用于探针卡的金属化导引板及其制造方法与流程

本发明涉及半导体晶圆测试探针，特别涉及一种用于探针卡的金属化导引板及其制造方法。

背景技术：

1、探针卡是半导体晶圆测试中的关键部件，用于实现测试机台与芯片焊垫（pad）或凸点（bump）之间的电学连接。随着芯片设计工艺的迭代，对于功耗大、电流高的待测晶圆的测试用探针卡的需求越来越紧迫。导引板（guide plate）是探针卡中的核心组件之一，其功能是对微小的探针（probe）进行精确定位与导向，确保探针与待测点准确接触。

2、集成电路特征尺寸不断缩小和集成度持续提高，对探针卡的定位精度、信号传输完整性及长期使用可靠性提出了更高要求。为缩短信号路径、提高长期使用的可靠性，业界开始探索在导引板上直接制作金属化图形电路，使其兼具导向与电学互连功能。

3、然而，现有工艺面临以下挑战：（1）在晶圆测试中，探针卡可能承受瞬态大电流或电压冲击（即过载情况）。现有金属化导引板的导电层（尤其是多层金属结构）在多次过载冲击后，容易出现局部过热、界面退化甚至烧毁，导致接触电阻急剧上升，影响测试可靠性。（2）导电层与绝缘基底之间容易因残余内应力而发生分层或剥落；同时，多层金属沉积产生的累积应力可能导致导引板翘曲，影响植针精度与过载时的热-机械稳定性。（3）在深孔内壁均匀沉积导电层较为困难，可能导致局部电流密度分布不均，削弱过载承受能力。

技术实现思路

1、本申请的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种过载率高、具备高结合强度和低内应力、金属化均匀的用于探针卡的金属化导引板及其制造方法。

2、为实现上述目的，第一方面，本申请提供：一种用于探针卡的金属化导引板，所述的金属化导引板包括：

3、基底，由绝缘材料制成，所述的基底上构造有多个贯穿所述的基底且用于植入探针的植针孔；

4、和图形电路，包括导电层，所述的导电层形成在至少部分所述的植针孔内壁面上以及与所述的至少部分植针孔相对应的所述的基底相对的两侧表面上；其中，所述的导电层经过快速热退火处理，所述导电层包括种子层和电镀层，所述种子层为钛/铜/金复合层，所述电镀层为铑镀层，厚度为2微米至5微米。

5、在一个可行的实施例中，所述的种子层中钛/铜/金复合层的厚度分别为20-50纳米/100-200纳米/100-200纳米。

6、在一个可行的实施例中，所述的基底由蓝宝石、陶瓷、碳化硅或氮化硅制成。

7、在一个可行的实施例中，所述的植针孔的孔径为20微米至100微米。

8、第二方面，本申请提供：如第一方面所述的金属化导引板的制造方法，包括以下步骤：

9、（1）提供一由绝缘材料构成的基底；

10、（2）对基底进行钻孔，形成贯穿基底且用于植入探针的植针孔；

11、（3）在基底相对的两侧表面上涂覆光刻胶，并分别进行光刻以形成图案化的光刻胶层；

12、（4）在基底相对的两侧表面上分别沉积第一导电材料，以在至少部分的植针孔的内壁面上以及与至少部分的植针孔相对应的基底相对的两侧表面上形成种子层；

13、（5）在所述种子层表面上电镀第二导电材料，以在种子层表面上形成电镀层；

14、（6）对基底进行清洗并去除光刻胶层，得到带有图形电路的金属化导引板；

15、（7）对所述带有图形电路的金属化导引板进行快速热退火处理。

16、在一个可行的实施例中，在所述的步骤（1）中，对基底相对的两侧表面进行平坦化处理；平坦化处理后，所述的基底的厚度为200微米至450微米。

17、在一个可行的实施例中，在所述的步骤（7）中，所述的快速热退火处理包括升温段、恒温段以及降温段，其中，所述的升温段的升温速率为：15℃/s～70℃/s；所述的恒温段的时间为40s～60s，期间保持恒定温度80℃～150℃；所述的降温段的降温速率为15℃/s～50℃/s。

18、在一个可行的实施例中，在所述的步骤（7）中，所述的升温段采用红外辐射加热。

19、在一个可行的实施例中，所述的降温段采用惰性气体吹扫的气冷方式或液氮换热的液冷方式进行冷却。

20、在一个可行的实施例中，在所述的步骤（7）中，所述的快速热退火处理在真空环境或者惰性气体中进行。

21、本申请与现有技术相比具有如下优点：

22、采用本发明的制造方法制得的金属化导引板，在快速热退火工艺的处理下具有较高的耐电流性能，其过载承受能力得到显著提升，进而可以提高探针卡对于高电流、高功耗的晶圆测试的稳定性；先光刻后沉积种子层的工艺顺序，配合物理沉积方法，能够在高深宽比的植针孔内壁上形成连续、均匀的种子层，确保电镀后孔内金属化完整，电流分布均匀，避免局部过热；另外，复合种子层和金属电镀层的组合，结合快速热退火工艺，有效增强基底与图形电路之间的结合力，从而提高该金属化导引板的可靠性。

1.一种用于探针卡的金属化导引板，其特征在于，所述的金属化导引板包括：

2.根据权利要求1所述的金属化导引板，其特征在于：所述的种子层中钛/铜/金复合层的厚度分别为20-50纳米/100-200纳米/100-200纳米。

3.根据权利要求1所述的金属化导引板，其特征在于：所述的基底由蓝宝石、陶瓷、碳化硅或氮化硅制成。

4.根据权利要求1所述的金属化导引板，其特征在于：所述的植针孔的孔径为20微米至100微米。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的金属化导引板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于：在所述的步骤（1）中，对基底相对的两侧表面进行平坦化处理；平坦化处理后，所述的基底的厚度为200微米至450微米。

7.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于：在所述的步骤（7）中，所述的快速热退火处理包括升温段、恒温段以及降温段，其中，所述的升温段的升温速率为：15℃/s～70℃/s；所述的恒温段的时间为40s～60s，期间保持恒定温度80℃～150℃；所述的降温段的降温速率为15℃/s～50℃/s。

8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于：在所述的步骤（7）中，所述的升温段采用红外辐射加热。

9.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于：所述的降温段采用惰性气体吹扫的气冷方式或液氮换热的液冷方式进行冷却。

10.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于：在所述的步骤（7）中，所述的快速热退火处理在真空环境或者惰性气体中进行。