專利名稱：旋轉(zhuǎn)接觸元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的各實(shí)施例一般涉及對(duì)部分或全部完工的半導(dǎo)體器件的測(cè)試， 更具體地說(shuō)涉及用于測(cè)試這樣的器件的彈性接觸元件。
背景技術(shù)：
當(dāng)測(cè)試在半導(dǎo)體襯底上形成的諸如集成電路等等之類的部分或全部完 工的半導(dǎo)體器件時(shí)，通常使接觸元件與要測(cè)試的器件一也稱為受測(cè)器件
(或DUT)接觸。接觸元件通常是接合到測(cè)試機(jī)構(gòu)的探針卡組件的一部分 或其它類似器件，它們根據(jù)預(yù)定的測(cè)試協(xié)議向DUT上的端子提供電信號(hào)。
當(dāng)接觸DUT的端子時(shí)，通常要求接觸元件突破形成在端子上的氧化物 層。因此，通常用足夠大的力來(lái)將接觸端子按壓在DUT的表面上，以使接 觸元件摩擦DUT表面，以突破氧化物層并與其建立可靠的電接觸。然而， 隨著器件大小不斷縮小，可用于摩擦DUT的端子的運(yùn)動(dòng)范圍同樣不斷縮小， 從而增大了與DUT表面建立可靠電連接的難度。
因此，在本領(lǐng)域中存在對(duì)改進(jìn)的接觸元件的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本文提供了旋轉(zhuǎn)接觸元件及其制造方法。在一個(gè)實(shí)施例中， 一種旋轉(zhuǎn) 接觸元件包括針尖，其具有被配置成接觸要測(cè)試器件的第一面和相反的 第二面；以及多個(gè)變形的構(gòu)件，其從針尖的第二面延伸且圍繞其中心軸排 列，其中針尖在多個(gè)變形的構(gòu)件被壓縮時(shí)基本圍繞該中心軸旋轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，提供了一種用于測(cè)試半導(dǎo)體的探針卡組件。 在某些實(shí)施例中，該探針卡組件包括探針基板和至少一個(gè)接觸元件，該接 觸元件包括針尖，該針尖具有被配置成接觸要測(cè)試器件的第一面和相反的第二面；以及多個(gè)變形的構(gòu)件，其從針尖的第二面延伸且圍繞其中心軸排列，其中該針尖在多個(gè)變形的構(gòu)件被壓縮時(shí)基本圍繞該中心軸旋轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，提供了一種制造彈性接觸元件的方法。在某些實(shí)施例中，制造彈性接觸元件的方法包括提供具有圍繞中心軸排列的多個(gè)構(gòu)件、且具有接合至第一層的各個(gè)第一端和接合至第二層的各個(gè)第二端的組件；以及分離第一和第二層以使多個(gè)構(gòu)件變形并形成彈性接觸元件。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，提供了一種旋轉(zhuǎn)接觸元件。在某些實(shí)施例中，可通過(guò)以下步驟形成旋轉(zhuǎn)接觸元件提供具有圍繞中心軸排列的多個(gè)構(gòu)件、且具有接合至第一層的各個(gè)第一端和接合至第二層的各個(gè)第二端的組件；以及分離第一和第二層以使多個(gè)構(gòu)件變形并形成彈性接觸元件。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，提供了一種測(cè)試半導(dǎo)體器件的方法。在某
些實(shí)施例中，該測(cè)試方法包括提供具有至少一個(gè)接觸元件的探針卡組件，該至少一個(gè)接觸元件包括具有被配置成接觸要測(cè)試器件的第一面和相反的
第二面的針尖、以及從針尖的第二面延伸且圍繞其中心軸排列的多個(gè)變形的構(gòu)件，其中該針尖在多個(gè)變形的構(gòu)件被壓縮時(shí)基本圍繞該中心軸旋轉(zhuǎn)；
使器件的至少一個(gè)端子與至少一個(gè)接觸元件的相應(yīng)針尖接觸；以及通過(guò)探針卡組件向至少一個(gè)端子提供一個(gè)或多個(gè)電信號(hào)。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，提供了一種半導(dǎo)體器件。在某些實(shí)施例中，通過(guò)以下步驟測(cè)試該半導(dǎo)體器件提供具有至少一個(gè)接觸元件的探針卡組件，該至少一個(gè)接觸元件包括具有被配置成接觸要測(cè)試器件的第一面和相反的第二面的針尖、以及從針尖的第二面延伸且圍繞其中心軸排列的多個(gè)變形的構(gòu)件，其中該針尖在多個(gè)變形的構(gòu)件被壓縮時(shí)基本圍繞該中心軸旋轉(zhuǎn)；使器件的至少一個(gè)端子與至少一個(gè)接觸元件的相應(yīng)針尖接觸；以及通過(guò)探針卡組件向至少一個(gè)端子提供一個(gè)或多個(gè)電信號(hào)。


參照各實(shí)施例來(lái)對(duì)上面簡(jiǎn)述的本發(fā)明進(jìn)行更具體的描述，以能詳細(xì)地理解本發(fā)明的上述特征以及下述的其它特征，其中一些實(shí)施例示于附圖中。但是，應(yīng)當(dāng)注意，附圖僅僅示出本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此不能將之認(rèn)為是對(duì)其范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可容許其它等效實(shí)施例。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的接觸元件的示意性側(cè)視圖。圖1A描述根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的接觸元件的針尖的細(xì)節(jié)。
