JP3587488B2

JP3587488B2 - Contactor and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP3587488B2
Application number: JP30620696A
Authority: JP
Inventors: 範昭中崎; 和男加藤
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1996-11-18
Filing date: 1996-11-18
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2016-11-18
Also published as: JPH10148646A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路等の被検査体の電極に接触させて電気特性を測定するためのプローブカード等に用いるコンタクターに関する。
【０００２】
【従来技術】
半導体集積回路等の製造工程において、一般に半導体ウェハーに多数のチップが形成された段階で各チップの電気的特性が測定され、良否の判定が行なわれている。この測定に際して、多数のプローブピンが被検査体の電極形状に応じて植設されたプローブカードと呼ばれる接続端子が使用されている。
【０００３】
前記プローブカードは、一般的に、複数のプローブピンを電極に接触させる目的で、複数のプローブピン先端がつくる面の平坦度や、被検査体の電極の平坦度、及び評価装置に組み込んだ場合の両者の平行度等の誤差を吸収し、更に抵抗値が安定するように荷重を負荷しなければならない。そのためプローブピンは被検査体と接触する先端部とプローブカードへの固定部分との間が弾性領域で撓む様に設計されている。このプローブピンを撓ませるのに必要な、プローブピンの垂直方向への過剰な移動量をオーバードライブ量と称する。
【０００４】
一方、最近の半導体の微細化、高集積化に伴いプローブピンの小径化、並びにその配置の狭ピッチ化が進んでいる。しかし、プローブピンの直径が小さくなると、プローブピン先端の位置の高精度化が必要であるにもかかわらず、プローブピンの直径が小さくなるため、数万回乃至数十万回のコンタクトでプローブピン先端の位置精度が悪化する問題があった。更に、現在使用されているプローブピンは主にＷ（タングステン）を材料とする線材の一本一本をプリント配線基板に植設して作られているが、最近の狭ピッチ化、高密度化への要求に対して、その製造方法の面、更にプローブピン先端の位置精度の面の両面において対応が困難になっている。
【０００５】
そこで、ＶＬＳ成長で形成した針状単結晶をプローブピンとして用いる方法が提案さており（特開平５−１９８６３６号公報、特開平５−２１５７７４号公報、特開平５−２１８１５６号公報）、これらの方法により、狭ピッチで高密度のプローブカードの製造が容易になり、しかも高精度にプローブピンを配置することができる様になった。
【０００６】
しかし、上記方法で得られるプローブピンは、被検査体の表面とほぼ垂直に配置され、針状単結晶を導電性膜で被覆した構造を採用しているが、このプローブピンはオーバードライブを負荷するときに不規則な方向に座屈変形する欠点を有する。このために、ピッチが狭い場合には、隣接するプローブピン同士が接触して破損したり、或いは電気的短絡が発生する等の問題がある。電気的短絡については、プローブピンの側面に絶縁膜をコーティングする等の対策も検討されているが、この手法を用いたとしても、絶縁膜の接触摩耗による絶縁不良が懸念される。従って、この種の針状単結晶を用いた狭ピッチで高密度の垂直プローブピンにおいて、オーバードライブを加えてもプローブピン同士が接触しない構造を達成することが実用上重要な解決すべき課題となっている。
【０００７】
また、前記針状単結晶を用いたプローブピンに関しては、使用初期のプローブピン先端の位置精度は良好であるとしても、数万回乃至数十万回のコンタクトを繰り返すと、通常プローブピン表面に設けられている導電性膜の塑性変形に原因して、プローブピン先端位置のズレが発生する。この位置ズレの方向は、座屈変型で曲がる方向が不規則なため、プローブピン毎に異なりばらばらである。加えて、最近の電極が狭ピッチで配置されている被検査体においては、その電極バンプの形状は一般的に長方形の形をとっているので、プローブピン先端位置ズレが電極バンプの長手方向と一致するようなプローブピンの場合コンタクトに何等問題が無いが、前記位置ズレが電極バンプの長手方向と直交する向きの場合には、いくつかのプローブピンが電極とコンタクトできずプローブカードが機能しなくなるという問題を発生することがあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、プローブピン同士の接触による破損や電気的短絡を低減するとともに、プローブピンに要求されるオーバードライブを数十万回以上負荷してピン先位置精度が悪化したとしても、被検査体の電極バンプと良好なコンタクトができ、半導体集積回路の狭ピッチ化、高密度化に対応可能なプローブカードに用いることのできるコンタクターを供給することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、非検査体に対して垂直に配置された、針状単結晶からなるプローブピンを複数本有するコンタクターであって、該プローブピンの被検査体への接触面が該プローブピンの長手方向の中心線に対して８９度以下の傾斜角を有し、しかも該プローブピンが形成する列の少なくとも一列において前記接触面の傾斜方向が同じであることを特徴とするコンタクターである。
