KR100733945B1 - 실리콘 핑거 접촉기를 갖는 접촉 구조체 및 그 제조 방법 - Google Patents

실리콘 핑거 접촉기를 갖는 접촉 구조체 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 접촉 타겟과의 전기 접속을 위한 접촉 구조체에 관한 것이다. 접촉 구조체는 복수개의 접촉기를 장착하는 접촉 기판으로 형성된다. 각각의 접촉기는 경사 단부를 갖는 실리콘 기부와, 실리콘 기부 상에 형성되며 지지 단부 및 접촉 단부를 갖는 실리콘 빔과, 실리콘 빔의 상부면 상에 형성되는 전도층으로 형성된다. 접촉 단부는 실리콘 기부로부터 실질적으로 돌출된다. 접촉기는 실리콘 기부 및 지지 단부가 접착제를 통해 접촉 기판의 표면에 연결되는 방식으로 접촉 기판 상에 장착되어, 소정 대각선 방향으로 실리콘 빔을 배향시킨다.
접촉 구조체, 실리콘 기부, 실리콘 빔, 전도층, 접촉기

Description

실리콘 핑거 접촉기를 갖는 접촉 구조체 및 그 제조 방법{CONTACT STRUCTURE HAVING SILICON FINGER CONTACTOR AND ITS PRODUCING METHOD}
본 발명은 전자 회로 또는 소자의 패드, 전극 또는 리드 등의 접촉 타겟과 전기 접촉을 형성하는 접촉 구조체에 관한 것으로, 특히 높은 속도, 주파수 범위, 밀도로 그리고 높은 접촉 성능으로써 반도체 웨이퍼, 패키징된 반도체 소자, IC 칩, 인쇄 회로 기판 등을 시험하는 프로브 카드와의 사용을 위한 접촉 구조체에 관한 것이다.
LSI 및 VLSI 회로 등의 고밀도 및 고속 전기 소자의 시험에서, 프로브 접촉기 등의 고성능 접촉 구조체가 사용되어야 한다. 본 발명의 접촉 구조체는 반도체 웨이퍼 및 다이의 시험 및 번-인의 적용에 제한되지 않고, 패키징된 반도체 소자, 인쇄 회로 기판 등의 시험 및 번-인을 포함한다. 그러나, 설명의 편의를 위해, 본 발명은 주로 반도체 웨이퍼 시험을 참조하여 설명된다.
시험될 반도체 소자가 반도체 웨이퍼의 형태인 경우에, IC 시험기 등의 반도체 시험 시스템에는 대개 반도체 웨이퍼를 자동적으로 시험하는 자동 웨이퍼 프로버 등의 기판 핸들러가 수반된다. 이러한 예는 반도체 시험 시스템이 보통 별도의 하우징 내에 있고 케이블 다발(110)을 갖는 시험 시스템의 본체에 전기 접속되는 시험 헤드(100)를 갖는 도1에 도시되어 있다. 시험 헤드(100) 및 기판 핸들러(400)는 모터(510)에 의해 구동되는 조작기(500)의 보조로써 서로와 기계적으로 그리고 전기적으로 인터페이싱된다. 시험될 반도체 웨이퍼는 기판 핸들러(400)에 의해 시험 헤드(100)의 시험 위치에 자동적으로 제공된다.
시험 헤드(100) 상에서, 시험될 반도체 웨이퍼에는 반도체 시험 시스템에 의해 발생되는 시험 신호가 제공된다. 시험 중인 반도체 웨이퍼 상의 IC 회로로부터의 최종의 출력 신호는 반도체 웨이퍼 상의 IC 회로가 정확하게 기능하는 지를 결정하도록 예측된 데이터와 비교되는 반도체 시험 시스템으로 전달된다.
도2에 도시된 바와 같이, 시험 헤드(100) 및 기판 핸들러(400)는 인터페이스 부품(140)과 연결된다. 인터페이스 부품(140)은 시험 헤드의 전기 풋프린트, 동축 케이블, 포고-핀 및 커넥터에 독특한 전기 회로 연결을 갖는 인쇄 회로 기판인 성능 기판(120)을 포함한다. 시험 헤드(100)는 시험 채널 또는 시험 핀의 개수에 대응하는 다수개의 인쇄 회로 기판(150)을 포함한다. 각각의 인쇄 회로 기판은 성능 기판(120)의 대응 접촉 단자(121)를 수용하는 커넥터(160)를 갖는다. "프로그" 링(130)은 기판 핸들러(120)에 대한 접촉 위치를 정확하게 결정하도록 성능 기판(120) 상에 장착된다. 프로그 링(130)은 동축 케이블(124)을 통해 접촉 단자(121)에 연결되는 ZIF 커넥터 또는 포고-핀 등의 다수개의 접촉 핀(141)을 갖는다.
기판 핸들러(400)에서, 시험될 반도체 웨이퍼(300)가 척(180) 상에 장착된다. 프로브 카드(170)는 시험될 웨이퍼(300)보다 위에 제공된다. 프로브 카드(170)는 시험 중인 반도체 웨이퍼(300)의 IC 회로 내의 회로 단자 또는 접촉 타겟 과 접촉되는 다수개의 프로브 접촉기 또는 접촉 구조체(캔틸레버 또는 니들)(190)를 갖는다.
프로브 카드(170)의 전기 단자 또는 접촉 리셉터클은 프로그 링(130) 상에 제공되는 접촉 핀(141)에 전기 접속된다. 또한, 접촉 핀(141)은 각각의 접촉 단자(121)가 시험 헤드(100)의 인쇄 회로 기판(150)에 연결되는 동축 케이블(124)을 갖는 성능 기판(120)의 접촉 단자(121)에도 연결된다. 나아가, 인쇄 회로 기판(150)은 수백 개의 내부 케이블을 갖는 케이블(110)을 통해 반도체 시험 시스템에 연결된다.
이러한 배열 하에서, 접촉기(190)는 반도체 웨이퍼(300)에 시험 신호를 인가하고 웨이퍼(300)로부터 최종의 출력 신호를 수용하도록 척(180) 상의 반도체 웨이퍼(300)의 표면에 접촉된다. 시험 중인 반도체 웨이퍼(300)로부터의 최종의 출력 신호는 반도체 웨이퍼(300)가 적절하게 수행되는 지를 결정하도록 반도체 시험 시스템에 의해 발생되는 예측된 데이터와 비교된다.
도3은 도2의 프로브 카드(170)의 저면도이다. 이러한 예에서, 프로브 카드(170)는 니들 또는 캔틸레버로 불리는 복수개의 접촉기(190)가 장착되는 에폭시 링을 갖는다. 반도체 웨이퍼(300)를 장착하는 척(180)이 도2에서 상향으로 이동될 때, 캔틸레버 접촉기(190)의 팁은 웨이퍼(300) 상의 패드 또는 범프에 접촉된다. 접촉기(190)의 단부는 프로브 카드(170) 내에 형성된 전송 라인(도시되지 않음)에 추가로 연결되는 와이어(194)에 연결된다. 전송 라인은 도2의 포고-핀(141)에 연결되는 복수개의 전극(197)에 연결된다.
전형적으로, 프로브 카드(170)는 다수개의 층 상에 접지 평면, 전력 평면, 신호 전송 라인을 갖는 다층의 폴리이미드 기판에 의해 구성된다. 당업계에 주지된 바와 같이, 각각의 신호 전송 라인은 분포된 변수 즉 폴리이미드의 유전 상수, 인덕턴스 그리고 프로브 카드(170) 내의 신호의 커패시턴스를 밸런싱함으로써 50 Ω 등의 특성 임피던스를 갖도록 설계된다. 이와 같이, 신호 라인은 웨이퍼(300)로 고주파수 전송 대역폭을 달성하여 정상 상태 중에 전류를 그리고 소자의 출력 스위칭에 의해 발생되는 높은 전류 피크를 제공하는 임피던스 정합 라인이다. 노이즈를 제거하기 위해, 커패시터(193, 195)는 전력 및 접지 평면들 사이의 프로브 카드 상에 제공된다.
