JPH1164387A - Probe card device - Google Patents

Probe card device

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JPH1164387A
JPH1164387A JP22808097A JP22808097A JPH1164387A JP H1164387 A JPH1164387 A JP H1164387A JP 22808097 A JP22808097 A JP 22808097A JP 22808097 A JP22808097 A JP 22808097A JP H1164387 A JPH1164387 A JP H1164387A
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JP
Japan
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probe
metal
probe needle
probe card
tip
Prior art date
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Application number
JP22808097A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaharu Mizuta
正治 水田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive probe card by reforming the surface at the forward of a probe in a probe card being subjected to water test with a metal having a crystal lattice pattern different from that of a wafer electrode. SOLUTION: A probe 2 is made of a basic material of tungsten, for example, and a surface reforming part 2b is formed at the forward end 2a touching the electrode on a wafer to be inspected electrically by implanting metal ions. A plurality of probes 2 are fixed to a probe card while being arranged. An enclosed case 3 encases the probes 2 and the forward end 2a is subjected to surface reforming. A metal ion generating part 4 is disposed oppositely to the forward end 2a of the probe 2 in the enclosed case 3. Subsequently, metal tons of cobalt, for example, having a crystal lattice pattern different from that of the electrode are implanted into the forward end 2a of the probe 2 thus forming a surface reforming part. According to the arrangement, hardness is enhanced at the forward end 2a while reducing the maintenance cost of the probe 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は半導体ICのウエ
ハテストに使用するプローブカード装置に係り、特にそ
のプローブ針先端の表面改質に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a probe card device used for a wafer test of a semiconductor IC, and more particularly to a surface modification of a probe needle tip.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、IC、LSIなどを製造する工
程の中に、ウエハ上の個々のチップが良品か不良品かを
テストするウエハテスト工程がある。このウエハテスト
は、通常、プローバと呼ばれる装置にプローブカードを
装着しプローブカードのプローブ針をウエハのチップ上
の所定の電極に電気的に接触するようコンタクトさせて
行われる。図3は従来の一般的なプローブカード装置に
用いられるプローブ針の概略図である。図において、1
は例えば基材がタングステンで先端部1aが被検査基板
であるウエハの電極(図示せず)と電気的に接触するプ
ローブ針で複数が整列配置されプローブカード(図示せ
ず)に取り付けられている。
2. Description of the Related Art Generally, in a process for manufacturing an IC, an LSI, etc., there is a wafer test process for testing whether individual chips on a wafer are good or defective. The wafer test is usually carried out by mounting a probe card on a device called a prober and bringing the probe needles of the probe card into electrical contact with predetermined electrodes on the chip of the wafer. FIG. 3 is a schematic view of a probe needle used in a conventional general probe card device. In the figure, 1
For example, a plurality of probe bases are made of tungsten, and a plurality of probe needles whose tip portions 1a are in electrical contact with electrodes (not shown) of a wafer as a substrate to be inspected are arranged and attached to a probe card (not shown). .

【0003】次に動作について説明する。ウエハテスト
時にはプローブ針1はその先端部1aが被検査基板であ
るウエハの電極と電気的に接触するようコンタクトされ
試験信号の送受信をさせる。ここで、プローブ針1の先
端部1aには高導電性、耐摩耗性、非凝着性等のコンタ
クト性能が要求される。即ち、高導電性とは、低電圧、
小電流域での低接触抵抗による良好な電気的なコンタク
ト性能であり、また、耐摩耗性とは、電極表面を覆って
いる硬い酸化アルミ面に対してコンタクト時に大きく擦
り減らない強く硬い性能であり、そして、非凝着性と
は、酸化アルミ、アルミ、その他の異物がプローブ針1
の先端部1aに付着、焼付きしない性能のことである。
Next, the operation will be described. At the time of a wafer test, the probe needle 1 is contacted so that its tip 1a is in electrical contact with an electrode of a wafer as a substrate to be inspected, and transmits and receives a test signal. Here, the tip portion 1a of the probe needle 1 is required to have contact performance such as high conductivity, wear resistance, and non-adhesiveness. That is, high conductivity means low voltage,
Good electrical contact performance due to low contact resistance in a small current range, and abrasion resistance is a strong hard performance that does not significantly wear off the hard aluminum oxide surface covering the electrode surface at the time of contact. Yes, and non-adhesive means that aluminum oxide, aluminum, and other foreign matter
No sticking or seizure to the tip 1a of

