用于半导体测试的横向驱动探针制造技术

一种用于测试半导体器件的方法。该方法包括沿垂直方向朝半导体器件上的电气结构移动探针来将探针置于电气结构旁边。探针的尖端被置于低于电气结构的最外围的高度的位置。该方法还包括沿横向方向朝电气结构移动探针来接触电气结构。探针尖端机械地且电气地接合所述电气结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于半导体测试的横向驱动探针
本公开一般涉及半导体器件测试领域，更具体地涉及用于半导体测试的探针卡的领域。
技术介绍
包括立式探针和悬臂式探针的当前探针设计受到设计和制造二者上的限制。注意事项包括输入/输出通道、接地、和电源/电接触点的不断增长的数量，以及不断降低的阵列间距大小。这些限制或考虑的出现主要是由于目前的探针设计需要通过探针与半导体焊接凸点或焊球以机械的方式相接合，该探针即使在初始接触后还继续沿着基本上垂直于半导体器件表面的方向移动。这种持续的移动通常称为垂直过载(overdriven)并用来确保每个探针接触相应的接触点而不管局部的非平面性等等因素。一旦初始接触被建立，一些探针设计(例如，悬臂式探针)可提供探针的可预测量的横向移动以刻划所接触的电焊盘(pad)来改善接触。其他探针设计(例如，立式探针)不依赖于刻划来确保充分的探针接触，而是依赖于在目标电气结构的表面处形成凹入(indentation)。测试半导体器件上的焊接凸块和焊球对于两种探针配置是挑战性的，特别是当可用于测试的表面基本上是半球形时。悬臂式探针的尖端会在球面的后沿处(例如，基本上是顶点与赤道之间的中间位置)与焊接凸块和焊球相接合，局部的斜面会阻止探针尖端对球面进行有效地刻划，导致探针尖端滑动并偏离凸块。该滑动或偏离还可称为溜开。当使用较短长度的探针轴时这种X和/或Y轴线中的溜开或偏离更为普遍。在另一场景中，在焊接凸块的前沿处与焊接凸块相接合的探针尖端挖入凸块表面而不仅仅是刻划它。结果，这些探针所经受的反作用力会在方向和幅度上与预期的使用有较大不同，并可导致探针的过早疲劳和故障。其他重要的挑战是关于个体焊接凸块的局部非平面性(高度差异)和半导体芯片的水准测量等。考虑到平面的变化，立式或悬臂式探针可以被设计来适应大范围的垂直过载值，来确保半导体芯片上的可靠电接触(那些与它们各自的焊接凸块进行物理接触的探针需要随着探针卡继续沿半导体芯片移动以允许其他探针最终接触到它们各自的焊接凸块而吸收一定量的过载)。然而，在平面内沿着探针的柄部的运动总是伴随着任何垂直尖端运动。随着焊接凸块之间的间距变得越来越小，每个个体探针的实体(real-estate)和可用的空间体积也越来越小。因此，在沿着探针柄部的任何位置与其直接相邻的焊接凸块机械接合之前，探针的横向移动量会相应地缩小。另外，由于分配给每个探针的空间缩小，构造一种允许较大过载同时将沿着探针任何一点处的应力水平维持在材料的最大屈服应力的机械设计变得越来越困难。如本文所述，立式和悬臂式探针面临各种不利因素。探针需要来提供充分的垂直过载来确保与间距变得越来越小的半导体器件的想要的电接触和机械接触。同时还要限制在操作中吸收应力的、分配给探针本身材料的总体积。最后，保证在半导体阵列上的每个点有良好的电接触和机械接触(例如，来解决局部非平面性)所需要的较高量的垂直过载也会导致过早的磨损或疲劳。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了对于用探针卡测试半导体器件中固有的挑战的解决方案。在根据本专利技术的一个实施例的方法中，公开了用来测试半导体器件的方法。该方法包括沿垂直方向朝着半导体器件上的电气结构移动探针来将探针置于电气结构旁边。探针的针尖被置于低于电气结构最外围的高度的位置。该方法还包括：沿横向方向朝着电气结构移动探针来接触电气结构。探针尖端机械地且电气地接合电气结构。在根据本公开的一个实施例的装置中，公开了用来对半导体器件进行电测试的装置。该装置包括探针卡，探针卡包括探针。该探针包括垂直柄部和探针尖端。探针卡可操作来将探针置于半导体器件上方从而使得：探针被置于半导体器件的电气结构的旁边并且探针的探针尖端被置于低于电气结构的最外围的高度的位置。探针卡还可操作来：沿横向方法朝着电气结构移动探针来接触电气结构。探针尖端可操作用来与相应的电气结构机械地且电气地接合。在根据本专利技术的一个实施例的计算机系统中，公开了一种计算机可读介质，其中包含有使计算机系统执行用来测试半导体器件的方法的计算机可读程序代码。该方法包括沿垂直方向朝着半导体器件上的电气结构移动探针来将探针置于电气结构的旁边。探针的尖端被置于低于电气结构的最外围的高度的位置。该方法还包括沿横向方向朝着电气结构移动探针来接触电气结构。探针尖端机械地且电气地接合电气结构。