一種微機(jī)械芯片測(cè)試探卡及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種微機(jī)械芯片測(cè)試探卡及其制作方法，在SOI襯底中定義懸臂梁圖形，于懸臂梁的懸空端制作內(nèi)壁絕緣的盲孔，于盲孔內(nèi)制作探針，于懸臂梁表面制作金屬引線，于懸臂梁的固定端制作焊球，正面刻蝕SOI形成懸臂梁結(jié)構(gòu)，將焊球倒裝于陶瓷基底，從底面刻蝕襯底硅以釋放懸臂梁以完成制備。本發(fā)明具有加工精度高、加工工藝簡(jiǎn)單、制作的測(cè)試探卡的機(jī)械強(qiáng)度高、各探針可依據(jù)待測(cè)芯片管腳位置的分布進(jìn)行排列等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的制作工藝與傳統(tǒng)的CMOS工藝及微機(jī)加工工藝兼容，適用于工業(yè)生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】一種微機(jī)械芯片測(cè)試探卡及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微機(jī)械加工領(lǐng)域，特別是涉及一種微機(jī)械芯片測(cè)試探卡及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路圓片級(jí)測(cè)試探卡主要應(yīng)用于分片封裝前對(duì)集成電路芯片電學(xué)性能進(jìn)行中測(cè)、確好芯片測(cè)試(KGD)等。集成電路芯片的測(cè)試是通過(guò)自動(dòng)測(cè)試儀(Automatic TestEquipment)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。自動(dòng)測(cè)試儀包括測(cè)試臺(tái)，探卡，測(cè)試數(shù)據(jù)分析儀以及分析儀和探卡之間的接口裝置等，其中探卡是其核心部件。傳統(tǒng)的探卡包括環(huán)氧樹(shù)脂型，刀片型，垂直式，陣列式，微彈簧式等多種類型，它們的制作過(guò)程多是采用人工裝配的方式。隨著集成電路的線寬不斷縮小、壓焊塊尺寸和密度不斷增加，人工裝配的探卡已越來(lái)越不能滿足應(yīng)用的需求。近年來(lái)出現(xiàn)了垂直探卡、薄膜探卡等用于壓焊塊密度高的集成電路測(cè)試。
[0003]由于MEMS技術(shù)擅長(zhǎng)于制造微型結(jié)構(gòu)，所以非常適用于制造小尺寸，陣列化的探卡?；贛EMS技術(shù)的探卡包括過(guò)孔互連式懸臂梁探卡，燒結(jié)接觸式探卡以及硅玻璃鍵合懸臂梁探卡等。
[0004]申請(qǐng)?zhí)枮?00710038538.1 (微機(jī)械圓片級(jí)芯片測(cè)試探卡及制作方法)的專利中提出了一種硅懸臂梁探針，采用體微機(jī)械工藝制作硅懸臂梁作為探針結(jié)構(gòu)，在硅懸臂梁頂端制作通孔，采用通孔電鍍制作通孔互連和金屬針尖。該結(jié)構(gòu)的主要問(wèn)題在于加工工藝復(fù)雜:①需要從硅片正反兩面光刻和腐蝕來(lái)制作懸臂梁結(jié)構(gòu)；②需要在深腔底部光刻制作金屬引線，光刻難度高、精度低采用通孔電鍍制作金屬互連和針尖，針尖高度的均勻性難以保證，金屬與孔側(cè)壁間僅為機(jī)械接觸、強(qiáng)度低；④將探卡單元倒裝焊到陶瓷基板時(shí)，懸臂梁結(jié)構(gòu)已釋放，需要定制專用吸頭或夾具，并且已釋放的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低、易變形、難以保證焊球的共面性，從而影響焊接質(zhì)量。
[0005]申請(qǐng)?zhí)枮?00710173680.7 (基于電鍍工藝的微機(jī)械測(cè)試探卡及制作方法)的專利中提出了一種金屬探卡，該發(fā)明采用先倒裝焊、再釋放探卡結(jié)構(gòu)的工藝，可以保證焊球的共面性。但是該發(fā)明的問(wèn)題在于:探卡中每個(gè)探針都是獨(dú)立的，通過(guò)根部的焊球與陶瓷基板連接，任何一個(gè)焊球由于機(jī)械強(qiáng)度不足而失效均會(huì)造成整個(gè)探卡的失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種微機(jī)械芯片測(cè)試探卡及其制作方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中制作工藝復(fù)雜、光刻難度高、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低而容易導(dǎo)致器件失效等問(wèn)題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法，所述制作方法至少包括以下步驟:
[0008]1)提供一 SOI襯底,于該SOI襯底的頂層娃表面形成第一氧化層；