圖2A-2B示出根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的接觸元件的(部分按照剖面)
俯視圖。
圖3描述具有根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的彈性接觸元件的探針卡組件。
圖4A-G描述根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的彈性接觸元件的制造階段。圖5示出用于制造圖4A-G中所描述的彈性接觸元件的流程圖。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的測(cè)試襯底的方法的流程圖。在可能之處，本文中使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)指示各附圖共有的相同元
件。出于說(shuō)明性的目的對(duì)附圖中所用的圖像作了簡(jiǎn)化，且這些圖像不一定
按比例繪制。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供旋轉(zhuǎn)接觸元件和包括旋轉(zhuǎn)接觸元件的探針卡組件的一些實(shí)施例。還提供了旋轉(zhuǎn)接觸元件和探針卡組件的制造和使用方法。與常規(guī)接觸元件相比，旋轉(zhuǎn)接觸元件可有利地改進(jìn)受測(cè)器件的電接觸并減小摩擦。而且，本文中公開的旋轉(zhuǎn)接觸元件可有利地提供更緊密的接觸元件間距，從而提供更高的接觸元件陣列密度。
圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)接觸元件100。該旋轉(zhuǎn)接觸元件100通常包括通過(guò)設(shè)置在中間的彈性部分106接合在一起的基座102和針尖104。通常將基座102配置成被固定至基板(諸如圖3中所示的基板)，以支承旋轉(zhuǎn)接觸元件IOO并便于在使用期間控制它。
針尖104可包括在其下表面上形成的一個(gè)或多個(gè)觸點(diǎn)110。通常將針尖104和/或觸點(diǎn)IIO配置成與要測(cè)試期間的表面建立可靠的臨時(shí)電接觸(例如，在與受測(cè)器件表面接觸時(shí)突破在該表面上形成的氧化層)?？梢栽O(shè)想，觸點(diǎn)110的幾何尺寸形狀、數(shù)量、以及排列可采取適合于提供如上所述的可靠臨時(shí)電接觸的多種形式。例如，圖1A示意性地描述了具有沿針尖104
的兩側(cè)設(shè)置的兩個(gè)觸點(diǎn)112的針尖104。還可構(gòu)想出觸點(diǎn)的數(shù)量和幾何形狀
的其它變型例。
彈性部分106通常包括多個(gè)變形的構(gòu)件108。變形的構(gòu)件108具有分別接合至基座102和針尖104的兩端。變形的構(gòu)件108可與基座102和針尖104中的一個(gè)或多個(gè)整體地形成(例如接觸元件100的基座102、針尖104、以及彈性部分106可由單種材料形成或由一種或多種材料的多層組成)?；蛘?，變形的構(gòu)件108也可用諸如粘接之類的其它合適方法接合至基座102和針尖104中的一個(gè)或多個(gè)。
多個(gè)變形的構(gòu)件108圍繞中心軸150排列，該中心軸150與基座102、針尖104、以及在針尖104上形成的任何觸點(diǎn)110、 112中的任一個(gè)的中心軸(未示出)可以重合或可以不重合。當(dāng)將基座102和針尖104移動(dòng)得彼此更靠近時(shí)，諸如當(dāng)針尖104在測(cè)試器件與DUT的表面接觸時(shí)，多個(gè)變形的構(gòu)件108產(chǎn)生使針尖104相對(duì)于基座102旋轉(zhuǎn)的扭矩。例如，圖2A和2B示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的接觸元件200A、200B的旋轉(zhuǎn)接觸元件100的俯視圖。在圖2A所描述的實(shí)施例中，針尖204A具有從其處延伸且圍繞中心軸25(U排列的四個(gè)變形的構(gòu)件208A。在圖2B所描述的實(shí)施例中，接觸元件200b具有圓形針尖204b，其具有圍繞中心軸250b投置的三個(gè)変形的構(gòu)件208B。具有圓形針尖的實(shí)施例有利于毗鄰的旋轉(zhuǎn)接觸元件之間的間隔更緊密，而不會(huì)在旋轉(zhuǎn)時(shí)干擾相應(yīng)針尖的任何角落。
旋轉(zhuǎn)接觸元件的基座、彈性部分、針尖以及觸點(diǎn)可由相同或不同材料制造，而且可包括一種或多種導(dǎo)電和/或不導(dǎo)電材料。合適的導(dǎo)電材料的示例包括金屬和導(dǎo)電聚合物。在某些實(shí)施例中，導(dǎo)電材料可包括鎳、銅、鈷、鐵、金、銀、鉑族元素、貴金屬、半貴金屬、鈀族元素、鎢、鉬、鈹?shù)纫约八鼈兊暮辖?諸如鎳鈷合金、銅鈹合金等)。
