(57)【要約】超小型電子素子上の接触パッドと電気的に接続する機械的に柔軟なプローブが開示される。プローブはウエハー水準で集積回路のバーンインに使用することができる。また、他の応用として集積回路を検査するプローブカード及びフリップチップ用ソケットにも使用することができる。プローブの構成としてはプローブティップ８１を含み、プローブティップは延長された板スプリング８３から側面に突出する延長アーム８２上で支持される。スプリングはポスト８５によって基板８９上に支持されてプローブティップに作用する接触力によってプローブティップが垂直方向に自由に移動するようにする。プローブティップの曲がりは板スプリングの曲がりと捩じれによって柔軟に制限される。ティップの機械的な柔軟性はパッドが厳密に平面を形成しない集積回路のパッドとプローブのアレイとが接触するようにする。【選択図】図５
2004503785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超小型電子素子上の接触パッドと電気的に接続するためのプローブにおいて、
（ａ）伝導性物質からなり、上側面と下側面とを有する薄板と、
（ｂ）上側面と下側面とを有する基板と、
（ｃ）前記基板の上側面上に配置される電気端子と、
（ｄ）一端部が前記薄板の下側面と連結され、他端部が前記基板の上側面上の電気端子のうちの１つと連結され、前記薄板が前記基板の上側面上に所定の距離で支持されるようにする伝導性ポストと、
（ｅ）前記薄板の上側面上に配置されたベースと前記薄板の上側面上に上側面とを有する電気伝導性ティップとを含み、前記伝導性ティップの上側面が前記超小型電子素子上の接触パッドと電気的に接続するのに適するようにし、
（ｆ）前記伝導性ティップが前記支持ポストの各々を連結する仮想線から所定の距離で薄板上に位置し、薄板を捩じって曲げることによってティップが垂直方向に移動する
ことを特徴とするプローブ。
【請求項２】
前記薄板は最長で１５０乃至１５００マイクロメーターの範囲内の長さと１０乃至７５マイクロメーターの範囲内の厚さとを有するほぼ平らな金属ホイルであることを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【請求項３】
前記薄板は、前記プローブティップの直ぐ下の領域でその厚さが最大になる金属膜であることを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【請求項４】
前記伝導性物質がモリブデン、タングステン、コロンビウム、ニッケル、チタン、ベリリウム−銅、ステンレススチール及びこれらの合金からなるグループより選択される金属であることを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【請求項５】
前記伝導性ティップの上側面がタングステン、チタン合金、ロジウム、レニウム、オスミウム、パリニー７、ニッケル、クロム及びこれらの合金からなるグループより選択される硬質金属で形成されることを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【請求項６】
前記電気伝導性ティップの下に配置され、前記薄板と電気的に連結される回路パターンをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【請求項７】
前記電気伝導性ティップが端結晶シリコンの表面にエッチングされるピラミッド形ピットの複製物であることを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【請求項８】
前記電気伝導性ティップが前記薄板上に突出したほぼ垂直なエッチ上にメッキされた薄い金属突起であることを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【請求項９】
前記電気伝導性ティップが金属からなる丸い形状の部分を含むことを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【請求項１０】
前記電気伝導性ティップがポストによって支持される硬質金属の薄膜を含み、前記ポストの下部が切断されるようにエッチングされることによって前記硬質金属の薄膜の下側面が露出されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【請求項１１】
前記ポストが前記メッキされた金属からなるポストであることを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【請求項１２】
前記伝導性物質からなる薄板と前記基板の上側面との間に配置される弾性の誘電物質をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【請求項１３】
前記弾性の誘電物質がシリコン、フッ化シリコン、フッ化炭素及びウレタンエラストマーからなるグループより選択されることを特徴とする請求項１２に記載のプローブ。
【請求項１４】
超小型電子素子上の接触パッドと電気的に接続するためのプローブにおいて、
（ａ）伝導性物質からなり、上側面と下側面とを有する延長された薄膜ストリップと、
（ｂ）前記延長されたストリップの第１端部及び第２端部に位置する支持部と、
（ｃ）前記延長されたストリップの上側面上に配置されたベースを有する電気伝導性ティップとを含み、
（ｄ）前記電気伝導性ティップは前記延長されたストリップの上側面から突出し、前記伝導性ストリップの第１端部と第２端部とから所定の距離に位置し、前記第１端部における前記支持部の中心と前記第２端部における前記支持部の中心とを連結する仮想線から所定の距離に位置し、
（ｅ）前記電気伝導性ティップは前記延長されたストリップを曲げることによって垂直方向に移動する
ことを特徴とするプローブ。
【請求項１５】
前記延長されたストリップの変形が前記第１端部における前記支持部の中心と前記第２端部における前記支持部の中心とを連結する仮想線を中心に捩じれて曲がることを特徴とする請求項１４に記載のプローブ。
【請求項１６】
前記延長された薄膜ストリップが伝導性薄板、金属薄膜及び薄膜の誘電物質を含むことを特徴とする請求項１４に記載のプローブ。
【請求項１７】
前記延長された薄膜ストリップがパターンが形成された平面の金属薄板を含み、前記パターンが前記ストリップと平行な方向に湾曲したことを特徴とする請求項１４に記載のプローブ。
【請求項１８】
前記第１支持部が第１金属ポストを含み、前記第２支持部が第２金属ポストを含むことを特徴とする請求項１４に記載のプローブ。
【請求項１９】
ほぼ平面である表面を有し、前記表面上に接触パッドアレイが配置されている超小型電子素子用ソケットにおいて、
（ａ）上側面と下側面とを有する基板と、
（ｂ）前記基板の上側面上にアレイの形態で配置され、前記接触パッドと電気的に連結するための多数の柔軟性プローブと、
（ｃ）前記柔軟性プローブと連結され、前記柔軟性プローブが前記接触パッドと連結される時に前記超小型電子素子が作動するようにする回路手段とを含み、
（ｄ）前記柔軟性プローブの各々は伝導性物質からなり、第１端部及び第２端部を有する薄膜の延長されたストリップを含み、前記延長されたストリップは前記第１端部で少なくとも一つのポストによって支持され、前記第２端部で少なくとも一つのポストによって支持され、
（ｅ）前記第１端部と前記第２端部とから所定の距離にプローブティップが位置し、前記プローブティップが前記第１端部におけるポストの中心と前記第２端部におけるポストの中心とを連結する仮想線から所定の距離に位置する
ことを特徴とする超小型電子素子用ソケット。
【請求項２０】
前記接触パッドのアレイは接触パッドの行と列の個数が同一な２次元アレイであることを特徴とする請求項１９に記載の超小型電子素子用ソケット。
【請求項２１】
前記接触パッドのアレイは接触パッドが線状の列に配列されたことを特徴とする請求項１９に記載の超小型電子素子用ソケット。
【請求項２２】
前記基板はシリコン物質からなることを特徴とする請求項１９に記載の超小型電子素子用ソケット。
【請求項２３】
前記超小型電子素子は切断されていないシリコンウエハー上に整列された多数の集積回路であることを特徴とする請求項２０に記載の超小型電子素子用ソケット。
【請求項２４】
前記シリコン物質は、厚さが２００μｍ乃至１０００μｍのシリコンウエハーであることを特徴とする請求項２０に記載の超小型電子素子用ソケット。
【請求項２５】
前記基板はセラミック物質からなることを特徴とする請求項１９に記載の超小型電子素子用ソケット。
【請求項２６】
前記基板は金属−セラミック多層構造からなり、各々のプローブが前記超小型電子素子を検査しバーンイン（ｂｕｒｎ−ｉｎ）する回路手段に連結されることを特徴とする請求項２５に記載の超小型電子素子用ソケット。
【請求項２７】
前記基板の上側面上に一体化され、前記薄膜の延長されたストリップのほぼ下に面積を有する接地電極をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の超小型電子素子用ソケット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は超小型電子素子のバーンイン（ｂｕｒｎ−ｉｎ）及び検査に係り、より詳しくはそれぞれのチップ及びウエハー全体のバーンイン及び検査中に集積回路に電気信号を連結するための接触アセンブリーに関する。
【０００２】
【背景技術】
超小型電子素子は機能性及び信頼性を検証するために製造工程中に一連の検査過程を経る。検査過程は一般にウエハープローブ検査を含み、このようなウエハープローブ検査では超小型電子素子チップをウエハーから切断してパッケージングする前にそれぞれのチップの動作を判断する検査をする。長いカンチレバーワイヤー（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ ｗｉｒｅｓ）で組み立てられたプローブカードはウエハー水準で同時に一つまたは多数のチップを検査するのに使用される。
【０００３】
一般に、ウエハー上の全てのチップがウエハープローブ検査で良好なものと判断されるのではないため、１００％未満の収率が得られる。ウエハーはそれぞれのチップに切断され、良好なチップは組み立てられてパッケージングされる。欠陥がある素子を破損させるために、パッケージングされた素子はバーンイン基板上のソケットに搭載され、８時間乃至７２時間のバーンイン期間の間１２５−１５０℃の温度で電気的に動作してダイナミックバーンイン過程を経る。バーンイン検査は、破損メカニズムを促進して素子の初期破損及び故障を発生させ、このような欠陥のある素子が商業的に使用される前に機能性電気検査によって選り分けられるようにする。
【０００４】
完全機能検査は、パッケージングされた素子に実施され、素子の最大動作速度によってそれぞれの素子を分類するために、パッケージングされた素子を多様な動作速度で動作させる。パッケージングされた素子を分類して検査することもバーンイン過程の間に破損する素子を除去することができるようにする。パッケージングされた素子のバーンイン及び検査は、バーンイン条件と高速検査に適するようにそれぞれ特別に製作されたソケットを使用して遂行される。従来の製造工程は一連の長い段階を通じてそれぞれの分離された素子を反復して処理して検査したため、費用及び時間が多くかかり、このような一連の段階が素子を製作するのにかかる総製作時間を何週間も追加した。
【０００５】
ウエハーがそれぞれの素子に切断される前にウエハーをバーンインして検査することによって製造費用及び時間面で相当な発展を遂げた。また、ウエハーがそれぞれの素子に切断される前にウエハー上のそれぞれの素子をチップ大のパッケージに製造することによって製造費用及び時間をさらに減少させることができた。超小型電子素子を製作する工程を簡単にして縮少することによる利点を得るために、半導体産業では相当な努力をしてウエハー水準のパッケージング、バーンイン及び検査方法を発展させた。このような利点を得るために、検査チップがウエハーからそれぞれの分離された素子に切断される前にバーンイン及び速度検査を行うことができる手段を用意する必要がある。
【０００６】
従来のカンチレバーワイヤープローブはウエハー上の素子のバーンイン及び速度検査に適しない。ウエハー上の全ての素子を同時にバーンインしなければならない必要性にもかかわらず、カンチレバーワイヤープローブは長すぎて体積が大きいためウエハー上の全ての素子に同時に接触することができない。さらに、長いカンチレバーワイヤープローブはプローブをなすワイヤーの長さが長く平行に配置されて固有インダクタンス及び相互インダクタンスが高いので高速素子の機能検査に適しない。
【０００７】
安価で生産することができる小型の高性能プローブは、ウエハー上のバーンイン及び検査過程で実際に使用するのに必須である。プローブがウエハーバーンイン及び検査に使用されるためには素子が切断されていないウエハー上にある間に素子上の全てのパッドとプローブが確実に接触しなければならない。ウエハー接触用プローブはウエハーの表面の高さを変化させる素子上のパッドと電気的に接触しなければならない。さらに、プローブがそれぞれのパッドと信頼性のある電気的接触をするためには接触パッドの表面上の酸化物層が突き抜かれなければならない。バーンイン及び検査のために、ウエハーと接触するための費用が効率的で信頼性のある手段を提供する多くの接近方法が試みられたが、完全には成功しなかった。
【０００８】
小型で垂直柔軟性を有するプローブを使用してウエハー上の素子のパッドと信頼性のある接触が行われるようにする多数の試みがあった。デビッド アール．ロビラード（Ｄａｖｉｄ Ｒ． Ｒｏｂｉｌｌａｒｄ）とロバート エル．マイケルズ（Ｒｏｂｅｒｔ Ｌ． Ｍｉｃｈａｅｌｓ）とに許与された米国特許第４，１８９，８２５号に開示された発明によると、集積回路素子検査用カンチレバープローブが提供される。図１で、カンチレバー２２はチップ２３上のアルミニウム接触パッド２４の上に先の尖ったティップ２６を支持する。柔軟性部材２５は下に圧迫されてティップ２６がパッド２４と接触するように移動する。パッド２４上のアルミニウム酸化物層はティップ２６とパッド２４のアルミニウム金属との間の電気的接触のために先の尖ったティップ２６によって突き抜かれる。小型のカンチレバービームの強度は一般にカンチレバーに力を加える外部手段がない限り接触パッド上のアルミニウム酸化物層を突き抜くのに必要な力をティップに加えるのに足りない。ガラス、シリコン、セラミック物質及びタングステンで形成されたカンチレバービームが多様な構成で試みられたが、充分な力と柔軟性を有するバーンインプローブを提供するのには成功しなかった。
【０００９】
図２Ａに示された柔軟性膜プローブはＩＢＭ技術発表社報（ＩＢＭ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ、１９７２年１０月、１５１３頁）の柔軟性接触プローブに記述されている。柔軟性誘電膜３２は集積回路上のパッドと電気的に接触するのに適するように形成された端子３３を含む。端子３３は接触パッド３５に付着された柔軟性ワイヤー３４によって電子素子を検査するように連結される。柔軟性ポリイミドシートで製造されたプローブはＩＥＥＥ国際検査学会会報（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｓｔ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、１９８８）でレスリー（Ｌｅｓｌｉｅ）などが発表した。柔軟性シートは垂直運動を一定量に制限して検査対象であるウエハー上の集積回路のボンドパッドの高さを調整する。レスリー等によって発表されたもののような薄膜プローブは高性能検査用集積回路チップ連結部を提供する。しかし、薄膜の大きさに対する安定性が十分でないため、バーンイン温度サイクルの間中ウエハー上のパッド全体と接触することができない。
【００１０】
薄膜二酸化シリコン膜は、図２Ｂに示されているように、グレーン ジェイ．リーディ（Ｇｌｅｎｎ Ｊ． Ｌｅｅｄｙ）に許与された米国特許第５，２２５，７７１号に記載されている。二酸化シリコン膜４０はポリイミドよりは大きさに対する安定性が高いため、バーンイン検査中にウエハー上のパッドと接触するようにする接触時の大きさ安定性の問題を多少改善することができた。プローブティップ４１は膜４０を通過するビア（ｖｉａ）４４によって回路トレース（ｃｉｒｃｕｉｔ ｔｒａｃｅ）４５と連結されており、回路トレース４５は誘電膜４３上の回路素子４２の付加的な層と連結されている。二酸化シリコン膜４０上の検査プローブの垂直柔軟性が制限されているため、プローブアレイを半導体ウエハー上の素子のバーンインに使用するには信頼性が劣る。
【００１１】
半導体ウエハー上のバーンインプローブのアレイの製造はその平面図と断面図がそれぞれ図３Ａ及び図３Ｂに示されており、これは米国特許第４，５８５，９９１号に記載されている。プローブ５１は半導体ウエハー基板５２にアーム５４で付着されたピラミッド型である。プローブ５１を機械的に分離させるために物質５３が半導体ウエハー５２から除去される。図３Ａのプローブは制限された垂直運動を提供するが、プローブアレイと検査電子素子とを連結するのに必要でダイナミックバーンインに必須なワイヤーリング空間を基板上に残さない。
【００１２】
柔軟性プローブを素子の接触パッドに提供する方式の一例は、柔軟性ワイヤーまたはポストを使用して検査回路素子をパッドに連結することである。図４Ａにはゾビナ ダス（Ｇｏｂｉｎａ Ｄａｓ）等に許与された米国特許第５，９７７，７８７号に記載された柔軟性プローブが示されている。プローブ６０はバックリングビーム（ｂｕｃｋｌｉｎｇ ｂｅａｍ）であって、既にロナルド ボブ（Ｒｏｎａｌｄ Ｂｏｖｅ）に許与された米国特許第３，８０６，８０１号に開示されているものと同様である。プローブ６０はウエハー上の素子のバーンインに使用するのに適している。プローブ６０を支持するガイド６１、６２は検査されるウエハーと同一の膨脹係数を有する。プローブティップ６３は間隔６０だけ曲がってビーム６０が偏向される正確な様式を提供する。バックリングビームがそれぞれの集積回路チップを検査するのに適しているにもかかわらず、これらはあまりにも高価であるため数千個の接触点が必要なウエハーバーンインに使用することが難しい。さらに、ビームの適当な屈曲部を形成するのに必要な長さのためにバックリングビームプローブの電気的性能は制限される。
【００１３】
柔軟性ポストを使用した他の方式は図４Ｂに示されており、これはアーノルド ダブリュー．ヤノフ（Ａｒｎｏｌｄ Ｗ． Ｙａｎｏｆ）とウィリアム ダウクシャー（Ｗｉｌｌｉａｍ Ｄａｕｋｓｈｅｒ）とに許与された米国特許第５，５１３，４３０号に記載された発明である。図４Ｂにはプローブティップ６７に加えられる力によって曲がるポスト６６形態の柔軟性プローブが示されている。ポスト６６は接触パッドと接触するとともにティップ６７に加えられる力によって垂直に曲がるため基板６９と一定の角度を維持して形成される。ポスト６６は曲がるのを容易にするために基部端子６８からティップ６７に向うほど次第に細くなる形状である。
【００１４】
図４Ｃにはベンジャミン エヌ．エルドリッジ（Ｂｅｎｊａｍｉｎ Ｎ． Ｅｌｄｒｉｄｇｅ）等に許与された米国特許第５，８７８，４８６号に記載されたその他の方式の柔軟性ワイヤーとポストが示されている。図４Ｃに示されたプローブはスプリングワイヤー７１上のプローブティップ７２を含み、スプリングワイヤー７１は曲がるのを容易にするために特定の形状に曲がっている。ワイヤー７１は一般的なワイヤーボンド７３によって基板７４に接合される。図４Ｃに示された類型のプローブはウエハーバーンインに必要な接触力と柔軟性とを得るために長いスプリングが必要である。さらに、それぞれのワイヤーが必要なこのようなプローブは非常に高価であるため、数千個の接触点が必要なウエハーバーンインに使用するのは難しい。
【００１５】
柔軟性プローブを提供する他の方式は、検査ヘッドと検査対象である素子との間に柔軟性層を挿入して検査ヘッド上の端子が素子の対応接触パッドと電気的に連結するようにするものである。ウィレム ルットマー（Ｗｉｌｌｅｍ Ｌｕｔｔｍｅｒ）に許与された米国特許第３，７９５，０３７号に記載された電気コネクタは弾性物質に挿入された柔軟性導体を使用して電気コネクタの上側面と下側面とが接触するように圧迫される多数の対の伝導性ランドの間を連結する。柔軟性導体の多様な変更は曲がったワイヤー、導体が充填されたポリマー、メッキされたポスト及び柔軟性挿入層を形成するためにゴム類物質内に導電手段を使用する方式などを含む。
【００１６】
前述の方式及びその他の試みも、ウエハーが各々の素子に切断される前に超小型電子素子をウエハー上で経済的にバーンイン及び速度検査することができるようにする高性能プローブを提供するのには成功しなかった。
【００１７】
【発明の目的】
本発明によって、伝導性ティップを含む小型の柔軟性プローブが提供され、伝導性ティップは支持表面に対して柔軟に移動するように支持面上に位置する。プローブティップは対応接触パッドがティップによって押さえられることによって生じる力によって垂直に移動する。プローブの機械的柔軟性はプローブと超小型電子素子上の対応接触パッドとの間で確実に電気的接触が行われるようにし、機械的柔軟性は接触パッドの高さ変化を調整する。
【００１８】
本発明の目的は、超小型電子素子が各々のチップに切断される前にバーンインするために切断されていないウエハー上の素子の接触パッドと電気的に連結することができる方法及び手段を提供することにある。本発明による柔軟性プローブはウエハーの表面上に配列された全ての接触パッドと同時に確実な電気的連結が行われるようにするので、ウエハー上の超小型電子素子は経済的にバーンインされる。
【００１９】
本発明の他の目的は、切断されていないウエハー上の超小型電子素子のバーンインのための構造物を提供することにある。前記構造物は高温のダイナミックバーンイン中に必要な電気信号を素子に供給する回路素子を駆動するためにそれぞれの素子上の接触パッドと電気的に接触する。電気信号及び電力はウエハー上の全てのチップに同時に供給される。構造物内のプローブの機械的柔軟性は、接触パッドの高さ及びプローブティップの変化を調整することでそれぞれのプローブティップがバーンイン工程の温度サイクルの間中対応接触パッドと接触した状態で残っているようにする。
【００２０】
本発明の他の目的は、パッケージングされていない超小型電子素子の高速検査ができるようにする電気プローブカードを提供することにある。小型の柔軟性プローブは、本明細書で開示されているように、素子に電気的検査信号を印加し、その素子からの電気信号を測定するために素子上の対応パッドと一時的に連結するのに使用される。柔軟性プローブの大きさが小型であるため、先行技術に使用されたワイヤープローブで発生する過度なインダクタンス（ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）またはキャパシタンス（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）による損失無く素子に高速電気信号を送受信することができる。
【００２１】
本発明の他の目的は、超小型電子素子の電気的接触部が素子表面上に２次元アレイで配置された場合に素子をバーンインして検査して動作させるための方法及び手段を提供することにある。小型の柔軟性プローブは、本明細書に開示されたように、接触部が２次元アレイで配列された場合に素子の接触部との信頼性のある電気的連結が行われるようにするために使用される。機械的柔軟性は常温及び素子の動作温度範囲の両方での接触部の高さ変化にかかわらずそれぞれのプローブティップが素子の対応接触部と電気的接触を維持することができるようにする。
【００２２】
本発明のその他の目的は、チップのバーンイン、検査及び動作のために集積回路チップと電気回路とを連結する小型ソケットを提供することにある。ソケットにおけるプローブ接触部の大きさが小さいのでソケット内に搭載されたチップの高速動作が可能になる。プローブの機械的柔軟性は、本明細書に開示されたように、最小パッケージングされたリジッドチップ（ｒｉｇｉｄ ｃｈｉｐ）またはパッケージングされていないリジッドチップに対して信頼性のある電気的連結を可能にする。本発明による柔軟性プローブはチップ規模のパッケージング用及びフリップチップ（ｆｌｉｐ−ｃｈｉｐｓ）用の小型で経済的なソケットを製作することができるようにする。
【００２３】
本明細書に記載されたプローブは、プローブに加えられる力とプローブの大きさとが定められた時、従来のカンチレバープローブよりプローブティップが柔軟に移動する範囲がより大きいという点で従来のプローブに比べて非常に改善されたものである。従来のカンチレバープローブはプローブ物質の弾性の限界が及ぶ一定の力によって移動範囲に限界がある。カンチレバープローブにおける最大の機械的ストレスは屈曲地点でカンチレバー物質の表面上に集中している。本発明は与えられたスプリング物質が弾性の限界に到達する前にスプリング物質とプローブに加えられる力に対して移動範囲をさらに大きくすることができる。
【００２４】
本発明はウエハー水準で信頼性のある検査とバーンイン機能を提供することによって超小型電子素子の製造効率を向上させると共に検査構造物の大きさを小さくすることができる。機械的に柔軟なプローブはプローブの大きさに比べて移動範囲が大きい。このような移動範囲は実質的に同一平面上に存在しない接触パッドを有する素子を連結するのに重要な役割を果たす。柔軟性プローブティップは柔軟に移動して対応接触パッドの高さの差異を調整する一方、接触パッド上のプローブティップに充分な力を維持させることでティップと接触パッドとの間の信頼性のある電気的接触が行われるようにする。
【００２５】
本発明のこのような目的及びその他の目的は機械的に柔軟な電気プローブを提供することによって達成することができる。プローブティップは両端部で支持される延長された薄膜のストリップ上に位置し、ストリップの両端部で支持部の中心の間を連結する中心線から所定の距離だけ離れて位置する。
【００２６】
本発明はウエハー水準で検査とバーンイン機能を確実に遂行することによって超小型電子素子の製造効率を向上させることができると共に、検査構造物の大きさを小さくすることができる。
【００２７】
本発明の特徴は添付された特許請求の範囲に記載されている。発明それ自体だけでなくその他の特徴及び利点は添付した図面を参照して次の詳細な説明によって最もよく理解できる。
【００２８】
【発明の実施例】
本発明の原理による柔軟性プローブの第１実施例が図５に図示されている。プローブは集積回路（ＩＣ）、フリップチップ、手動素子及びチップスケールパッケージ（ｃｈｉｐ ｓｃａｌｅ ｐａｃｋａｇｅ）のような超小型電子素子上の接触パッドと安定した電気接続をすることができるように開示されている。プローブはティップに作用する力によってプローブティップ８１が柔軟に垂直移動することができるようにする。従って、接触パッドがプローブティップ８１と接触するように圧迫されることによって、この構造の機械的柔軟性はプローブティップ８１が接触パッド上の絶縁酸化膜を通過するのに充分な力で対応接触パッドと接触するようにする。プローブの機械的柔軟性は超小型電子素子の領域中の接触パッドの高さの差異を調整する一方、それぞれのプローブティップに充分な力を加えることによってティップと対応接触パッドとの間の信頼性のある電気接続が行われるようにする。さらに、熱膨脹のために素子及びプローブ支持部の捩じれが発生することがある検査またはバーンインサイクルの間にティップが対応パッドと接続を維持することができるようにパッドの機械的柔軟性も必要である。
【００２９】
図５で、プローブティップ８１は伝導性物質の延長された柔軟性ストリップ８３上に付着され、伝導性物質からなる側面延長アーム８２上で支持される。延長された柔軟性ストリップ８３はポスト８５によって両端部が支持され、ポスト８５は延長された柔軟性ストリップ８３上の端子８４と結合されている。プローブティップ８１はティップに垂直に加えられる力によって柔軟に移動することができる。ティップ８１の垂直移動はアーム８２を押してストリップ８３を捩じって曲げることによって復原力がティップ８１に加えられるようにする。
【００３０】
図５に示された柔軟性プローブで、ポスト８５は回路トレース（ｃｉｒｃｕｉｔ ｔｒａｃｅ）８７と電気的に連結された端子８６によって基板上で支持される。回路トレース８７はビア（ｖｉａ）８８を通じて基板８９の電気回路と連結される。前述の一連の連結によって、プローブティップ８１は基板８９の回路と電気的に接続され、プローブと連結された素子を動作させることができる。基板８９は、バーンインなどに使用する時に、バーンインのように温度サイクルが２５℃〜１５０℃またはそれ以上の広い温度範囲で大きさ安定性を得るためにシリコンまたは低膨脹セラミック物質で製作される。
【００３１】
高周波数で動作するためにプローブティップ８１からビア接触部８８までの電気的連結はプローブティップ８１との接続によるインダクタンスを最少化するように配列される。ループのインダクタンスはビア接触部８８を実質的にプローブティップ８１の下に位置させることによって最少化することができる。ビア８８が常に理想的にプローブティップの下に位置しないとしても、高周波数動作が必要な適用時にはティップ８１とビア８８との間の距離が短くなければならない。
【００３２】
図６は柔軟性プローブの第２実施例を図示しており、ここで図５の伝導性アーム８２が図６の延長された薄板９３の湾曲した部分またはＶ字形部分９２に置き換えられている。延長された薄板９３の両端部の端子９４はポスト９５と結合されており、ポスト９５は基板９９上のパッド９６上に位置する。プローブティップ９１は薄板９３を通じて接触パッド９４に電気的に接続され、接触パッド９４はポスト９５と結合され、ポスト９５は端子９６上に位置し、端子９６は回路トレース９７によって基板の電気回路と連結される。
【００３３】
図６に示されているように、プローブティップ９１は薄板９３の湾曲部９２上で支持され、プローブティップ９１の中心が薄板９３の両端部のポスト９５の間の仮想線１００から所定の距離をおいて位置する。プローブティップ９１上に作用する初期垂直力は仮想線１００によって表示される軸を中心にトルク（ｔｏｒｑｕｅ）を発生させる。トルクは延長された薄板９３に捩じれる変形を発生させ、このような変形はティップ９１に加えられた初期垂直力に対抗する対抗力を発生させる。
【００３４】
図７Ａは図６に例示された第１実施例の柔軟性プローブを上から見た平面図である。柔軟な延長されたストリップ１０３はストリップ１０３の両端部の接触パッド１０４及びストリップ１０３の中心点に形成された側面延長部１０２を含む形状の金属シートからなる。ストリップ１０３の電気伝導性物質は高い生産強度及び最終破損時までの適当な伸長率を有するものを選択する。このような金属はベリリウム−銅合金、コロンビウム、銅−ニッケル、モリブデン、ニッケル、ニッケル−チタン、ステンレススチール、チタン及びこれらの合金からなるグループより選択するのが好ましい。このうちの適当な金属は生産強度５５０メガパスカルを有するベリリウム−銅合金ＡＳＴＭ仕様番号５３４である。他の適当な金属は生産強度が９１０メガパスカルでＴｉ、８Ａｌ、１Ｍｏ、１Ｖからなるチタン合金である。
【００３５】
図７Ａに示されたプローブティップ１０１は延長アーム１０２上で支持されてプローブティップ１０１に加えられる垂直力Ｆによって基板１０９側に垂直に押される。アーム１０２とプローブティップ１０１が垂直に押されることは図７Ｂと図７Ｃの断面図に図示されている。プローブティップ１０１に作用する垂直力Ｆはストリップ１０３にトルクを加えてストリップを捩じりアーム１０２が基板１０９の方に押されるようにする。図７Ｃの断面図に示されているように、プローブティップ１０１の垂直移動はストリップ１０３の曲がりと捩じれの両方の作用によるものである。
【００３６】
プローブティップ１０１は公知の工程によってシリコンの結晶面（１００）に形成されたエッチピット（ｅｔｃｈ ｐｉｔ）の複製によって形成されたピラミッドである。５４．７５°のティップ角度はシリコンの結晶面（１１１）によって決定される。ティップ１０１の物質はタングステンであり、これは鋭利で硬い先端を形成することによって半導体集積回路素子に一般に使用されるアルミニウム接触パッド上のアルミニウム酸化膜を通過することができる。硬いプローブティップを形成するのに適した物質はモリブデン、ニッケル合金、オスミウム、パリニー７（Ｐａｌｉｎｅｙ ７）、ロジウム、レニウム、チタン、タングステン及びこれらの合金である。
【００３７】
シリコンのエッチピットを複製して鋭利なプローブティップを製造することは本技術分野においては公知のものであり、ディー．エー．キーウィット（Ｄ． Ａ． Ｋｉｅｗｉｔ）の科学的道具に関する概観（Ｒｅｖｉｅｗｓ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）４４巻１７４１−１７４２頁１９７３年の出版物にも詳しく記述されている。キーウィットはニッケル−ボロン合金をピットに蒸着してからシリコンマトリックス物質を除去してピラミッドを露出させることによってシリコンのエッチピットを複製してプローブティップを形成することについて記述している。キーウィットは沸騰点のヒドラジン水酸化物（ｈｙｄｒａｚｉｎｅ ｈｙｄｒａｔｅ）で表面処理を行ってシリコン１００面にピラミッド型エッチピットを形成した。
【００３８】
ストリップ１０３はポスト１０５によって基板１０９上に支持され、ポスト１０５は延長されたストリップ１０３の両端部で端子１０４と結合される。ポスト１０５は、好ましくは硬化銅、ニッケル、銅−ニッケル合金または硬化金からなるグループより選択される電着金属（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｍｅｔａｌ）で形成される。プローブティップ１０１と集積回路を検査するための回路との電気的連結はアーム１０２、ストリップ１０３、接触パッド１０４、ポスト１０５、端子１０６、回路トレース１０７及びビア１０８を通じた伝導によって行われる。ビア１０８からプローブ１０１への電気回路はインダクタンスを減少させて高周波数または高いデータレートで動作し得るようにできる限り小さいループを形成するように構成される。
【００３９】
図８Ａ及び図８Ｂは好ましい実施例の構成の動作を詳細に例示している図面であって、ここでプローブティップ１１１は薄膜のストリップ物質１１３上の側面延長アーム１１２によって支持され、ストリップ１１３は２つの支持ポスト１１５によって支持される。力Ｆがティップ１１１を押さえて垂直方向にδＴだけ曲がるようにする。
【００４０】
図８Ｂに示されているように、ティップ１１１の曲がる程度δＴはビーム自体が曲がる成分δＤと捩じれて曲がる成分との合計である。図８Ｂはプローブティップ１１１に垂直方向に加えられる力Ｆ（グラム単位）によって発生する曲がりδＴ（マイクロメートル単位）を示した図面である。このような実験で、ストリップ１１３は厚さが２５マイクロメートル、幅が２５マイクロメートル、長さが２００マイクロメーターであり、モリブデンからなる。アーム１１２はストリップ平面で測定する時にストリップ１１３の中心線からプローブティップまでの長さが１００マイクロメーターである。
【００４１】
図９Ａの平面図は柔軟性プローブの第２実施例を詳細に示した図面である。プローブティップ１２１は延長された薄板１２３のＶ字形延長部１２２で支持される。延長部１２２は延長された薄板１２３の両端部を支持するポストの中心を連結する仮想線の一側面の位置でティップ１２１を支持する。延長部１２２は力Ｆが加えられることによって延長部の形状が捩じれるのを防止するために延長された薄板１２３の本体よりさらに厚い。
【００４２】
プローブティップ１２１はティップ１２１に作用する垂直力Ｆによって基板１２９の方に垂直方向に傾く。延長部１２２及びプローブティップ１２１が曲がることは図９Ｂ及び図９Ｃの断面図に図示されている。プローブティップ１２１に作用する垂直力Ｆはストリップ１２３にトルクを加えるので、ストリップ１２３を捩じり延長部１２２が基板１２９の方に押さえられるようにする。図９Ｃの断面図に示されているように、プローブティップ１２１の垂直移動は延長された薄板１２３のビームの傾きと捩じれ変形の両方によるものである。
【００４３】
薄板１２３はポスト１２５によって基板１２９上に支持され、ポスト１２５は薄板１２３の両端部で接触パッド１２４と結合されている。ポスト１２５は剛性（ｒｉｇｉｄ）金属ポストである。プローブティップ１２１と検査回路との電気的連結はアーム１２２、ストリップ１２３、接触パッド１２４、ポスト１２５、接触パッド１２６、回路トレース１２７及びビア１２８を通じた伝導によって行われる。ビア１２８からプローブ１２１への電気回路はインダクタンスを減少させて高周波数または高いデータレートで動作することができるようにできる限り小さいループを形成するように構成される。
【００４４】
図１０及び図１１は柔軟性プローブの他の実施例を図示しており、ここでは延長アーム及び延長された薄板の機能が一つの構造に結合されている。図１０に示された第３実施例によると、プローブティップ１３１は湾曲した薄板１３３上に配置され、プローブティップ１３１の中心が薄板１３３の両端部の支持ポスト１３５の中心を連結する仮想線から所定の距離に位置する。延長された薄板１３３はプローブティップ１３１に作用する垂直力によって捩じれて曲がる。捩じれは支持ポスト１３５の中心線から一定の距離だけ離れた位置に力が作用することによって発生するトルクによるものである。薄板ビームの曲がり変形量に対する捩じれ変形量は中心線からプローブティップ１３１が外れたオフセットに係り、オフセットは薄板１３３の長さの分数で示される。検査される素子の大きさと薄板１３３の物質特性に応じて、オフセットは薄板１３３の長さの０．０５倍乃至０．５倍の範囲内であるのが好ましい。
【００４５】
図１０のプローブは支持ポスト１３５の中心線から外れたプローブティップ１３１を支持する湾曲した薄板１３３を含む。プローブティップ１３１への電気的接続はストリップ１３３を通じて接触端子１３４で行われる。接触端子１３４はポスト１３５と結合し、ポスト１３５は回路トレース１３７と連結された接触パッド１３６上に位置する。回路トレース１３７はビア１３８によって基板１３９の検査回路と連結される。ビア１３８は検査回路からプローブチップ１３１までの連結時のインダクタンスを最少化するためにプローブティップに近接して位置する。
【００４６】
柔軟性プローブの第４実施例は図１１に示された接地面シールドを含むものである。図１１のプローブは支持ポスト１４５の中心線から外れた位置でプローブティップ１４１を支持する湾曲した薄板１４３を含む。プローブティップ１４１への電気的接続はストリップ１４３を通じて接触端子１４４で行われる。接触端子１４４はポスト１４５と結合し、ポスト１４５は回路トレース１４７と連結された接触パッド１４６上に位置する。回路トレース１４７はビア１４８によって基板１４９の検査回路と連結される。接地層１４０はプローブティップ１４１の下に配置され、高性能を達成するためにプローブを電気的に遮蔽する。
【００４７】
図１２Ａ乃至図１２Ｃは実施例３を詳細に図示している。図１２Ａの平面図は実施例３の代表的な構成を図示しており、ここでティップ１５１はスプリング素材のＶ字形平板１５３の中心点で支持される。Ｖ字形平板１５３は平板の両端部に配置された端子１５４によって支持される。本実施例の平板はチタン合金であるＴｉ、Ａｌ８、Ｖ４からなるが、その他の高い強度を有する物質またはスーパープラスチック物質などを使用することもできる。平板１５３の厚さは１０乃至７５マイクロメートルの範囲内であり、より好ましくは２５乃至５０マイクロメートルの範囲内である。それぞれのアームの最も狭い部分の幅は２０乃至２００マイクロメートルの範囲内であり、より好ましくは３５乃至７５マイクロメートルの範囲内である。平板１５３の第１端部におけるポスト１５５の中心と平板１５３の第２端部におけるポスト１５５の中心との間の長さは約２００乃至１０００マイクロメートルである。より好ましくは、ポストの中心の間隔は２５０乃至７５０マイクロメートルである。
【００４８】
実施例３のプローブティップ１５１に力Ｆが加えられることによって現れる反応が図１２Ｂ及び図１２Ｃに例示されており、これらは力Ｆが作用する前と後のプローブの断面図である。図１２Ｃに示されているように、プローブティップ１５１に加えられる力Ｆは湾曲した薄板１５３が基板１５９の方に下側に曲がるようにする。湾曲した薄板１５３は曲がる力によって曲がりながら捩じれる。薄板１５３が捩じれて曲がる変形は力Ｆが作用することによってティップ１５１の変形に対抗する対抗力を発生させる。
【００４９】
プローブティップ１５１は薄板１５３によって電気回路と連結され、薄板１５３はポスト１５５によって支持され、ポスト１５５は薄板１５３の接触パッド１５４と結合されている。ポスト１５５は基板１５９上の端子１５６上に位置し、端子１５６は回路トレース１５７と連結される。回路トレース１５７は伝導性ビア１５８によって基板１５９で電気回路と結合される。選択的に、基板１５９の隣接回路トレースの信号からプローブティップ１５１を遮蔽するために、プローブティップ１５１と基板１５９の回路との間に接地面を挿入することができる。
【００５０】
柔軟性プローブにおいて板スプリングのデザインを多様に変化させることによって特定超小型電子素子の検査に必要な事項を満たすことができる。いくつかのデザインを図１３Ａ乃至図１３Ｃに例示した。全ての場合に、プローブティップは板スプリングを第１及び第２端部で支持するポストの間の中心を通過する仮想線によって決定される軸から外れた位置に位置している。
【００５１】
図１３Ａはプローブティップ１６１が板スプリング１６３のＶ字形部分１６２の頂点で支持される場合のプローブ１６０を例示している。Ｖ字形部分１６２はスプリング１６３の一端部側に傾いて位置することによってプローブティップの間の密接な間隔をなすのに必要なスプリングの重畳を可能にする。ポスト１６５、１６７はジグザグに交差して位置することによってそれぞれのプローブが密接な間隔をなすようにする。これと同様に、板スプリング１６３の対応端部上の接触パッド１６４、１６６はポスト１６５、１６７とそれぞれ一致する。
【００５２】
図１３Ｂはプローブティップ１７１が板スプリング１７３のＶ字形部分１７２の頂点で支持される場合のプローブ１７０を例示している。Ｖ字形部分１７２はスプリング１７３の一端部側に傾いて位置することによってプローブティップの間の密接な間隔をなすのに必要なスプリングの重畳を可能にする。ポスト１７５、１７７はジグザグに交差して位置することによってそれぞれのプローブが密接な間隔をなすようにする。これと同様に、板スプリング１６３の対応端部上の接触パッド１７４、１７６はポスト１７５、１７７とそれぞれ一致する。
【００５３】
図１３Ｃはプローブティップ１８１が湾曲した板スプリング１８２の頂点で支持される場合のプローブ１８０を例示している。湾曲したスプリング１８２はプローブティップの間の密接な間隔をなすのに必要なスプリングの重畳を可能にする形状を有している。プローブティップ１８１はスプリング１８２の両端部に配置された端子１８４とポスト１８５の中心の間の中心線から外れている。
【００５４】
図１４Ａ乃至図１４Ｄに示された柔軟性プローブの非対称構成は特定検査及びバーンインに使用する時に必要な性能を有するようにする。非対称構成は制限された空間、コーナー及びパッドの間の間隔が小さい場合に接触パッドをプローブに接触させるのを容易にする。さらに、接地接触部はプローブ構造に接地遮蔽機能を統合するようにすることができる。
【００５５】
図１４Ａに示された柔軟性プローブ１９０は平板部材１９２の第１端部を支持するためにポスト１９５及び追加のポスト１９７を使用する。追加のポスト１９７は側面に作用する力に対して前記構造を安定化させるのに使用される。また、追加のポスト１９７は平板部材１９２に含まれた接地面１９９と電気的に接触するのに使用される。ポスト１９７は端子１９６で接地面１９９と結合されている。平板部材１９２はポスト１９５によって支持され、ポスト１９５は端子１９４によって平板部材１９２と結合されている。
【００５６】
平板部材１９２はプローブティップ１９１を支持する。プローブティップ１９１はプローブ１９０の中心軸１９８から外れた位置で平板部材１９２上に配置されている。中心軸は平板部材１９２の第１端部を支持するポスト１９５、１９７の中心と平板部材１９２の第２端部を支持するポスト１９４の中心とを連結する仮想線である。プローブティップ１９１に作用する力は中心軸１９８を中心にトルクを発生させ、このようなトルクは平板部材１９２が曲がって捩じれるようにする。
【００５７】
図１４Ｂで、柔軟性プローブ２００は接触パッド２０６によって支持される短いアーム２０２、及び接触パッド２０４によって支持される長いアーム２０３を有する板スプリングを含む。板スプリングはアーム２０２とアーム２０３との間に配置され、プローブ２００の中心線２０８から外れた地点に位置するプローブティップ２０１を支持する。中心線２０８はポスト２０５の中心とポスト２０７の中心とを連結する仮想線である。プローブティップ２０１に作用する力は中心線２０８を中心にトルクを発生させ、トルクはアーム２０２、２０３が曲がって捩じれるようにする。
【００５８】
図１４Ｃで、柔軟性プローブ２１０は接触パッド２１６によって支持される短いアーム２１２、及び接触パッド２１４によって支持される長いアーム２１３を有する板スプリングを含む。板スプリングはアーム２１２とアーム２１３との間に配置され、プローブ２１０の中心線２１８から外れた地点に位置するプローブティップ２１１を支持する。中心線２１８はポスト２１５の中心とポスト２１７の中心とを連結する仮想線である。プローブティップ２１１に作用する力は中心線２１８を中心にトルクを発生させ、トルクはアーム２１２、２１３が曲がって捩じれるようにする。
【００５９】
図１４Ｄで、柔軟性プローブ２２０は接触パッド２２６によって支持される短いアーム２２２、及び接触パッド２２４によって支持される長いアーム２２３を有する板スプリングを含む。板スプリングはアーム２２２とアーム２２３との間に配置され、プローブ２２０の中心線２２８から外れた地点に位置するプローブティップ２２１を支持する。中心線２２８はポスト２２５の中心とポスト２２７の中心とを連結する仮想線である。プローブティップ２２１に作用する力は中心線２２８を中心にトルクを発生させ、トルクはアーム２２２、２２３が曲がって捩じれるようにすることによってプローブティップ２２１がこれ以上変形するのを制限する対抗力を発生させる。
【００６０】
本発明の開示内容による柔軟性プローブは、集積回路及びその他の超小型電子素子を含むウエハーのバーンインに使用することができる。図１５Ａに示されたウエハー接触装置２３０はシリコン基板２３１の表面上に実施例３によるプローブ２３２を含む。プローブ２３２はそれぞれシリコン基板２３１の回路トレース２３４によって接触装置２３０の端子２３３に連結される。本実施例では、シリコンが基板２３１用物質として使用され、バーンイン検査時に集積回路を含むシリコンウエハーの熱膨張係数と一致する熱膨張係数を有する。
【００６１】
バーンイン検査を遂行する間、接触装置２３０は検査されるウエハーに整列されて機械的なクランピング手段によって支持され、接触装置のそれぞれのプローブが確実に接触するのに充分な力でウエハー上の対応接触パッドに向かう。標準アルミニウムパッドに接触するためには５−１０グラムの力程度であれば安定した接触をするのに充分である。次に、アセンブリーは一般に１２５℃から１５０℃程度のバーンイン温度まで加熱される。それぞれの集積回路を動作させるために回路に電気的刺激が加えられダイナミックバーンインが遂行される。
【００６２】
図１５Ｂは接触装置２３０の表面に位置するプローブの一部を図示している。プローブティップは検査されるフリップチップ上の接触パッドの２次元アレイと一致する２次元アレイで整列されている。それぞれのプローブティップ２４１はフリップチップ上の対応接触パッドと対応するように位置する。プローブ２３２の大きさはフリップチップで一般に使用される間隔である１５０マイクロメートル乃至５００マイクロメートルの範囲内のグリッド間隔に合わせられる。プローブ２３２は重なったパターンに整列され、それぞれのプローブが使用することができる空間に合わせられるようになっている。ウエハー上の接触パッドの平均密度が低い場合、追加的に機能を果たさないプローブを配列に追加することによって検査されるウエハーを局部的に支持するようにする。
【００６３】
プローブ２３２のプローブティップ２４１は検査されるウエハー上のアルミニウムボンドパッド上の酸化物を突き抜くために硬い表面を有する。プローブティップ２４１はＶ字形スプリング２４２の頂点に位置し、Ｖ字形スプリング２４２はスプリング２４２の両端部で接触パッド２４４と結合されたポスト２４５によって支持される。
【００６４】
本発明の開示内容による柔軟性プローブは各プローブの固有及び相互インダクタンスが低いため高速集積回路を検査する手段を備えている。柔軟性プローブを含むプローブカード２４９が図１６Ａに図示されている。プローブ２４０は基板２４８上に２次元アレイパターンに配置されているので２次元アレイの接触パッドを有するフリップチップを検査するのに適している。それぞれのプローブ２４０は基板２４８に含まれた回路トレース手段２４６によってプローブカード２４９上の端子２４７と電気的に連結される。基板２４８はアルミナセラミック物質のように大きさ安定性が良いベースを含むものが好ましく、このようなベース上に銅からなる回路トレースがポリイミド誘電物質層の間に配置されている。
【００６５】
図１６Ｂは本発明の実施例１の開示内容によって構成された柔軟性プローブ２４０のアレイを図示している。プローブティップ２４１は延長された板スプリング２４２の中間地点に付着されたアーム２４３の端部に配置されている。支持ポスト２４４は延長された板スプリング２４２の両端部の接触パッド２４５と結合されている。
【００６６】
図１７Ａに示されたチップソケットはフリップチップを検査し、バーンインし、動作させるための脱着可能な手段を提供する。フリップチップ２６１は位置調整手段２６２によって支持されてフリップチップ２６１上のそれぞれの接触パッドがソケット基板２５８の表面上の対応プローブ２５０と結合される。それぞれのプローブ２５０は回路トレース手段２５６によってソケット基板２５８上の端子２５７と電気的に連結される。フリップチップ２６１を動作させるのに適した電気信号は電子回路手段２６４から相互連結手段２６３によってソケットに向かう。ケーブル２６５は電子回路２６４をフリップチップ２６１をバーンインしたり検査したり動作させるためのシステムに連結させる。
【００６７】
図１７Ｂは図１７Ａのソケットにおける柔軟性プローブ２４０のアレイの一部を図示している。プローブティップ２５１は延長された板スプリング２５２の中間地点に付着されたアーム２５３の端部に位置する。支持ポスト２５４は延長された板スプリング２５２の両端部で接触パッド２５５と結合する。
【００６８】
図１８Ａ乃至図１８Ｄに示されたプローブティップは超小型電子素子の検査とバーンインでの特定用途に適するように構成されたものである。このようなプローブティップ及びその他のティップは集積回路分野の産業では公知のものである。本明細書に提示された例示は現在使用されている多くの種類のプローブティップを代表するものである。このようなプローブティップを製造する方法も電気接触部を製造する分野に従事する者には広く知られたものである。
