TWI503551B - 用於終止半導體晶圓探針裝置之裝置與方法 - Google Patents

Description

用於終止半導體晶圓探針裝置之裝置與方法

本發明一般係關於半導體測試設備，更特定言之，係關於用於半導體測試設備內之一探針裝置，其用於電性探測一半導體晶圓上之器件。

半導體行業需要進入半導體晶圓上的許多電子器件。隨著半導體行業成長及器件變得愈來愈複雜，許多電性器件，最常見為半導體器件，必須經過電性測試，例如針對洩漏電流及極低操作電流。此等電流通常低於100fA。此外，通常需要在廣泛溫度範圍上評估電流及器件特徵，以瞭解溫度對器件之影響程度。同時，由於介電質之材料特徵，在廣泛操作溫度範圍上測試半導體器件之特徵常較為困難。

為有效地測量低於100fA(毫微微安培)之電流，量測信號必須與外部電性干擾、穿過介電材料之洩漏電流、寄生電容、摩擦雜訊、壓電雜訊、及介電吸收等隔離。

因此，需要用於在廣泛溫度範圍上電性探測低電流處之半導體器件的改良半導體測試設備。

為解決上訴及其他問題，本發明提供一種探針裝置，其具有探測半導體器件且並排地終止於信號電纜的一探針。更特定言之，本發 明提供一種具有一探針之探針裝置，該探針探測一半導體器件並於該探針之一近端及該信號電纜之一遠端並排地終止一信號電纜。

本發明之一具體實施例中，該探針裝置包括：一底盤；黏著於該底盤內之一介電區塊，其用於固定該探針，該探針於該底盤上自該探針之一近端延伸至該介電區塊，穿過該介電區塊，並於該探針之一遠端從該介電區塊向該半導體器件突出；以及一終止裝置，其係黏著於該底盤內，用於並排地終止該探針之該近端於該信號電纜之一遠端。

另一具體實施例中，該探針沿一介電板向位於該探針之一遠端的半導體器件延伸。該信號電纜沿介電板向位於一近端之測試設備延伸。

另外，本發明提供終止一探針之方法，該探針採用來自一測試器之一信號電纜探測一半導體器件。該方法包括以下步驟：剝落信號電纜之至少一層及探針之至少一層；將該探針之一近端並排地捲曲至該信號電纜之一遠端；以及將該探針及該信號電纜黏著於一底盤內，其中該探針之一遠端向該半導體器件延伸，而該信號電纜之一近端向該測試器延伸。

熟悉本技藝者將從以下實施方式中清楚本發明之該等及其他優點，其中顯示並說明本發明之說明性具體實施例，包括用於執行本發明之預期的最佳模式。應認識，只要不背離本發明的精神與範疇，本發明之各種顯著方面可予以修改。因此，圖式及實施方式應視為本質上具有解說性而非限制性。

100‧‧‧探針裝置

102‧‧‧底盤

104‧‧‧介電區塊

106‧‧‧探針

108‧‧‧近端

110‧‧‧遠端

112‧‧‧終止裝置

114‧‧‧遠端

116‧‧‧信號電纜

118‧‧‧介電板

120‧‧‧近端

122‧‧‧探針導體

124‧‧‧介電層

126‧‧‧導電塗布層

128‧‧‧導電高溫發泡體

130‧‧‧應變釋放夾

132‧‧‧中心導體

134‧‧‧介電層

136‧‧‧導電摩擦電低雜訊塗層

138‧‧‧導電護環

140‧‧‧絕緣體外套

142‧‧‧應變釋放螺釘

144‧‧‧應變釋放墊圈

146‧‧‧鉗

148‧‧‧導電高溫發泡體

150‧‧‧開放區域

圖1說明根據本發明之原理的探測裝置之一具體實施例的透視圖。

圖2說明根據本發明之原理的探測裝置之一具體實施例的仰視 圖。

圖3說明根據本發明之原理的探測裝置之一具體實施例的部分俯視圖。

圖4說明根據本發明之原理的探測裝置之一具體實施例的部分放大透視圖。

圖5說明根據本發明之原理的探測裝置之一具體實施例的斷面圖。

圖1至5中，根據本發明之原理的探針裝置100包括底盤102、黏著於底盤102內以便固定探針106之介電區塊104。探針106於底盤102上自探針106之近端108延伸至介電區塊104，穿過介電區塊104，並從介電區塊104向位於探針106之遠端110的器件突出，例如半導體器件(未顯示)。