【0004】なお、上記のプローブ針1の先端部1aに
求められるコンタクト性能の向上に関する対策として、
例えば、実開昭57−146340号公報では、プロー
ブ針の材質に白金とイリジウムの合金を使う、また、登
録実用新案公報第3025108号では、プローブ針と
針先とを別の材料とし、針先の接触部のみの材質をロジ
ウム又はイリジウムを使う、そして、実開平5−110
62号公報では、プローブ針にクロムを含むコバルト基
合金を使うことが提示されている。
[0004] As a measure for improving the contact performance required for the tip portion 1a of the probe needle 1 described above,
For example, in Japanese Utility Model Laid-Open No. 57-146340, an alloy of platinum and iridium is used for the material of the probe needle. In Japanese Utility Model Registration No. 3025108, the probe needle and the needle Rhodium or iridium is used for the material of the contact portion only, and
No. 62 proposes to use a cobalt-based alloy containing chromium for the probe needle.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来のプローブカード
装置は、プローブ針1に金および白金属のコンタクト材
料を使用しているため高価なものになるという問題点が
あった。
The conventional probe card apparatus has a problem in that it is expensive because gold and white metal contact materials are used for the probe needles 1.

【0006】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、安価なプローブカード装置を得
ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to obtain an inexpensive probe card device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
るプローブカード装置は、プローブ針先端をウエハ電極
と接触させウエハテストをするプローブカード装置にお
いて、プローブ針先端はウエハ電極と異なる結晶格子の
型を持つ金属で表面改質されているものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a probe card device for performing a wafer test by bringing a probe needle tip into contact with a wafer electrode, wherein the probe needle tip has a different crystal lattice from the wafer electrode. Surface-modified with a metal having the following type:

【0008】また、この発明の請求項2に係るプローブ
カード装置は、請求項1において、ウエハ電極は面心立
方格子の型を持つ金属で形成され、プローブ針先端は稠
密六方格子または体心立方格子の型を持つ金属で改質さ
れているものである。
In a probe card device according to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the wafer electrode is formed of a metal having a shape of a face-centered cubic lattice, and the tip of the probe needle is a dense hexagonal lattice or a body-centered cubic. It has been modified with a metal having a lattice shape.

【0009】また、この発明の請求項3に係るプローブ
カード装置は、請求項1において、ウエハ電極は面心立
方格子の型を持つ金属で形成され、プローブ針先端は稠
密六方格子の型を持つ金属の窒化物または体心立方格子
の型を持つ金属の窒化物で改質されているものである。
In a probe card device according to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the wafer electrode is formed of a metal having a face-centered cubic lattice type, and the tip of the probe needle has a dense hexagonal lattice type. It is modified with a metal nitride or a metal nitride having a body-centered cubic lattice type.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施の形態1.以下、この発明の実施の形態1を図につ
いて説明する。図1はこの発明の実施の形態1によるプ
ローブカード装置におけるプローブ針の構成を示す概略
図、図2はプローブ針を表面改質する装置の容器内部の
構成を示す概略図である。図において、2は例えば基材
がタングステンでなり被検査基板であるウエハの電極
(図示せず)と電気的に接触する先端部2aにイオン注
入によって金属イオンが注入されてなる表面改質部2b
が形成されたプローブ針で、複数がプローブカード(図
示せず)に整列配置で取り付けられる。3はプローブ針
2を収納し先端部2aの表面改質をするための密閉容
器、4は密閉容器3内にプローブ針2の先端部2aと対
向して設けられた金属イオン発生部である。
Embodiment 1 FIG. Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a probe needle in a probe card device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration inside a container of a device for modifying the surface of the probe needle. In the drawing, reference numeral 2 denotes a surface modified portion 2b in which metal ions are implanted by ion implantation into a tip portion 2a which is made of, for example, tungsten and is in electrical contact with an electrode (not shown) of a wafer to be inspected.
A plurality of the probe needles are attached to a probe card (not shown) in an aligned arrangement. Reference numeral 3 denotes a sealed container for accommodating the probe needle 2 and modifying the surface of the tip 2a, and reference numeral 4 denotes a metal ion generator provided inside the sealed container 3 so as to face the tip 2a of the probe needle 2.