雖然在圖1-2中描述了旋轉(zhuǎn)接觸元件的特定實(shí)施例，但可設(shè)想還可利用上述原理來(lái)構(gòu)造許多其它的實(shí)施例。例如，可設(shè)置更多或更少的變形的構(gòu)件，變形的構(gòu)件的幾何尺寸形狀或排列可以不同，底座、針尖、及其上所形成的任何觸點(diǎn)的大小和形狀也可不同等等。
圖3描述采用根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)接觸元件的
探針卡組件300。圖3所示的示例性探針卡組件300可用來(lái)測(cè)試一個(gè)或多個(gè)電子器件(用受測(cè)器件或DUT 328表示)。DUT 328可以是任何電子設(shè)備或要被測(cè)試的設(shè)備。合適的DUT的非限制性示例包括未單片化的半導(dǎo)體晶片的一個(gè)或多個(gè)管芯、從晶片單片化所得的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體管芯(已封裝或未封裝)、設(shè)置在載體或其它保持器件中的單片化半導(dǎo)體管芯的陣列、一塊或多塊多管芯電子電路模塊、 一塊或多塊印刷電路板、或任何其它類型的電子器件或一些器件。如本文所使用的術(shù)語(yǔ)DUT指的是一個(gè)或多個(gè)這樣的電子器件。
探針卡組件300 —般作為測(cè)試儀(未示出)和DUT 328之間的接口。測(cè)試儀可以是計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其通常例如通過(guò)生成要輸入到DUT328的測(cè)試數(shù)據(jù)、并接收和評(píng)估由DUT 328響應(yīng)于測(cè)試數(shù)據(jù)而生成的響應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)控制DUT 328的測(cè)試。探針卡組件300包括電連接器304，其可被配置成與來(lái)自測(cè)試儀的多個(gè)通信信道(未示出)建立電連接。探針卡組件300還包括一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)接觸元件100，它們被配置成壓抵DUT 328的一個(gè)或多個(gè)輸入和/或輸出端子320從而與它們建立臨時(shí)電連接。旋轉(zhuǎn)接觸元件IOO可類似于本文中公開的多個(gè)實(shí)施例，并通常被配置成對(duì)應(yīng)于DUT 328的端子320，并被排列成所需幾何尺寸形狀的一個(gè)或多個(gè)陣列。
探針卡組件300可包括一塊或多塊基板，所述的一塊或多塊基板用來(lái)支承連接器304和旋轉(zhuǎn)接觸元件100并提供它們之間的電連接。圖3中所示的示例性探針卡組件300具有三塊這樣的基板，不過(guò)在其他實(shí)施中探針卡組件300可具有更多或更少的基板。在圖3所描述的實(shí)施例中，探針卡組件300包括布線基板302、插入基板308以及探針基板324。布線基板302、插入基板308以及探針基板324 —般可由任何類型的合適的材料或多種材料中的任意類型制成，諸如但并不限于印刷電路板、陶瓷、有機(jī)或無(wú)機(jī)材料等或它們的組合。
另外，在某些實(shí)施例中，探針卡組件300可包括設(shè)置在其下表面上的一個(gè)或多個(gè)有源或無(wú)源的電子組件(諸如電容器、電阻器等)、以及多個(gè)
旋轉(zhuǎn)接觸元件100。例如，如圖3所示，組件330設(shè)置在布線基板324的下表面上。如圖可見，旋轉(zhuǎn)接觸元件100有利地不會(huì)因?yàn)樾D(zhuǎn)接觸元件100的針尖與DUT 328接觸時(shí)產(chǎn)生的垂直偏移而物理地干擾組件330。因此，旋轉(zhuǎn)接觸元件100可有利地更密集地配置，同時(shí)又可防止在工作期間彼此和與任意其它組件330接觸。
通常從連接器304通過(guò)多個(gè)不同的基板來(lái)將導(dǎo)電路徑(未示出)提供給旋轉(zhuǎn)接觸元件IOO。例如，在圖3所述的實(shí)施例中，可從連接器304通過(guò)布線基板302將導(dǎo)電路徑(未示出)提供給多個(gè)導(dǎo)電彈簧互連結(jié)構(gòu)306?？蓮膹椈苫ミB結(jié)構(gòu)306通過(guò)插入基板308來(lái)將其它導(dǎo)電路徑(未示出)提供給多個(gè)導(dǎo)電彈簧互連結(jié)構(gòu)319。還可從彈簧互連結(jié)構(gòu)319通過(guò)探針基板324來(lái)將再其它的導(dǎo)電路徑(未示出)提供給旋轉(zhuǎn)接觸元件100和/或任何組件330。通過(guò)布線基板302、插入基板308以及探針基板324的導(dǎo)電路徑可包括設(shè)置在布線基板302、插入基板308以及探針基板324之上、之內(nèi)、和/或之中的導(dǎo)電通孔、跡線等。
布線基板302、插入基板308、以及探針基板324可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)支架322和/或其它合適的裝置(諸如通過(guò)螺栓、螺母、或其他合適的緊固件)固定在一起。圖3所示的探針卡組件300的配置僅是示例性的，且為便于說(shuō)明和討論而將器件簡(jiǎn)化了，可構(gòu)想許多變型、改型和添加物。例如，探針卡組件可具有比圖3所示的探針卡組件300更少或更多的基板(例如302、
