CN110546517A - 电特性的检查夹具 - Google Patents

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Abstract

提供即便在以微小间距形成的焊盘或凸点形成有氧化膜的情况下也能检查电特性的电特性的检查夹具。电特性的检查夹具具备：柔性片（11）；在柔性片（11）的一个面（11a）具有凹部（12a）的贯通电极（12）；以及配置在贯通电极（12）的凹部（12a）的导电性弹性体（13）。使焊盘或凸点与导电性弹性体接触，并使探针与贯通电极（12）接触，从而在检查对象物的焊盘或凸点形成有氧化膜的情况下导电性弹性体（13）中的导电性粒子也会冲破氧化膜，所以能够检查电特性。

Description

电特性的检查夹具
技术领域
本技术涉及晶圆、芯片、封装件等电子部件的电特性的检查夹具。本申请以在日本于2017年2月27日申请的日本专利申请号特愿2017－034459为基础主张优先权，该申请通过被参照而被引入至本申请。
背景技术
目前，关于晶圆级的半导体装置的电特性评价，采用探针卡，使探针直接与形成在晶圆的表面或背面的导电焊盘或凸点接触而实施（例如，参照专利文献1。）。
依据该方法，能够进行封装前或三维安装前的检查。
然而，为了除去晶圆的焊盘表面的氧化膜，使表面带有伤痕而实施探针检查，因此在安装检查合格品后，有时由于起因于检查的损伤而产生不合格品。另外，随着焊盘尺寸变小，形成凸点或安装时的成为不良原因的检查时的伤痕的影响会变大。特别是近年，由于半导体芯片的微小间距化日益发展，检查时的伤痕越发成为大问题。
对于裸芯片或封装件，进行采用了橡胶连接器的分拣测试（handler test）。作为成为检查探针片的橡胶连接器，例如，提出了以使磁场定向的导电性粒子沿弹性体（elastomer）片的厚度方向贯通的方式配置的各向异性导电性片（例如，参照专利文献2。）。
记载于专利文献2的检查探针片，由于在橡胶弹性弹性体树脂中使导电性粒子磁场定向之际导电性粒子会在面内方向连结，所以难以应对微小间距。另外，虽然出于提高耐久性的目的以包围周围的方式贴有框架，但是，因为框架内侧的弹性体树脂为因热膨胀而容易伸缩的物质，所以成为耐久性下降的问题、或接点偏移（位置偏移）带来的检查不良的原因。特别是，热循环试验等中的位置偏移是致命的，在今后的进一步的微小间距化中会难以对应。
另外，一般在弹性体树脂中配置导电性物质的橡胶连接器，难以制造成为微小间距的连接器，例如，处于难以制造200μmP以下水平的检查用连接器的状况。因此，事实上对于组装后的封装件实施检查，结果成品率极端恶化，还成为不能降低价格的主要因素。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009－042008号公报
专利文献2：日本特开2006－024580号公报。
发明内容
发明要解决的课题
本技术解决上述的课题，提供即便在以微小间距形成的焊盘或凸点形成有氧化膜的情况下，也能检查电特性的电特性的检查夹具。
用于解决课题的方案
本技术的发明人进行了认真研究，结果发现：通过于形成在柔性片的贯通电极的凹部配置导电性弹性体，即便在以微小间距形成的焊盘或凸点形成有氧化膜的情况下，也能检查电特性。
即，本技术所涉及的电特性的检查夹具，具备：柔性片；贯通电极，在所述柔性片的一个面具有凹陷的凹部；以及导电性弹性体，配置在所述贯通电极的凹部。