【００１１】
【発明の実施形態】
以下、図をもって本発明を詳細に説明する。
【００１２】
本発明のコンタクターは、図１に例示されるとおり、プローブピン１の被検査体４と接触する側の接触面２が、プローブピン１の中心線３に対して８９度以下の傾斜角をもち、しかも、図には記載されていないが、該プローブピンが形成する列の少なくとも一列において、該プローブピンの接触面の傾斜方向が同じである構造を有するものである。そして、この構造を採用することで、プローブピンがプロービングの際に座屈変形する方向が制御でき、隣接するプローブピン同士が接触することを防止する効果を有する。
【００１３】
本発明でのコンタクターは垂直に配置されたプローブピンを有するものであり、前記プローブピンには従来から使用されているＷ、Ｂｅ−Ｃｕ等の導電膜を必要としない線材でも構わない。しかし、強度が強く、数十万回以上のコンタクトでも塑性変型が少ないという優れた特性を持つという理由から、針状単結晶に必要に応じて導電膜を被覆したものがより好ましい。
【００１４】
前記針状単結晶について、その材質は、例えばＳｉ、ＬａＢ_６、Ｇｅ、α−Ａｌ_２Ｏ_３、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＳｉＣ、ＩｎＧａ等である。これらのうち、半導体と同じ材質のＳｉが熱膨張率等の特性が同じであり、プローブピンの位置精度が高温でも変化しにくいという理由から好ましい。これら針状単結晶の製法に関しては、ＶＬＳ成長によるものが転位密度が低いので高強度で高弾性であること、しかも小径のものが容易に得られることから好ましいが、本発明はこれに限定されるものではない。尚、針状単結晶の形状は、一般的に、直径が数〜１００μｍであり、長さが数百μｍ〜数ｍｍである。
【００１５】
前記針状単結晶は、一般的に電気抵抗値が高く、そのままプローブカード等に用いた時には充分な電気信号を得難いことがあるので、必要に応じて表面に導電性膜を設けることで導電化する。導電性膜はＡｕ、Ｃｕ等の低電気抵抗の金属をめっき法、蒸着法、スパッタリング法等の公知の方法を用いて形成することができるが、オーバードライブによる導電性膜の永久変形をなるべく小さく抑えるために、Ａｕ等の延性材料を安価なめっき法で形成するのが好ましく、また、その厚みは導電性が充分に付与され、しかもプローブピン先端の位置ズレをなるべく小さくするために１．０〜３．０μｍとすることが好ましい。
【００１６】
本発明のプローブピン先端の被検査体との接触面に傾斜をつける方法としては、プローブピンの少なくとも先端近傍を曲げ変形させた状態で研摩する方法が最も好ましい。特に、針状単結晶を用いたプローブピンの場合には、その弾性変形時の反力を研磨加工時の負荷荷重とすることができ、容易に傾斜した面を形成できるので好ましい。また、研磨時の研磨材としては、アルミナ、ダイアモンド等の硬質の無機物質を含んだいろいろな砥石等によっても構わないが、ダイヤモンド粒子を含有したテープを使用することが、針状単結晶に強度的ダメージを与えずしかも研磨面の縁でのダレのような異常を生じることなく所望の形状に加工できるという理由から、最も好ましい。
【００１７】
本発明では、前記接触面が該プローブピンの長手方向の中心線に対して８９度以下である。前記接触面が傾斜していることにより、プローブピンがプロービングの際に座屈変形する方向を規定することができるからである。前記傾斜角については、本発明者らが実験的に検討した結果、８９度以下であれば充分に前記効果が得られるという知見に基づいたものである。一方、その下限値については、原理的にこれを規定する必要がないが、傾斜が著しくなるほど研磨しずらくなり、しかもプロービングに際して先端部で欠けを発生しやすくなることから不都合が発生することがある。実用的には、前記事情を考慮して７０度以上８９度以下が好ましい範囲として選択される。
【００１８】
そして、上記の接触面を傾斜することでプロービングの際のプローブピンの座屈方向を制御する効果は、該プローブピンが形成する列の少なくとも一列において前記接触面の傾斜方向が同じであるときに、プローブピン同士の接触を防止できるという実用上の効果を発揮する。
【００１９】
針状単結晶先端の接触面は、上述のとおり、プローブピンの長手方向の中心線に対して８９度以下の傾斜角を付けて研磨した後、必要に応じて導電性膜で被覆するが、更に、導電性膜の上に接点材料として用いられる金属や合金で被覆することも可能である。この場合の前記金属や合金としては、耐久性の優れた金属、例えば、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｎｉ等の金属や、ＰｄにＡｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ等の金属を添加したＰｄ合金や、ＡｇにＳｎ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｃｕ等の酸化物を添加したＡｇ合金等を用いることができる。