【００６９】
図１８Ａに示されたプローブティップは集積回路上のアルミニウムボンドパッドを接触させるのに好ましいものであって、鋭利な頂点２７３がアルミニウムボンドパッドの酸化膜を突き抜くのに適している。ピラミッド２７２はシリコン結晶面（１１０）に配向されたエッチピットを複製することによって形成される。ピラミッド２７２は薄膜スプリング２７１上で支持される。ピラミッド２７２の頂点２７３はピラミッドの対向面の間の内角が５４．７５゜に鋭利に形成される。好ましくは、モリブデン、ニッケル、オスミウム、パリニー７（Ｐａｌｉｎｅｙ ７）、ロジウム、レニウム、チタン、タングステン及びこれらの合金からなるグループより選択される硬質物質がプローブティップ２７２に使用される。オスミウム、ロジウム及びタングステンははんだ及びその他の軟性物質とゆっくり反応するため軟性接触部と接触するプローブとして使用するのに好ましい。
【００７０】
図１８Ｂに示されたプローブティップは貴金属接触パッドに接触するのに好ましい。薄膜ディスク２７７は板スプリング２７５の表面上に配置された金属ポスト２７６上で支持される。ポスト２７６は化学的エッチング工程によって下部がエッチングされてディスク２７７のエッジが露出する。薄膜ディスク２７７は金、パリニー７、白金、ロジウム及びこれらの合金からなるグループより選択される非活性金属で形成されるのが好ましい。
【００７１】
図１８Ｃに示されたプローブティップははんだとその他の軟性物質と接触するのに好ましい。金属ポスト２８２上の丸い金属ティップ２８１は板スプリング２８０上に配置される。金属ティップ２８１は高温の物質を閃光レーザー融解（ｆｌａｓｈ ｌａｓｅｒ ｍｅｌｔｉｎｇ）して丸い形状の部分に逆流させることによって丸い形状が形成される。丸い金属ティップ２８１に適した物質はニッケル、白金、ロジウム、銅−ニッケル合金、ベリリウム−銅合金及びパリニー７からなるグループより選択される金属を含む。
【００７２】
図１８Ｄに示されたプローブティップは小さい面積の接触パッド及び互いに密接な間隔のパッドを接触させるのに好ましい。上側エッジ２８６を有するプローブティップ２８７は板スプリング２８５の上側面上に配置される。プローブティップ２８７は犠牲物質でエッジをメッキした後にエッジ金属２８７を残して犠牲物質を除去することによって形成するのが好ましい。
【００７３】
本発明の好ましい実施例をいくつか記述したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば本発明の本質及び範囲を外れないで多様に変更したり代替が可能であるということは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術のカンチレバープローブの断面図。
【図２Ａ】先行技術の柔軟性薄膜プローブの断面図。
【図２Ｂ】先行技術の柔軟性薄膜プローブの断面図。
【図３Ａ】シリコンウエハー上に製造された先行技術のプローブを示した平面図。
【図３Ｂ】シリコンウエハー上に製造された先行技術のプローブを示した断面図。
【図４Ａ】先行技術の柔軟性ポストプローブを示した図。
【図４Ｂ】先行技術の柔軟性ポストプローブを示した図。
【図４Ｃ】先行技術の柔軟性ポストプローブを示した図。
【図５】本発明による柔軟性プローブを示した図。
【図６】本発明による柔軟性プローブの他の構成を示した図。
【図７Ａ】柔軟性プローブの一実施例に関する平面図。
【図７Ｂ】柔軟性プローブの一実施例に関する停止時の断面図。
【図７Ｃ】柔軟性プローブの一実施例に関する、力Ｆが作用する時の断面図。
【図８Ａ】プローブティップに力Ｆが垂直方向に作用する場合の柔軟性プローブの実施例を示した図。
【図８Ｂ】図８Ａのプローブティップの曲がりをプローブティップに加えられる力の関数で示した図。
【図９Ａ】柔軟性プローブの一実施例に関する平面図。
【図９Ｂ】柔軟性プローブの一実施例に関する停止時の断面図。
【図９Ｃ】柔軟性プローブの一実施例に関する、力Ｆが作用する時の断面図。
【図１０】柔軟性プローブとその連結回路の実施例を示した図。
【図１１】接地面を有する柔軟性プローブの実施例を示した図。
【図１２Ａ】柔軟性プローブの一実施例に関する平面図。
【図１２Ｂ】柔軟性プローブの一実施例に関する停止時の断面図。
【図１２Ｃ】柔軟性プローブの一実施例に関する、力Ｆが作用する時の断面図。
【図１３Ａ】本発明による柔軟性プローブの他の構成を示した平面図。
【図１３Ｂ】本発明による柔軟性プローブの他の構成を示した平面図。
【図１３Ｃ】本発明による柔軟性プローブの他の構成を示した平面図。
【図１４Ａ】本発明による柔軟性プローブの他の構成を示した平面図。
【図１４Ｂ】本発明による柔軟性プローブの他の構成を示した平面図。
【図１４Ｃ】本発明による柔軟性プローブの他の構成を示した平面図。
【図１４Ｄ】本発明による柔軟性プローブの他の構成を示した平面図。
【図１５Ａ】２次元アレイ接触部を有する素子のウエハー水準のバーンイン用接触プローブヘッドを示した図。
【図１５Ｂ】図１５Ａの２次元アレイ接触部を有する素子用接触プローブヘッドの一部領域を示した平面図。
【図１６Ａ】２次元アレイ接触部を有する素子のウエハー水準検査用プローブカードを示した図。
【図１６Ｂ】図１６Ａの２次元アレイ接触部を有する素子用プローブカードの一部領域を示した平面図。
【図１７Ａ】２次元アレイ接触部を有する超小型素子を動作させるソケットを示した図。
【図１７Ｂ】図１７Ａの２次元アレイ接触部を有する素子用ソケットの一部領域を示した平面図。
【図１８Ａ】本発明による柔軟性プローブ構造に使用されるプローブティップを示した図。
【図１８Ｂ】本発明による柔軟性プローブ構造に使用されるプローブティップを示した図。
【図１８Ｃ】本発明による柔軟性プローブ構造に使用されるプローブティップを示した図。
【図１８Ｄ】本発明による柔軟性プローブ構造に使用されるプローブティップを示した図。
【符号の説明】
８１、９１、１０１、１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１、１７１、１８１、１９１、２０１、２１１、２２１、２４１、２５１、２６１、２７２、２８１、２８７　プローブティップ
８２、１０２、１１２、２０２、２０３、２１２、２１３、２２２、２２３、２５３　アーム
８３、９３、１２３、１３３、１４３、１５３　薄板
８４、８６、９４、９６、１０６、１３４、１４４、１５４、１５６、１８４、１９４、１９６、２３３、２５７　端子
８５、９５、１０５、１１５、１２５、１３５、１４５、１５５、１６５、１６７、１７５、１７７、１８５、１９４、１９５、１９７、２０５、２０７、２１５、２１７、２４４、２４５、２５４、２７６、２８２　ポスト
８７、１０７、１２７、１３７、１４７、１５７、２３４、２４６、２５６　回路トレース
８９、９９、１０９、１２９、１３９、１４９、１５９、２３１、２４８、２５８　基板
【図８Ｂ】
2004503785.tif 000003
【国際公開パンフレット】
2004503785.tif 000004
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【国際調査報告】
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