另外，本技术所涉及的电特性的检查方法，具有：粘贴工序，在检查对象物的电极面粘贴检查探针片，所述检查探针片具备柔性片、在所述柔性片的一个面具有凹陷的凹部的贯通电极、和配置在所述贯通电极的凹部的导电性弹性体，使所述导电性弹性体和所述检查对象物的电极接触；以及检查工序，使探针从所述柔性片的另一个面抵接在贯通电极，检查电特性。
发明效果
依据本技术，使焊盘或凸点与导电性弹性体接触，并使探针与贯通电极接触，从而即便在检查对象物的焊盘或凸点形成有氧化膜的情况下，也能检查电特性。认为这是导电性弹性体中的导电性粒子冲破氧化膜、或者因隧道效应电气穿越较薄的氧化膜而流动的效果。
附图说明
【图1】图1是示出第1实施方式所涉及的检查探针片的一个例子的截面图。
【图2】图2是示出形成贯通电极的柔性片的一个例子的截面图。
【图3】图3是示出第2实施方式所涉及的检查探针片的一个例子的截面图。
【图4】图4是示意性地示出采用第1实施方式所涉及的检查探针片检查电特性的检查工序的截面图。
【图5】图5是示意性示出采用第2实施方式所涉及的检查探针片检查电特性的检查工序的截面图。
具体实施方式
以下，以下述顺序，对本技术的实施方式详细地进行说明。
1. 电特性的检查夹具
2. 电特性的检查方法
3. 半导体装置的制造方法
＜1. 电特性的检查夹具＞
本技术所涉及的电特性的检查夹具是所谓的检查探针片，其具备：柔性片；在柔性片的一个面具有凹部的贯通电极；以及配置在贯通电极的凹部的导电性弹性体。使焊盘或凸点与导电性弹性体接触，并使探针与贯通电极接触，从而即便在检查对象物的焊盘或凸点形成有氧化膜的情况下，也因导电性弹性体中的导电性粒子冲破氧化膜、或者因隧道效应电气穿越较薄的氧化膜而流动，从而能够检查电特性。
导电性弹性体能够对照检查对象物的焊盘或凸点的形状成形，既可以从柔性片的一个面突出，也可以凹陷。
[第1实施方式]
图1是示出第1实施方式所涉及的检查探针片的一个例子的截面图，图2是示出形成贯通电极的柔性片的一个例子的截面图。第1实施方式所涉及的检查探针片10具备：柔性片11；在柔性片11的一个面11a具有凹部12a的贯通电极12；以及配置在贯通电极12的凹部12a的导电性弹性体13，导电性弹性体13从柔性片11的一个面11a突出。
柔性片11优选具有挠性及绝缘性，并且是热膨胀系数低、耐热性高的材料。作为柔性片11的材料，可举出例如聚酰亚胺、聚酰胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、双轴定向型聚对苯二甲酸乙二醇酯、液晶聚合物等。这些材料与弹性弹性体相比，尺寸稳定性好，特别是在热循环试验中很难引起位置偏移带来的导通不良，且耐久性也优异，因此是优选的。其中，优选采用具有优异的耐热性的聚酰亚胺。
柔性片11的厚度过薄则耐久性变差，因此优选为5μm以上，更优选为10μm以上，进一步优选为20μm以上。柔性片11的厚度过厚则贯通电极难以形成，因此优选为500μm以下，更优选为100μm以下，进一步优选为50μm以下。
贯通电极12各自独立存在，且与相邻的贯通电极绝缘，既可以预先对照检查对象物的焊盘或凸点的位置而形成，也可以以既定间隔形成。
贯通电极12沿柔性片11的厚度方向形成，具有向柔性片11的一个面凹陷的凹部12a。凹部12a的深度优选为柔性片11的厚度的20～80％，更优选为40～80％，进一步优选为60～80％。由此，能够增大导电性弹性体13的厚度，因此能够增大按下检查探针片10时的移动量，并且能够对焊盘或凸点的高度的偏差进行跟踪。