[0009]2)于所述SOI襯底中定義出至少具有一根懸臂梁的懸臂梁圖形，且所述懸臂梁具有懸空端及固定端；
[0010]3)于所述懸臂梁的懸空端刻蝕所述SOI襯底形成貫穿第一氧化層、頂層硅及埋氧層的盲孔；
[0011]4)于所述該盲孔的內(nèi)表面形成厚度小于第一氧化層的第二氧化層，并去除所述盲孔底部的第二氧化層；
[0012]5)刻蝕所述盲孔底部使其延伸至SOI襯底的襯底硅內(nèi)一預(yù)設(shè)深度；
[0013]6)于所述盲孔內(nèi)制作探針；
[0014]7)于懸臂梁結(jié)構(gòu)表面形成連接探針及固定端的金屬引線；
[0015]8)依據(jù)所述懸臂梁圖形刻蝕所述SOI襯底至所述襯底硅，形成懸臂梁結(jié)構(gòu)；
[0016]9 )于上述結(jié)構(gòu)的表面形成第三氧化層；
[0017]10)于所述固定端的金屬引線上植球；
[0018]11)將所述植球倒裝固定至一基底上；
[0019]12)刻蝕以去除所述SOI襯底的襯底硅，釋放出懸臂梁及探針。
[0020]在本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法的步驟2)中，所述懸臂梁圖形具有多根懸臂梁，且各該懸臂梁依據(jù)待測(cè)芯片管腳位置的分布進(jìn)行排列。
[0021]在本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法的步驟3)中，先使用光刻膠制作掩膜，采用反應(yīng)離子刻蝕法刻蝕穿所述頂層硅，然后使用同一掩膜采用反應(yīng)離子刻蝕法刻蝕穿所述埋氧層以形成盲孔。
[0022]在本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法中，通過(guò)熱氧化法形成所述第一氧化
層及所述第二氧化層。
[0023]在本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法中，所述步驟4)中，采用反應(yīng)離子刻蝕法刻蝕去除所述盲孔底部的第二氧化層。
[0024]在本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法中，步驟5)中的所述預(yù)設(shè)深度為10?30微米。
[0025]在本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法中，所述步驟6)包括以下步驟:6-1)通過(guò)濺射法于所述盲孔內(nèi)表面制作種子層；6-2)通過(guò)電鍍法制作金屬探針。
[0026]優(yōu)選地，所述種子層為TiW/Cu疊層或Cr/Cu疊層，所述金屬探針為銅探針。
[0027]在本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法中，所述步驟10)包括以下步驟:10-1)刻蝕所述固定端上的第三氧化層形成引線窗口 ；10_2)于所述引線窗口表面制作凸點(diǎn)下金屬層；10_3)于所述凸點(diǎn)下金屬層表面制作焊球。
[0028]優(yōu)選地，先于所述引線窗口表面濺射TiW/Cu種子層，然后采用電鍍法加厚Cu層以形成所述凸點(diǎn)下金屬層。
[0029]優(yōu)選地，采用電鍍法或激光植球工藝制作所述焊球。
[0030]在本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法中，采用所述步驟12)中采用各向同性干法腐蝕、XeF2腐蝕或者從背面進(jìn)行深反應(yīng)離子刻蝕的方法去除襯底硅。
[0031]在本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法中，所述步驟12)還包括采用反應(yīng)離子刻蝕法去除各懸臂梁之間的第三氧化層的步驟。
[0032]本發(fā)明還提供一種依據(jù)上述任意一項(xiàng)所述的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法所制作的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡。[0033]如上所述，本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡及其制作方法，在SOI襯底中定義懸臂梁圖形，于懸臂梁的懸空端制作內(nèi)壁絕緣的盲孔，于盲孔內(nèi)制作探針，于懸臂梁表面制作金屬引線，于懸臂梁的固定端制作植球，正面刻蝕SOI形成懸臂梁結(jié)構(gòu)，將植球倒裝于陶瓷基底，從底面刻蝕襯底硅以釋放懸臂梁以完成制備。