KR20090075058A - 반도체 검사 장치의 접촉 단자 - Google Patents

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KR20090075058A
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Abstract

본 발명은 반도체 검사 장치의 접촉 단자를 제공한다. 이 접촉 단자는 모재와 그리고 모재를 피복하고, 비점착성을 갖는 유기물 및 비산화성 금속이 혼합된 복합층을 포함한다.
반도체 검사 장치, 접촉 단자, 주석

Description

반도체 검사 장치의 접촉 단자{CONTACT TERMINAL OF SEMICONDUCTOR TEST APPARATUS}
본 발명은 반도체 검사 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 반도체 검사 장치의 접촉 단자에 관한 것이다.
반도체 소자(semiconductor device)가 하나의 완성된 반도체 소자 패키지(semiconductor device package)로 그 성능을 다하기 위해서는 수많은 공정들을 거쳐서 완성된다. 그 공정들은 반도체 웨이퍼(semiconductor wafer)의 생산, 반도체 소자의 제조(FABrication : FAB), 조립(assembly), 검사 공정으로 크게 나눌 수 있다.
검사 공정은 완성된 반도체 소자의 불량 여부 및 그 신뢰성을 확인하기 위하여 수행된다. 검사 공정은 웨이퍼 상태의 전기적 검사(EDS : Electrical Die Sort) 및 반도체 소자 패키지 상태의 전기적 검사 공정을 포함한다. 검사 공정은 반도체 소자의 모든 입출력 단자를 검사 신호 발생 회로, 즉 반도체 검사 장치와 연결하여 정상적인 동작이 이루어지는 지 여부 및 단선 유무를 검사하는 전기적 신호 특성 테스트를 포함한다. 반도체 장치의 검사는 정확하게 수행되야 한다. 게다가, 반도 체 검사 장치는 많은 반도체 장치를 검사해야 하므로, 반도체 검사 장치는 높은 검사 신뢰도를 갖아야 한다. 검사 공정의 정확도 및 신뢰도의 여부가 완성된 반도체 장치의 품질에 큰 영향을 줄 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 검사 공정의 높은 정확도와 신뢰성을 가질 수 있는 반도체 검사 장치의 접촉 단자를 제공하는 데 있다.
상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 반도체 검사 장치의 접촉 단자를 제공한다. 이 접촉 단자는 모재와; 그리고 상기 모재를 피복하고, 비점착성을 갖는 유기물 및 비산화성 금속이 혼합된 복합층을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 비산화성 금속은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 및 루테늄(Ru) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 유기물은 불소 수지 계열의 유기물을 포함할 수 있다. 상기 유기물은 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 테드라 플루오르에틸렌-페르플루오르 알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 폴리플루오르화비닐리덴(PVDF), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리클로로트리 플루오로에틸렌(PCTFE), 테드라 플루오르에틸렌-헥사플루오르프로필렌 공중합체(FEP), 및 테드라 플루오르에틸렌-에틸렌공중합체(ETFE) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 모재는 피검사 대상인 반도체 장치의 입출력 단자와 전기적으로 연결할 수 있는 접촉 영역을 포함하고, 상기 복합층은 상기 접촉 영역의 모재를 덮을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 모재는 베릴륨 동(BeCu) 합금, 텅스텐(W), 및 레늄 텅스텐(ReW) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 모재와 상기 복합층 사이에 개재되며, 상기 모재와 상기 복합층을 접착시키는 접착층을 더 포함될 수 있다. 상기 접착층은 니켈 도금층 또는 구리 도금층을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 모재는 막대 형상(bar type)을 가지며, 상기 접촉 영역의 모재는 한개 또는 다수 개의 첨두(sharp head)들을 가질 수 있다.
상기 막대 형상은 구부러진 막대 형상을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 모재는 평탄한 접촉면을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 모재는 요철 형상의 접촉면을 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 검사 공정은 높은 정확도 및 높은 신뢰도를 가질 수 있다. 이에 따라, 반도체 장치의 수율 및 품질이 향상될 수 있다. 게다가, 반도체 검사 장치의 접촉 단자의 유지 보수도 용이해지므로 반도체 검사 장치의 수명이 길어진다.
첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 검사 장치의 접촉 단자의 단면도이다. 도 2는 본 발명이 실시예에 따른 반도체 검사 장치의 접촉 단자의 복합층을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 검사 장치의 접촉 단자(110)는 모재(100) 및 복합층(105)을 포함한다. 모재(100)는 베릴륨 카파(BeCu), 텅스텐(W), 및 레늄 텅스텐(ReW) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 접촉 영역(A)은 피검사 대상인 반도체 장치에 전기적 신호를 인가하기 위해 반도체 장치의 입출력 단자(150)와 접촉되는 영역으로 정의한다. 비접촉 영역(B)은 상기 반도체 장치에 전기적 신호를 인가하기 위해 통로 역할을 하는 영역으로 정의한다. 반도체 장치의 입출력 단자(150)는 가령, 반도체 소자의 입출력 단자 또는 반도체 소자를 포함한 반도체 소자 패키지의 입출력 단자일 수 있다.
복합층(105)이 모재(100)를 피복할 수 있다. 복합층(105)은 접촉 영역(A)의 모재(100) 상에 형성될 수 있다. 즉, 복합층(105)은 접촉 영역(A)의 일부를 덮을 수 있으나, 복합층(105)은 접촉 영역(A)의 전부를 덮는 것이 바람직하다. 복합층(105)의 구조는 도시 편의 상의 배열로서 실제적인 구조는 아닐 수 있다. 복합층(105)은 비점착성을 갖는 유기물(103a) 및 비산화성 금속(104a)을 포함할 수 있다. 상기 유기물(103a)은 불소 수지 계열의 유기물을 포함할 수 있다. 비점착성은 접촉하는 다른 물질과 잘 접착하지 않는 성질로 정의한다. 상기 유기물(103a)은 가 령, 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE, 이하 테프론이라 함), 테드라 플루오르에틸렌-페르플루오르 알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 폴리플루오르화비닐리덴(PVDF), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리클로로트리 플루오로에틸렌(PCTFE), 테드라 플루오르에틸렌-헥사플루오르프로필렌 공중합체(FEP), 및 테드라 플루오르에틸렌-에틸렌공중합체(ETFE) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
반도체 검사 장치의 접촉 단자(110)는 피검사 대상인 많은 반도체 장치들의 입출력 단자(150)들과 접촉해야 한다. 상기 입출력 단자(150)는 주석(Sn) 또는 주석(Sn) 및 납(Pb)을 포함할 수 있다. 상기 접촉 단자(110)의 복합층(105)에 함유된 유기물(103a)은 반도체 장치의 입출력 단자(150)들과 접촉 시에 입출력 단자(150)들에 포함된 주석(Sn) 또는 주석(Sn) 및 납(Pb)이 상기 접촉 단자(110)에 잘 붙지않게 하는 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 반도체 장치의 입출력 단자(150)들과의 반복적인 접촉에 의한 주석(Sn) 또는 주석(Sn) 및 납(Pb)의 상기 접촉 단자(110)로의 부착이 억제될 수 있다. 따라서, 이들의 산화 피막 가령, 상기 접촉 단자(110) 상에 주석 산화막(SnO2)의 발생도 억제될 수 있다. 결과적으로, 상기 접촉 단자(110)와 반복되어 접촉되는 피검사 대상인 반도체 장치의 입출력 단자(150) 사이의 접촉 저항이 일정하게 유지될 수 있다. 본 발명에 따르면, 검사 공정의 전기적 신호는 교체되는 많은 반도체 장치들에 일정하게 인가될 수 있어, 검사 공정의 신뢰도가 높아지고 반도체 장치의 수율 및 품질이 향상될 수 있다. 게다가, 상기 복합층(105)에 혼합된 유기물(103a)로 인해 주석(Sn) 또는 주석(Sn) 및 납(Pb)이 상 기 접촉 단자(110)에 잘 붙지않으므로, 반도체 검사 장치의 접촉 단자(110)의 유지 및 보수도 용이해질 수 있다. 이에 따라, 반도체 검사 장치의 수명이 길어질 수 있다.