308、 324)。作為另一示例，探針卡組件可具有一塊以上的探針基板(例如324)，且每一個(gè)這樣的探針基板是可單獨(dú)調(diào)整的。2005年6月24日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)S/N 11/165,833中公開了具有多塊探針基板的探針卡組件的非限制性示例。作為另一示例，探針基板和/或多個(gè)探針基板可具有設(shè)置于其上的一種以上類型的接觸元件。例如，探針基板可具有如本文中公開的旋轉(zhuǎn)接觸元件和諸如懸臂型接觸元件之類的其它類型的彈性接觸元件等。在1999年11月2日授權(quán)的美國(guó)專利No. 5,974,662、 2003年1月21日授權(quán)的美國(guó)專利No. 6,509,751以及上述美國(guó)專利申請(qǐng)S/N 11/165,833中示出了探針卡組件的另外的非限制性示例?？梢栽O(shè)想，在那些專利和申請(qǐng)中所描述的探針卡組件的多個(gè)特征可以圖3中所示的探針卡組件300的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且在上述專利和申請(qǐng)中描述的探針卡組件可從本文所公開的本發(fā)明的彈性接觸元件的使用中得益。
在操作中，通過(guò)移動(dòng)DUT 328或探針卡組件300中的至少一個(gè)來(lái)使旋轉(zhuǎn)接觸元件100與DUT 328的端子320接觸。通常，可將DUT 328設(shè)置在測(cè)試系統(tǒng)所設(shè)置的可動(dòng)支承件(未示出)上，該可動(dòng)支承件使DUT 328與旋轉(zhuǎn)接觸元件100充分接觸以提供與端子320的可靠電接觸。然后可按照測(cè)試儀存儲(chǔ)器中所包含的預(yù)定協(xié)議來(lái)測(cè)試DUT 328。例如，測(cè)試儀可產(chǎn)生電力和測(cè)試信號(hào)，并通過(guò)探針卡組件300將它們發(fā)送至DUT 328。同樣通過(guò)探針卡組件300來(lái)將DUT 328響應(yīng)于測(cè)試信號(hào)而產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)傳送給測(cè)試儀，然后測(cè)試儀分析響應(yīng)信號(hào)并確定DUT 328是否對(duì)測(cè)試信號(hào)正確地作出反應(yīng)。
當(dāng)移動(dòng)DUT 328以接觸探針卡組件的旋轉(zhuǎn)接觸元件100時(shí)，DUT 328通常繼續(xù)向探針卡組件300移動(dòng)，直到所有的旋轉(zhuǎn)接觸元件100與端子320充分接觸。由于設(shè)置在探針卡組件300上的旋轉(zhuǎn)接觸元件100的各個(gè)的針尖的不平坦性和端子320的高度變化，DUT 328在第一旋轉(zhuǎn)接觸元件100剛接觸DUT 328之后繼續(xù)向探針卡組件300移動(dòng)附加約l一4密耳(約25.4一102iim)的非限制示例性范圍(有時(shí)候稱為超行程)。實(shí)際的超行程量取決于旋轉(zhuǎn)接觸元件100各個(gè)的針尖的不平坦特征和/或端子320的高度變化。因此，某些旋轉(zhuǎn)接觸元件100比其它旋轉(zhuǎn)接觸元件會(huì)承受更多的撓曲。
在懸臂型接觸元件中，接觸元件的摩擦由針尖在接觸DUT的表面之后移動(dòng)的前向距離來(lái)限定。當(dāng)用有時(shí)候?qū)⑨樇庖苿?dòng)的前向距離除以接觸元件在剛與DUT接觸之后向下移動(dòng)的距離，而將其稱為摩擦比。然而在本發(fā)明中，DUT表面的摩擦是旋轉(zhuǎn)的而不是直線的。因此，不論旋轉(zhuǎn)接觸元件的垂直偏移如何，旋轉(zhuǎn)接觸元件100有利地減小了操作中的摩擦距離(或摩擦比)。而且，與懸臂型接觸元件相比，旋轉(zhuǎn)接觸元件還有利地便于旋轉(zhuǎn)接觸元件彼此或與其它組件的間隔更緊密，從而有利于提高給定基板上的組件和接觸元件的封裝密度。
例如，根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)接觸元件的直徑(或垂直于旋轉(zhuǎn)軸的最大截面尺寸)在一個(gè)非限制性示例中可小于1 mm，或在另一非限制性示例中可小于500 pm，或在又一非限制性示例中可小于200 pm。而且，
根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)接觸元件陣列的針尖到針尖間隔、或間距在一個(gè)非限制性示例中可小于1 mm，或在另一非限制性示例中小于500
Hm，或在又一非限制性示例中可小于200 pm。而且，根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)接觸元件的陣列的徑向節(jié)距或平面面積上可具有如上所述的針尖到針尖間隔(例如如懸臂型接觸元件所需的線性度相比，旋轉(zhuǎn)接觸元件可在平面面積上、或沿從旋轉(zhuǎn)接觸元件延伸的任一半徑緊密地間隔)。
