)其中安裝有多個(gè)所述探針的接觸結(jié)構(gòu)與空間轉(zhuǎn)換器 組合時(shí)所述連接銷(xiāo)允許所述空間轉(zhuǎn)換器的觸點(diǎn)在其中直線地形成的方式被 調(diào)整。
20. —種用于制造#1針的方法，包括以下步驟 在半導(dǎo)體基板上形成導(dǎo)電層；在所述導(dǎo)電層上形成圖案層，在所述圖案層中形成第一組開(kāi)口和第二組開(kāi)口，所述第一組開(kāi)口的每一個(gè)形成為具有插座部的第一部件的形狀，而所 述第二組開(kāi)口的每一個(gè)形成為具有插頭部的第二部件的形狀，所述第一組開(kāi)口連接到第 一樹(shù)開(kāi)口 ，所述第二組開(kāi)口連接到第二樹(shù)開(kāi)口 ；通過(guò)執(zhí)行鍍覆工藝在通過(guò)所述圖案層露出的所述導(dǎo)電層的上表面上形 成探針結(jié)構(gòu)；以及 除去所述圖案層、所述半導(dǎo)體基板以及所述導(dǎo)電層。
21. —種用于制造揮:針的方法，包括以下步驟 在半導(dǎo)體基板上形成導(dǎo)電層；在所述導(dǎo)電層上形成圖案層，所述圖案層具有第一組圖案和第二組圖 案，所述第一組圖案的每一個(gè)形成為具有插座部的第一部件的形狀，而所述 第二組圖案的每一個(gè)形成為具有插頭部的第二部件的形狀，所述第 一組圖案 連接到第 一樹(shù)圖案，所述第二組圖案連接到第二樹(shù)圖案；通過(guò)圖案化被所述圖案層覆蓋的所述導(dǎo)電層而形成探針結(jié)構(gòu)；以及除去所述圖案層和所述半導(dǎo)體基板，其中當(dāng)所述導(dǎo)電層被圖案化時(shí)所述圖案層作為蝕刻掩模。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的方法，還包括以下步驟在除去所述半導(dǎo)體基板之后，從第 一和第二樹(shù)結(jié)構(gòu)分離第 一組子圖案和 第二組子圖案，其中所述探針結(jié)構(gòu)具有所述第一組子結(jié)構(gòu)和所述第二組子結(jié)構(gòu)，其中所 述第一組子結(jié)構(gòu)的每一個(gè)形成為具有插座部的所述第一部件的形狀，而所述 第二組子結(jié)構(gòu)的每一個(gè)形成為具有插頭部的第二部件的形狀，所述第一和第 二組子結(jié)構(gòu)分別連接到所述第一和第二樹(shù)結(jié)構(gòu)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括以下步驟在從所述第一和 第二樹(shù)結(jié)構(gòu)分離所述第 一組子圖案和所述第二組子圖案之前，將所述第一組 子圖案的探針針尖的端部加工成截頂金字塔形。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述加工采用濕法蝕刻工藝或 機(jī)械研磨工藝。
25. —種用于制造接觸模塊的方法，包括以下步驟將探針的第一部件和探針的第二部件分別插入到接觸基板的接觸孔的 上部和下部中，以使所述第一部件可拆卸地耦合到所述第二部件，其中所述第一部件具有第一基底部、形成在所述第一基底部上的插座部，而所述第二 部件具有第二基底部、形成在所述第二基底部上的插頭部以及形成在所述第 二基底部上的連接銷(xiāo)；以及將通孔空間轉(zhuǎn)換器安裝在所述探針的連接銷(xiāo)上。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述接觸基板通過(guò)結(jié)合半導(dǎo)體 基板和支撐基板而形成。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述半導(dǎo)體基板和所述支撐基 板按照形成于所述半導(dǎo)體基板的一組接觸孔與形成于所述支撐基板的開(kāi)口 交疊的方式來(lái)結(jié)合。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括以下步驟在形成所述接觸孔 之后，將絕緣薄膜沉積在所述半導(dǎo)體基板的上表面和所述接觸孔的內(nèi)表面上。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述支撐基板的開(kāi)口形成為橢 圓形或矩形形狀。
30. 根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的方法，其中所述接觸孔以在其之間 的預(yù)定節(jié)距規(guī)則地排列，或排列成鋸齒形。
31. 根據(jù)權(quán)利要求26到28所述的方法，其中所述半導(dǎo)體基板由單層 硅基板構(gòu)成。
32. 根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的方法，其中所述支撐基板由硅、玻 璃、陶瓷或金屬制成。
33. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中當(dāng)將所述插座部和所述插頭部 插入到所述接觸基板的所述接觸孔中時(shí)，將形成于所述第 一或第二基底部上 的定位銷(xiāo)插入到鄰近所述接觸孔的另 一個(gè)接觸孔中。
34. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中用于制造所述通孔空間轉(zhuǎn)換器 的方法包括以下步驟在多個(gè)基板的預(yù)定位置形成多個(gè)通孔，從而當(dāng)所述基板與另外的基板交 疊時(shí)，形成于所述基板的通孔交疊形成于所述另外的基板的通孔； 通過(guò)用金屬填充所述通孔形成觸點(diǎn)； 堆疊所述多個(gè)基板； 燒結(jié)所述堆疊的基板；在所述燒結(jié)基板的最上表面上形成用于與所述^J笨針的連接銷(xiāo)接觸的頂 焊墊；以及在所述燒結(jié)基板的最下表面上形成用于與彈簧銷(xiāo)接觸的底焊墊， 其中所述頂焊墊的位置對(duì)應(yīng)于所述探針的連接銷(xiāo)。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述頂焊墊和底焊墊通過(guò)使用 光刻和鍍覆工藝而形成。
36. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述頂焊墊和底焊墊通過(guò)使用 剝離工藝和金屬膏印刷而形成。
全文摘要
一種用于與接觸目標(biāo)電接觸的探針，包括第一部件(10)和第二部件(20)，其中第一部件(10)包括第一基底部(15)和形成在該第一基底部上的插座部(17)，而第二部件包括第二基底部(25)和形成在該第二基底部上的插頭部(23)。并且插頭部可拆卸地耦合到插座部。
文檔編號(hào)H01L21/66GK101128741SQ200580048585
公開(kāi)日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2005年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月22日
發(fā)明者樸永根, 李鶴周, 洪锜弼, 蔡鐘炫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社M2N;Secron株式會(huì)社