비산화성 금속(104a)은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 및 루테늄(Ru) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 복합층(105)은 비산화성 금속(104a)을 포함하므로 반도체 검사 장치의 접촉 단자(110)의 표면 산화가 억제될 수 있다. 또한, 비산화성 금속(104a)은 양호한 도전성을 가지므로, 상기 접촉 단자(110)의 도전성도 양호할 수 있다. 이에 따라, 검사 공정의 전기적 신호를 반도체 장치에 정확히 인가할 수 있어, 검사 공정의 정확도가 높아질 수 있다.
도 2를 참조하면, 복합층(105)은 가령, 전기 도금 공정 및 스퍼터링 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 전기 도금 공정을 수행하여 모재(100)를 피복하는, 금 입자(104b)들로 이루어지는 금 도금층을 형성할 수 있다. 금 도금층을 형성한 후, 스퍼터링 공정을 수행하여 복합층이 형성될 수 있다. 즉, 테프론 모재(140)를 타겟(Target)으로 금 도금층에 테프론 입자(103b)들을 제공하여 도 1에 도시한 것과 유사하게, 테프론 입자(103b)들과 금 입자(104b)들이 혼합된 복합층이 형성될 수 있다.
접착층(102)이 모재(100)와 복합층(105) 사이에 더 개재될 수 있다. 접착층(102)은 모재(100) 표면에 타금속이 쉽게 접합되는 것을 도우며, 전기적 전도성이 양호한 도금층일 수 있다. 접착층(102)은 가령, 니켈 도금층 또는 구리 도금층 을 포함할 수 있다. 접착층(102)은 가령, 전기 도금법을 수행하여 형성될 수 있다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 제 1 내지 제 4 적용예들에 따른 반도체 검사 장치의 접촉 단자 및 피검사 대상인 반도체 장치를 나타내는 단면도들이다. 피검사 대상인 반도체 장치에 따라, 반도체 검사 장치의 접촉 단자는 외형 및 개수를 달리하여 반도체 검사 장치에 적용될 수 있다. 상기 적용예들을 간략히 설명하기 위해, 반도체 장치 및 반도체 검사 장치의 다른 구성 부품들의 도시 및 설명이 생략된다.
도 3은 본 발명의 제 1 적용예에 따른 반도체 검사 장치의 접촉 단자 및 피검사 대상인 반도체 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 피검사 대상인 반도체 장치(200)가 제공된다. 반도체 장치(200)는 가령, 파인 피치 볼 그리드 어레이(Fine pitch Ball Grid Array : BGA) 또는 칩 스케일 패키지(Chip Scale Package: CSP) 형태의 반도체 소자 패키지일 수 있다. 상기 반도체 장치(200)는 기판(220), 상기 기판(220) 상의 반도체 소자(미도시)를 포함하는 몰드부(240), 및 입출력 단자(210a)들을 포함한다.
상기 입출력 단자(210a)는 상기 반도체 소자와 전기적으로 연결되며, 상기 기판(220)의 하부면에 격자형으로 배열될 수 있다. 상기 입출력 단자(210a)는 가령, 주석 또는 주석 및 납을 포함하는 솔더 볼일 수 있다. 본 발명에 따른 반도체 검사 장치의 접촉 단자(110a)들이 상기 입출력 단자(210a) 아래에 정렬될 수 있다. 상기 접촉 단자(110a)는 가령, 막대 형상(bar type)을 가질 수 있다. 상기 입출력 단자(210a)와 접촉하는 접촉 단자(110a)는 상기 입출력 단자(210a)와 접촉이 용이하도록 한개 또는 다수개의 첨두(sharp head)들을 가질 수 있다. 상기 접촉 단 자(110a) 가령, 검사 소켓(test socket)의 소켓 핀(socket pin)일 수 있다.
