晶片探测器制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种晶片探测器，它重量轻、热响应动力学极佳且在受到探测卡的挤压时没有翘曲，因而能有效地保护它防止对硅晶片的损坏和测量误差。本发明专利技术涉及一种陶瓷基底的表面上形成有导体层的晶片探测器。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及主要用于半导体行业的晶片探测器，尤其是涉及薄而轻且具有良好的热响应动力学的晶片探测器。
技术介绍
半导体对各种行业来说是极其重要的产品，半导体芯片通过例如把硅单晶切成预定厚度来制备硅晶片并在晶片上构成各种电路而制造的。生产这种半导体芯片的工艺必须包括用于在硅晶片阶段检查是否将按设计使各种电学特性具体化的探测步骤，所谓的探测器正是用于这一目的。作为这种探测器，其中尤其是日本专利出版2587289、日本公告出版Hei-3-40947以及日本公开出版Hei-11-31724描述了晶片探测器，每一种都设有包括铝合金、不锈钢等金属卡盘盖(chuck top)[附图说明图13]。如图12所示，利用这种晶片探测器，例如把硅晶片W设定在晶片探测器501上，把具有测试引脚的探测卡601压在硅晶片W上，然后，在加热和冷却时加上电压，以进行电导率测试。然而，已发行设有这种金属卡盘盖的任何晶片探测器有以下缺点。首先，由于包括金属，所以卡盘盖必须厚达约15mm。这一厚度是卡盘盖所需的，因为如果卡盘盖是由薄的金属片形成的，则由于探测器卡的测试器引脚的挤压，该卡盘盖将翘曲或应变，其结果是置于金属片上的硅晶片将被损坏或倾斜。因此，必须充分地增加卡盘盖的厚度，但这样增加了重量和体积。此外，尽管使用导热率高的金属，但是热响应动力学较差，即卡盘盖片的温度并没有快速地跟随电压或电流的变化，从而几乎不能控制温度，当设在其上的硅晶片处于高温时，完全不能控制该温度。
技术实现思路
针对本领域的上述情况，本专利技术的目的在于提供一种晶片探测器，它重量轻、热响应动力学极佳且在用探测卡按压时没有翘曲，因而能有效地防止对硅晶片的损坏和测量误差。为了实现以上目的，本专利技术的专利技术人在进行了深入的研究后发现，替代金属卡盘盖，当硬度高的陶瓷材料设有用作卡盘盖导体层的导体层时，获得了薄而没有翘曲困扰的晶片探测器。此外，专利技术人已发现，由于金属片的厚度太大而使金属片具有高的热容量，所以尽管使用导热率高的金属，具有金属卡盘盖的晶片探测器的热响应特性仍较弱，本专利技术获得了与通常的看法完全相反的新的技术思想，那就是即使陶瓷材料的导热率次于金属，但使用陶瓷材料有助于通过减小其厚度而降低热容量，继而实现热响应动力学的提高。本专利技术源自于以上发现。因此，本专利技术旨在一种晶片探测器，它包括陶瓷基底和在其表面上形成的导体层(卡盘盖导体层)。在所述晶片探测器中，所述陶瓷基底最好设有温控装置。在所述晶片探测器中，所述陶瓷基底最好是由从基本上由氮化物陶瓷、碳化物陶瓷和氧化物陶瓷构成的组中选出的至少一个成分所构成。此外，所述温控装置最好是Peltier(珀耳贴效应)器件或加热元件。此外，在所述晶片探测器中，在所述陶瓷基底中最好有至少一个或多个导体层，其表面最好形成有槽(channel)。此外，最好在所述陶瓷基底的表面上形成设有吸气孔的槽。附图概述图1是示出依据本专利技术的晶片探测器的一个例子的示意剖面图。图2是图1所示晶片探测器的平面图。图3是图1所示晶片探测器的底视图。图4是沿图1的线A-A所取的剖面正视图。图5是示出依据本专利技术的晶片探测器的另一个例子的示意剖面图。图6是示出依据本专利技术的晶片探测器的再一个例子的示意剖面图。图7是示出依据本专利技术的晶片探测器的又一个例子的示意剖面图。图8是示出配有平台的本专利技术的晶片探测器的示意剖面图。图9(a)是配有另一个平台的本专利技术的晶片探测器的示意纵向剖面图，图9(b)是沿(a)的线B-B所取的剖面图。图10(a)到(d)是示出依据本专利技术制造晶片探测器的工艺的几个阶段的示意剖面图。图11(e)到(g)是示出依据本专利技术制造晶片探测器的工艺的几个阶段的示意剖面图。图12是示出本专利技术的晶片探测器所执行的电导率测试的示意剖面图。图13是示出常规晶片探测器的示意剖面图。