附图说明从下面结合附图详细的描述中会对本专利技术的实施例有更好的理解，附图中相似的参考符号表示相似的元件，并且其中：图1根据本专利技术的实施例示出了包括多个探针的示例性探针卡的示意截面；图2A根据本专利技术的实施例示出了示例性探针卡的示意截面，该示例性探针卡包括位于半导体器件的多个组件上方的多个探针；图2B根据本专利技术的实施例示出了示例性探针卡的示意截面，该示例性探针卡包括位于半导体器件的多个组件旁边的多个探针；图3A根据本专利技术的实施例示出了移动到与半导体器件的组件相对位置的示例性探针的示意截面；图3B根据本专利技术的实施例示出了示例性探针卡的示意截面，该示例性探针卡包括移动到与半导体器件的相应组件相对位置的多个探针；图4A根据本专利技术的实施例示出了移动到与半导体器件的组件相对且顶部位置的示例性探针的示意截面；图4B根据本专利技术的实施例示出了示例性探针卡的示意截面，该示例性探针卡包括移动到与半导体器件的组件相对且顶部位置的多个探针；图5根据本专利技术的实施例示出了移动离开半导体器件的组件的示例性探针的示意截面；图6根据本专利技术的实施例示出了多个示例性探针轴的示意截面；图7A和7B根据本专利技术实施例示出了探针的示意性3D视图；图8根据本专利技术的实施例示出了探针尖端的示意性3D视图；图9根据本专利技术的实施例示出了探针的示意性3D视图；图10A和10B根据本专利技术的实施例示出了探针的示意视图；图11A根据本专利技术的实施例示出了与声波擦动器成对的示例性探针卡的截面；图11B根据本专利技术的实施例示出了相对于电气结构的表面进行声波擦动的示例性探针尖端的截面图；以及图12根据本专利技术的实施例示出了流程图，该流程图描述了横向过载的方法的步骤。具体实施方式现在将具体参考本专利技术的优选实施例，其示例被示出在附图中。虽然本专利技术会结合优选实施例来进行描述，但是应当理解的是它们并不旨在将专利技术限制到这些实施例。相反，本专利技术意在被包括在覆盖由所附权利要求限定的本专利技术的精神和范围内的替换、修改和等效物。此外，在本专利技术的实施例的以下详细描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解而提出了大量的细节。然而，本领域的普通技术人员将认识到可在没有这些具体细节的情况下实践本专利技术。在其他实例中，已知的方法、程序、组件和电路未被详细描述，以避免不必要地模糊了本专利技术实施例的各个方面。本专利技术实施例所示的附图是半图示的，并且没有按比例绘制，尤其是为了清晰地呈现出某些尺寸在附图中被夸大示出。类似地，虽然为了便于描述，附图中的视图通常显示出类似的方向，但是大部分对图的描述是随意的。一般来说，本专利技术可以任何方向操作。符号和术语下面的详细描述的某些部分是以程序、步骤、逻辑块、处理和对于计算机存储器内的数据位的操作的其他符号表示来呈现的。这些描述和表示是数据处理领域的技术人员用来向本领域的其他技术人员最有效地传达他们工作的实质的方式。程序、计算机执行的步骤、逻辑块、处理等在这里并且一般被设想为导向所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测试半导体器件的方法，所述方法包括：沿垂直方向朝半导体器件上的电气结构移动探针来将所述探针置于所述电气结构旁边，其中所述探针的尖端被置于低于所述电气结构的最外围的高度的位置；以及沿横向方向朝所述电气结构移动所述探针来接触所述电气结构，其中探针尖端机械地且电气地接合所述电气结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.23 US 61/615,1451.一种用于测试半导体器件的方法，所述方法包括：沿垂直方向朝半导体器件上的电气结构移动探针来将所述探针置于所述电气结构旁边，其中所述探针的尖端被置于低于所述电气结构的最外围的高度的位置；以及沿横向方向朝所述电气结构移动所述探针来接触所述电气结构，其中探针尖端机械地且电气地接合所述电气结构。2.如权利要求1所述的方法，其中在所述探针尖端和所述电气结构之间的第一次机械接触后，所述探针尖端对所述电气结构施加力，所施加的力与横向过载的量成比例，其中所述横向过载是所述探针的横向移动的量。3.如权利要求1所述的方法，还包括：在与所述电气结构的接触之后，移动所述探针尖端通过所述电气结构的上表面并且离开所述电气结构的最外围。4.如权利要求1所述的方法，其中将所述探针置于所述电气结构旁边具体为所述探针尖端基本上被置于由所述电气结构的最外围与相邻电气结构的最外围所定义的空间的中间。5.如权利要求1所述的方法，还包括：沿基本垂直于所述半导体器件的上表面的方向从所述电气结构撤去所述探针。6.如权利要求1所述的方法，其中所述探针的柄部是垂直柱体，该垂直柱体具有圆形的、三角形的、方形的、矩形的、或椭圆形的截面。7.如权利要求1所述的方法，其中在所述探针尖端接触所述电气结构之后横向移动所述探针导致所述探针的柄部中的张力。8.如权利要求1所述的方法，还包括：在所述探针尖端与所述电气结构进行接触之后，相对于所述电气结构声波地擦动所述探针尖端以将所述探针尖端与所述电气结构机械地且电气地接合。9.一种用于对半导体器件进行电气测试的装置，所述装置包括：探针卡，该探针卡包括探针，其中所述探针包括垂直柄部和探针尖端；其中所述探针卡可操作来将所述探针放置在半导体器件上方，从而使得：所述探针被置于所述半导体器件的电气结构旁边并且所述探针的探针尖端被置于低于所述电气结构的最外围的高度的位置；其中所述探针卡还可操作来沿横向方向朝所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉克什密坎斯·纳穆布瑞，弗洛伦特·克罗斯，约翰内斯·德斯塔，
申请(专利权)人：爱德万测试公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP