Brevet FR2762140A1 — publié le 19981016

Procédé de fabrication d'une carte à pointes de contact multiple pour le test des puces semiconductrices. L'invention est relative à un procédé de fabrication d'une carte à pointes multiple, destinée notamment à tester les puces semiconductrices ou des circuits intégrés avant leur encapsulation, et comprenant un substrat dont l'une des faces est dotée de pistes conductrices connectées à des contacts en forme de pointes. Les cartes à pointes sont utilisées pour le contrôle des puces ou circuits intégrés après fabrication, et avant leur encapsulation. Les cartes connues à ce jour utilisent généralement différents types de technologies, à savoir les cartes à pointes à lames soudées, les cartes à anneaux époxy, et les cartes à membranes, telles que décrites dans les documents EP-A-0475050, W09409374, et EP-0646800. La mise en place des pointes sur ces cartes connues est néanmoins limitée à un nombre donné de pointes, lequel n'est plus adapté à l'évolution de l'intégration des puces semiconductrices. Un premier objet de l'invention consiste à élaborer un procédé de fabrication d'une carte à pointes multiple permettant d'augmenter la précision et la densité d'implantation des contacts. Le procédé de fabrication est caractérisé par les étapes suivantes - une couche mince métallique est déposée par évaporation sous vide ou par pulvérisation cathodique sur l'une des faces isolée du substrat, - les pistes conductrices sont obtenues par gravure directe, - on réalise par la suite une opération de photolithographie UV consistant à déposer une couche épaisse de résine photosensible sur la couche mince gravée, la résine étant ensuite révélée avec le dessin des pointes, - on fabrique les pointes par électroformage au moyen d'un bain d'ions métalliques permettant d'obtenir des plots électroformés correspondant à la forme des dessins, - et la couche restante de résine est finalement dissoute dans un bain de solvant pour obtenir l'implantation définitive des pointes sur le substrat. Selon un développement du procédé, une gravure anisotrope du substrat de silicium est réalisé avant l'obtention des pistes conductrices, ladite gravure étant non débouchante pour constituer une prise de contact électrique pour les dites pistes conductrices. La gravure anisotrope est obtenue avantageusement par immersion du substrat de silicium dans de la potasse KOH. Selon une caractéristique du procédé, la gravure anisotrope du substrat intervient après une première photolithographie UV consistant à produire à travers un masque une insolation locale d'une couche de résine photosensible enduite préalablement sur une des faces du substrat. La couche mince métallique peut être formée à titre d'exemple par un matériau à base de nickel, d'or, ou d'aluminium. Tout autre matériau métallique conducteur peut bien entendu être utilisé. Un deuxième objet de l'invention consiste également à réaliser une carte à pointes multiple, dans laquelle le pas entre les différentes pointes est réduit au minimum, de manière à obtenir une haute densité de contacts. Les pointes obtenues par une photolithographie UV épaisse et un électroformage, sont formées par des plots métalliques de 10 à 100 microns de diamètre, et de 10 à quelques dizaines de microns d'épaisseur. Les sections des plots peuvent également être de sections carrées ou polygonales. Chaque pointe est déposée sur la couche mince conductrice, avec ou sans ancrage dans le substrat. Le substrat peut être équipé d'un matériau amortisseur agencé sous la couche mince conductrice à l'opposé de la pointe correspondante. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description du procédé de fabrication qui va suivre, ainsi que des différentes formes de réalisation des pointes illustrées aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 montre une carte obtenue selon le procédé de l'invention; - la figure 2 représente une vue générale en coupe verticale du substrat équipé des pointes électroformées - la figure 3 est une vue en plan de la figure 2; - les figures 4 à 7 montrent différentes formes de pointes en fonction de l'application de la carte - les figures 8 à 10 représentent différents moyens de liaison électrique et mécanique des pointes sur le substrat; - la figure 1 1 montre une variante de la figure 1, avec un substrat à trous métallisés pour ramener la connexion électrique sur la face opposée aux pointes. - la figure 12 montre un exemple des différentes étapes a-m chronologiques mises en oeuvre lors du procédé de fabrication selon l'invention; Les différentes étapes de l'exemple de procédé pour la mise en oeuvre de la carte à pointes multiple pour le contrôle des puces après fabrication, sont illustrées sur le schéma de la figure 12 à titre indicatif. Etape a : On part d'un substrat 10 en silicium oxydé en formant une couche isolante 20. Le substrat est compatible avec la technique de photolithographie UV permettant d'obtenir des précisions requises, notamment inférieures au micron. D'autres matériaux peuvent bien entendu être utilisés pour réaliser le substrat 10, notamment l'Arsenium Galium As Ga, le quartz, le verre. Etape b : Une résine 12 photosensible est enduite sur le substrat 10, de manière à obtenir une couche uniforme. Etape c : On réalise ensuite une première opération de photolithographie UV, consistant à produire une insolation locale de la résine 12 de la couche supérieure à travers un masque 14 ayant un trou 16 d'une forme prédéterminée. Le rayonnement UV est engendré au moyen d'une lampe à ultra-violet disposée au dessus du masque 14. Etape d : la résine 12 insolée est dissoute au moyen d'un solvant Etape e: I'oxyde de silicium de la couche 20 est dissout aux endroits dégagés par la résine 12. Etape f: La résine 12 est dissoute au moyen d'un solvant. Etape g : On effectue ensuite une gravure humide anisotrope du silicium 10 après immersion du substrat dans de la potasse KOH. II en résulte une gravure 18 non débouchante du substrat pouvant atteindre une profondeur d'environ 200 microns, et constituant par la suite une prise pour un contact électrique. Etape h : L'oxyde de silicium 20 restant sur le substrat 10 est éliminée dans un bain de solvant. Il reste le substrat 10 avec sa gravure 18. étapes i: On réalise une oxydation thermique du substrat 10 de silicium, de manière à obtenir deux couches 20 isolantes d'oxyde de silicium SiO2 sur les deux faces du substrat 10. Etape j: Une couche mince métallique 22, par exemple du nickel, de l'or ou de l'aluminium, est ensuite déposée sur toute la surface de la couche isolante 20 supérieure. Le dépôt de cette couche 22 métallique s'effectue par évaporation sous vide, ou par pulvérisation cathodique Etape k : Cette étape comporte une deuxième opération de photolithographie UV selon le principe exposé aux étapes b et c, et une gravure de la couche métallique 22 suivant l'endroit et la forme des pointes à réaliser. Etape I: On réalise ensuite une troisième opération de photolithographie UV après avoir déposé sur la couche métallique 22 gravée, une épaisse couche 24 de résine photosensible, laquelle est révélée avec le dessin des pointes. L'opération de photolithographie est suivie par une opération d'électroformage consistant à fabriquer les pointes 26 sous la forme de plots métalliques de 30 microns de diamètre, et de 60 à 100 microns d'épaisseur. Le matériau des plots électroformés est ici identique à celui de la couche métallique 22 gravée. Etape m : La couche 24 de résine est finalemen dissoute dans un bain de solvant, et on obtient la forme définitive de l'implantation de la pointe 26 sur le substrat 10. Sur les figures 2 et 3, la carte 28 à pointes multiple comporte une densité élevée de pointes 26 grâce à la technologie de photolithographie, le pas entre les différentes pointes 26 électrodéposées pouvant être de quelques dizaines de microns. En référence aux figures 4 à 7, les pointes 26 peuvent avoir différentes formes cylindriques à base queconque, notamment un cylindre droit à section constante (figure 4), deux cylindres superposés (figure 5) ayant éventuellement des matériaux différents, une superposition de cylindres à diamètres décroissants dans le sens de la hauteur (figure 6), et une forme coaxiale (figure 7) pour un test en fréquence. D'autres sections (carrées, polygonales) sont également possibles. Les divers moyens de liaison électrique et mécanique des pointes 26 sur le substrat 10 sont illustrés sur les figures 8 à 10. A la figure 8, la pointe 26 est déposée directement sur la couche mince du conducteur 22, en s'étendant selon une direction perpendiculaire au substrat 10. A la figure 9, la base de la pointe 26 est ancrée dans le substrat 10 en traversant le conducteur 22. A la figure 10, un matériau amortisseur 30 est agencé dans le substrat 10 et sous le conducteur 22. La base de la pointe 26 est fixée sur la face opposée extérieure du conducteur 22 comme dans la figure 8. Au lieu de déposer des pistes conductrices en couches minces sur un substrat gravé (comme dans le cas de la figure 1), il est également possible selon la figure 11 de prévoir des trous métallisés 32 traversant le substrat 10 pour ramener la connexion électrique sur la face opposée 34 aux pointes 26. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une carte à pointes multiple destinée notamment à tester les puces semiconductrices ou des circuits intégrés avant leur encapsulation, et comprenant un substrat (10), l'une des faces étant dotée de pistes conductrices connectées à des contacts en forme de pointes (26), ledit procédé étant caractérisé par les étapes suivantes - une couche mince métallique (22) est déposée par évaporation sous vide ou par pulvérisation cathodique sur l'une des faces isolée du substrat (10), - les pistes conductrices sont obtenues au moyen d'une opération de photolithographie UV, faisant usage d'une résine photosensible ,suivie d'une gravure de la couche mince métallique (22) selon l'endroit et la forme des pointes (26) - on réalise par la suite une autre opération de photolithographie UV consistant à déposer une couche épaisse (24) de résine photosensible sur la couche mince gravée, la résine étant ensuite révélée avec le dessin (25) des pointes, - on fabrique les pointes (26) par électroformage au moyen d'un bain d'ions métalliques permettant d'obtenir des plots électroformés correspondant à la forme des dessins (25), - et la couche (24) restante de résine est finalement dissoute dans un bain de solvant pour obtenir l'implantation définitive des pointes (26) sur le substrat (10). 2. Procédé de fabrication d'une carte à pointes multiple selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' une gravure anisotrope du substrat (10) de silicium est réalisée avant le dépôt de la couche mince métallique (22), ladite gravure étant non débouchante pour constituer une prise de contact électrique pour les dites pistes conductrices. 3. Procédé de fabrication d'une carte à pointes multiple selon la revendication 2, caractérisé en ce que le substrat (10) est formé d'un matériau de base pouvant être entre autres, du silicium, Arsenium Galium, verre ou quartz. 4. Procédé de fabrication d'une carte à pointes multiple selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la gravure anisotrope de substrat (10) intervient après une première photolithographie UV consistant à produire à travers un masque (14) une insolation locale d'une couche de résine (12) photosensible enduite préalablement sur une des faces du substrat (10), et que la gravure anisotrope est obtenue par immersion du substrat (10) de silicium dans de la potasse KOH. 5. Procédé de fabrication d'une carte à pointes multiple selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche mince métallique (22) est formée par un matériau à base soit de nickel, soit d'or, soit d'aluminium. 6. Procédé de fabrication d'une carte à pointes multiple selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'électroformage des pointes (26) est effectué dans un bain de sulfanate de nickel, avec une densité de courant de l'ordre de 1 A/dm2. 7. Carte à pointes multiple pour le test des puces semiconductrices, et comportant un substrat (10) traité selon le procédé de l'une des revendications 1 à 6 pour obtenir une densité élevée de pointes (26), le pas entre les différentes pointes étant au maximum de 100 microns. 8. Carte à pointes multiple selon la revendication 7, caractérisée en ce que les plots des pointes (26) possèdent des sections circulaires ou polygonales. 9. Carte à pointes multiple selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que chaque pointe (26) est déposée sur la couche mince (22) conductrice, avec ou sans ancrage dans le substrat (10). 10. Carte à pointes multiple selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que le substrat (10) est équipé d'un matériau amortisseur (30) agencé sous la couche mince (22) conductrice à l'opposé de la pointe (26) correspondante.