프로브 카드(170)의 등가 회로는 종래의 프로브 카드 기술에서 대역폭의 제한을 설명하기 위해 도4에 도시되어 있다. 도4의 (a) 및 도4의 (b)에 도시된 바와 같이, 프로브 카드(170) 상의 신호 전송 라인은 전극(197), 스트립(임피던스 정합) 라인(196), 와이어(194) 및 접촉기(니들)(190)로부터 연장된다. 와이어(194) 및 접촉기(190)는 임피던스 정합되지 않으므로, 이들 부분은 도4에 도시된 바와 같은 고주파수 대역에서 인덕터(L)로서 기능한다. 와이어(194) 및 접촉기(190)의 전체 길이가 대략 20 ㎜ 내지 30 ㎜이기 때문에, 상당한 주파수 제한이 시험 중인 소자의 고주파수 성능의 시험에서 초래된다.
프로브 카드(170) 내의 주파수 대역폭을 제한하는 다른 인자는 도4의 (d) 및 도4의 (e)에 도시된 전력 및 접지 니들에 있다. 전력 라인이 시험 중인 소자에 충분히 큰 전류를 제공하면, 소자의 시험에서 작동 대역폭을 심각하게 제한하지 않는다. 그러나, 전력 및 신호를 접지하는 직렬로 연결된 와이어(194) 및 접촉기(190)[도4의 (e) 참조]뿐만 아니라 전력을 공급하는 직렬로 연결된 와이어(194) 및 접촉기(190)[도4의 (d) 참조]가 인덕터에 등가이기 때문에, 고속 전류 유동은 심각하게 제한된다.
더욱이, 커패시터(193, 195)는 전력 라인 상의 노이즈 및 서지 펄스를 여과함으로써 시험 중인 소자의 적절한 성능을 확보하도록 전력 라인과 접지 라인 사이에 제공된다. 커패시터(193)는 10 ㎌ 등의 비교적 큰 수치를 갖고 필요에 따라 스위치에 의해 전력 라인으로부터 분리될 수 있다. 커패시터(195)는 0.01 ㎌ 등의 비교적 작은 커패시턴스 수치를 작고 DUT에 근접하게 견고하게 연결된다. 이들 커패시터는 전력 라인 상에서 고주파수 디커플링으로서 기능한다.
따라서, 전술된 바와 같은 가장 널리 사용되는 프로브 접촉기는 최근의 반도체 소자를 시험하기에 불충분한 대략 200 ㎒의 주파수 대역폭에 제한된다. 현재에 1 ㎓ 이상 정도인 시험기의 용량에 적어도 동일한 주파수 대역폭이 근미래에 필요할 것으로 여겨진다. 나아가, 프로브 카드가 시험 처리량을 증가시키도록 병렬로 (병렬 시험으로) 32개 이상 등의 다수개의 반도체 소자 특히 메모리를 취급할 수 있는 것이 당업계에서 바람직하다.
종래의 기술에서, 도3에 도시된 바와 같은 프로브 카드 및 프로브 접촉기는 수동으로 제조되어, 비일관된 품질을 초래한다. 이러한 비일관된 품질은 크기, 주파수 대역폭, 접촉력 및 저항의 변동 등을 포함한다. 종래의 프로브 접촉기에서, 접촉 성능을 신뢰 불가능하게 하는 또 다른 인자는 프로브 접촉기 그리고 시험 중 인 반도체가 상이한 온도 팽창 비율을 갖는다는 것이다. 이와 같이, 가변 온도 하에서, 접촉력, 접촉 저항 및 대역폭에 악영향을 주는 접촉 위치가 변동된다.
그러므로, 본 발명의 목적은 반도체 웨이퍼 패키징된 LSI 등의 접촉 타겟과 전기 접속되는 높은 작동 주파수를 갖는 접촉 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 동시에 병렬 방식으로 다수개의 반도체 소자를 시험하는 데 적절한 반도체 웨이퍼, 패키징된 LSI 등의 접촉 타겟과 전기 통신을 형성하는 접촉 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 균일하고 일관된 품질을 달성하도록 수동 조립 또는 조작을 포함하지 않고 반도체 제조 공정을 통해 제조되는 반도체 웨이퍼, 패키징된 LSI 등을 시험하는 접촉 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 시험 중인 반도체 웨이퍼의 온도 팽창 계수를 보상할 수 있는 반도체 웨이퍼, 패키징된 LSI 등을 시험하는 프로브 카드와 조합하여 사용되는 접촉 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양에서, 접촉 구조체는 복수개의 빔형 접촉기 그리고 접촉기를 장착하는 접촉 기판으로 형성된다. 전형적으로, 접촉기는 사진 기술을 통해 형성된다. 접촉기는 각각의 단부에서 경사 모서리를 갖는 실리콘 기부와, 실리콘 기부 상에 제공되고 실리콘 기부로부터 돌출되며 각각의 단부에서 대각선 모서리를 갖는 실리콘 빔과, 실리콘 빔의 상부면을 따라 형성되는 전도층에 의해 구성된다.
본 발명의 또 다른 태양은 결합 계단부를 각각 갖는 복수개의 핑거형 접촉기 그리고 접촉기를 장착하는 접촉 기판으로 형성되는 접촉 구조체이다. 전형적으로, 접촉기는 사진 기술을 통해 제조된다. 접촉기는 각각의 단부에서 경사 모서리를 갖는 실리콘 기부와, 실리콘 기부 상에 제공되고 실리콘 기부로부터 돌출되며 각각의 단부에서 대각선 모서리를 갖는 실리콘 빔과, 실리콘 빔의 상부면을 따라 형성되는 전도층과, 전도층의 표면 상에 형성되는 결합 계단부에 의해 구성된다.
본 발명의 추가 태양은 접촉 구조체를 제조하는 공정이다. 접촉 구조체를 제조하는 방법은 (100) 결정 평면으로 절단된 실리콘 기판을 제공하는 단계와, 실리콘 기판의 상부면 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 실리콘 빔을 형성하도록 실리콘 기판의 상부면에 식각 공정을 적용하는 단계와, 실리콘 기판의 저부면 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 실리콘 기부를 형성하도록 실리콘 기판의 저부면에 식각 공정을 적용하는 단계와, 실리콘 빔의 상부면 상에 전도성 재료를 증착하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 접촉 구조체는 차세대 반도체 기술의 요건을 충족시키는 매우 높은 주파수 대역폭을 갖는다. 접촉기는 반도체 제조 공정을 통해 제조되므로, 다수개의 접촉기가 동시에 다수개의 반도체 소자를 시험하는 데 적절한 작은 공간 내에 정렬될 수 있다.
다수개의 접촉기가 수동 조작을 포함하지 않고 반도체 미세 제조 기술의 사용으로써 기판 상에 동시에 제조되므로, 접촉 성능 측면에서 일관된 품질, 높은 신뢰성 및 긴 수명을 달성하는 것이 가능하다. 나아가, 프로브 접촉기는 시험 중인 소자와 동일한 기판 재료 상에 제조될 수 있기 때문에, 위치 에러를 회피할 수 있 는 시험 중인 소자의 온도 팽창 계수를 보상하는 것이 가능하다.