另外，贯通电极12的凹部12a的表面优选以Ni/Au镀层、Ni/Pd镀层、Ni/Pd/Au镀层等进行镀层处理，从而由金属镀层膜所包覆。由此，通过凹部12a带来的锚定效应等，能够提高与导电性弹性体13的密合性，并提高耐久性，同时能够提高与导电性弹性体13的导电性。
贯通电极12优选具有向柔性片11的另一个面突出的凸部12b。由此，能够使贯通电极12的直径比线探针（wire probe）前端的直径大。
贯通电极12由具有导电性的金属或合金构成，其中，优选由铜、镍等的金属或合金构成。另外，贯通电极12优选具有直径从柔性片11的一个面11a向另一个面11b增加的、所谓的“锥形状”。由此，能够使线探针前端的直径大于检查对象物的焊盘或凸点的尺寸。
导电性弹性体13从柔性片11的一个面11a突出。关于导电性弹性体13的突出高度，如果过低则在按下检查探针片10时的移动量变小，难以对焊盘或凸点的高度的偏差进行跟踪。因此，导电性弹性体13的突出高度，优选为导电性粒子的平均粒径的50％以上，更优选为100％以上，进一步优选为150％以上。另外，导电性弹性体13的突出高度，如果过高则突出部会弯折，因此优选为导电性粒子的平均粒径的400％以下，更优选为300％以上，进一步优选为250％以下。
导电性弹性体13向弹性树脂分散导电性粒子，从而具有导电性。弹性树脂具有橡胶弹性即可，且优选具有耐热性。作为弹性树脂的优选例，最好在检查后尽量不使残渣附着于焊盘或凸点，因此可举出硅酮树脂。由此，能够对半导体晶圆或芯片面内的焊盘或凸点的高度的偏差进行跟踪。
导电性粒子从贯通电极12连锁，成为最端部从弹性树脂的最表面露出的状态，最端部与柔性片11的另一个面的贯通电极12电连接。
导电性粒子具有导电性即可，优选采用镍、钴、铁等的磁性金属粒子、在树脂芯或无机芯粒子镀层有磁性金属的粒子。另外，导电性粒子也可以用Ni/Au镀层、Ni/Pd镀层、Ni/Pd/Au镀层等进行镀层处理，从而由金属镀层膜所包覆。在导电性粒子含有磁性金属的情况下，将导电性弹性体13填充到贯通电极12的凹部时施加磁场，从而能够使导电性粒子彼此容易连锁而从贯通电极12连结到处于弹性树脂表层的导电性粒子，取得导通。
导电性粒子的平均粒径越小越能对应微小的焊盘或凸点，因此优选为20μm以下，更优选为10μm以下，进一步优选为5μm以下。
导电性粒子的形状既可为球形，也可为多边形、钉齿（spike）状。在导电性粒子的形状为多边形或钉齿状的情况下，能够更加容易地冲破检查对象物的焊盘或凸点的氧化膜。
[第2实施方式]
图3是示出第2实施方式所涉及的检查探针片的一个例子的截面图。第2实施方式所涉及的检查探针片20，具备柔性片21、在柔性片21的一个面21a具有凹部的贯通电极22、和配置在贯通电极的凹部的导电性弹性体23，导电性弹性体23从柔性片21的一个面21a凹陷。导电性弹性体23的凹陷深度，若过浅则难以与凸点对位，若过深则达不到凸点，因此优选为凸点高度的10％以上且90％以下，更优选为15％以上且70％以下，进一步优选为20％以上且50％以下。
在第2实施方式所涉及的检查探针片20中，柔性片21、贯通电极22、及导电性弹性体23的材料，与第2实施方式所涉及的检查探针片10的柔性片11、贯通电极12、及导电性弹性体13同样，因此在此省略说明。
[检查探针片的制造方法]
