專利名稱：：探針卡與測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種測試裝置以及測試方法，且特別是涉及一種適于測試半導(dǎo)體元件的探針卡以及應(yīng)用此探針卡的測試方法。
背景技術(shù)：
：集成電路芯片(integratedcircuitchip,ICchip)的電性測試在半導(dǎo)體制作工藝(semiconductorprocess)的各階段中都是相當(dāng)重要的。每一個IC芯片在晶片(wafer)與封裝(package)型態(tài)都必須接受測試以確保其電性功能(electricalfunction)0晶片測試(wafertest)是使測試機(jī)臺與探針卡(probecard)構(gòu)成測試回路，將探針卡上的探針(probepin)直接與晶片上的接墊(pad)或凸塊(bump)接觸，以利用探針探測晶片上的各個芯片，從而引出芯片信號，并將此芯片信號數(shù)據(jù)送往測試機(jī)臺作分析與判斷。如此一來，可在封裝步驟之前，事先濾除電性與功能不良的芯片，以避免不良品的增加而提高封裝制造成本。隨著半導(dǎo)體制作工藝與封裝技術(shù)的多元化發(fā)展，針對晶片測試的特殊需求也日益增加。然而，現(xiàn)有探針卡僅適于對同平面的接點(diǎn)進(jìn)行檢測，若是受測對象表面具有高度差，則須將測試流程分為多個階段，以分別對不同高度的接點(diǎn)進(jìn)行測試。例如晶片在進(jìn)行凸塊制作工藝前可能先通過接墊對芯片進(jìn)行測試，或者將數(shù)據(jù)寫入到芯片內(nèi)。待完成凸塊制作工藝之后，再通過凸塊對芯片進(jìn)行另一次測試。如此，測試流程較為繁復(fù)，也相對增加制作工藝的負(fù)擔(dān)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種探針卡，其可同時通過不同平面上的接點(diǎn)對待測物進(jìn)行測試，有助于縮短測試流程，提高制作工藝效率。此探針卡包括一座體、多個第一探針(pogopin)以及多個第二探針。所述多個第一探針與第二探針插置于座體內(nèi)，并且相互平行。各第一探針與第二探針分別具有一第一伸縮端(retractabletip)與一第二伸縮端，突出于座體的一表面。并且，各第一伸縮端的一第一端面實(shí)質(zhì)上齊平于各第二伸縮端的一第二端面，且各第一伸縮端具有一第一沖程(stroke)大于各第二伸縮端的一第二沖程。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，各第一伸縮端的第一針頭的形狀不同于各第二伸縮端的第二針頭的形狀。例如，第一針頭為冠狀，而第二針頭為尖頭。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，各第一伸縮端與座體的表面之間具有一初始距離，大于或等于675微米(μm)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述探針卡適于對一半導(dǎo)體元件進(jìn)行測試。所述半導(dǎo)體元件具有一半導(dǎo)體基材以及位于半導(dǎo)體基材上的多個第一接點(diǎn)與多個第二接點(diǎn)。第一接點(diǎn)的頂部相對于半導(dǎo)體基材具有一第一高度。第二接點(diǎn)的頂部相對于半導(dǎo)體基材具有一第二高度。第一高度大于第二高度，且第一探針對應(yīng)于第一接點(diǎn)設(shè)置，而第二探針對應(yīng)于第二接點(diǎn)設(shè)置。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第一沖程為0T，且OT=H+H1+0T1,H為第一高度與第二高度的差值，Hl為各第一接點(diǎn)之間的高度誤差量，OTl為各第二探針對相應(yīng)的第二接點(diǎn)施加一預(yù)壓力所需的最大沖程。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，各第一伸縮端的第一端面與座體的表面之間具有一初始距離。