도1은 기판 핸들러와 시험 헤드를 갖는 반도체 시험 시스템 사이의 구조적 관계의 개략도이다.
도2는 기판 핸들러에 반도체 시험 시스템의 시험 헤드를 연결하는 세부 구조의 일 예의 개략도이다.
도3은 프로브 접촉기로서 복수개의 캔틸레버를 장착하는 에폭시 링을 갖는 프로브 카드의 일 예의 저면도이다.
도4의 (a) 내지 (e)는 도3의 프로브 카드의 등가 회로의 회로도이다.
도5는 접촉 기판 상에 장착되는 접촉기가 형성되는 본 발명의 접촉 구조체의 단면도이다.
도6은 본 발명의 접촉기를 갖는 도5의 접촉 기판의 개략 저면도이다.
도7은 본 발명의 접촉기의 개략 세부 단면도이다.
도8은 도7의 접촉기의 개략 평면도이다.
도9a 그리고 도9c 내지 도9j는 본 발명의 접촉기를 제조하는 공정의 개략 단면도이다.
도9b는 도9a의 단면도에 대응하는 기판의 평면도이다.
도10a 내지 도10c는 본 발명의 접촉기를 제조하는 또 다른 공정의 개략 단면도이다.
도11a 내지 도11c는 동시에 본 발명의 다수개의 접촉기를 제조하는 실리콘 웨이퍼 및 절결부의 평면도이다.
도12a 및 도12b는 접촉 기판 상에 본 발명의 접촉기를 조립하는 방법의 예의 개략 단면도이다.
도13a 내지 도13d는 본 발명의 접촉기를 제조하는 공정의 추가 예의 개략 단면도이다.
도14는 접촉기 그리고 도13a 내지 도13d의 공정을 통해 제조된 접촉기를 장착하는 접촉 기판이 형성되는 접촉 구조체 그리고 접촉 타겟을 갖는 반도체 웨이퍼의 또 다른 예의 단면도이다.
도15는 접촉 기판 상에 장착되는 본 발명의 접촉기를 갖는 도14의 접촉 구조체의 개략 저면도이다.
도16a 및 도16b는 본 발명의 접촉 구조체의 추가 예 그리고 접촉 기판 상에 본 발명의 접촉기를 조립하는 방법의 개략 단면도이다.
도17은 본 발명의 접촉 구조체의 추가 예 그리고 접촉 기판 상에 본 발명의 접촉기를 조립하는 방법의 개략 단면도이다.
도18은 반도체 웨이퍼 상에 위치되는 본 발명의 도17의 조립 방법을 사용하는 접촉 구조체의 일 예의 개략 단면도이다.
도19a 내지 도19f는 도16a 및 도16b에 도시된 본 발명의 접촉기를 제조하는 공정의 일 예의 개략도이다.
도20a 내지 도20h는 도17 및 도18에 도시된 본 발명의 접촉기를 제조하는 공정의 일 예의 개략도이다.
본 발명의 접촉 구조체는 도5 내지 도20을 참조하여 설명된다. 도5는 접촉기(30) 그리고 접촉기(30)를 장착하는 접촉 기판(20)으로 형성되는 본 발명의 접촉기 구조체의 일 예를 도시하고 있다. 접촉기(30)는 사진 공정을 통해 제조된다. 접촉 구조체는 접촉기(30)가 서로와 가압될 때 반도체 웨이퍼(300)와의 전기 접촉을 형성하도록 시험될 반도체 웨이퍼(300) 상의 접촉 패드(320) 등의 접촉 타겟에 걸쳐 위치된다. 단지 2개의 접촉기(30)가 도5에 도시되어 있지만, 다수개의 접촉기(30)가 실제의 반도체 웨이퍼 실험에서 접촉 기판(20) 상에 정렬된다.
이러한 다수개의 접촉기는 후술된 바와 같이 실리콘 기판 상에 동일한 사진 공정을 통해 제조된다. 시험 중인 반도체 웨이퍼(300)가 상향으로 이동될 때, 접촉기(30)는 반도체 웨이퍼(300) 상의 대응 접촉 타겟(접촉 패드, 전극)(320)과 접촉된다. 접촉 패드(320)들 사이의 피치는 접촉기(30)가 반도체 웨이퍼(300)와 동일한 반도체 제조 공정을 통해 제조되므로 동일한 피치로 용이하게 정렬될 수 있는 50 ㎛ 이하 정도일 수 있다.
기판(20) 상의 접촉기(30)는 도3에 도시된 바와 같이 직접적으로 또는 공간 변형기를 통해 프로브 카드 상에 장착될 수 있다. 대신에, 접촉기는 패키지가 프로브 카드 상에 장착되거나 다른 기판과 상호 연결되도록 리드를 갖는 전형적인 IC 패키지 등의 패키지 내에 몰딩된다. 접촉기(30)는 매우 작은 크기로 제조되므로, 본 발명의 접촉 구조체를 장착하는 프로브 카드의 작동 가능한 주파수 범위는 2 ㎓ 이상으로 용이하게 증가될 수 있다. 작은 크기 때문에, 프로브 카드 상의 접촉기의 개수는 동시에 병렬로 32개 이상의 반도체 소자 정도로 시험할 수 있는 예컨대 2,000개 이상으로 증가될 수 있다.
나아가, 본 발명의 접촉기(30)가 전형적으로 실리콘 기판인 접촉 기판(20) 상에 형성되기 때문에, 실리콘 기판의 온도 팽창 비율 등의 환경 변화는 시험 중인 반도체 웨이퍼(300)와 동일하다. 그러므로, 접촉기(30)와 접촉 타겟(320) 사이의 정확한 위치 설정은 시험 또는 다른 적용 전체를 통해 유지될 수 있다.
도5에서, 접촉기(30)는 핑거(빔) 형상의 전도층(35)을 갖는다. 또한, 접촉 기(30)는 접촉 기판(20)에 부착되는 기부(40)도 갖는다. 상호 연결 트레이스(24)는 접촉 기판(20)의 저부면에서 전도층(35)에 연결된다. 상호 연결 트레이스(24)와 전도층(35) 사이의 이러한 연결은 예컨대 납땜 볼(도시되지 않음)을 통해 형성된다. 접촉 기판(20)은 비아 홀(23) 및 전극(22)을 추가로 포함한다. 전극(22)은 와이어 또는 리드를 통해 프로브 카드 또는 IC 패키지 등의 외부 구조체에 접촉 기판(20)을 상호 연결한다.
이와 같이, 반도체 웨이퍼(300)가 상향으로 이동될 때, 접촉 기판(20) 상의 접촉기(30) 그리고 반도체 웨이퍼(300) 상의 접촉 타겟(320)은 서로 기계적으로 그리고 전기적으로 접촉된다. 결국, 신호 경로가 접촉 타겟(320)으로부터 접촉 기판(20) 상의 전극(22)으로 형성된다. 또한, 상호 연결 트레이스(24), 비아 홀(23) 및 전극(22)은 프로브 카드 또는 IC 패키지에 맞추도록 큰 피치로 접촉기(30)의 작은 피치를 팬-아웃(fan-out)하도록 기능한다.
접촉 기판(20) 상에 대각선 방향으로 장착되는 접촉기(30)의 빔 형상의 복원력 때문에, 전도층(35)의 단부는 반도체 웨이퍼(300)가 접촉 구조체에 대해 가압될 때 탄성 접촉력을 발생시킨다. 전도층(35)의 단부는 바람직하게는 패드(320)의 표면 상의 금속-산화물층을 관통함으로써 접촉 패드(320)에 대해 가압될 때 마찰 효과를 달성하도록 예리해진다.
