探针阵列及其制造方法技术

本发明专利技术揭示一种形成一探针阵列的方法，其包括在一探针材料块上形成一尖端材料层（１０１）。在所述尖端材料层上设置一第一电子放电机（ＥＤＭ）电极（２０１），所述ＥＤＭ电极具有对应于将形成的复数个探针的复数个开孔。从所述尖端材料层和所述探针材料块上移除多余的材料以形成所述的复数个探针。设置一具有对应于复数个探针的复数个通孔的衬底，以使所述探针穿透所述复数个通孔。将所述衬底结合至复数个探针。移除多余的探针材料以将所述衬底平面化。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制造一用于探测电子器件的探针阵列，例如一用于探测一 半导体晶片上的电路小片的探针卡的方法。
技术介绍
在制造过程中，半导体电路小片必须经过测试，以确保电路小片上集成电 路的可靠性和性能特性。因此，半导体制造商已开发了不同的用于测试半导体 电路小片的测试程序。通常通过在晶片级上用探针对电路小片进行测试来执行 对整体功能的标准测试。晶片级的探针测试也可用于评定电路小片的速度等级。在晶片级上并行测试大量集成电路芯片会提供明显的优势，因为测试时间 与成本会大大减少。目前，需要使用包括大型计算机在内的大规模测试仪来每 次测试甚至一个芯片，并且当增大并行测试芯片阵列的能力时，这些仪器的复 杂度会增加。然而，由于并行测试会节省时间，因而人们已引入了能够同时探 测和从多个电路小片收集数据的高引线数测试仪，并且可同时测试的芯片数量 一直在逐渐增加。提供一种能允许在切割之前并行地测试及老化一晶片上各电路小片的改良 的晶片测试及老化方案将会使成本大大降低。随着晶片测试要求变得越来越复杂，对高密度探针及制造这些探针的有效 并且相对低廉的方法的需求仍继续是一种挑战。因此，需要一种制造高密度探 针阵列的低廉且有效的方法。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于测试半导体晶片的探针阵列和其能够基本上消除相关技术的 一个或多个问题和缺点的制造方法。本专利技术提供一种制造一探针阵列的方法，其包括形成一具有复数个通孔的 第一衬底。形成一嵌有复数个探针尖端的第二衬底。将复数条导线结合至第二 衬底中对应的探针尖端。第一衬底中的通孔与所述复数条导线相配合。移除第 二衬底。将第一衬底平面化，并在第一衬底上形成与复数条导线的连接以便连 接至外部信号源。在另一方面，提供一种形成一探针阵列的方法，其包括在一探针材料块上形成一尖端材料层。将一第一电子放电机(EDM)电极置于该层尖端材料上， 所述EDM电极具有对应于将形成的复数个探针的复数个开孔。从该尖端材料层 和该探针材料块上移除多余材料，以形成复数个探针。设置一具有与所述复数 个探针相对应的复数个通孔的村底，以使所述探针穿透所述复数个通孔。将该 衬底结合至复数个探针。移除多余的探针材料，以将衬底平面化。根据本专利技术 制造探针阵列的方法的优点包括对两个不同的衬底使用两个阶段的步骤。因此， 可并行并相互独立地执行这两个阶段的处理步骤。任何可能出现的错误或缺陷 仅需要重复一组步骤。而且，所形成的探针阵列具有可沿探针的至少一段提供 支撑的通孔。在存在横向接触运动或摩擦接触的探针阵列中，该支撑尤其有利。 在又一方面中，提供一种探针阵列，其包括一衬底和用于接触一测试装置 上的测试端子的复数个探针。每一探针均具有一探针杆和一尖端。每一探针均 穿透衬底以便得到支撑。所述村底具有复数个通孔，以佳j采针杆穿透所述通孔 并结合至衬底。本专利技术的其他特征和优点将在下文的说明中提出，并且其部分将根据本说 明得知，或可通过实践本专利技术而得知。本专利技术的优点将通过所述结构来实现和获 得，并且将在书面说明、权利要求书及附图中特别地指出。应当了解，上文的大体说明及后文的详细说明都是实例性、解释性的，并 且旨在提供对请求专利权的本专利技术的进一步解释。附图说明所包含的附图旨在显示本专利技术的实例性实施例，其并入本说明书并构成本 说明书的 一部分，这些附图显示本专利技术的实施例并与本说明 一起用来解释本专利技术的原理。附图中图1-4显示一种用于一垂直探针阵列的揮:针制造方法的步骤。图5-6显示将图1-4中显示的探针与一衬底相接合以形成探针阵列的步骤。