标号说明101，201，301，401 晶片探测器2 卡盘盖导体层3 陶瓷基底5 保护电极6 接地电极7 槽8 吸气孔10 热绝缘体11 平台12 喷嘴(blow-out nozzle)13 吸气口14 冷却介质注入口15 支柱(prop)16，17 通孔180 盲孔19，190，191 外部端子引脚41，42 加热元件410 保护层43 金属丝44 Peltier器件440 热电元件441 陶瓷基底 51 导电层52 非导体层形成区本专利技术的详细描述现在详细地描述本专利技术。本专利技术的晶片探测器包括陶瓷基底及其表面上的导体层(卡盘盖导体层)。以下，将把该导体层叫做“卡盘盖导体层”。由于在本专利技术中使用高硬度陶瓷基底，所以卡盘盖不会在被探测卡的测试器引脚挤压时翘曲，从而所述卡盘盖的厚度可小于金属卡盘盖的厚度。此外，由于与金属卡盘盖相比可如此减小所述卡盘盖的厚度，所以尽管陶瓷与金属相比其导热率比较低，但在热容量降低时仍可提高晶片探测器的热响应动力学。图1是示出本专利技术的晶片探测器的一个例子的示意剖面图；图2是其平面图；图3是其底视图；图4是沿图1的线A-A所取的剖面图。此晶片探测器包括在平面图中为圆形且在其表面上形成有多个槽7的陶瓷基底3、战略上(strategically)在所述槽7的一部分中形成的通过吸力来吸住硅晶片的多个吸气孔8以及以环形的方式形成的在覆盖包括所述槽7在内的所述陶瓷基底3的大部分时连到硅晶片的电极的卡盘盖导体层2。另一方面，如图3所示，陶瓷基底3的底面设有平面图中的同轴阵列的加热元件的多个线圈41，加热元件的所述线圈41的两端固定于一外部端子引脚191。此外，保护电极5和接地登记6置于所述陶瓷基底3中，以避免寄生电容和噪声。本专利技术的晶片探测器可假设例如图1到4所示的结构。以下，将依次详细地描述本专利技术的所述晶片探测器和晶片探测器的其它例子的每个部件。用于本专利技术的晶片探测器中的陶瓷基底最好是从主要由氮化物陶瓷、碳化物陶瓷和氧化物陶瓷构成的组中选出的至少一个成分。上述氮化物陶瓷其中包括诸如氮化铝、氮化硅、氮化硼和氮化钛陶瓷等金属氮化物陶瓷。上述碳化物陶瓷其中包括诸如碳化硅、碳化锆、碳化钛、碳化钽和碳化钨陶瓷等金属氮化物陶瓷。上述氧化物陶瓷其中包括诸如氧化铝、氧化锆、堇青石和多铝红柱石陶瓷等金属氧化物陶瓷。这些陶瓷都可单独或组合地使用。在这些陶瓷中，氮化物陶瓷和碳化物陶瓷优于氧化物陶瓷，因为前两种陶瓷的导热率较佳。此外，在氮化物陶瓷中，氮化铝陶瓷是最佳的选择，因为它具有180W/m·K的最高导热率。上述陶瓷材料最好包含200到1000ppm的碳。这部分是因为陶瓷基底的电极图案可能被隐藏，部分因为可获得高的辐射热。碳可以是可通过X射线衍射分析检测的结晶碳或不能这样检测的无定形碳。本专利技术的卡盘盖的陶瓷基底的厚度应大于卡盘盖导体层的厚度，具体来说，最好在1到10mm的范围内。由于本专利技术中把硅晶片的背面用作电极，所以在陶瓷基底的表面上形成卡盘盖导体层。上述卡盘盖导体层的厚度最好为1到20μm。如果导体层的厚度小于1μm，则其电阻太高，从而该层不能起到电极的作用。另一方面，如果厚度超过20μm，则该层因导体的应力而易剥落。可使用从诸如铜、钛、铬、镍、贵金属(如，金、银和铂)、钨和钼等高熔点金属中选出的至少一种金属来构成卡盘盖导体层。卡盘盖导体层可以是金属或导体陶瓷的多孔层。在多孔层的情况下，如下所述不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶片探测器，包括陶瓷基底及其表面上形成的导体层，其中在所述陶瓷基底中形成至少一个导体层。

【技术特征摘要】
JP 1999-7-15 201789/991.一种晶片探测器，包括陶瓷基底及其表面上形成的导体层，其中在所述陶瓷基底中形成至少一个导体层。2.如权利要求1所述的晶片探测器，其特征在于所述陶瓷基底设有温控装置。3.如权利要求2所述的晶片探测器，其特征在于所述温控装置是加热元件。4.一种晶片探测器，包括陶瓷基底及其表面上形成的导体层，其中所述陶瓷基底设有珀耳贴效应器件。5.一种晶片探测器，包括陶瓷基底及其表面上形成的导体层，其中在所述陶瓷基底上形成有槽。6.如权利要求5所述的晶片探测器，其特征在于在所述陶瓷基底的表面上形成的槽设有吸气孔。7.一种晶片探测器，包括陶瓷基底及其表面上形成的导体层，其中所述导体层由多孔材料构成。8.一种晶片探测器用的陶瓷基底，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤淳，平松靖二，伊藤康隆，古川正和，
申请(专利权)人：IBIDEN股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]