此初始距離的最小值為Lmin，且Lmin=0T+C+L1，其中C為第一探針的第一伸縮端與第二探針的第二伸縮端的共平面度，而Ll為座體的表面與第一接點(diǎn)的最小距離。此處的共平面度是指被測表面對理想平面的變動量，而理想平面的方位應(yīng)符合最小條件，即其方位應(yīng)使被測表面對理想平面的最大變動量為最小。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述多個第一接點(diǎn)包括多個凸塊，而所述多個第二接點(diǎn)包括位于凸塊外圍的多個接墊。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，各第一伸縮端在第一端面的第一針頭為冠狀，而各第二伸縮端在第二端面的第二針頭為尖頭。本發(fā)明還提出應(yīng)用所述探針卡來測試所述半導(dǎo)體元件的方法。此測試方法包括下列步驟(1)將探針卡朝向半導(dǎo)體元件移動，其中各第一探針的第一伸縮端先與相應(yīng)的第一接點(diǎn)接觸，并朝向座體收縮，然后各第二探針的第二伸縮端與相應(yīng)的第二接點(diǎn)接觸；以及(2)同時通過第一探針與第二探針及其相應(yīng)的第一接點(diǎn)與第二接點(diǎn)，對半導(dǎo)體元件進(jìn)行測試ο在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述測試方法還包括在步驟(1)之前進(jìn)行一凸塊制作工藝，以在半導(dǎo)體基材的多個凸塊墊上形成所述多個第一接點(diǎn)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述測試方法還包括在凸塊制作工藝之前對半導(dǎo)體元件進(jìn)行初步測試。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述步驟(還通過第二探針與第二接點(diǎn)寫入一數(shù)據(jù)至半導(dǎo)體元件中。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述測試方法還包括在步驟(之后裁切半導(dǎo)體基材以移除第二接點(diǎn)。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附附圖作詳細(xì)說明如下。圖1為本發(fā)明的一實(shí)施例的一種探針卡示意圖；圖2A與圖2B為應(yīng)用圖1的探針卡對半導(dǎo)體元件進(jìn)行測試的示意圖；圖3A圖3C為本發(fā)明的一實(shí)施例的一種測試流程圖；圖4A圖4D為本發(fā)明的一實(shí)施例的另一種測試流程圖。主要元件符號說明100探針卡110:座體112:表面120第一探針122第一伸縮端122a:第一端面130第二探針132第二伸縮端132a第二端面200半導(dǎo)體元件209凸塊墊210半導(dǎo)體基材220凸塊230接墊C第一探針的第一伸縮端與第二探針的第二伸縮端的共平面度H凸塊與接墊之間的高度差Hl凸塊之間因制作工藝產(chǎn)生的高度誤差量OT第一探針的第一沖程OTl第二探針對接墊施加預(yù)壓力所需的最大沖程L第一伸縮端與座體的表面之間的初始距離Ll座體的表面與凸塊的最小距離310:晶片312芯片314接墊320凸塊410:晶片412芯片414接墊420凸塊490探針具體實(shí)施例方式請參照圖1，其繪示依照本發(fā)明的一實(shí)施例的一種探針卡100。所述探針卡100包括座體110、多個第一探針120以及多個第二探針130。座體110主要用以固定第一探針120、第二探針130，其后可能連接電路板、轉(zhuǎn)接板等用于測試常見的元件(圖未繪示)。第一探針120與第二探針130分別插置于座體110內(nèi)，且實(shí)質(zhì)上相互平行。各第一探針120與各第二探針130分別具有一第一伸縮端122與一第二伸縮端132，突出于座體110的一表面112，且各第一伸縮端122的一第一端面12實(shí)質(zhì)上齊平于各第二伸縮端132的一第二端面132a。