【0011】一般にイオン注入(イオンプレーティング
とも言う)は、IC、LSI製造工程において不純物ド
ーピングに広く用いられているもので、注入しようとす
る金属元素をイオン化し、数十〜数百KVの電場で加速
してプローブ針2の先端部2aの表面に衝突させ内部に
進入させて表面改質させる方法である。
In general, ion implantation (also referred to as ion plating) is widely used for impurity doping in IC and LSI manufacturing processes, and ionizes a metal element to be implanted to form an electric field of tens to hundreds of KV. This is a method in which the surface is reformed by accelerating and colliding with the surface of the tip portion 2a of the probe needle 2 to enter the inside.

【0012】また、イオン注入しようとする金属はその
目的によって異なるが、ここでのタングステン製のプロ
ーブ針2の先端部2aの耐摩耗性の向上、非凝着性の向
上にはコバルト(Co)等の注入が最適と考えられる。
これは、タングステン製のプローブ針2がコンタクトす
る電極表面の酸化アルミの結晶格子とこの酸化アルミの
内部に存在しプローブ針によって酸化アルミが削られる
ことによって電気的なコンタクトをする純アルミの結晶
格子の両方と異なる結晶格子の型の金属イオンが、プロ
ーブ針2の先端部2aにイオン注入され表面改質部2b
を形成していることにより摩耗と凝着を減らすことが可
能なためである。即ち、プローブ針2がコンタクトする
電極表面であるアルミニウムは面心立方格子であるた
め、プローブ針2の先端部2aへのイオン注入の金属と
しては、面心立方格子以外の型で例えば、稠密六方格子
であるコバルト(Co)、レニウム(Re)等、または
体心立方格子であるクロム(Cr)、インジウム(I
n)等の金属イオンによるプローブ針2の先端部2aの
表面改質を行い表面改質部2bを形成させることがよ
い。なお、この時の金属の選定には、表面の安定した酸
化物が導電性であることも重要である。
Although the metal to be ion-implanted varies depending on the purpose, cobalt (Co) is used to improve the wear resistance and non-adhesion of the tip 2a of the tungsten probe needle 2 here. Injection is considered optimal.
This is because the crystal lattice of aluminum oxide on the surface of the electrode contacted by the tungsten probe needle 2 and the crystal lattice of pure aluminum existing inside this aluminum oxide and making electrical contact by the aluminum oxide being cut by the probe needle A metal ion of a crystal lattice type different from both is ion-implanted into the tip 2a of the probe needle 2 and the surface modified portion 2b
The reason for this is that the wear and adhesion can be reduced by the formation of. That is, since aluminum, which is the electrode surface with which the probe needle 2 contacts, has a face-centered cubic lattice, the metal used for ion implantation into the tip 2a of the probe needle 2 is a type other than the face-centered cubic lattice. Lattices such as cobalt (Co) and rhenium (Re), or body-centered cubic lattices such as chromium (Cr) and indium (I
The surface modification of the tip 2a of the probe needle 2 with metal ions such as n) may be performed to form the surface modified portion 2b. In selecting a metal at this time, it is also important that the oxide whose surface is stable is conductive.