本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明不需要雙面微機(jī)械加工，不需要在深腔內(nèi)進(jìn)行光刻，所有光刻均在同一平面內(nèi)進(jìn)行，除最后一步結(jié)構(gòu)釋放外，所有工藝均從上表面進(jìn)行，工藝簡(jiǎn)單、光刻精度高；探針結(jié)構(gòu)在完成倒裝焊后釋放，因此可以用常規(guī)的倒裝焊機(jī)和夾具進(jìn)行探卡單元的倒裝焊，且倒裝焊時(shí)未釋放的探卡單元結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，不易變形，可以保證焊球的共面性；頂層硅與探針針尖絕緣、不參與導(dǎo)電，因此所有硅探針與邊框可以連接在一起，并且所有倒裝焊焊球共同實(shí)現(xiàn)硅探卡與陶瓷基板的機(jī)械連接，避免了由于個(gè)別焊球機(jī)械強(qiáng)度低而造成的對(duì)應(yīng)探針失效；采用盲孔TSV工藝制作探針針尖和TSV，盲孔電鍍的金屬結(jié)構(gòu)與孔壁間有化學(xué)鍵連接，機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)于通孔電鍍。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1顯示為本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法步驟1)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖2顯示為本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法步驟2)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖3顯示為本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法步驟3)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖4顯示為本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法步驟4)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖5顯示為本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法步驟5)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖圖7顯示為本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法步驟6)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖8顯示為本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法步驟7)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖9顯示為本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法步驟8)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖10顯示為本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法步驟9)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]圖11?圖13顯示為本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法步驟10)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖14顯示為本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法步驟11)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖15顯示為本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法步驟12)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046]圖16顯示為依據(jù)本發(fā)明的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法制作的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0048]101襯底硅
[0049]102埋氧層
[0050]103頂層硅
[0051]104第一氧化層
[0052]20懸臂梁圖形
[0053]201懸空端
[0054]202固定端
[0055]105盲孔
[0056]113第二氧化層
[0057]106種子層
[0058]107探針
[0059]108金屬引線
[0060]109第三氧化層
[0061]110引線窗口
[0062]111凸點(diǎn)下金屬層
[0063]112焊球
[0064]114基底