裝置100亦包括一終止裝置112，其係黏著於該底盤102內，用於將該探針106之該近端108並排地終止於該信號電纜116之該遠端114。

同樣，探針106沿介電板118向位於探針106之遠端110的半導體器件(未顯示)延伸。信號電纜116沿介電板118向位於一近端120之測試設備(未顯示)延伸。

如圖5所示，探針106包括介電層124所環繞之探針導體122。藉由導電高溫發泡體128所覆蓋之導電塗布層126塗布介電層124。應變釋放夾130將該探針106夾持於該介電板118上。

圖5中，信號電纜116包括介電層134所環繞之中心導體132。中心導體132可為同軸或三軸信號線。導電摩擦電低雜訊塗層136覆蓋介電層134。導電護環138覆蓋該塗層136。絕緣體外套140用於覆蓋該導電護環138。此外，應變釋放螺釘142及應變釋放墊圈144將信號電纜116夾持於介電板118上。

終止裝置112進一步包括一鉗146。鉗146將該探針106之該近端108並排地終止於該信號電纜116之該遠端114。

圖5中，將導電高溫發泡體148置放於探針106與一側面上之介電板118之間，以及信號電纜116與另一側面上之介電板118之間。將發泡體148之剩餘部分置放於介電板118之開放區域150內。

本申請之眾多創新性教導內容將特別參考目前較佳具體實施例來予以說明，其中將此等創新性教導內容有利地應用於探針裝置之特定問題，以便在探測半導體器件時測量廣泛操作溫度範圍內的低電流。然而，應瞭解此等具體實施例僅為本發明之創新性原理的許多有利使用方法之範例。一般而言，本申請說明書中所作敘述不必限制任何所主張之發明。此外，某些敘述可適用於某些發明特徵，而不適合其他特徵。一般而言，除非另外指示，單數元件可採用複數形式，反之亦然，而不失其通用性。

以下術語在整個說明書中作特別說明：

非限制性半導體器件

本發明特別適用於探測半導體器件，但本教導內容之使用並不限於探測半導體器件。其他器件，例如生物器件，也可應用於本發明之教導內容。因此，雖然本說明書係就「半導體」器件而言，此術語應廣泛地解釋為包括探測任何適當器件。

非限制性低電流

本發明解決測量低於100fA之電流的問題，但本教導內容之電流範圍並不限於低於100fA。例如，本發明可應用於測量半導體器件內之100fA或高於100fA的電流。因此，雖然本說明書係就「低電流」或「測量低於100fA之電流」而言，此等術語應廣泛地解釋為包括流經半導體器件之任何電流，其可為100fA或高於100fA。

非限制性廣泛溫度

本發明解決測量處於狹窄或有限操作溫度範圍內之半導體器件之電流的問題。本教導內容並不限於特定操作溫度範圍。本申請使測試器可在廣泛操作溫度範圍上電性探測半導體器件，不僅在低操作溫度下，也可在高操作溫度下，例如高至300℃及更高之操作溫度。因此，雖然本說明書係就「廣泛溫度範圍」或「測量廣泛操作溫度範圍內之電流」而言，此等術語應廣泛地解釋為包括半導體器件之任何適當操作或測試溫度範圍。

非限制性大小

本發明解決使用小型精簡的探測裝置測量半導體器件之電流及電壓的問題。然而，本發明之教導內容並不限制本發明之教導內容對更大或更小探針裝置之應用。本發明之教導內容可有利地用於任何大小之探針裝置。

非限制性材料

本文的整個說明中，將提供就介電區塊使用陶瓷等材料的範例。本發明並未確認關於所使用之材料類型的任何限制對本發明之教導內容的影響。熟悉技藝人士將認識到可使用任何合適的材料，而對實施本發明之教導內容不失普遍性。

熟習技術人士從上述說明及圖式可瞭解到所顯示及說明之特定具體實施例僅用於說明目的，而並非欲限制本發明之範圍。熟習技術人士將認識到本發明可用其他特定方式加以具體化，而不背離其精神或基本特徵。對特定具體實施例之細節的參考並非欲限制本發明之範圍。

106‧‧‧探針

108‧‧‧近端

112‧‧‧終止裝置

114‧‧‧遠端

116‧‧‧信號電纜

118‧‧‧介電板

122‧‧‧探針導體

124‧‧‧介電層

126‧‧‧導電塗布層

128‧‧‧導電高溫發泡體

130‧‧‧應變釋放夾

132‧‧‧中心導體

134‧‧‧介電層

136‧‧‧導電摩擦電低雜訊塗層

138‧‧‧導電護環

140‧‧‧絕緣體外套

142‧‧‧應變釋放螺釘

144‧‧‧應變釋放墊圈

146‧‧‧鉗

148‧‧‧導電高溫發泡體

150‧‧‧開放區域

Claims (9)