接着，对检查探针片的制造方法进行说明。首先，利用激光加工，在柔性片形成贯通孔，并利用电解电镀在贯通孔半深（half）形成贯通电极，从而形成凹部。另外，优选对贯通电极及凹部侧面以Ni/Au镀层、Ni/Pd镀层、Ni/Pd/Au镀层等进行镀层处理，从而由金属镀层膜进行包覆。
接着，利用微量点胶机（dispenser），向柔性片的一个面的贯通电极的凹部侧均匀涂敷导电性弹性体分散液，从柔性片的一个面的贯通电极的下侧施加磁场。由此，在导电性粒子含有磁性金属的情况下，将导电性弹性体填充到贯通电极的凹部时，能够使导电性粒子彼此容易连锁而从贯通电极连结到处于弹性树脂表层的导电性粒子，从而取得导通。
接着，施加磁场并在固定导电性粒子的状态下在温度100～200℃的烤箱中固化0.5～3小时，进而在温度150～250℃下固化1～4小时。由此，能够得到导电性弹性体填充到贯通电极的凹部的检查用探针片。
＜2. 电特性的检查方法＞
适用本技术的电特性的检查方法，包括：粘贴工序（A），在检查对象物的电极面粘贴具备柔性片、在柔性片的一个面具有凹陷的凹部的贯通电极、和配置在贯通电极的凹部的导电性弹性体的检查探针片，使导电性弹性体与检查对象物的电极接触；以及检查工序（B），将探针从柔性片的另一个面抵接在贯通电极，检查电特性。由此，即便在检查对象物的焊盘或凸点形成有氧化膜的情况下，导电性弹性体中的导电性粒子也会冲破氧化膜，因此能够检查电特性。
作为检查对象物的一个例子，可举出半导体装置。半导体装置可为形成在晶圆上的晶圆级、单片化的芯片级、封装后的封装级的任一种。以下，对于半导体装置的芯片级下的电特性的检查方法，说明粘贴工序（A）、检查工序（B）及在检查工序后从半导体装置剥离检查探针片的剥离工序（C）。此外，检查探针片与前述的检查探针片同样，因此在此省略说明。
[粘贴工序（A）]
在粘贴工序（A）中，将检查探针片粘贴在检查对象物的电极面，使导电性弹性体与检查对象物的电极接触。另外，在粘贴工序（A）中，优选按压检查探针片。由此，即便在检查对象物的焊盘或凸点形成有氧化膜的情况下，导电性弹性体中的导电性粒子也会冲破氧化膜，因此能够检查电特性。
[检查工序（B）]
图4是示意性地示出采用第1实施方式所涉及的检查探针片来检查电特性的检查工序的截面图，图5是示意性地示出采用第2实施方式所涉及的检查探针片来检查电特性的检查工序的截面图。
如图4、5所示，在检查工序（B）中，将线探针50从柔性片10、20的另一个面10b、20b抵接在贯通电极12、22，检查电特性。认为在将线探针50抵接时导电性弹性体中的导电性粒子也会冲破焊盘或凸点的氧化膜。
探针50是用于检查电特性的探针，优选如图4、5所示，相对于贯通电极的电极面垂直立起。探针50也可以排列多个针。探针50的前端形状无特别限定，可为球面、平面、凹面、锯齿面等。关于探针50的前端直径，在贯通电极的电极没有突出的情况下，优选小于电极的宽度，但是在贯通电极的电极突出的情况下，在不与邻接电极短路的范围内大于电极的宽度也无妨。
电特性的检查是通过测定例如晶体管、电阻（电气电阻）、电容器等的特性来进行的。
[剥离工序（C）]
在剥离工序（C）中，从检查对象物剥离检查探针片。另外，剥离检查探针片后也可以清洗检查对象物。另外，剥离后的检查探针片可以多次使用。
＜3. 实施例＞
实施例。
以下，对本发明的实施例进行说明。在本实施例中，制作电特性的检查夹具，并采用它来进行裸芯片的导通检查。然后，评价导通检查后有无焊盘伤痕。此外，本发明并不局限于这些实施例。
＜实施例1＞
[具有贯通电极的柔性片的制作]