【具體實(shí)施方式】
[0065]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0066]請(qǐng)參閱f圖16。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0067]如圖f圖15所示，本實(shí)施例提供一種微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法，所述制作方法至少包括以下步驟:
[0068]如圖1所示，首先進(jìn)行步驟1)，提供一 SOI襯底，于該SOI襯底的頂層硅103表面形成第一氧化層104。在本實(shí)施例中，通過(guò)熱氧化法形成所述第一氧化層104 (3102層)，且其厚度相對(duì)較厚。當(dāng)然，在其它的實(shí)施例中，也可以采用化學(xué)氣相沉積法等方法形成所述第一氧化層104。
[0069]如圖2所示，然后進(jìn)行步驟2)，于所述SOI襯底中定義出至少具有一根懸臂梁的懸臂梁圖形20，且所述懸臂梁具有懸空端201及固定端202。
[0070]所述懸臂梁圖形20具有多根懸臂梁，且各該懸臂梁依據(jù)待測(cè)芯片管腳位置的分布進(jìn)行排列。在本實(shí)施例中，所述懸臂梁圖形20具有至少兩對(duì)平行排列的懸臂梁，且每對(duì)懸臂梁中的兩根懸臂梁在同一直線上相對(duì)排列，所述懸臂梁圖形20還包括一包圍各該懸臂梁的矩形邊框，且各該懸臂梁的固定端202連接于該矩形邊框的相對(duì)兩邊。當(dāng)然，在其它的實(shí)施例中，所示懸臂梁圖形20可以作任意改變，使其與待測(cè)芯片管腳位置的分布相對(duì)應(yīng)。
[0071]如圖3所示，接著進(jìn)行步驟3)，于所述懸臂梁的懸空端201刻蝕所述SOI襯底形成貫穿頂層硅103及埋氧層102的盲孔105。
[0072]在本實(shí)施例中，先使用光刻膠制作掩膜，采用反應(yīng)離子刻蝕法刻蝕穿所述頂層硅103，然后使用同一掩膜采用反應(yīng)離子刻蝕法刻蝕穿所述埋氧層102以形成盲孔105，最后去除所述光刻膠。本實(shí)施例中的盲孔105為圓孔。當(dāng)然，在其它實(shí)施例中，所述盲孔105的制作手段可作任意的改變，所述盲孔105的形狀也可以根據(jù)需求進(jìn)行改變。
[0073]如圖4所示，接著進(jìn)行步驟4，于所述該盲孔105的內(nèi)表面形成厚度小于第一氧化層104的第二氧化層113，并去除所述盲孔105底部的第二氧化層113。在本實(shí)施例中，采用熱氧化法形成所述第二氧化層113 (3102層)，該第二氧化層113的厚度遠(yuǎn)小于所述第一氧化層104的厚度。當(dāng)然，也可以采用其他預(yù)期的手段制備所述第二氧化層113。然后采用反應(yīng)離子刻蝕法刻蝕去除所述盲孔105底部的第二氧化層113，由于反應(yīng)離子刻蝕法的各向異性性質(zhì)，所以刻蝕的時(shí)候?qū)γた?05內(nèi)壁的第二氧化層113刻蝕較底部慢，因此可以將底部的第二氧化層113去除而內(nèi)壁的保留下來(lái)。而且，由于所述第一氧化層104的厚度大于所述第二氧化層113的厚度，所以去除盲孔105底部的第二氧化層113后，所述第一氧化層104依然具有一定的厚度。當(dāng)然也可以采用其它的各向異性刻蝕法去除所述盲孔105底部的第二氧化層113。
[0074]如圖5所示，接著進(jìn)行步驟5)，刻蝕所述盲孔105底部使其延伸至SOI襯底的襯底硅101內(nèi)一預(yù)設(shè)深度。在本實(shí)施例中，采用反應(yīng)離子刻蝕法或其它的各向異性刻蝕法刻蝕所述盲孔105的底部使其向所述襯底硅101延伸，所述預(yù)設(shè)深度為10-30微米，在一具體的實(shí)施過(guò)程中，所述預(yù)設(shè)深度為15微米。`
[0075]如圖6~圖7所示，接著進(jìn)行步驟6)，于所述盲孔105內(nèi)制作探針107 ；
[0076]具體地，本步驟包括以下子步驟:
[0077]步驟6-1)，如圖6所示，通過(guò)濺射法于所述盲孔105內(nèi)表面制作種子層106 ;所述種子層106為TiW/Cu疊層或Cr/Cu疊層，在本實(shí)施例中，所述種子層106為TiW/Cu疊層。
[0078]步驟6-2)，如圖7所示，通過(guò)電鍍法制作金屬探針107 ;由于電鍍后的盲孔表面可能會(huì)有鍍層凸起而影響后續(xù)工藝或測(cè)試探卡的性能，故在此步驟后需要對(duì)此表面進(jìn)行拋光，本實(shí)施例選用機(jī)械化學(xué)拋光法CMP進(jìn)行拋光。在本實(shí)施例中，所述金屬探針107為銅探針。由于探針107與所述頂層硅103絕緣，因此，該探針107可以結(jié)合于所述第二絕緣層上，大大地增加了其機(jī)械強(qiáng)度，降低了探針107失效的幾率。
[0079]如圖8所示，接著進(jìn)行步驟7)，于懸臂梁結(jié)構(gòu)表面形成連接探針107及固定端202的金屬引線108 ;在本實(shí)施例中，所述金屬引線108的材料為銅。