圖4A-G示出根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的接觸元件在各個(gè)構(gòu)造階段期間的側(cè)視圖和俯視圖。圖5描述了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的用于制造圖4A-G中所示的接觸元件的過(guò)程500。雖然關(guān)于圖4-5的以下討論反映了具有特定構(gòu)造的單個(gè)接觸元件的制造，但可以設(shè)想，可利用所公開的方法來(lái)制造具有其它構(gòu)造的接觸元件或單塊基板上的多個(gè)接觸元件。
示例性過(guò)程500從510處開始，其中提供了具有在其中形成有凹部404的第一基板402 (如圖4A所示)。該基板可包括諸如硅、金屬、導(dǎo)電材料、塑料等之類的任何合適的基板。可將凹部404在幾何尺寸形狀上被構(gòu)造成對(duì)應(yīng)于要在接觸元件上形成的觸點(diǎn)。可供選的是，可在512處在第一基板402中形成凹部404。可通過(guò)任何合適的工藝在第一基板402中形成凹部404，諸如通過(guò)光刻和蝕刻工藝(例如塊材微加工、表面微加工等等)、其它加工工藝(諸如放電加工(EDM)等)、或納米制造技術(shù)(諸如納米壓印光刻等)等或它們的組合。雖然圖4A-G示出了與要形成的一種類型的觸點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的一種類型的凹部404，但還可構(gòu)想出可用于本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的其它幾何尺寸形狀。
接著，在520處，可在第一基板402上形成第一層412。在某些實(shí)施例中，可在522處在第一基板402上沉積釋放層405 (如圖4B所示)。釋放層405便于在完成旋轉(zhuǎn)接觸元件的制造時(shí)從第一基板402釋放第一層412。釋放層405可包括銅、二氧化硅(Si02)等。
在某些實(shí)施例中，可在524處在第一基板402上沉積籽層406 (如圖4B所示)。籽層406通常包括便于第一層412形成、且可通過(guò)化學(xué)或物理氣相沉積(CVD或PVD)、原子層沉積(ALD)等來(lái)沉積的材料。適合于籽層406的材料的非限制性示例包括銅、鈀、鈦、鎢、銀、以及它們的組合或合金?？晒┻x的是，釋放層405可起到籽層406的作用(即單一層既提供釋放層功能又提供籽層功能)。
可在526處在第一基板402上形成第一掩模層408 (如圖4B所示)?？稍谧褜?06 (如果有的話)之前或之后形成第一掩模層408，而且第一掩模層408 —般限定對(duì)應(yīng)于第一層412的形狀的圖案410。掩模層408可包括諸如光敏光刻膠等之類的任一合適的掩模材料，而且可通過(guò)任一合適的工藝來(lái)沉積和圖案化。
在528處，可將第一層412沉積到圖案408中以形成第一層412 (如圖4C所示)。在圖4A-G的實(shí)施例中，圖4B中描述的圖案410對(duì)應(yīng)于圖4C中描述的第一層412 (例如形成針尖450，在其各個(gè)第一端454處具有連接至針尖的多個(gè)構(gòu)件452，構(gòu)件452以與針尖450成隔開關(guān)系向各個(gè)第二端456延伸)?？赏ㄟ^(guò)將第一層412沉積在凹部404中來(lái)形成觸點(diǎn)440。第一層412可包括材料或材料組合(或材料層或材料組合的層)，所述材料包括以上關(guān)于圖1-2所討論的導(dǎo)電材料中的至少一種。可通過(guò)電鍍、化學(xué)或物理氣相沉積(CVD或PVD)等沉積第一層412。可供選的是，可將第一材料沉積到凹部404中以形成觸點(diǎn)440，而將第二材料沉積于其上和由第一掩模層408限定的圖案410的余下部分中以形成第一層412。
接著，可在530處在第一層412上形成第二層420。在某些實(shí)施例中，可在532和534處沉積和圖案化第二掩模層414和第三掩模層416 (如圖4D所示)?？扇缟纤鲫P(guān)于第一掩模層408所述同樣地沉積和圖案化第二和第三掩模層414、 416。第二和第三掩模層414、 416 —般覆蓋第一層412，從而留下多個(gè)幵口 418，在所述開口處期望使第一層412連接至第二層420 (例如在構(gòu)件452各個(gè)第二端456處)，并提供將第二層420形成到其中 的圖案?？蓪⒉牧虾投喾N材料的組合沉積到由第二和第三掩模層414、 416 提供的圖案中，以如上對(duì)于第一層412所述那樣在536處(如圖4E所示) 形成第二層420。盡管一般可從形成第一層412的相同材料組中選擇形成第 二層420的材料，但第一和第二層412、 420并不必須由相同的材料來(lái)制造。
因此，第二層420可通過(guò)沉積在多個(gè)開口 418中的材料連接至第一層 412。例如，在圖4A-G中所描述的實(shí)施例中，第一層412包括在多個(gè)構(gòu)件 452的各個(gè)第一端454處連接至多個(gè)構(gòu)件452的針尖450，而第二層420接 合至多個(gè)構(gòu)件452和其各個(gè)第二端456。