【００２０】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を更に詳細に説明する。
【００２１】
＜中間体の準備＞
図２に例示するとおり、ＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハー５にフォトリソグラフィーを用いてＳｉの電極ライン６を形成し、前記電極ライン６上の所定の位置にＡｕバンプを形成し、その位置にＳｉの針状単結晶７をＶＬＳ法で成長させた。尚、このとき使用したピン配置のパターンは一列に６０μｍピッチで３００本配置した形状であった。上記操作において、Ａｕバンプの直径、厚み及び成長時間を調整することで、直径が１５μｍで、長さが２２００〜２４００μｍの針状単結晶を得た。これをコンタクター中間体８とし、以降の操作の試料とした。
【００２２】
〔実施例１〜６〕
前記試料を用い、図３に例示するとおり、平坦度の優れた円盤９にダイヤモンド粒子を含有する樹脂からなるテープ、即ちダイヤモンドテープ１０を貼り合わせ、その上に針状単結晶７の先端が接する様に、しかも前記円盤９の回転中心を外した位置に配置した。この接触した位置から垂直方向にコンタクター中間体８を押し下げ、円盤を回転させることで、針状単結晶７を円盤の回転方向に曲げ変形させながら先端を研磨した。
【００２３】
研摩においては、プローブピンを所定の長さにするために、コンタクター中間体８をダイヤモンドテープ１０に接してから１０μｍ下方へ押し下げて２０秒間研磨する作業を繰り返して行なった。このとき使用した円盤は平坦度１μｍ以下直径３．５インチのガラスディスクであり、ダイヤモンドテープは平均粒径０．１μｍのダイヤモンド粒子を含む樹脂テープであり、厚み７５μｍのものである。またガラスディスクの回転数は８００ｒｐｍであり、ディスクの回転中心から２０〜３５ｍｍ離れた位置で研磨した。針状単結晶の長さが目標の２０００μｍに達した後、押し下げ量を１５μｍで１５秒間研磨し最終仕上げすることにより、プローブピンの接触面を傾斜角８９度以下のコンタクター中間体を得た。尚、この最後の研磨時間を１５秒〜１秒に調整することで、接触面の傾斜角度を８９〜７０度に調整することもできる。
【００２４】
次に、図４に例示するとおり、前記針状単結晶７及び電極ライン６の表面に無電解めっきでＮｉ下地膜１１を０．１μｍの厚さで形成し、更に、導電性膜のＡｕ膜１２を電気めっき法で２．０μｍの厚さで成膜しコンタクターとした。
【００２５】
上記操作で得られたコンタクターを用いて後述の耐久性試験を行い、プローブピン先端の位置ズレ量とプローブピン同士の接触による短絡の有無について評価した。結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】

【００２７】
＜耐久性試験と評価方法＞
耐久性試験はオーバードライブを４０μｍ負荷し、サイクルタイム１７５ｍｓｅｃ、コンタクト時間１２５ｍｓｅｃの条件でプロービングを１００万回行なった。プローブピンをコンタクトさせるウェハーは３インチサイズのＳｉウェハーにＡｕ膜を電気めっきで２μｍの厚さで形成したものを用いた。
プローブピン先端の位置ズレの測定は、ＸＹステージ（測定精度±１μｍ）付きの工場顕微鏡を使用し倍率２００倍で、耐久性試験前後のプローブピン先端のＸＹ座標を測定し、耐久性試験前後の座標のズレ量でもとめた。尚、表１中のＸＹ方向は図３〜図６に示すＸＹ方向と一致させてあるので、接触面の傾斜方向並びに研摩時等の針状単結晶並びにプローブピンの曲がり方向は、実施例１〜３の場合には図と一致するが、実施例４〜６の場合には図と異なり紙面と垂直方向となっている。また、短絡本数についは、１０万回毎にＡｕ膜を成膜していないＳｉウェハーとコンタクトさせ、隣りのピンとの抵抗値をデジタルマルチメータで測定し、その値が１ｋΩ以下を示したピン本数を計測し、計１０回の測定値を合算し、その合計値を求めた。
【００２８】
また、上記実施例１〜６のコンタクターに関して、コンタクターのプロービング時のプローブピンの座屈変形する方向を見定めるために、Ａｕ膜を２．０μｍ厚で成膜したＳｉウェハー１３にコンタクトしてプローブピンの曲がり方を目視にて確認したところ、図５に模式的に示すとおりに、いずれのプローブピンもその座屈方向が同じであった。
【００２９】
〔比較例１〜４〕
最終仕上げ時の押し下げ量を５μｍとし、２０〜６０秒間研摩したこと以外は実施例１〜６と同じ操作で、前記試料から接触面の傾斜角が８９．２〜９０度のコンタクターを得て比較例１〜４とした。これらのコンタクターを実施例１〜６と同じ方法で評価し、その結果を表１に併せて記載した。
【００３０】
更に、上記の比較例１〜４のコンタクターについて、コンタクターのプロービング時のプローブピンの座屈変形する方向を見定めるために、Ａｕ膜を２．０μｍ厚で成膜したＳｉウェハー１３にコンタクトしてプローブピンの曲がり方を目視にて確認したところ、図６に模式的に示したとおり、おのおののプローブピンはいろいろな座屈方向を示していた。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のコンタクターは、実施例から明かなとおり、プローブピン間の接触による電気的短絡が大幅に低減でき、しかもプローブピンの破損もないという顕著な効果があり、長期に渡って高い信頼性を示すので、例えば半導体検査用プローブカードに用いることができ、有用である。更に、本発明のコンタクターは、針状単結晶をプローブピンに用いているので直径が細く、しかもＶＬＳ法等によりプローブピンが狭ピッチに配置されているので、半導体の電極パッドの狭ピッチ化、高密度化にも対応できるという効果を奏する。