예컨대, 반도체 웨이퍼(300) 상의 접촉 패드(320)가 표면 상에 알루미늄 산화물층을 가지면, 마찰 효과는 알루미늄 산화물층을 파열시킴으로써 낮은 접촉 저항을 갖는 전기 접촉을 형성하는 데 필요하다. 접촉기(30)의 빔 형상으로부터 유래되는 탄성 복원력은 접촉 타겟(320)과 신뢰 가능한 접촉 성능을 달성한다. 또한, 접촉 구조체의 복원력에 의해 발생되는 탄성은 접촉기(30)뿐만 아니라 기판(20), 접촉 타겟(320) 및 웨이퍼(300) 내에 포함되는 크기의 차이 또는 평탄도의 변동을 보상하도록 기능한다.
전도층(35)의 재료의 일 예는 니켈, 알루미늄, 구리, 니켈 팔라듐, 로듐, 니켈 금, 이리듐 또는 여러 개의 다른 증착 가능한 재료를 포함한다. 시험 프로브 적용을 위한 접촉기(30)의 크기의 일 예는 접촉 타겟(320)들 사이의 50 ㎛ 이상의 피치에 대해 전체 높이가 100 ㎛ 내지 500 ㎛이고, 수평 길이가 100 ㎛ 내지 600 ㎛이고, 폭이 약 30 ㎛ 내지 50 ㎛이다.
도6은 접촉 기판(20) 상에 복수개의 접촉기(30)를 갖는 도5의 접촉 구조체의 저면도이다. 실제의 시스템에서, 수백 등의 다수개의 접촉기(30)가 도6에 도시된 것과 유사한 방식으로 정렬된다. 각각의 세트의 상호 연결 트레이스(24), 비아 홀(23) 및 전극(22)은 프로브 카드 또는 IC 패키지에 맞추도록 큰 피치로 접촉기(30) 의 작은 피치를 팬-아웃하도록 기능할 뿐만 아니라 전도층(35)의 팁으로부터의 신호 경로도 형성한다.
도7 및 도8은 본 발명의 접촉기(30)의 세부도이다. 도7의 정단면도에서, 접촉기(30)는 실리콘 기부(40), 붕소 도핑층(48), 절연층(52) 및 전도층(35)을 포함한다. 실리콘 기부(40)는 접촉기(30)의 핑거형 부분을 지지하는 경사 지지부(62)를 갖는다. 후술된 바와 같이, 경사 지지부(62)는 특정 결정에서 이방성 식각 공정을 통해 제조된다. 붕소 도핑층(48)은 제조 공정 중 식각 중단부로서 기능한다. 붕소 도핑층(48)은 접촉기(30)의 제조 공정 중 식각 공정을 제어하는 데 필수적이 아니라 편리하다. 절연층(52)은 전형적으로 접촉기(30)의 다른 부분으로부터 전도층(35)을 전기적으로 절연하도록 실리콘 이산화물층이다.
도8은 복수개의 전도층(35)이 핑거 형상으로 도시되어 있는 도7의 접촉 구조체의 평면도이다. 2개의 인접한 전도층(35) 사이에, 접촉기의 각각의 핑거(빔) 부분이 서로로부터 독립적이고 서로로부터 별개로 이동 가능하도록 된 자유 공간(36)이 있다. 이러한 자유 공간(36)은 후술된 바와 같이 붕소 도핑층 없이 실리콘 기판의 소정 부분을 식각함으로써 전술된 식각 공정을 통해 형성된다.
도9a 내지 도9j는 사진 기술을 통해 본 발명의 접촉기(30)를 제조하는 공정의 일 예를 도시하고 있다. 이러한 예에서, 다수개의 쌍의 접촉기가 실리콘 기판 상에 형성되고, 각각의 쌍의 접촉기는 후속 단계에서 서로로부터 분리된다.
도9a에서, 포토 리지스트층(42)이 실리콘 기판(40) 상에 제공된다. 포토 리지스트층(42)은 실리콘 기판(40) 상에 붕소 도핑층을 형성한다. 도시되어 있지 않 지만, 포토 마스크는 포토 리지스트층(42)이 자외선 등의 포토 에너지에 노출되도록 실리콘 기판(40)에 걸쳐 정렬된다. 이와 같이, 도9a의 실리콘 기판의 평면도인 도9b에 도시된 바와 같은 패턴이 형성되는데, 여기에서 특정 부분(43)이 자외선에 대한 노출로부터 기인되는 경화된 포토 리지스트를 나타낸다. 포토 리지스트층(42)의 비노출 부분은 용해되어 떨어져 나가, 실리콘 기판(40) 상에 특정 부분(43)을 남기게 된다.
붕소 등의 식각 중단제는 특정 부분(43)에서 경화된 포토 리지스트를 갖는 실리콘 기판의 상부면 내에 도핑된다. 포토 리지스트 때문에, 실리콘 기판(40)의 특정 부분(43)은 붕소로 도핑되지 않는다. 이와 같이, 특정 부분(43)에서 포토 리지스트를 제거한 후, 붕소가 특정 영역(43)을 제외한 실리콘 기판에 걸친 얇은 층 내에 도핑되는 붕소 도핑층(48)이 형성된다. 붕소 없는 특정 영역(43) 내의 실리콘 기판은 후술된 바와 같이 이방성 식각 공정에서 식각된다.
도9d에서, 실리콘 이산화물(SiO2)층(52, 54)이 실리콘 기판(40)의 상부면 및 저부면 상에 제조된다. 실리콘 이산화물층(52)은 (도7에 도시된 바와 같은) 전도층(35)이 형성될 때 절연체로서 기능한다. 또한, 다른 절연 재료도 이러한 층을 위해 가능할 수 있다. 실리콘 기판(40)의 저부면의 실리콘 이산화물층(54)은 도9e에서와 같은 식각 마스크로서 기능한다. 다음에, 실리콘 이산화물층(54)의 일부가 식각 영역(56)을 한정하도록 사진 공정을 통해 제거된다. 이러한 예에서, 식각 영역(54)은 실리콘 기판(40)의 저부면의 대략 중심에 형성된다.
도9f에서, 이방성 식각 공정이 실리콘 기판(40)에 대해 수행된다. 당업계에 공지된 바와 같이, 실리콘 기판(40)이 (100) 결정 평면으로 절단되는 경우에, 식각제가 식각 영역(56)에 제공될 때 V자형 홈이 이방성 식각을 통해 형성된다. 홈의 각도는 실리콘 기판(40)의 저부면에 대해 54.7˚이다. 홈 각도는 실리콘 기판(40)의 (111) 결정 평면과 동일하다. 이러한 목적을 위한 식각제의 예는 EDP(에틸렌 디아민 파이로카테콜), TMAH(테트라 메틸 암모늄 히드록사이드) 및 KOH(포타슘 히드록사이드)를 포함한다.
이방성 식각 공정의 결과로서, 도9f에 도시된 바와 같이, 크기가 식각 영역(식각 창)(56)의 크기 그리고 식각 공정의 기간에 의존하는 경사 지지부(62)가 형성된다. 붕소 도핑층(48) 때문에, 식각은 붕소 없는 특정 영역(43)이 식각되면서 붕소층(48)에서 중단되어, 빔 부분이 후술된 바와 같이 절반으로 절단될 때 도8의 공간(36)을 가져온다. 공간(36) 때문에, 각각의 접촉 구조체(30)는 서로로부터 물리적으로 분리된다. 당업계에 공지된 바와 같이, 이러한 식각 중단 제어도 식각 중단부를 사용하지 않고 식각 시간을 제어하여 수행될 수 있다.