검사 방법을 간략히 설명하면, 상기 접촉 단자(110)는 상기 기판(220)의 하부면과 수직한 방향으로 상기 접촉 단자(110)와 상기 입출력 단자(210a)이 접촉하도록 이동할 수 있다. 상기 접촉 단자(110)들은 상기 접촉 단자(110)과 접촉한 후, 반도체 검사 장치는 상기 접촉 단자(110)들을 통하여 상기 반도체 장치(200)에 전기적 신호를 인가한다. 검사를 종료한 후, 상기 접촉 단자(110)들은 반도체 장치(200)의 입출력 단자와 이격되도록 이동한 후, 반도체 장치(200)는 다른 피검사 대상인 반도체 장치(200)로 교체된다.
도 4는 본 발명의 제 2 적용예에 따른 반도체 검사 장치의 접촉 단자 및 피검사 대상인 반도체 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 피검사 대상인 반도체 장치(200a)가 제공된다. 반도체 장치(200a)는 가령, 볼 그리드 어레이(Ball Grid Array : BGA) 형태의 반도체 소자 패키지일 수 있다. 상기 반도체 장치(200a)는 기판(220), 상기 기판(220) 상의 반도체 소자(미도시)를 포함하는 몰드부(240), 및 입출력 단자(210b)들을 포함한다.
상기 입출력 단자(210b)는 상기 기판(220)의 하부면에 격자형으로 배열된다. 상기 입출력 단자(210b)는 가령, 주석 또는 주석 및 납을 포함하는 솔더 볼일 수 있다. 입출력 단자(210b)의 간격에 따라, 입출력 단자(210b) 하나당 접촉 단자(110b)의 갯수는 2개, 3개, 또는 4개일 수 있다. 접촉 단자(110b)를 2개 사용하는 경우, 상기 입출력 단자(210b)들의 피치가 작은 마이크로 볼 그리드 어레이(Micro Ball Grid Array: MBGA) 형태의 패키지가 적합할 수 있다. 상기 접촉 단 자(110b)를 3개 또는 4개 사용하는 경우, 접촉 단자(110b)를 2개 사용하는 경우보다 안정적인 전기적 접촉이 이루어질수 있다. 그러나, 솔더 볼의 피치 간격에 제약을 받게되어 입출력 단자(210b)의 피치가 큰 볼 그리드 에레이(Ball Grid Array: BGA) 형태의 패키지에 적합하다.
본 발명에 따른 반도체 검사 장치의 접촉 단자(110b)가 상기 입출력 단자(210b)의 양측에 정렬될 수 있다. 제 1 적용예와 달리, 접촉 단자(110b)는 가령, 구부러진 막대 형상(bar type)을 가질 수 있고, 입출력 단자(210b) 하나 당 2개를 갖는 핀치 타입(pinch type)일 수 있다. 상기 입출력 단자(210a)와 접촉하는 접촉 단자(110a)는 상기 입출력 단자(210a)와 접촉이 용이하도록 한개 또는 다수개의 첨두(sharp head)들을 가질 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 3 적용예에 따른 반도체 검사 장치의 접촉 단자 및 피검사 대상인 반도체 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 피검사 대상인 반도체 장치(300)가 제공된다. 반도체 장치(300)는 가령, 쿼드 플랫 패키지(Quad Flat Package: QFP) 또는 신 스몰 아웃라인 패키지(Thin Small Outline Package: TSOP) 형태의 반도체 소자 패키지일 수 있다. 상기 반도체 장치(300)는 리드 프레임부(lead frame portion, 310) 및 입출력 단자(320)를 포함한다.
입출력 단자(320)는 리드 프레임(310) 내부의 반도체 소자와 전기적으로 연결되며, 리드 프레임(310)의 외곽을 관통하여 연장되어 있다. 상기 연장된 입출력 단자(320)는 가령, 봉 형상(rod type)을 가질 수 있다. 상기 입출력 단자(320)는 주석 또는 주석 및 납을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 적용예와 달리, 상기 접촉 단자(110c)는 상기 입출력 단자(320)와 접촉이 용이하도록, 가령 평탄한 접촉면(110f)을 가지거나 요철 형상의 접촉면(110y)을 가질 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 4 적용예에 따른 반도체 검사 장치의 접촉 단자 및 피검사 대상인 반도체 장치를 나타내는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 피검사 대상인 반도체 장치(400)가 제공된다. 상기 반도체 장치(400)는 반도체 칩(412) 및 입출력 단자(414)를 포함한다. 반도체 칩(412)은 반도체 칩 내부에 회로부(미도시)를 포함한다.