[0080]如圖9所示，然后進(jìn)行步驟8)，依據(jù)所述懸臂梁圖形20刻蝕所述SOI襯底至所述襯底娃101,形成懸臂梁結(jié)構(gòu)。
[0081]在本實(shí)施例中，刻蝕以去除各該懸臂梁及邊框以外的頂層硅103及埋氧層102，以形成所述懸臂梁結(jié)構(gòu)。[0082]如圖10所示，接著進(jìn)行步驟9)，于上述結(jié)構(gòu)的表面形成第三氧化層109 ;在本實(shí)施例中，采用化學(xué)氣相沉積法形成所述第三氧化層109，所述第三氧化層109為Si02層。
[0083]如圖11?圖13所示，接著進(jìn)行步驟10)，于所述固定端202的金屬引線108上植球；
[0084]在本實(shí)施例中，本步驟包括以下子步驟:
[0085]步驟10-1)如圖11所示，刻蝕所述固定端202上的第三氧化層109形成引線窗口110 ；
[0086]步驟10-2)如圖12所示，于所述引線窗口 110表面制作凸點(diǎn)下金屬層111 ;具體地，先于所述引線窗口 110表面濺射TiW/Cu種子層，然后采用電鍍法加厚Cu層以形成所述凸點(diǎn)下金屬層111。
[0087]步驟10-3)如圖13所示，于所述凸點(diǎn)下金屬層111表面制作焊球112 ;具體地，采用電鍍法或激光植球工藝制作所述焊球112。所述電鍍法為先于所述凸點(diǎn)下金屬層111表面電鍍錫銀焊料，然后通過(guò)回流工藝形成焊球112 ;所述激光植球工藝是直接通過(guò)激光植球機(jī)將錫銀焊球112植于所述凸點(diǎn)下金屬表面。
[0088]當(dāng)然，在本實(shí)施例中，本步驟還包括在所述矩形邊框與懸臂梁對(duì)平行的兩邊的端點(diǎn)及兩邊的中部植球的子步驟，此步驟可在倒裝至陶瓷基底后大大地增強(qiáng)探卡的機(jī)械強(qiáng)度。
[0089]如圖14所示，接著進(jìn)行步驟11)，將所述植球倒裝固定至一基底114上；需要說(shuō)明的是，由于一個(gè)晶片可制備出大量的測(cè)試探卡單元，故在此步驟前先對(duì)所述晶片進(jìn)行切割形成多個(gè)測(cè)試探卡單元，然后再將測(cè)試探卡單元的各焊球112倒裝固定至一基底114上，在本實(shí)施例中，所述基底114為陶瓷基底114。
[0090]如圖15所不,最后進(jìn)行步驟12),刻蝕以去除所述SOI襯底的襯底娃101,釋放出懸臂梁及探針107。
[0091]采用各向同性干法腐蝕、XeF2腐蝕或者從背面進(jìn)行深反應(yīng)離子刻蝕的方法去除襯底硅101，在本實(shí)施例中，采用深反應(yīng)離子刻蝕的方法去除襯底硅101，然后采用反應(yīng)離子刻蝕法去除各懸臂梁之間的第三氧化層109，以釋放出各該懸臂梁及探針107，以完成所述微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作。
[0092]如圖15及圖16所示，本實(shí)施例還提供一種依據(jù)上述述的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法所制作的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡。
[0093]綜上所述，本發(fā)明提供一種微機(jī)械芯片測(cè)試探卡及其制作方法，在SOI襯底中定義懸臂梁圖形，于懸臂梁的懸空端制作內(nèi)壁絕緣的盲孔，于盲孔內(nèi)制作探針，于懸臂梁表面制作金屬引線，于懸臂梁的固定端制作植球，正面刻蝕SOI形成懸臂梁結(jié)構(gòu)，將植球倒裝于陶瓷基底，從底面刻蝕襯底硅以釋放懸臂梁以完成制備。本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明不需要雙面微機(jī)械加工，不需要在深腔內(nèi)進(jìn)行光刻，所有光刻均在同一平面內(nèi)進(jìn)行，除最后一步結(jié)構(gòu)釋放外，所有工藝均從上表面進(jìn)行，工藝簡(jiǎn)單、光刻精度高；探針結(jié)構(gòu)在完成倒裝焊后釋放，因此可以用常規(guī)的倒裝焊機(jī)和夾具進(jìn)行探卡單元的倒裝焊，且倒裝焊時(shí)未釋放的探卡單元結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，不易變形，可以保證焊球的共面性；頂層硅與探針針尖絕緣、不參與導(dǎo)電，因此所有硅探針與邊框可以連接在一起，并且所有倒裝焊焊球共同實(shí)現(xiàn)硅探卡與陶瓷基板的機(jī)械連接，避免了由于個(gè)別焊球機(jī)械強(qiáng)度低而造成的對(duì)應(yīng)探針失效；采用盲孔TSV工藝制作探針針尖和TSV，盲孔電鍍的金屬結(jié)構(gòu)與孔壁間有化學(xué)鍵連接，機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)于通孔電鍍。