도9g에서, 도금 시드층(도시되지 않음)이 실리콘 이산화물층(52) 상에 형성된다. 추가의 사진 공정이 전도층(35)을 형성하는 포토 리지스트(58)를 형성하도록 실리콘 기판(40) 상에 수행된다. 이러한 사진 공정으로부터 기인되는 경화된 포토 리지스트(58)는 도9g에 도시되어 있다. 도금 공정이 도9h에 도시된 바와 같이 전도층(35)을 제조하도록 수행된다.
전도층(35) 내의 재료의 일 예는 니켈, 알루미늄 및 구리를 포함한다. 대신 에, 다양한 다른 증착 기술이 진공 증발, 음극 스퍼터링, 증기상 증착을 포함하는 전도층(35)의 제조에서 사용될 수 있다. 포토 리지스트(58)는 도9i에서 제거된다. 최종적으로, 실리콘 기판(40)은 도9j에 도시된 바와 같이 중심(빔 부분)에서 절반으로 절단된다. 실리콘 기판(40)의 양단부의 원하지 않는 부분이 절단된다.
도10a 내지 도10c는 사진 기술을 통해 본 발명의 접촉기(30)를 제조하는 공정의 또 다른 예를 도시하고 있다. 다수개의 쌍의 접촉 구조체가 일체로 형성되고 최종 단계에서 서로로부터 분리되는 도9a 내지 도9i의 예와 달리, 다수개의 분리된 접촉 구조체가 실리콘 기판의 모서리에 형성된다.
도10a에서, 붕소 도핑층(148)은 특정(식각) 영역(143)이 붕소로 도핑되지 않은 영역으로서 한정되는 실리콘 기판(140) 상에 형성된다. 실리콘 이산화물(SiO2) 등의 유전층(152)이 절연체로서 형성되도록 붕소 도핑층(148) 상에 제공된다. 또한, 실리콘 이산화물(SiO2)층(154)도 식각 마스크로서 실리콘 기판(140)의 저부면에 제공된다. 식각 창(156)이 전술된 바와 같이 이방성 식각을 가능하게 하는 사진 공정(도시되지 않음)을 통해 한정된다.
이방성 식각 공정은 도10b에서와 같이 실리콘 기판(140)의 (111) 결정 평면과 더불어 경사부를 형성하는 실리콘 기판(140) 상에 수행된다. 전술된 바와 같이, 이러한 각도는 실리콘 기판(140)의 저부면에 대해 54.7˚이다. 특정 부분(143)이 붕소로 도핑되지 않기 때문에, 이들 영역 내의 실리콘 기판은 식각되어, 도10b의 우측 단부에서 평면도로 핑거(빗)형 구조체를 남기게 된다. 도9f를 참조 하여 전술된 바와 같이, 이러한 식각 중단 제어도 식각 중단부를 사용하지 않고 식각 기간을 제어하여 수행될 수 있다.
도10c에서, 추가의 사진 공정이 포토 리지스트층(도시되지 않음)을 형성하도록 수행되고 전도층(135)이 도금 공정을 통해 형성된다. 최종의 접촉기(30)는 도7에 도시된 바와 같은 적절한 형상으로 절단된다.
도11a 내지 도11c는 실리콘 기판(실리콘 웨이퍼)(40) 상에 다수개의 접촉기를 제조하는 공정의 일 예를 도시하는 개략도이다. 도9a 내지 도9j에 도시된 사진 공정은 도11a에서 실리콘 기판(40) 상에 전도 빔(35)에 의해 도시된 다수개의 접촉기를 형성한다. 실리콘 기판(40)은 예컨대 선분 A-A, 선분 B-B 및 선분 C-C에서 다이싱 또는 식각 공정에서 절단된다. 도11b에 도시된 최종의 접촉기는 전도 빔(35)의 개수가 도11c에 도시된 바와 같이 의도된 적용에서 작을 필요가 있으면 D-D 선분 및 E-E 선분에서 필요에 따라 작은 단위로 추가로 절단될 수 있다.
도12a 및 도12b는 접촉 기판(20) 상에 접촉기(30)를 장착함으로써 본 발명의 접촉 구조체를 조립하는 방법의 예를 도시하는 개략 단면도이다. 접촉 기판(20)의 재료의 일 예는 실리콘 및 세라믹을 포함한다. 기판이 실리콘으로 제조되는 경우에, 접촉기(30)를 장착하는 홈(271 또는 272)이 접촉 기판(20)의 표면 상에 이방성 식각 또는 다른 공정을 통해 형성될 수 있다.
접촉 기판이 실리콘으로 제조될 때, 접촉 기판의 온도 팽창이 시험 중인 반도체 웨이퍼의 온도 팽창을 보상할 수 있다는 측면에서 장점을 갖는다. 세라믹 기 판은 실리콘 기판보다 우수한 기계적 강도 및 물리적 안정성을 갖는다. 접촉 기판의 실리콘 기부(40)는 접촉 기판(20) 상에 제공되는 홈(271 또는 272) 내에 삽입되고 예컨대 접착제 또는 에폭시 수지의 사용으로써 고정된다.
도13a 내지 도13d는 본 발명의 접촉기를 제조하는 공정의 추가 예를 도시하는 개략 단면도이다. 이러한 예에서, 도13d에 도시된 접촉기는 기부 상에 2개의 경사부(2621, 2622)를 갖는다. 경사부(2622)는 후술된 바와 같이 도14에 도시된 바와 같은 접촉 기판의 평면 상에 접촉기를 장착할 때 접촉 기판에 대한 빔의 각도를 결정하는 데 사용될 수 있다.
도13a에서, 붕소 도핑층(248)은 특정(식각) 영역(243)이 붕소로 도핑되지 않은 영역으로서 한정되는 실리콘 기판(240) 상에 형성된다. 실리콘 이산화물(SiO2) 등의 유전층(252)이 절연층으로서 형성되도록 붕소 도핑층(248) 상에 제공된다. 또한, 실리콘 이산화물(SiO2)층(254)도 식각 마스크로서 실리콘 기판(140)의 저부면에 제공된다. 식각 창(256)이 전술된 바와 같이 이방성 식각을 가능하게 하는 사진 공정(도시되지 않음)을 통해 한정된다.
이방성 식각 공정은 도13b에서와 같이 실리콘 기판(240)의 (111) 결정 평면과 더불어 경사부(2621, 2622)를 형성하는 실리콘 기판(240) 상에 수행된다. 전술된 바와 같이, 이러한 각도는 실리콘 기판(240)의 저부면에 대해 54.7˚이다. 대신에, 경사부(2622)는 전술된 식각 공정이 아니라 실리콘 기판(240)을 다이싱함으로 써 제조될 수 있다. 특정 부분(243)이 붕소로 도핑되지 않기 때문에, 이들 영역 내의 실리콘 기판은 식각되어, 도13b의 우측 단부에서 평면도로 핑거(빗)형 구조체를 남기게 된다.
도13c에서, 추가의 사진 공정은 전도층(235)이 도금 등의 증착 공정을 통해 형성되어 포토 리지스트층(도시되지 않음)을 형성하도록 수행되고 된다. 최종의 접촉기(30)는 도13d에 도시된 바와 같은 적절한 형상으로 절단된다.