在于聚酰亚胺片的两面层叠有铜的片（商品名：S’PERFLEX、铜厚8μm、聚酰亚胺厚25μm、住友金属矿（鉱）山公司制），利用激光加工以60μmP的格子状间隔形成直径30μm的贯通孔，并利用电解电镀在贯通孔形成利用铜镀层的贯通电极。关于贯通电极，设为从片表面沿厚度方向形成15μm槽的凹部的半深形成。接着，进行利用镍和金的镀层加工后，用蚀刻除去表面和背面的铜层，从而作成了柔性片。此外，镍金镀层也形成在凹部侧面的聚酰亚胺表面。
[导电性弹性体分散液的调制]
在平均粒径5μm的镍粒子（Type123、Vale公司制）的表面，利用非电解的置换电镀来实施金镀层，从而制作了导电性粒子。作为弹性体，将二液型液态硅酮（Two part liquidsilicone）（KE－1204A/B、Shin-Etsu Silicone公司制）的A剂和B剂以1：1配合，向其混合导电性粒子，从而得到了导电性弹性体分散液。
[检查探针片的制作]
利用微量点胶机（Musashi Engineering公司制），在柔性片的贯通电极的凹部侧，以使导电性弹性体从片表面突出10μm的方式均匀地涂敷导电性弹性体分散液。在永久磁石上以使涂敷面朝上而放置柔性片，并在固定的状态下在温度160℃的烤箱中固化1小时，进而在温度200℃下固化2小时。由此，制作了导电性弹性体从柔性片的表面突出10μm的检查用探针片。
[导通检查]
作为评价用裸芯片，采用直径30μm的铝焊盘以60μmP排列的6mm见方的裸芯片（Dexerials评价基体材料），并采用30μmφ的线探针（TESPRO公司制），进行了导通电阻检查。更具体而言，如图2所示，在使评价用裸芯片的电路面和检查探针片的导电性弹性体面对位的状态下进行按压，使线探针以5g/pin负荷接触到检查探针片的电极面，进行了导通检查。
在表1中示出导通检查后有无铝焊盘的伤痕、及导通电阻值。铝焊盘的伤痕无法用目视来确认，而能够进行导通检查。这认为是因为导电性弹性体中的导电性粒子冲破铝焊盘的氧化膜的缘故。
＜比较例1＞
在实施例1的导通检查中，不用检查探针片，而使线探针直接以5g/pin负荷接触到评价用裸芯片的铝焊盘，进行了导通检查。
在表1中示出导通检查后有无铝焊盘的伤痕、及导通电阻值。铝焊盘的伤痕无法用目视来确认，且不能进行导通检查。这认为是因为线探针未能冲破铝焊盘的氧化膜的缘故。
＜比较例2＞
在实施例1的导通检查中，不用检查探针片，而用线针损伤评价用裸芯片的铝焊盘之后，使线探针直接以5g/pin负荷接触到铝焊盘，进行了导通检查。
在表1中示出导通检查后有无铝焊盘的伤痕、及导通电阻值。铝焊盘的伤痕能够用目视来确认，且能够进行导通检查。这认为是因为预先用线针损伤铝焊盘而除去氧化膜的缘故。
[表1]
实施例1 比较例1 比较例2
焊盘的伤痕 无 无 有
导通电阻值[Ω] 0.05 OPEN 0.05
＜实施例2＞
[具有贯通电极的柔性片的制作]
与实施例1同样，制作了具有贯通电极的柔性片。
[导电性弹性体分散液的调制]
在平均粒径2.5μm的Ni/Au镀层树脂芯粒子（积水化学工业公司制）的表面，利用非电解的置换电镀来实施金镀层，从而制作了导电性粒子。作为弹性体，将二液型液态硅酮（KE－1204A/B、Shin-Etsu Silicone公司制）的A剂和B剂以1：1配合，向其混合导电性粒子，从而得到了导电性弹性体分散液。
[检查探针片的制作]