【0013】次にこの実施の形態1でのプローブ針2の
表面改質部について、イオン注入の金属がコバルト(C
o)の例で従来との比較データを示す。先端の硬さは、
イオン注入前のHv(ビッカース硬さ)=500からイ
オン注入後のHv=800に改善された。また、耐摩耗
性の寿命のデータでは、従来のプローブ針のプローブカ
ードの場合が約10万回でこの実施の形態1によるプロ
ーブ針のプローブカードの場合は約50万回と約5倍に
改善された。さらに、プローブ針2の先端部2aに付着
する酸化アルミ等の異物の量の減少も確認され非凝着性
が向上している。
Next, in the surface modified portion of the probe needle 2 according to the first embodiment, the ion-implanted metal is cobalt (C
An example of o) shows comparison data with the conventional example. The hardness of the tip is
The Hv (Vickers hardness) before ion implantation was improved from 500 to 500 after ion implantation. According to the data of the wear resistance life, the probe card of the conventional probe needle is about 100,000 times, and the probe card of the probe needle according to the first embodiment is about 500,000 times, which is about 5 times improved. Was done. Furthermore, a decrease in the amount of foreign substances such as aluminum oxide adhering to the tip 2a of the probe needle 2 has been confirmed, and the non-adhesion property has been improved.

【0014】このように、プローブ針2の先端部2aに
電極と異なる結晶格子の型のコバルト(Co)等の金属
イオンを注入し表面改質部2bを形成したので、プロー
ブ針2に安価な材料を使用することができるためプロー
ブカード装置が安価になる。また、先端部の硬度の向
上、酸化アルミの付着の低減によりクリーニング回数が
減りプローブ針2のメンテナンスコストを低減すること
ができる。さらに、テスト時コンタクトの信頼性の向上
による良否の判定の安定化に依る歩留りの向上が期待で
きる。
As described above, metal ions such as cobalt (Co) having a crystal lattice different from that of the electrode are implanted into the tip 2a of the probe needle 2 to form the surface modified portion 2b. Since the material can be used, the probe card device is inexpensive. In addition, the number of times of cleaning can be reduced by improving the hardness of the tip portion and reducing the adhesion of aluminum oxide, so that the maintenance cost of the probe needle 2 can be reduced. Further, the yield can be expected to be improved by stabilizing the quality judgment by improving the reliability of the contact at the time of the test.

【0015】実施の形態2.上記実施の形態2ではプロ
ーブ針2の先端部2aにイオン注入する金属の結晶格子
の型を稠密六方格子または体心立方格子のものとした
が、これらを稠密六方格子の窒化物であるTiCNまた
はTiWN、あるいは体心立方格子の窒化物であるCr
Nとすれば硬度が大幅に高くなり耐摩耗性が更に向上す
る。
Embodiment 2 In the second embodiment, the metal lattice to be ion-implanted into the tip 2a of the probe needle 2 is a dense hexagonal lattice or a body-centered cubic lattice. TiWN or Cr which is a nitride of a body-centered cubic lattice
If N is set, the hardness is greatly increased and the wear resistance is further improved.

【0016】なお、上記実施の形態1および2の説明で
はプローブ針2の先端部2aの表面改質法としてイオン
注入について説明したが、PVD法である真空蒸着また
はスパッタ、あるいは化学的方法であるCVD法(気相
成長)のいずれかで表面改質をしても同様の効果が得ら
れる。
In the first and second embodiments, ion implantation has been described as a method for modifying the surface of the distal end portion 2a of the probe needle 2. However, vacuum deposition or sputtering, which is a PVD method, or a chemical method. Similar effects can be obtained even if the surface is modified by any of the CVD methods (vapor phase growth).

【0017】また、上記実施の形態1ではプローブ針2
をタングステン製のものとして説明したが、タングステ
ン以外の比較的安価な材質のプローブ針でも表面を硬化
させる表面改質法が有効であり同様の効果が得られるこ
とはいうまでもない。
In the first embodiment, the probe needle 2
Has been described as being made of tungsten, but it is needless to say that a surface modification method of hardening the surface with a probe needle made of a relatively inexpensive material other than tungsten is effective and the same effect can be obtained.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項1に依
れば、プローブ針先端をウエハ電極と接触させウエハテ
ストをするプローブカード装置において、プローブ針先
端はウエハ電極と異なる結晶格子の型を持つ金属で表面
改質されているので、プローブ針に安価な材料を使用す
るプローブカード装置が得られる効果がある。
As described above, according to the first aspect of the present invention, in the probe card device for performing the wafer test by bringing the tip of the probe needle into contact with the wafer electrode, the tip of the probe needle has a crystal lattice different from that of the wafer electrode. Since the surface is modified with a metal having a mold, there is an effect that a probe card device using an inexpensive material for the probe needle can be obtained.