在540處，第一層412和第二層420可相對(duì)于彼此移開以使多個(gè)構(gòu)件 452變形，從而形成旋轉(zhuǎn)接觸元件(如圖4G中所示)。通過(guò)將第一層412 或第二層420中的任一層或兩層相對(duì)于彼此按照相反方向移動(dòng)就可使多個(gè) 構(gòu)件452變形。在某些實(shí)施例中，這可通過(guò)固定第一層412或第二層420 中的任一層或兩層、并提供足以使多個(gè)構(gòu)件452的第一和第二端454、 456 沿相反方向運(yùn)動(dòng)的力來(lái)實(shí)現(xiàn)。在某些實(shí)施例中，可固定第一層412或第二 層420中的一層，而且重力足以沿相反方向移動(dòng)所述端。
例如，在某些實(shí)施例中，可在542處將第二層420固定至第二基板422 (如圖4F所示)?？砂凑罩T如夾緊、釬焊、粘接、焊接等之類的任何適合 的方式將第二層420固定至第二基板422。第二基板422便于對(duì)旋轉(zhuǎn)接觸元 件進(jìn)行最終制造階段的處理，并可包括如將在探針卡組件中使用的同一基 板(諸如圖3中示出的探針基板324)。
可在分離第一和第二層412、420以使多個(gè)構(gòu)件452變形之前(未示出)， 在544處去除第一、第二和第三掩模層408、 414、 416?？赏ㄟ^(guò)諸如拋光等 之類的任何合適的方法來(lái)去除掩模層408、 414、 416?？晒┻x的是，可在將 第二層420固定至第二基板422之前將第一、第二以及第三掩模層408、414、 416去除。
可供選的是，可在546處將重量件(未示出)固定至第一基板402以增大因重力而施加的力?？砂凑罩T如用螺栓固定、夾緊、粘接等之類的任
一合適的方式將重量件固定至第一基板402。
在某些實(shí)施例中，可在多個(gè)構(gòu)件452的變形期間使旋轉(zhuǎn)接觸元件經(jīng)受 熱處理，例如諸如在分開第一和第二層412、 420之前(例如預(yù)加熱)、在 移動(dòng)第一和第二層412、 420期間(例如在變形期間加熱)、或在將第一和 第二層412、 420保持成所要求的分開關(guān)系時(shí)(例如在變形之后加熱)或用 其組合來(lái)對(duì)構(gòu)件452的至少一部分加熱?？梢灾T如通過(guò)用輻射源(例如紅 外線、X射線、激光等)照射、使電流流過(guò)構(gòu)件452、將旋轉(zhuǎn)接觸元件放置 到烤箱中等等之類的任意合適的方式來(lái)對(duì)構(gòu)件452進(jìn)行加熱。
熱工藝還可包括加熱和冷卻構(gòu)件452同時(shí)又保持第一和第二層412、 420之間的分開關(guān)系的熱循環(huán)。該熱循環(huán)可包括將構(gòu)件452的溫度升高至比 使構(gòu)成構(gòu)件452的材料再結(jié)晶的溫度更高的溫度。然后可將構(gòu)件452冷卻 至低于構(gòu)成構(gòu)件452的材料的再結(jié)晶溫度的溫度、同時(shí)又保持構(gòu)件452所 要求的變形，以便在去除變形力時(shí)保持構(gòu)件452的變形形狀。可將溫度保 持為充分低的水平，以防止第二層420與第二基板422分離(例如，當(dāng)?shù)?二層420粘接至第二基板422時(shí))。熱循環(huán)可包括溫度緩升時(shí)間、溫度保 持時(shí)間以及溫度緩降時(shí)間。該熱循環(huán)一般至少包括足以使構(gòu)件452在去除 變形力時(shí)永久變形的溫度保持時(shí)間。例如，在圖5所描述的實(shí)施例中，可 在548處進(jìn)行熱循環(huán)以使多個(gè)構(gòu)件452永久變形。
一旦使構(gòu)件452經(jīng)受熱循環(huán)，則可形成旋轉(zhuǎn)接觸元件400。接著，可 如圖4G所示在550處將第一層412從第一基板402釋放。可通過(guò)諸如蝕刻 掉釋放層405之類的任何合適的方式將第一層412從第一基板402釋放。
現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)接觸元件400已準(zhǔn)備好按要求例如實(shí)現(xiàn)為用于測(cè)試DUT的探 針基板。如上所述，可同時(shí)將多個(gè)旋轉(zhuǎn)接觸元件400形成為所要求的結(jié)構(gòu)， 并將它們附連至諸如探針基板之類的、適合于實(shí)現(xiàn)為探針卡組件的基板。
例如，圖6描述了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例利用以上關(guān)于圖1-3所描 述的探針卡組件300來(lái)測(cè)試半導(dǎo)體器件或DUT的過(guò)程600。過(guò)程600在602 處開始，其中探針卡組件300設(shè)置有與其接合的多個(gè)旋轉(zhuǎn)接觸元件100。可將多個(gè)旋轉(zhuǎn)接觸元件100設(shè)置成與DUT上所要求的測(cè)試位置(諸如圖3中 所示的端子320)相對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)陣列。