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0094] 上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法，其特征在于，所述制作方法至少包括以下步驟:1)提供一SOI襯底,于該SOI襯底的頂層娃表面形成第一氧化層；2)于所述SOI襯底中定義出至少具有一根懸臂梁的懸臂梁圖形，且所述懸臂梁具有懸空端及固定端；3)于所述懸臂梁的懸空端刻蝕所述SOI襯底形成貫穿第一氧化層、頂層硅及埋氧層的盲孔；4)于所述該盲孔的內(nèi)表面形成厚度小于第一氧化層的第二氧化層，并去除所述盲孔底部的第二氧化層；5)刻蝕所述盲孔底部使其延伸至SOI襯底的襯底硅內(nèi)一預(yù)設(shè)深度；6)于所述盲孔內(nèi)制作探針； 7)于懸臂梁結(jié)構(gòu)表面形成連接探針及固定端的金屬引線；8)依據(jù)所述懸臂梁圖形刻蝕所述SOI襯底至所述襯底硅，形成懸臂梁結(jié)構(gòu)；9)于上述結(jié)構(gòu)的表面形成第三氧化層；10)于所述固定端的金屬引線上植球；11)將所述植球倒裝固定至一基底上；12)刻蝕以去除所述SOI襯底的襯底硅，釋放出懸臂梁及探針。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法，其特征在于:步驟2)中，所述懸臂梁圖形具有多根懸臂梁，且各該懸臂梁依據(jù)待測(cè)芯片管腳位置的分布進(jìn)行排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法，其特征在于:所述步驟3)中，先使用光刻膠制作掩膜，采用反應(yīng)離子刻蝕法刻蝕穿所述頂層硅，然后使用同一掩膜采用反應(yīng)離子刻蝕法刻蝕穿所述埋氧層以形成盲孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法，其特征在于:通過(guò)熱氧化法形成所述第一氧化層及所述第二氧化層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法，其特征在于:所述步驟4)中，采用反應(yīng)離子刻蝕法刻蝕去除所述盲孔底部的第二氧化層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法，其特征在于:步驟5)中的所述預(yù)設(shè)深度為10-30微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2述的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法，其特征在于:所述步驟6)包括以下步驟:6-1)通過(guò)濺射法于所述盲孔內(nèi)表面制作種子層；6-2)通過(guò)電鍍法制作金屬探針。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法，其特征在于:所述種子層為TiW/Cu疊層或Cr/Cu疊層，所述金屬探針為銅探針。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法，其特征在于:所述步驟10)包括以下步驟:10-1)刻蝕所述固定端上的第三氧化層形成引線窗口 ；10-2)于所述引線窗口表面制作凸點(diǎn)下金屬層；10_3)于所述凸點(diǎn)下金屬層表面制作焊球。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法，其特征在于:先于所述引線窗口表面濺射TiW/Cu種子層，然后采用電鍍法加厚Cu層以形成所述凸點(diǎn)下金屬層。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法，其特征在于:采用電鍍法或激光植球工藝制作所述焊球。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法，其特征在于:采用所述步驟12)中采用各向同性干法腐蝕、XeF2腐蝕或者從背面進(jìn)行深反應(yīng)離子刻蝕的方法去除襯底硅。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法，其特征在于:所述步驟12)還包括采用反應(yīng)離子刻蝕法去除各懸臂梁之間的第三氧化層的步驟。
14.一種依據(jù)權(quán)利要求f 13任意一項(xiàng)所述的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡的制作方法所制作的微機(jī)械芯片測(cè)試探卡。`
【文檔編號(hào)】B81C1/00GK103675365SQ201210330880
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月7日
【發(fā)明者】楊恒, 顧杰斌, 葉挺, 李昕欣 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所