1. 一種用以探測一半導體器件之探針裝置，其包含：一用以探測一半導體器件之探針，該探針具有一近端及一遠端，該探針包含：一探針導體；一介電層，該介電層係置放於該探針導體周圍；一導電塗布層，該導電塗布層覆蓋且係置放於該探針介電層周圍；一導電高溫層，該導電高溫層係置放於該導電塗布層周圍；以及一應變釋放件；一信號導體，該信號導體具有一近端及一組構用以載送來自該探針之一或多個信號至該測試器之遠端；一底盤，用以將該探針黏著於該底盤上；一介電區塊，其係黏著於該底盤內，用於固定該探針，該探針在該底盤上由該探針之近端向該介電區塊延伸，延伸穿過該介電區塊，並由該介電區塊向該探針之該遠端處之半導體器件凸伸；一介電板，其係黏著於該介電區塊周圍之該底盤內，該探針由該探針之近端，朝向該介電區塊及在該探針之該遠端處之該半導體器件，而延伸到該介電板，該信號導體由該信號導體之該遠端，沿著該介電板，延伸朝向在該信號導體之該近端處之該測試器，其中該探針係藉該應變釋放件而黏著於該介電板上；一終止裝置，其係黏著於該底盤內，用於將該探針之該近端並排地終止於該信號導體之該遠端；及一第二導電高溫層，其係置放於該底盤之一開口內，該第二導 電高溫層之一第一部分係置放於該探針與該底盤之間，且該第二導電高溫層之一第二部分係置放於該信號導體與該底盤之間。
2. 如請求項1之探針裝置，其中該信號導體包含：一導體；一介電層，該介電層係置放於該導體周圍；一導電塗層，該導電塗層覆蓋且係置放於該介電層周圍；一導電護環，該導電護環係置放於該導電塗層周圍；一絕緣體外套，該絕緣體外套覆蓋該導電護環；以及一第二應變釋放件，其將該信號導體黏著於該介電板上。
3. 如請求項2之探針裝置，其中該終止裝置進一步包含一鉗，其將該探針之該近端並排地終止於該信號導體之該遠端。
4. 如請求項1之探針裝置，其中該信號導體包含：複數個導體；一介電層，該介電層係置放於該複數個導體周圍；一導電塗層，該導電塗層覆蓋且係置放於該介電層周圍；一導電護環，該導電護環係置放於該導電塗層周圍；一絕緣體外套，該絕緣體外套覆蓋該導電護環；以及一第二應變釋放件，其將該信號導體黏著於該底盤上。
5. 一種終止一探針之方法，該探針係探測具有來自一測試器之一信號導體之一半導體器件，該方法包含如下步驟：剝落該信號導體之至少一層及該探針之至少一層；將該探針之一近端並排地終止至該信號導體之一遠端，俾使該該探針及該信號導體成電氣相連通；將該探針及該信號導體黏著於一底盤內，其中該探針之一遠端向該半導體器件延伸，而該信號導體之一近端向該測試器延伸；以及 將一導電高溫層置放在該底盤之一開口中，其包含將一第一部分置放在該探針與該底盤之間，及將一第二部分置放在該信號導體與該底盤之間。
6. 如請求項5之方法，其中該終止步驟包含：將該探針之該近端並排地捲曲至該信號導體之該遠端。
7. 一種用以探測一半導體晶圓上之器件之探針裝置，該探針裝置包含：一用以探測一半導體器件之探針，該探針具有一近端及一遠端，該探針包含：一探針導體；一介電層，該介電層係置放於該探針導體周圍；一導電塗布層，該導電塗布層覆蓋且係置放於該探針介電層周圍；一導電高溫層，該導電高溫層係置放於該導電塗布層周圍；一底盤；一介電區塊，其係黏著於該底盤內，用於固定該探針，該探針由該探針之近端向該介電區塊延伸，延伸穿過該介電區塊，並由該介電區塊向該探針之該探針之該遠端處之半導體器件凸伸；以及一介電板，其係黏著於該底盤上，該探針由該探針之近端，朝向該介電區塊及在該探針之該遠端處之該半導體器件，而延伸至該介電板。
8. 如請求項7之探針裝置，其中該探針導體係組構成用以電氣連接於一信號導體。
9. 如請求項7之探針裝置，其中該探針係被夾持於該介電板上。