【0019】また、この発明の請求項2に依れば、請求
項1において、ウエハ電極は面心立方格子の型を持つ金
属で形成され、プローブ針先端は稠密六方格子または体
心立方格子の型を持つ金属で改質されているので、プロ
ーブ針に安価な材料を使用することができるため安価な
プローブカード装置が得られる効果がある。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the wafer electrode is formed of a metal having a face-centered cubic lattice type, and the tip of the probe needle is formed of a dense hexagonal lattice or a body-centered cubic lattice. Since the probe needle is modified with a metal having a mold, an inexpensive material can be used for the probe needle, so that an inexpensive probe card device can be obtained.

【0020】また、この発明の請求項3によれば、請求
項1において、ウエハ電極は面心立方格子の型を持つ金
属で形成され、プローブ針先端は稠密六方格子の型を持
つ金属の窒化物または体心立方格子の型を持つ金属の窒
化物で改質されているので、プローブ針に安価な材料を
使用できるため安価なプローブカード装置が得られる効
果がある。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the wafer electrode is formed of a metal having a face-centered cubic lattice type, and the tip of the probe needle is formed of a metal having a dense hexagonal lattice type. Since the probe needle is modified with a nitride of a metal having a shape of a body or a body-centered cubic lattice, an inexpensive material can be used for the probe needle, so that an inexpensive probe card device can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1によるプローブカー
ド装置におけるプローブ針の構成を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a probe needle in a probe card device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 この発明の実施の形態1におけるプローブ針
を表面改質する装置の容器内部の構成を示す概略図であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration inside a container of the apparatus for surface-modifying a probe needle according to Embodiment 1 of the present invention.

【図3】 従来のプローブカード装置におけるプローブ
針の構成を示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a probe needle in a conventional probe card device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 プローブ針、2a 先端部、2b 表面改質部。 2 Probe needle, 2a tip part, 2b surface modification part.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プローブ針先端をウエハ電極と接触させ
ウエハテストをするプローブカード装置において、 上記プローブ針先端は上記ウエハ電極と異なる結晶格子
の型を持つ金属で表面改質されていることを特徴とする
プローブカード装置。
1. A probe card device for performing a wafer test by bringing a tip of a probe needle into contact with a wafer electrode, wherein the tip of the probe needle is surface-modified with a metal having a crystal lattice type different from that of the wafer electrode. Probe card device.
【請求項2】 ウエハ電極は面心立方格子の型を持つ金
属で形成され、プローブ針先端は稠密六方格子または体
心立方格子の型を持つ金属で改質されていることを特徴
とする請求項1に記載のプローブカード装置。
2. The method according to claim 1, wherein the wafer electrode is formed of a metal having a face-centered cubic lattice type, and a tip of the probe needle is modified with a metal having a dense hexagonal lattice or a body-centered cubic lattice type. Item 2. The probe card device according to item 1.
【請求項3】 ウエハ電極は面心立方格子の型を持つ金
属で形成され、プローブ針先端は稠密六方格子の型を持
つ金属の窒化物または体心立方格子の型を持つ金属の窒
化物で改質されていることを特徴とする請求項1に記載
のプローブカード装置。
3. The wafer electrode is formed of a metal having a face-centered cubic lattice type, and the tip of the probe needle is formed of a metal nitride having a dense hexagonal lattice type or a metal nitride having a body-centered cubic lattice type. The probe card device according to claim 1, wherein the probe card device is modified.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005098895A (en) * 2003-09-26 2005-04-14 Kiyota Seisakusho:Kk Probe needle
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