도14는 접촉기(30) 그리고 접촉기(30)를 장착하는 접촉 기판(20)이 형성되는 본 발명의 접촉 구조체를 도시하는 단면도이다. 접촉기(30)는 도13a 내지 도13d의 사진 공정을 통해 제조된다. 접촉 구조체는 접촉 타겟(320)을 갖는 반도체 웨이퍼(300)에 걸쳐 위치된다. 도5 및 도12의 예와 달리, 이러한 예의 접촉기(30)는 접촉 기판(20)의 평탄면 상에 장착된다. 즉, 도13d에 도시된 실리콘 기판(기부)(240) 상의 경사부(2622)는 접촉 기판(20)의 평면 상에 놓인다. 접촉기(30)는 고온 접착제 등의 접착제(330)로써 접촉 기판(20)의 저부에서 평면에 고정된다.
도14의 예에서, 도5에 유사하게, 상호 연결 트레이스(24)가 접촉 기판(20)의 저부면에서 전도층(235)에 연결된다. 상호 연결 트레이스(24)와 전도층(235) 사이의 이러한 연결은 예컨대 납땜 볼(28)을 통해 형성된다. 접촉 기판(20)은 비아 홀(23) 및 전극(22)을 추가로 포함한다. 전극(22)은 와이어 또는 리드를 통해 프로브 카드 또는 IC 패키지 등의 외부 구조체에 접촉 기판(20)을 상호 연결한다.
이와 같이, 반도체 웨이퍼(300)가 상향으로 이동될 때, 접촉기(30) 그리고 반도체 웨이퍼(300) 상의 접촉 타겟(320)은 서로 기계적으로 그리고 전기적으로 연결된다. 결국, 신호 경로가 접촉 타겟(320)으로부터 접촉 기판(20) 상의 전극(22)으로 형성된다. 또한, 상호 연결 트레이스(24), 비아 홀(23) 및 전극(22)은 프로브 카드 또는 IC 패키지에 맞추도록 큰 피치로 접촉기(30)의 작은 피치를 팬-아웃하도록 기능한다.
도15는 접촉 기판(20)의 평면 상에 장착되는 접촉기를 갖는 도14의 접촉 구조체의 개략도이다. 이러한 예에서, 접착제(330)는 도14에 도시된 바와 같이 실리콘 기부(240) 및 접촉 기판(20)에 의해 형성되는 코너뿐만 아니라 접촉기(30)의 세트의 측면에서 접촉 기판(20)의 표면에 접촉기(30)를 결합하는 데 사용된다.
도16a 및 도16b는 본 발명의 접촉 구조체의 추가 예 그리고 접촉 기판 상에 본 발명의 접촉기를 조립하는 방법을 도시하는 개략 단면도이다. 도16a 및 도16b에서, 접촉기(530)는 실리콘 빔(532), 실리콘 기부(540) 및 전도층(535)에 의해 구성된다. 접촉기(530)는 접착제(560)를 통해 접촉 기판의 표면에 실리콘 기부(540)를 부착함으로써 접촉 기판(520) 상에 장착된다. 접촉 기판(520)은 전극(522, 524) 및 비아 홀(523)을 갖는다.
도16a와 도16b 사이의 접촉 구조체의 차이는 접촉 기판(520) 상의 전극(524)과 접촉기(530)의 전도층(535)을 연결하는 방식에 있다. 도16a에서, 본딩 와이어(572)가 전극(524) 및 전도층(535)을 연결한다. 도16b에서, 납땜 볼(580)이 전극(524) 및 전도층(535)을 연결한다. 일반적으로, 납땜 볼(580)에 의한 연결은 전극(524) 및 전도층(535)이 납땜을 재유동시킬 정도로 충분히 근접할 것 즉 제조 및 조립 공정에서 더욱 높은 정밀도를 요구한다. 나아가, 납땜 영역 내에 잔류되는 접착제는 납땜 볼(580)에 의해 불충분한 연결을 인터페이싱할 수 있다. 이와 같이, 실제의 실행에서, 도16a에 도시된 바와 같은 와이어 본딩에 의한 연결은 바람직하다.
도16a 및 도16b의 예의 접촉기(530)는 이방성 식각 공정을 통해 제조되는 경사 모서리를 실리콘 빔(532)의 근위 및 원위 단부 모두에서 갖는다. 도13 및 도14의 실리콘 기부(240)에 유사한 방식으로, 실리콘 기부(540)도 이방성 식각 공정을 통해 제조되는 양측에서 경사진다. 도16a 및 도16b의 예에서, 실리콘 빔(532)의 근위 단부 그리고 실리콘 기부(540)는 접촉 기판의 표면에 부착된다. 접촉기(530)와 접촉 기판(520)의 표면 사이에 형성되는 공간은 접착제(560)를 인가하도록 이용되어, 접촉 기판(520)에 접촉기(530)를 견고하게 부착한다.
도17은 본 발명의 접촉 구조체의 추가 예의 단면도이다. 도17의 접촉기(630)는 근위 단부에 근접한 계단부(650)가 제공되는 실리콘 빔(632)을 갖는다. 또한, 계단부(650)는 후술된 바와 같이 이방성 식각 공정을 통해 형성된다. 전도층(635)은 계단 형상을 형성하도록 계단부(650) 상에 연장된다. 접촉기(630)가 접촉 구조체(520) 상에 장착될 때, 계단부(650) 상의 전도층(635)은 와이어 본딩을 위해 편리한 수평면을 형성한다.
실리콘 빔(632)의 근위 단부 그리고 실리콘 기부(640)는 접착제(660)의 사용으로써 접촉 기판(520)의 표면에 부착된다. 접착제(660)는 접촉기(630)의 경사 만입부 때문에 접촉기(630) 및 접촉 기판에 의해 형성되는 공간에 인가된다. 접촉 기판(520) 상에 장착될 때, 접촉기(630)는 실리콘 기부(640)의 수치 그리고 실리콘 빔(632)의 근위 단부에 의해 결정되는 소정 방향으로 배향된다. 본딩 와이어(672)는 접촉 기판(520) 상의 전극(524) 그리고 접촉기(630)의 전도층(635)을 연결한다.
도18은 접촉기(630)를 사용하는 접촉 구조체 그리고 본 발명의 도17의 조립 방법의 단면도를 도시하고 있다. 접촉기(630)는 접촉 기판(520)의 표면에 실리콘 기부(640) 그리고 실리콘 빔(632)의 근위 단부를 부착함으로써 접촉 기판(520) 상에 장착된다. 본딩 와이어(672)는 접촉 기판(520) 상의 전극(524) 그리고 접촉기(630)의 전도층(635) 상에 형성된 계단부를 연결한다. 접촉 구조체는 접촉 패드(32)를 갖는 반도체 웨이퍼(300)에 걸쳐 위치된다. 접촉 구조체 및 반도체 웨이퍼(300)가 서로에 가압될 때, 전기 통신이 접촉기(630)와 접촉 패드(320) 사이에 형성되어, 예컨대 반도체 시험 시스템에 의해 반도체 웨이퍼(300)를 시험하는 것을 가능하게 한다.
도19a 내지 도19f는 도16a 및 도16b에 도시된 본 발명의 접촉기(530)를 제조하는 공정의 일 예를 도시하고 있다. 도19a의 평면도에서, 예컨대 사진 공정을 통해, 마스크 패턴(552)이 (100) 결정 평면으로 절단되는 실리콘 기판(540)의 상부면 상에 형성된다. 마스크 패턴(552)은 예컨대 실리콘 이산화물(SiO2)층으로 제조된다. 실리콘 이산화물층(마스크 패턴)(552)은 전도층(535)과 접촉기(630)의 실리콘 빔(532) 사이의 절연체로서뿐만 아니라 이방성 식각이 수행될 때 식각 마스크로서도 기능한다. 도시 목적을 위해, 이러한 예는 다수개의 접촉기가 실제의 실행에서 동시에 제조되더라도 4개의 접촉기를 제조하는 단지 4개의 패턴을 도시하고 있다.