在本實(shí)施例中，各第一伸縮端122具有可相對于座體110伸縮的一第一沖程，各第二伸縮端132具有可相對于座體110伸縮的一第二沖程，且第一沖程大于第二沖程。換言之，本實(shí)施例的探針卡100整合了具有不同沖程的第一探針120與第二探針130。當(dāng)待測物上具有不同高度的接點(diǎn)時，此具有不同沖程的第一探針120與第二探針130可同時接觸不同高度的接點(diǎn)，以對待測物進(jìn)行測試。換言之，本實(shí)施例的探針卡100可同時對具有不同高度的接點(diǎn)的各類型元件進(jìn)行測試。請參照圖2A與圖2B，其繪示應(yīng)用圖1的探針卡100對一半導(dǎo)體元件200進(jìn)行測試的示意圖。如圖2A所示，半導(dǎo)體元件200例如是一半導(dǎo)體晶片，其包括半導(dǎo)體基材210以及位于半導(dǎo)體基材210上的多個凸塊220以及接墊230。圖2A為探針卡接觸半導(dǎo)體元件200之前的示意圖。一般而言，凸塊220高于接墊230，例如凸塊220的頂部與接墊230的頂部之間具有高度差H。因此，具有較大沖程的第一探針120對應(yīng)于凸塊220設(shè)置，而第二探針130對應(yīng)于接墊230設(shè)置。此外，因應(yīng)不同的接點(diǎn)形態(tài)(例如圖2A中的凸塊220與接墊230)，第一伸縮端122與第二伸縮端132可具有不同形狀的針頭，以確保第一伸縮端122以及第二伸縮端132可分別與相應(yīng)的凸塊220以及接墊230確實(shí)接觸。例如，第一伸縮端122具有冠狀針頭，而第二伸縮端132的針頭為尖頭。在本實(shí)施例中，凸塊220形成于半導(dǎo)體基材210表面的凸塊墊209上。接墊230位于凸塊墊209的外圍，例如可作為半導(dǎo)體元件200的數(shù)據(jù)寫入端口，在測試過程中，可通過此接墊230預(yù)先寫入數(shù)據(jù)到半導(dǎo)體元件200，并且可將接墊230配置于半導(dǎo)體基材210的切割道上，以便在后續(xù)的裁切(trimming)步驟中移除接墊230，封閉數(shù)據(jù)寫入端口。如圖2B所示，本實(shí)施例進(jìn)行測試時，首先使探針卡100與半導(dǎo)體元件200相互靠近，其中由于凸塊220的頂部高于接墊230的頂部，因此各第一探針120的第一伸縮端122會先與相應(yīng)的凸塊220接觸，并朝向座體110收縮。在第一伸縮端122移動一行程之后，各第二探針130的第二伸縮端132與相應(yīng)的接墊230接觸，如此探針卡100的所有第一探針120與第二探針130可同時接觸半導(dǎo)體元件200的不同高度的接點(diǎn)(亦即凸塊220與接墊230)，而可同時通過第一探針120與第二探針130以及分別相應(yīng)的凸塊220與接墊230來對半導(dǎo)體元件200進(jìn)行測試。此外，為了確保第二探針130的第二伸縮端132與接墊230之間的緊密接觸，可以考慮在第二伸縮端132碰觸到接墊230之后，繼續(xù)使探針卡100與半導(dǎo)體元件200相互靠近，使得第二探針130處于被壓縮的狀態(tài)，以通過第二探針130所施加的預(yù)壓力來迫使第二伸縮端132緊密接觸接墊230。請?jiān)賲⒖紙D2A與圖2B，對于探針卡100的規(guī)格，吾人可以采用以下的設(shè)計(jì)規(guī)范首先，定義凸塊220與接墊230之間的高度差為H，凸塊220之間因制作工藝產(chǎn)生的高度誤差量為Hl，而第二探針130對接墊230進(jìn)一步施加預(yù)壓力所需的最大沖程為OTl，則第一探針120的第一沖程OT為0T=Η+Η1+0Τ1。此外，假設(shè)各第一伸縮端122與座體110的表面112之間具有一初始距離L，且此初始距離的最小值為LminJULmin=0T+C+L1。其中，C為第一探針120的第一伸縮端122與第二探針130的第二伸縮端132的共平面度，亦即第一探針120的第一伸縮端122與第二探針130的第二伸縮端132的高度誤差，而Ll為凸塊220與第一探針120接觸時座體110的表面112與凸塊220的最小距離。