입출력 단자(414)는 반도체 칩(412)의 가장 자리를 따라서 형성될 수 있고, 상기 회로부와 전기적으로 연결되는, 소위 본딩 패드일 수 있다. 상기 입출력 단자(414)는 가령, 주석 또는 주석 및 납을 포함할 수 있다. 상기 접촉 단자(110d)는 웨이퍼 상태의 검사용 검사기(tester, 미도시)와 연결을 위하여, 본딩 패드와 접촉하는 플로브 카드용 프로브 팁(probe tip)일 수 있다. 상기 접촉 단자(110d)들은 고정대(416) 상에 상기 입출력 단자(414)들에 대응되는 복수 개의 접촉 단자(110d)들이 배열된 고정된 구조를 가질 수 있다. 복수 개의 접촉 단자(110d)들은 일단부가 소정의 각으로 꺾여져 있는 캔틸레버(cantilever) 형태일 수 있다
제 1 내지 제 3 적용예와 달리, 웨이퍼 상태의 전기적 검사에서 사용되는 프로브 팁에도 본 발명이 적용가능하다.
상기한 실시예들 및 적용예들의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 제공하기 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 그리고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 검사 장치의 접촉 단자의 단면도이다.
도 2는 본 발명이 실시예에 따른 반도체 검사 장치의 접촉 단자의 복합층을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 적용예에 따른 반도체 검사 장치의 접촉 단자 및 피검사 대상인 반도체 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 적용예에 따른 반도체 검사 장치의 접촉 단자 및 피검사 대상인 반도체 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 적용예에 따른 반도체 검사 장치의 접촉 단자 및 피검사 대상인 반도체 장치를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 4 적용예에 따른 반도체 검사 장치의 접촉 단자 및 피검사 대상인 반도체 장치를 나타내는 단면도이다.

Claims (12)

  1. 모재와; 그리고
    상기 모재를 피복하고, 비점착성을 갖는 유기물 및 비산화성 금속이 혼합된 복합층을 포함하는 반도체 검사 장치의 접촉 단자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기물은 불소 수지 계열의 유기물를 포함하는 반도체 검사 장치의 접촉 단자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 비산화성 금속은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 및 루테늄(Ru) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 반도체 검사 장치의 접촉 단자.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 유기물은 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 테드라 플루오르에틸렌-페르플루오르 알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 폴리플루오르화비닐리덴(PVDF), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리클로로트리 플루오로에틸렌(PCTFE), 테드라 플루오르에틸렌-헥사플루오르프로필렌 공중합체(FEP), 및 테드라 플루오르에틸렌-에틸 렌공중합체(ETFE) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 반도체 검사 장치의 접촉 단자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 모재는 피검사 대상인 반도체 장치의 입출력 단자와 전기적으로 연결할 수 있는 접촉 영역을 포함하고,
    상기 복합층은 상기 접촉 영역의 모재를 덮는 것을 특징으로 하는 반도체 검사 장치의 접촉 단자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 모재는 베릴륨 동(BeCu) 합금, 텅스텐(W), 및 레늄 텅스텐(ReW) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 반도체 검사 장치의 접촉 단자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 모재와 상기 복합층 사이에 개재되며, 상기 모재와 상기 복합층을 접착시키는 접착층을 더 포함하는 반도체 검사 장치의 접촉 단자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 접착층은 니켈 도금층 또는 구리 도금층을 포함하는 반도체 검사 장치의 접촉 단자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 모재는 막대 형상(bar type)을 가지며, 한개 또는 다수 개의 첨두(sharp head)들을 갖는 반도체 검사 장치의 접촉 단자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 막대 형상은 구부러진 막대 형상을 포함하는 반도체 검사 장치의 접촉 단자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 모재는 평탄한 접촉면을 갖는 반도체 검사 장치의 접촉 단자.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 모재는 요철 형상의 접촉면을 갖는 반도체 검사 장치의 접촉 단자.
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