예컨대 식각의 기간에 의해 식각 공정을 제어하면서 실리콘 기판(640)의 상부면에 이방성 식각 공정을 적용함으로써, 실리콘 빔(532)은 도19b의 단면도에 도시된 바와 같이 실리콘 기판 상에 형성된다. 실리콘 기판(540)은 (100) 결정 평면으로 절단되기 때문에, 이방성 식각을 통해, 대각선 모서리가 실리콘 빔의 각각의 단부에 형성된다. 대각선 모서리의 각도는 실리콘 기판(40)의 표면에 대해 54.7˚이다. 모서리 각도는 실리콘 기판(40)의 (111) 결정 평면과 동일하다.
마찬가지로, 실리콘 기판(540)의 저부면 상에, 마스크 패턴(554)이 도19c에 도시된 바와 같이 형성된다. 마스크 패턴(554)은 실리콘 기부(540)를 형성하도록 이방성 식각 중 식각 마스크로서 기능한다. 이와 같이, 기간에 의해 진행을 제어하면서 실리콘 기판(640)의 저부면에 이방성 식각 공정을 적용함으로써, 실리콘 기부(540)는 도19d의 단면도에 도시된 바와 같이 실리콘 기판에 형성된다. 실리콘 기부(540)는 각도가 실리콘 기판(540)의 표면에 대해 54.7˚인 양측에 대각선 모서리를 갖는다. 접촉기(530)의 단면도는 실리콘 기부(540) 및 실리콘 빔(532)을 갖는다.
도19e는 본 발명의 접촉기(530)의 평면도이다. 이방성 식각 때문에, 실리콘 빔(532) 및 실리콘 기부(540) 이외의 실리콘 기판은 식각되어, 2개의 인접한 실리콘 빔(532) 사이에 자유 공간(536)을 형성한다. 도19f의 단면도에서, 전도성 재료가 실리콘 빔(532)의 상부면 상에 도금 등에 의해 증착된다. 이와 같이, 전도층(535)은 실리콘 빔(532)의 양단부들 사이에 형성되어, 접촉기(530)를 완성시킨다. 도시되어 있지 않지만, 전술된 바와 같이, 실리콘 이산화물(SiO2) 등의 절연층은 전기적으로 절연하도록 실리콘 빔(532)과 전도층(535) 사이에 제공된다.
도20a 내지 도20h는 도17 및 도18에 도시된 본 발명의 접촉기(630)를 제조하는 공정의 일 예를 도시하고 있다. 실리콘 기판(640)의 평면도인 도20a에서, 마스크 패턴(652)이 (100) 결정 평면으로 절단되는 실리콘 기판(640)의 상부면 상에 형성된다. 전형적으로, 마스크 패턴(652)은 실리콘 이산화물(SiO2)층으로 제조된다. 전술된 바와 같이, 마스크 패턴(652)은 전도층(635)과 접촉기(630)의 실리콘 빔(632) 사이의 절연체로서뿐만 아니라 이방성 식각이 수행될 때 식각 마스크로서도 작용한다. 다수개의 접촉기가 실제의 실행에서 동시에 제조되더라도, 이러한 예는 도시 목적만을 위해 4개의 접촉기(630)를 제조하는 단지 4개의 패턴을 도시하고 있다.
예컨대 식각의 기간에 의해 식각 공정을 제어하면서 실리콘 기판(640)의 상부면에 이방성 식각 공정을 적용함으로써, 계단부(650)는 도20b의 단면도에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(640) 상에 형성된다. 실리콘 기판(640)은 (100) 결정 평면으로 절단되기 때문에, 이방성 식각을 통해, 각각의 계단부(650)는 양단부에서 평탄면 및 경사 모서리를 갖는다.
도20c의 공정에서, 마스크 패턴(654)이 실리콘 기판(640)의 상부면 상에 형성된다. 각각의 마스크 패턴(654)은 실리콘 기판(640)의 수평면을 따라 추가로 연장될 뿐만 아니라 대응 계단부(650)를 덮는다. 도20d에서, 식각 시간을 제어하면서 실리콘 기판(640)의 상부면에 이방성 식각 공정을 적용함으로써, 실리콘 빔(632)은 실리콘 기판(640) 상에 형성된다. 각각의 실리콘 빔은 도17 및 도18에 도시된 바와 같이 본딩 계단부로서 기능하는 계단부(650)를 갖는다. 이방성 식각을 통해, 대각선 모서리가 실리콘 빔(632)의 각각의 단부에 형성된다.
마찬가지로, 실리콘 기판(640)의 저부면 상에, 마스크 패턴(656)이 도20e에 도시된 바와 같이 형성된다. 각각의 마스크 패턴(656)은 실리콘 기부(640)를 형성하도록 이방성 식각 중 식각 마스크로서 기능한다. 이와 같이, 기간에 의해 진행을 제어하면서 실리콘 기판(640)의 저부면에 이방성 식각 공정을 적용함으로써, 실리콘 기부(640)는 도20f의 단면도에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(640)에 형성된다. 실리콘 기부(640)는 각도가 실리콘 기판(640)의 표면에 대해 54.7˚인 양측에 대각선 모서리를 갖는다. 접촉기(630)의 단면도는 실리콘 기부(640) 그리고 실리콘 기부(640) 상의 실리콘 빔(632) 및 계단부(650)를 도시하고 있다.
도20g는 본 발명의 접촉기(630)의 평면도이다. 이방성 식각 때문에, 실리콘 빔(632), 계단부(650) 및 실리콘 기부(640) 이외의 실리콘 기판은 식각되어, 2개의 인접한 실리콘 빔(632) 사이에 자유 공간(636)을 형성한다. 도20h의 단면도에서, 전도성 재료가 실리콘 빔(632)의 상부면 상에 도금 등에 의해 증착된다. 이와 같이, 전도층(635)은 실리콘 빔(632)의 양단부들 사이에 형성되어, 접촉기(630)를 완성시킨다. 도시되어 있지 않지만, 전술된 바와 같이, 실리콘 이산화물(SiO2) 등의 절연층은 전기적으로 절연하도록 실리콘 빔(632)과 전도층(635) 사이에 제공된다.
본 발명에 따르면, 접촉 구조체는 차세대 반도체 기술의 요건을 충족시키는 매우 높은 주파수 대역폭을 갖는다. 프로브 접촉기는 반도체 제조 공정에서 사용되는 현대적 소형화 기술을 통해 형성되므로, 다수개의 접촉기가 동시에 다수개의 반도체 소자를 시험하는 데 적절한 작은 공간 내에 정렬될 수 있다.
다수개의 접촉기가 수동 조작을 포함하지 않고 미세 제조 기술의 사용으로써 기판 상에 동시에 제조되므로, 접촉 성능 측면에서 일관된 품질, 높은 신뢰성 및 긴 수명을 달성하는 것이 가능하다. 나아가, 접촉 구조체는 시험 중인 소자와 동일한 기판 재료 상에 제조될 수 있기 때문에, 위치 에러를 회피할 수 있는 시험 중인 소자의 온도 팽창 계수를 보상하는 것이 가능하다.
단지 양호한 실시예만 여기에 구체적으로 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 다수개의 변형예 및 변화예가 전술된 개시 내용에 비추어 그리고 본 발명의 사상 및 의도된 범주를 벗어나지 않고 첨부된 청구의 범위의 목적 내에서 가능하다는 것이 이해된다.