此處的共平面度是指被測表面對理想平面的變動量，而理想平面的方位應(yīng)符合最小條件，即其方位應(yīng)使被測表面對理想平面的最大變動量為最小。座體110的表面112與凸塊220的最小距離Ll的作用主要是對焊料殘留或者制作工藝誤差所造成的凸塊220高度變化提供緩沖。以實(shí)際產(chǎn)品為例，凸塊220與接墊230之間的高度差H約為250350微米(μm)，凸塊220與第一探針120接觸之后的最大變形量Hl約為50微米(μm)，第二探針130對接墊230進(jìn)一步施加預(yù)壓力所需的最大沖程OTl約為75微米(μm)，因此依據(jù)前述設(shè)計(jì)規(guī)范所得到的第一探針120的第一沖程OT約為375475微米(μm)。此外，第一探針120的第一伸縮端122與第二探針130的第二伸縮端132的共平面度C約為50微米(μm)，而座體110的表面112與凸塊220的最小距離Ll約為250微米(μm)，因此依據(jù)前述設(shè)計(jì)規(guī)范所得到的初始距離的最小值Lmin約為675775微米(μm)。當(dāng)然，前述實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的探針卡的規(guī)格，舉凡探針的數(shù)量、種類、沖程大小等，皆可依據(jù)待測物表面的形貌與接點(diǎn)位置等來進(jìn)行調(diào)整。甚至，探針卡還可以采用三種以上不同沖程的探針，來滿足實(shí)際的測試需求。請參照圖3A至圖3C，其繪示基于前述實(shí)施例所揭露的測試卡100以及測試方法，吾人以晶片測試為例，提出下列測試流程。首先，如圖3A所示，完成晶片310的制作，晶片310具有多個芯片312。緊接著，如圖:3B所示，進(jìn)行凸塊制作工藝，在晶片310上形成多個凸塊320。完成凸塊320的制作之后，再如圖3C所示，通過測試卡100同時通過晶片310上的凸塊320與接墊314對晶片310進(jìn)行測試，以檢驗(yàn)晶片310上的芯片312以及凸塊320是否正常。換言之，此測試流程不需要額外在圖3B的凸塊制作工藝之前通過接墊314對晶片310進(jìn)行測試，可以簡化測試流程。請參照圖4A圖4D，其繪示基于前述實(shí)施例所揭露的測試卡100的另一種測試流程。首先，如圖4A所示，完成晶片410的制作，晶片410具有多個芯片412。然后，如圖4B所示，可通過例如探針490通過接墊414對晶片410進(jìn)行初步測試。接著，如圖4C所示，進(jìn)行凸塊制作工藝，在晶片410上形成多個凸塊420。完成凸塊420的制作之后，再如圖4D所示，通過測試卡100檢驗(yàn)晶片410上的凸塊420是否正常，并且同時通過接墊414寫入特定數(shù)據(jù)到芯片412內(nèi)。此測試流程可以同時進(jìn)行凸塊420的檢測以及寫入數(shù)據(jù)到芯片412的動作，同樣有助于簡化測試流程。雖然結(jié)合以上實(shí)施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
中熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以附上的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。權(quán)利要求1.一種探針卡，包括座體；多個第一探針，插置于該座體內(nèi)，該些第一探針相互平行，且各該第一探針具有第一伸縮端，該第一伸縮端突出于該座體的一表面；以及多個第二探針，插置于該座體內(nèi)，該些第二探針與該些第一探針相互平行，且各該第二探針具有第二伸縮端，該第二伸縮端突出于該座體的該表面，各該第一伸縮端的一第一端面實(shí)質(zhì)上齊平于各該第二伸縮端的一第二端面，且各該第一伸縮端具有第一沖程大于各該第二伸縮端的第二沖程。2.如權(quán)利要求1所述的探針卡，其中各該第一伸縮端的第一針頭的形狀不同于各該第二伸縮端的第二針頭的形狀。3.如權(quán)利要求2所述的探針卡，其中各該第一針頭為冠狀，而各該第二針頭為尖頭。