利用微量点胶机（Musashi Engineering公司制），在柔性片的贯通电极的凹部侧，以使导电性弹性体从片表面凹陷5μm的方式均匀地涂敷导电性弹性体分散液。在电磁石上以使涂敷面朝上而放置柔性片，并在固定的状态下在温度160℃的烤箱中固化1小时，进而在温度200℃下固化2小时。由此，制作了导电性弹性体从柔性片的表面凹陷5μm的检查用探针片。
[导通检查]
作为评价用裸芯片，利用高度20μm、30μmφ的带有焊锡帽的柱形铜凸点（以下，焊锡凸点）以60μmP排列的6mm见方的裸芯片（Dexerials评价基体材料），并利用30μmφ的线探针（TESPRO公司制），进行了导通电阻检查。更具体而言，如图3所示，在使评价用裸芯片的电路面和检查探针片的导电性弹性体面对位的状态下进行按压，使线探针以5g/pin负荷接触到检查探针片的电极面，进行了导通检查。
在表2中示出导通检查后有无焊锡凸点的伤痕、及导通电阻值。焊锡凸点的伤痕无法用目视来确认，而能够进行导通检查。这认为是因为导电性弹性体中的导电性粒子冲破焊锡凸点的氧化膜的缘故。
＜比较例3＞
在实施例2的导通检查中，不用检查探针片，而使线探针直接以5g/pin负荷接触到评价用裸芯片的焊锡凸点，进行了导通检查。
在表2中示出导通检查后有无焊锡凸点的伤痕、及导通电阻值。焊锡凸点的伤痕无法用目视来确认，且不能进行导通检查。这认为是因为线探针未能冲破焊锡凸点的氧化膜。
＜比较例4＞
在实施例2的导通检查中，不用检查探针片，而用线针来损伤评价用裸芯片的焊锡凸点后，使线探针直接以5g/pin负荷接触到焊锡凸点，进行了导通检查。
在表2中示出导通检查后有无焊锡凸点的伤痕、及导通电阻值。焊锡凸点的伤痕能够用目视来确认，并能进行导通检查。这认为是因为预先用线针来损伤焊锡凸点并除去氧化膜的缘故。
[表2]
实施例2 比较例3 比较例4
焊盘的伤痕 无 无 有
导通电阻值[Ω] 0.05 OPEN 0.05
标号说明
10 检查探针片；11 柔性片；11a 一个面；11b 另一个面；12 贯通电极；12a 凹部；12b凸部；13 导电性弹性体；20 检查探针片；21 柔性片；21a 一个面；21b 另一个面；22 贯通电极；22a 凹部；22b 凸部；23 导电性弹性体；30 半导体装置；40 半导体装置；50线探针。

Claims (8)

1.一种电特性的检查夹具，具备：
柔性片；
贯通电极，在所述柔性片的一个面具有凹陷的凹部；以及
导电性弹性体，配置在所述贯通电极的凹部。
2.如权利要求1所述的电特性的检查夹具，其中，所述导电性弹性体从所述柔性片的一个面突出。
3.如权利要求1所述的电特性的检查夹具，其中，所述导电性弹性体从所述柔性片的一个面凹陷。
4.如权利要求1所述的电特性的检查夹具，其中，所述贯通电极具有向所述柔性片的另一个面突出的凸部。
5.如权利要求1所述的电特性的检查夹具，其中，所述贯通电极的凹部表面被金属镀层膜所包覆。
6.一种电特性的检查方法，包括：
粘贴工序，在检查对象物的电极面粘贴检查探针片，所述检查探针片具备柔性片、在所述柔性片的一个面具有凹陷的凹部的贯通电极、和配置在所述贯通电极的凹部的导电性弹性体，使所述导电性弹性体和所述检查对象物的电极接触；以及
检查工序，使探针从所述柔性片的另一个面抵接在贯通电极，检查电特性。
7.如权利要求6所述的电特性的检查方法，其中，在所述检查工序后，还具有剥离工序，从所述检查对象物剥离所述检查探针片。
8.如权利要求6或7所述的电特性的检查方法，其中，所述检查对象物为半导体装置。
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