Claims (22)

  1. 접촉 타겟과 전기 접속을 형성하는 접촉 구조체이며,
    각도가 실리콘 기판의 결정 평면에 의존하는 각각의 단부에서 경사 모서리를 갖는 실리콘 기부와, 상기 실리콘 기부 상에 형성되며 접촉 단부 및 지지 단부를 갖는 실리콘 빔과, 상기 실리콘 빔의 상부면 상에 형성되는 전도층을 각각 포함하는 복수개의 접촉기와,
    표면 상에 상기 복수개의 접촉기를 장착하는 접촉 기판을 포함하며,
    상기 접촉 단부는 상기 실리콘 기부로부터 돌출되고,
    상기 각각의 접촉기는, 상기 실리콘 기부와 상기 실리콘 빔의 상기 지지 단부가 접착제를 통해 상기 접촉 기판의 표면에 연결되어 소정 대각선 방향으로 상기 실리콘 빔을 배향시키는 방식으로 상기 접촉 기판 상에 장착되고,
    상기 각각의 지지 단부 및 접촉 단부는 각도가 결정 평면에 의존하는 대각선 모서리를 갖고, 상기 지지 단부는 장착될 때 상기 실리콘 기부로부터 돌출되어 상기 접촉 기판의 표면과 접촉되는 접촉 구조체.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 접촉 기판은 실리콘으로 제조되는 접촉 구조체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 접촉 기판은 세라믹으로 제조되는 접촉 구조체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 접촉 기판의 표면 상에 제공되고 일단부에서 상기 접촉기의 상기 전도층에 각각 연결되는 복수개의 접촉 트레이스를 추가로 포함하는 접촉 구조체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 접촉 기판 상의 상기 접촉 트레이스와 상기 접촉기의 상기 전도층은 본딩 와이어를 통해 연결되는 접촉 구조체.
  7. 제5항에 있어서, 상기 접촉 기판 상의 상기 접촉 트레이스와 상기 접촉기의 상기 전도층은 납땜 볼을 통해 연결되는 접촉 구조체.
  8. 제5항에 있어서, 상기 접촉 기판의 상부면 및 저부면 사이에서 연장되고 상기 접촉 트레이스의 타단부에 연결되는 복수개의 비아 홀과, 외부 부품과 전기 접속하도록 상기 복수개의 비아 홀에 연결되는 복수개의 전극을 추가로 포함하는 접촉 구조체.
  9. 접촉 타겟과 전기 접속을 형성하는 접촉 구조체이며,
    각도가 실리콘 기판의 결정 평면에 의존하는 각각의 단부에서 경사 모서리를 갖는 실리콘 기부와, 상기 실리콘 기부 상에 형성되며 접촉 단부 및 지지 단부를 갖는 실리콘 빔과, 상기 실리콘 빔의 상부면 상에 형성되고, 소정 결정 평면을 따라 경사진 모서리로 형성되는 계단부를 갖는 전도층을 각각 포함하는 복수개의 접촉기와,
    표면 상에 상기 복수개의 접촉기를 장착하는 접촉 기판을 포함하며,
    상기 접촉 단부는 상기 실리콘 기부로부터 돌출되고,
    상기 각각의 접촉기는, 상기 실리콘 기부와 상기 실리콘 빔의 상기 지지 단부가 접착제를 통해 상기 접촉 기판의 표면에 연결되어 소정 대각선 방향으로 실리콘 빔을 배향시키는 방식으로 상기 접촉 기판 상에 장착되고,
    상기 각각의 지지 단부 및 접촉 단부는 각도가 결정 평면에 의존하는 대각선 모서리를 갖고, 상기 지지 단부는 장착될 때 상기 실리콘 기부로부터 돌출되어 상기 접촉 기판의 표면과 접촉되는 접촉 구조체.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서, 상기 접촉 기판은 실리콘으로 제조되는 접촉 구조체.
  12. 제9항에 있어서, 상기 접촉 기판은 세라믹으로 제조되는 접촉 구조체.
  13. 제9항에 있어서, 상기 접촉 기판의 표면 상에 제공되고 일단부에서 상기 접촉기의 상기 전도층에 각각 연결되는 복수개의 접촉 트레이스를 추가로 포함하는 접촉 구조체.
  14. 제13항에 있어서, 상기 접촉 기판 상의 상기 접촉 트레이스와 상기 접촉기의 상기 전도층은 일단부가 상기 전도층 상의 상기 계단부에 결합되는 본딩 와이어를 통해 연결되는 접촉 구조체.
  15. 제13항에 있어서, 상기 접촉 기판의 상부면 및 저부면 사이에서 연장되고 상기 접촉 트레이스의 타단부에 연결되는 복수개의 비아 홀과, 외부 부품과 전기 접속하도록 상기 복수개의 비아 홀에 연결되는 복수개의 전극을 추가로 포함하는 접촉 구조체.
  16. 접촉 타겟과의 전기 통신을 위한 접촉 구조체를 제조하는 방법이며,
    (100) 결정 평면으로 절단된 실리콘 기판을 제공하는 단계와,
    상기 실리콘 기판의 상부면 상에 제1 식각 마스크 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 실리콘 기판의 상부면에 제1 식각 공정을 적용하여 접촉기의 실리콘 빔을 형성하는 단계와,
    상기 실리콘 기판의 저부면 상에 제2 마스크 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 실리콘 기판의 저부면에 제2 식각 공정을 적용하여 접촉기의 실리콘 기부를 형성하는 단계와,
    상기 실리콘 빔의 상부면 상에 전도성 재료를 증착하여 전도층을 형성하는 단계와,
    소정 대각선 방향으로 접촉 기판 상에 상기 단계들로 제조된 복수개의 접촉기를 장착하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 식각 공정 후에 상기 실리콘 빔은 지지 단부 및 접촉 단부를 갖고, 상기 각각의 지지 단부 및 접촉 단부는 상기 제1 식각 공정이 이방성 식각을 행할 때 각도가 상기 실리콘 기판의 결정 평면에 의존하는 대각선 모서리를 갖는 접촉 구조체의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제2 식각 공정 후에 상기 실리콘 기부는 상기 제2 식각 공정이 이방성 식각을 행할 때 각도가 상기 실리콘 기판의 결정 평면에 의존하는 각각의 단부에서 경사 모서리를 갖는 접촉 구조체의 제조 방법.
  18. 삭제
  19. 제16항에 있어서, 상기 접촉 기판 상에 상기 접촉기를 장착하는 단계는 접착제를 통해 상기 접촉 기판의 표면에 상기 실리콘 기부와 상기 실리콘 빔의 상기 지지 단부를 연결하여 소정 대각선 방향으로 상기 실리콘 빔을 배향시키는 단계를 포함하는 접촉 구조체의 제조 방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 제1 식각 마스크 패턴을 형성하는 단계 전, 상기 실리콘 기판의 상부면 상에 식각 마스크 패턴을 형성하는 단계와, 상기 실리콘 기판의 상부면에 식각 공정을 적용하여 상기 실리콘 빔 상의 상기 전도층의 계단부를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 접촉 구조체의 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 접촉 기판 상에 상기 접촉기를 장착하는 단계는 접착제를 통해 상기 접촉 기판의 표면에 상기 실리콘 기부와 상기 실리콘 빔의 상기 지지 단부를 연결하여 소정 대각선 방향으로 상기 실리콘 빔을 배향시키는 단계와, 상기 접촉기와 상기 접촉 기판 상에 제공되는 접촉 트레이스를 연결하는 단계를 포함하는 접촉 구조체의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 접촉기와 상기 접촉 트레이스를 연결하는 단계는 상기 접촉 트레이스와 상기 전도층의 상기 계단부 사이에 와이어를 본딩하는 단계를 포함하는 접촉 구조체의 제조 방법.
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