4.如權(quán)利要求1所述的探針卡，其中各該第一伸縮端與該座體的該表面之間具有一初始距離，該初始距離大于或等于675微米。5.如權(quán)利要求1所述的探針卡，適于對一半導(dǎo)體元件進(jìn)行測試，該半導(dǎo)體元件具有半導(dǎo)體基材以及位于該半導(dǎo)體基材上的多個第一接點(diǎn)與多個第二接點(diǎn)，其中該些第一接點(diǎn)的頂部相對于該半導(dǎo)體基材具有第一高度，該些第二接點(diǎn)的頂部相對于該半導(dǎo)體基材具有第二高度，該第一高度大于該第二高度，該些第一探針對應(yīng)于該些第一接點(diǎn)設(shè)置，而該些第二探針對應(yīng)于該些第二接點(diǎn)設(shè)置。6.如權(quán)利要求5所述的探針卡，其中該第一沖程為0T，且OT=H+H1+0T1,H為該第一高度與該第二高度的差值，Hl為各該第一接點(diǎn)之間的高度誤差量，OTl為各該第二探針對相應(yīng)的該第二接點(diǎn)施加一預(yù)壓力所需的最大沖程。7.如權(quán)利要求6所述的探針卡，其中各該第一伸縮端的該第一端面與該座體的該表面之間具有一初始距離，該初始距離的最小值為Lmin，且Lmin=0T+C+L1，C為該些第一探針的該些第一伸縮端與該些第二探針的該些第二伸縮端的共平面度，Ll為該座體的該表面與該些第一接點(diǎn)的最小距離。8.如權(quán)利要求5所述的探針卡，其中該些第一接點(diǎn)包括多個凸塊，而該些第二接點(diǎn)包括位于該些凸塊外圍的多個接墊。9.如權(quán)利要求8所述的探針卡，其中各該第一伸縮端的第一針頭為冠狀，而各該第二伸縮端的第二針頭為尖頭。10.一種測試方法，采用如權(quán)利要求1所述的探針卡測試一半導(dǎo)體元件，該半導(dǎo)體元件具有一半導(dǎo)體基材以及位于該半導(dǎo)體基材上的多個第一接點(diǎn)與多個第二接點(diǎn)，其中該些第一接點(diǎn)的頂部相對于該半導(dǎo)體基材具有第一高度，該些第二接點(diǎn)的頂部相對于該半導(dǎo)體基材具有第二高度，該第一高度大于該第二高度，該些第一探針對應(yīng)于該些第一接點(diǎn)設(shè)置，而該些第二探針對應(yīng)于該些第二接點(diǎn)設(shè)置，該測試方法包括(1)使該探針卡與該半導(dǎo)體元件相互靠近，其中各該第一探針的該第一伸縮端先與相應(yīng)的該第一接點(diǎn)接觸，并朝向該座體收縮，然后各該第二探針的該第二伸縮端與相應(yīng)的該第二接點(diǎn)接觸；以及(2)同時通過該些第一探針與該些第二探針及分別與其相應(yīng)的該些第一接點(diǎn)與該些第二接點(diǎn)，對該半導(dǎo)體元件進(jìn)行測試。11.如權(quán)利要求10所述的測試方法，還包括在該步驟(1)之前進(jìn)行一凸塊制作工藝，在該半導(dǎo)體基材形成多個凸塊，以作為該些第一接點(diǎn)。12.如權(quán)利要求11所述的測試方法，還包括在該凸塊制作工藝之前通過該探針卡對該半導(dǎo)體元件進(jìn)行初步測試。13.如權(quán)利要求10所述的測試方法，其中該步驟(還通過該些第二探針與該些第二接點(diǎn)寫入一數(shù)據(jù)至該半導(dǎo)體元件中。14.如權(quán)利要求10所述的測試方法，還包括在該步驟(之后裁切該半導(dǎo)體基材以移除該些第二接點(diǎn)。全文摘要本發(fā)明公開一種探針卡與測試方法。該探針卡整合了具有不同沖程的多個探針。當(dāng)面對待測物上的不同高度的接點(diǎn)時，此具有不同沖程的多個探針可同時接觸此不同高度的接點(diǎn)，以對待測物進(jìn)行測試。此外，應(yīng)用此探針卡的測試方法也被提出。文檔編號G01R1/073GK102435798SQ201110311169公開日2012年5月2日申請日期2011年10月14日優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日發(fā)明者曹育誠申請人:日月光半導(dǎo)體制造股份有限公司