图7-8显示图6所示探针阵列中探针尖端部的定形步骤。图9以流程图的形式显示在制造探针阵列中所涉及的对应于图l-8的步骤。图10显示一可用于制造一探针阵列的探针的替代EDM电极。图ll显示图IO中所示EDM电极的一剖面图。图12-16显示一种制造探针的替代方法。图17显示根据图12-16中所示方法形成的松散探针。图18显示一用于固定探针的基础衬底。图19显示图18中基础衬底的一剖面图。图20-21显示将探针组装成一阵列。具体实施例方式现在将详细地介绍本专利技术的实施例，其实例显示在附图中。 图l-8显示一形成一探针阵列的第一种方法，并且图9以流程图的形式显示 制造图1-8所示探针的步骤901-908。如图1所示，将一尖端材料块101附着至一探针材料块102 (步骤901 )。 尖端材料101和探针材料102应是导电性材料，但是也可由任意数量的习知材 料制成。合适的尖端材料和探针材料的实例包括钯、铜、金、铑、镍、钴、银、 铂、导电性氮化物、导电性碳化物、鴒、钛、钼、铼、铟、锇、耐熔金属及包 含一种或多种任何上述材料的合金或复合物组合物。例如，尖端材料101可电 镀到探针材料102上。尖端材料101也可用熔焊、焊接、铜焊等到探针材料102上。当然，可对探针材料102和/或尖端材料101进行进一步处理。例如，可以 对所述材料两者之一或两者都进行热处理或退火；可在所述材料两者之一或两 者内植入离子；等等。而且，这种进一步的处理可在该过程期间的任一时刻进 行，包括在所述EDM电极定形所述材料之前及所述材料由EDM电极完全定形 之后。此外，在由一EDM电极定形期间的任一时刻，均可停止定形过程，并对 材料进行处理。然后，使用一电子放电机("EDM")将尖端材料101和探针材料102定形 成基本的探针形状(步骤902-903)。如图2和图3所示，将一定形为所期望探 针阵列形式的第一 EDM电极201敷至尖端材料块101和探针材料102上。在移 除多余的材料后，结果得到的结构如图4所示。然后，使用焊料503或某种其 它合适的接合材料将探针401固定于一衬底501 (例如，其可由陶瓷、硅、印刷 电路板材料等制成)的通孔502中，如图5所示(步骤904-905)。也可以使用 压配合和热配合技术。然后移除探针材料102的底部部分504 (相对图5中显示 的取向而言)，如图6所示(步骤906)。在一个实例中，移除底部部分504的多 余的探针材料102以使所述衬底平面化。可以使用蚀刻、研磨、抛光、精研或 其它合适的方法来移除底部部分504。另一选择为，可留下探针401的某些部分 贯穿衬底501的底部(如图5所示的取向)。例如，可只移除底部部分504 (例 如，使用一EDM电极、蚀刻等)。探针401的贯穿村底501底部的部分可以固 定(例如，通过焊接)到另一村底上。如图7所示， 一第二EDM电极701用于通过移除多余材料(步骤907)来 定形探针401末端上的尖端材料101，以得到图8中的结构。然后在第一衬底 501上形成连接至探针401的电连接(未示出)，以用于连接至外部测试信号源 (步骤908 )。图8所示的结构可用于制作一探针卡组件或其他用于探测电子器 件的装置。当然，在将探针401固定到衬底501之前，可如图7和图8所示对 尖端材料101进行定形。EDM电极201可以由任何可蚀刻、机加工或以其他方式处理形成所期望图案的导电材料制成。例如，第一EDM电极201可以由可使用激光烧蚀(例如使 用准分子激光器)来图案化的石墨形成。作为另一实例，第二EDM电极701可 以由硅制成，所述硅可经高度掺杂并且可以通过在硅的表面内蚀刻凹坑来图案本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造复数个探针的方法，所述方法包括：　　　　提供一材料块；及　　　　使用一电子放电机从所述材料块移除材料以形成所述复数个探针；　　　　其中所述材料块包含设置在牺牲材料上的探针材料。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：加埃唐L马蒂厄，本杰明N埃尔德里奇，加里W格鲁比，
申请(专利权)人：佛姆费克托公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]