接著，在604處使DUT 328的多個(gè)端子320與旋轉(zhuǎn)接觸元件100的相 應(yīng)的針尖接觸。例如，可將DUT 328升高至一個(gè)位置，在該處至少某些端 子320剛剛接觸至少某些旋轉(zhuǎn)接觸元件100。然后可將DUT 328進(jìn)一步升 高至一個(gè)位置，在該位置處所有要求的端子320與所有要求的旋轉(zhuǎn)接觸元 件100充分接觸。DUT 328相對(duì)于旋轉(zhuǎn)接觸元件100的定位使各個(gè)針尖104 通過(guò)變形的構(gòu)件108的各個(gè)彈性部分106的撓曲而向它們各自的底座102 靠近。如上所述，此撓曲使針尖104旋轉(zhuǎn)，從而形成必要的摩擦，而與DUT 328的端子320建立可靠的電接觸。接著，在306處，通過(guò)旋轉(zhuǎn)接觸元件 IOO向DUT 328的至少一個(gè)端子320提供一個(gè)或多個(gè)電信號(hào)(例如，作為 包含DUT和探針卡組件的測(cè)試系統(tǒng)中所實(shí)施的測(cè)試程序的一部分)。
因此，在本文中提供了適用于測(cè)試具有減小的構(gòu)件尺寸的器件的測(cè)試 方法和裝置及其制造方法。本發(fā)明的裝置和方法便于利用對(duì)受測(cè)器件表面 的減小的摩擦來(lái)測(cè)試這些器件，還便于接觸元件和間隔更緊湊，從而便于 測(cè)試具有減小的構(gòu)件尺寸和更密集構(gòu)件的DUT。
盡管上文涉及本發(fā)明的一些實(shí)施例，但可在不背離本發(fā)明的基本范圍 的情況下設(shè)計(jì)本發(fā)明的其它和進(jìn)一步的實(shí)施例，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利 要求書確定。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)接觸元件，包括針尖，具有被配置成接觸將要測(cè)試的器件的第一面和相反的第二面；以及多個(gè)變形的構(gòu)件，從所述針尖的第二面延伸且圍繞其中心軸線排列，其中所述針尖在所述多個(gè)變形的構(gòu)件被壓縮時(shí)基本圍繞所述中心軸線旋轉(zhuǎn)。
2. 如權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于，還包括接合到所述多個(gè)變形 的構(gòu)件的與針尖相反的相應(yīng)端部的底座。
3. 如權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于，所述針尖還包括從其第一面 延伸的一個(gè)或多個(gè)觸點(diǎn)。
4. 如權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于，所述針尖還包括從其第一面的中心延伸的一個(gè)觸點(diǎn)。
5. 如權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于，所述針尖還包括從其第一面 延伸的多個(gè)觸點(diǎn)。
6. 如權(quán)利要求5所述的元件，其特征在于，所述多個(gè)觸點(diǎn)中的每一個(gè)與 所述多個(gè)變形的構(gòu)件中相應(yīng)的一個(gè)對(duì)準(zhǔn)。
7. 如權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于，所述針尖和所述多個(gè)變形的 構(gòu)件是一體的。
8. 如權(quán)利要求1所述的元件，其特征在于，所述針尖和變形的構(gòu)件包括 鎳、鈷、銅或鈹中的至少一種。
9. 一種用于測(cè)試半導(dǎo)體的探針卡組件，包括 探針基板；以及至少一個(gè)接觸元件，包括針尖，具有被配置成接觸將要測(cè)試的器件的第一面和相反的第二面；以及多個(gè)變形的構(gòu)件，從所述針尖的第二面延伸且圍繞其中心軸線排列， 其中所述針尖在所述多個(gè)變形的構(gòu)件變形時(shí)基本圍繞所述中心軸線旋轉(zhuǎn)。
10. 如權(quán)利要求9所述的組件，其特征在于，還包括接合至所述多個(gè)變形的構(gòu)件的與針尖相反的相應(yīng)端部的底座。
11. 如權(quán)利要求9所述的組件，其特征在于，所述針尖還包括從其第一面 延伸的一個(gè)或多個(gè)觸點(diǎn)。
12. 如權(quán)利要求9所述的組件，其特征在于，所述針尖和所述多個(gè)變形的 構(gòu)件是一體的。
13. 如權(quán)利要求9所述的組件，其特征在于，所述針尖和變形的構(gòu)件包括 鎳、鈷、銅或鈹中的至少一種。
14. 如權(quán)利要求9所述的組件，其特征在于，還包括多個(gè)接觸元件。
15. 如權(quán)利要求14所述的組件，其特征在于，所述多個(gè)接觸元件被安排 成對(duì)應(yīng)于設(shè)置在將要測(cè)試的器件上的多個(gè)端子。
16. 如權(quán)利要求9所述的組件，其特征在于，所述探針卡組件被配置成使 通往和來(lái)自所述接觸元件的各自的針尖的電信號(hào)通至設(shè)置在所述探針卡組件 上的多個(gè)電連接器。
17. —種制造彈性接觸元件的方法，包括a) 提供具有圍繞中心軸線排列的多個(gè)構(gòu)件、且具有接合至第一層的各 個(gè)第一端和接合至第二層的各個(gè)第二端的組件；以及b) 分離所述第一和第二層以使所述多個(gè)構(gòu)件變形，并且形成所述彈性接 觸元件。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述步驟b)還包括加熱所述組件。
19. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述步驟b)還包括施加變形力以分離所述第一和第二層。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，還包括將重量件固定至所述組件以增大所述變形力。
21. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述步驟b)還包括 利用熱循環(huán)加熱所述組件，所述熱循環(huán)包括溫度高于構(gòu)成所述多個(gè)構(gòu)件的材料的重構(gòu)溫度的至少一段時(shí)間。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，還包括將所述組件冷卻至溫度低于構(gòu)成所述多個(gè)構(gòu)件的所述材料的重構(gòu)溫度，同 時(shí)保持所述多個(gè)構(gòu)件所要求的變形。
23. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述步驟a)還包括 提供其中形成有凹部的第一基板；在所述第一基板上形成第一層，所述第一層填充所述凹部且包括主體和從 其延伸的多個(gè)構(gòu)件；以及在所述第一層上形成第二層，將所述第二層接合至所述多個(gè)構(gòu)件中的每一 個(gè)各自的第二端。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述形成所述第一層的步 驟包括在所述第一基板上沉積和圖案化第一掩模層；以及 將第一材料沉積到由所述第一掩模層提供的所述圖案中。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，還包括 在沉積所述第一材料之前在所述第一基板上沉積籽層。
26. 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述形成第二層的步驟包括在所述第一層上沉積和圖案化第二掩模層，所述第二掩模層限定對(duì)應(yīng)于所 述多個(gè)構(gòu)件的第二端的多個(gè)開口；在所述第二掩模層上沉積并圖案化第三掩模層；以及 將第二材料沉積到由所述第二和第三掩模層提供的所述圖案中。
27. 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，還包括 將所述第二層固定至第二基板；將重量件固定至所述第一層以將所述第一層從所述第二層分離；以及 使所述組件經(jīng)受熱循環(huán)。
28. 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，還包括 從所述第一基板釋放所述第一層。
29. —種通過(guò)如權(quán)利要求17所述的方法形成的探針卡接觸元件。
30. —種測(cè)試半導(dǎo)體器件的方法，包括提供具有至少一個(gè)接觸元件的探針卡組件，所述接觸元件包括針尖，具 有被配置成接觸將要測(cè)試器件的第一面和相反的第二面；以及多個(gè)變形的構(gòu) 件，從所述針尖的所述第二面延伸且圍繞其中心軸線排列，其中所述針尖在所 述多個(gè)變形的構(gòu)件被壓縮時(shí)基本圍繞所述中心軸線旋轉(zhuǎn)；使所述器件的至少一個(gè)端子與所述至少一個(gè)接觸元件的相應(yīng)針尖接觸；以及通過(guò)所述探針卡組件將一個(gè)或多個(gè)電信號(hào)提供給所述至少一個(gè)端子。
31. 如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述接觸步驟還包括 移動(dòng)所述探針卡組件或所述器件中的至少一個(gè)，以在所述器件的所述多個(gè)端子與所述接觸元件的所述針尖之間建立初始接觸；以及進(jìn)一步移動(dòng)所述探針卡組件或所述器件中的至少一個(gè)，以在所述器件的所 述多個(gè)端子與所述接觸元件的所述針尖之間建立所要求的接觸壓力。
32. 如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，相比于懸臂型接觸元件，所述彈性接觸元件在接觸所述器件時(shí)具有更小的摩擦距離。
33. 如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述接觸元件在接觸所述 器件時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)摩擦。
34. —種通過(guò)如權(quán)利要求30所述的方法進(jìn)行測(cè)試的半導(dǎo)體器件。
全文摘要
本文提供旋轉(zhuǎn)接觸元件及其制造方法。在一個(gè)實(shí)施例中，一種旋轉(zhuǎn)接觸元件包括針尖，其具有被配置成接觸要測(cè)試器件的第一面和相反的第二面；以及多個(gè)變形的構(gòu)件，其從針尖的第二面延伸且圍繞其中心軸排列，其中針尖在多個(gè)變形的構(gòu)件被壓縮時(shí)基本圍繞該中心軸旋轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)H01R13/02GK101569060SQ200780048252
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2007年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日
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