探针卡及其制造方法、半导体测试设备与流程

本申请涉及半导体测试设备，特别是涉及一种探针卡及其制造方法、半导体测试设备。

背景技术：

1、在集成电路的制造过程中，晶圆完成前道工序后需要进行晶圆级测试，以在封装前筛除失效的芯片。探针卡是晶圆级测试的核心工具，其通过基板与测试机台连接，经转接板将信号扇出，再由排布于转接板上的多根探针接触晶圆的焊盘，读取电信号，从而完成对晶圆的电性能测试。

2、随着可靠性要求的提高，晶圆级测试往往需要在较高的温度（例如125℃或更高）下进行，这给探针卡带来了两方面的问题。一方面，探针卡上通常集成有印刷电路板、继电器、集成电路等电子元件，这些元件长期在高温环境下工作会加速老化，缩短探针卡的使用寿命；另一方面，晶圆级测试通常逐片进行，每完成一片晶圆便需要更换下一片，探针卡上的探针在离开已测晶圆时热量快速流失、接触新晶圆时又快速升温，这种反复的冷热循环使探针卡产生热形变，导致探针与晶圆焊盘的对位精度下降、扎针深度发生偏差，进而影响测试结果的准确性和一致性。

技术实现思路

1、本申请提供一种探针卡及其制造方法、半导体测试设备，通过在探针卡的表面设置气凝胶层，能够降低探针卡在测试过程中因冷热循环引起的热形变，提高对位精度和测试稳定性，抑制引脚短路，整体延长探针卡的使用寿命。

2、第一方面，本申请提供一种探针卡，探针卡包括基板部件和探针。基板部件包括基板和转接板，转接板设置于基板的一侧，转接板背离基板的表面为第一表面，第一表面设有第一焊接部，第一表面覆盖有避让第一焊接部的第一气凝胶层。探针设有第二焊接部和探针尖端，探针的表面覆盖有避让第二焊接部和探针尖端的第二气凝胶层，第一焊接部与第二焊接部抵接且电连接。

3、在一些实施例中，第二气凝胶层的厚度小于第一气凝胶层的厚度。

4、在一些实施例中，沿垂直于第一表面的方向，第一气凝胶层的厚度h1满足：10μm≤h1≤20μm；和/或，沿垂直于探针的表面，第二气凝胶层的厚度h2满足：0.5μm≤h2≤1μm。

5、在一些实施例中，第一气凝胶涂层包括sio2气凝胶、al2o3气凝胶、聚合物改性气凝胶中的一种或多种的组合；和/或，第二气凝胶涂层包括sio2气凝胶、al2o3气凝胶、聚合物改性气凝胶中的一种或多种的组合。

6、在一些实施例中，沿垂直于第一表面的方向，第一表面与第一气凝胶层之间设有第一粘接层；和/或，沿垂直于探针的表面，探针的表面与第二气凝胶层之间设有第二粘接层。

7、第二方面，本申请提供一种探针卡的制造方法，制造方法用于制备上述的探针卡，探针卡包括基板部件和探针，探针与基板部件电连接。制造方法包括：在基板部件的第一表面气相沉积形成第一气凝胶层，其中，第一气凝胶层避让基板部件的第一焊接部；在探针的表面气相沉积形成第二气凝胶层，其中，第二气凝胶层避让探针尖端和第二焊接部；将第二焊接部与第一焊接部焊接，得到探针卡。

8、在一些实施例中，在基板部件的第一表面气相沉积形成第一气凝胶层的步骤之前，制造方法还包括对基板部件的第一表面清洁的步骤；和/或，在探针的表面气相沉积形成第二气凝胶层的步骤之前，制造方法还包括对探针的表面清洁的步骤。

9、在一些实施例中，在基板部件的第一表面气相沉积形成第一气凝胶层，其中，第一气凝胶层避让基板部件的第一焊接部的步骤，进一步包括：在基板部件的第一表面的全部区域均气相沉积形成第一气凝胶层，其中，第一表面为基板部件用于安装探针的表面；在第一气凝胶层的表面涂覆第一光刻胶层，其中，第一光刻胶层避让第一焊接部；去除第一子胶层以暴露第一焊接部，其中，第一子胶层为第一气凝胶层中包覆第一焊接部的部分；去除全部的第一光刻胶层，保留剩余的第一气凝胶层，使第一气凝胶层避让第一焊接部。

10、在一些实施例中，在探针的表面气相沉积形成第二气凝胶层，其中，第二气凝胶层避让探针尖端和第二焊接部的步骤，进一步包括：在探针的表面的全部区域均气相沉积形成第二气凝胶层；在第二气凝胶层的表面涂覆第二光刻胶层，其中，第二光刻胶层避让第二焊接部和探针尖端；去除第二子胶层以暴露第二焊接部，其中，第二子胶层为第二气凝胶层中包覆第二焊接部的部分；去除第三子胶层以暴露探针尖端，其中，第三子胶层为第二气凝胶层中包覆探针尖端的部分；去除全部的第二光刻胶层，保留剩余的第二气凝胶层，使第二气凝胶层避让第二焊接部和探针尖端。

11、在一些实施例中，气相沉积工艺为化学气相沉积。

12、第三方面，本申请还提供一种半导体测试设备，半导体测试设备包括探针卡。

13、本申请的有益效果是：通过在转接板的第一表面包覆避让第一焊接部的第一气凝胶层、在探针表面包覆避让第二焊接部和探针尖端的第二气凝胶层，利用气凝胶导热率极低、绝缘性能优异的特性，为探针卡提供了保温隔热与绝缘防护。

14、在保温隔热方面，在晶圆级测试逐片进行、探针反复经历冷热循环的工况下，气凝胶层的存在使探针卡的温度波动幅度大幅降低，从而减小了热形变量，提高了探针与晶圆焊盘的对位精度和扎针深度的一致性，保证了测试结果的准确性和稳定性。此外，第一气凝胶层还对转接板上集成的继电器、集成电路等电子元件形成热屏蔽，降低其长期处于高温环境中所承受的热应力，延长探针卡的整体使用寿命。

15、在绝缘防护方面，气凝胶的绝缘性能优异，第一气凝胶层和第二气凝胶层将探针卡各非导电区域覆盖包裹，即使在测试环境或工艺过程中有金属颗粒脱落并落至探针之间，也因气凝胶层的阻隔而不易造成引脚短路，有效提高了测试可靠性和良率。

1.一种探针卡，其特征在于，所述探针卡包括：

2.根据权利要求1所述的探针卡，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的探针卡，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的探针卡，其特征在于，

5.根据权利要求1至4任意一项所述的探针卡，其特征在于，

6.一种探针卡的制造方法，其特征在于，所述制造方法用于制备如权利要求1至5任意一项所述的探针卡，所述探针卡包括基板部件和探针，所述探针与所述基板部件电连接，所述制造方法包括：

7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，

8.根据权利要求6或7所述的制造方法，其特征在于，所述在所述基板部件的第一表面气相沉积形成第一气凝胶层，其中，所述第一气凝胶层避让所述基板部件的第一焊接部的步骤，进一步包括：

9.根据权利要求6或7所述的制造方法，其特征在于，所述在所述探针的表面气相沉积形成第二气凝胶层，其中，所述第二气凝胶层避让所述探针尖端和所述第二焊接部的步骤，进一步包括：

10.一种半导体测试设备，其特征在于，所述半导体测试设备包括如权利要求1至9任意一项所述的探针卡。