【００３２】
また、実施例から明らかなとおり、本発明のコンタクターはプロービング時に座屈変形する方向が制御されているので、接触面の傾斜方向と交差する方向の位置ズレが小さいという特徴を有するので、この特徴を生かして、接触面の傾斜方向を電極パッドの長手方向と一致させるときには、プローブピン先端の位置ズレが原因で発生するコンタクト不良を防止できるという格別の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコンタクターの一例を示す模式図。
【図２】本発明の実施例１〜６に係るコンタクター中間体の模式図。
【図３】本発明の実施例１〜６に係るプローブピンの研磨方法の説明図。
【図４】本発明の実施例１〜６に係るコンタクターを示す模式図。
【図５】本発明の実施例１〜６の座屈変形状況の説明図。
【図６】本発明の比較例１〜４の座屈変形状況の説明図。
【符号の説明】
１；プローブピン
２；プローブピンの被検査体への接触面
３；プローブピンの中心線
４；被検査体
５；ＳＯＩウェハー
６；Ｓｉ電極ライン
７；針状単結晶
８；コンタクター中間体
９；円盤
１０；ダイヤモンドテープ
１１；Ｎｉ下地膜
１２；Ａｕ膜
１３；Ａｕ膜を成膜したＳｉウェハー
１４；プローブピン（実施例１〜６）
１５；プローブピン（比較例１〜４）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a contactor used for a probe card or the like for measuring electrical characteristics by contacting an electrode of a device under test such as a semiconductor integrated circuit.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In a process of manufacturing a semiconductor integrated circuit or the like, generally, at the stage when a large number of chips are formed on a semiconductor wafer, the electrical characteristics of each chip are measured to judge the quality. At the time of this measurement, a connection terminal called a probe card in which a large number of probe pins are implanted according to the electrode shape of the device under test is used.
[0003]
The probe card is generally used for the purpose of bringing a plurality of probe pins into contact with electrodes, the flatness of the surface formed by the tips of the plurality of probe pins, the flatness of the electrodes of the device under test, and when incorporated in an evaluation device. A load must be applied so as to absorb errors such as parallelism between the two, and to further stabilize the resistance value. For this reason, the probe pin is designed so that the portion between the tip portion that comes into contact with the test object and the portion fixed to the probe card bends in the elastic region. The excessive amount of vertical movement of the probe pin required to bend the probe pin is called an overdrive amount.
[0004]
On the other hand, with the recent miniaturization and high integration of semiconductors, the diameter of probe pins has been reduced and the pitch of their arrangement has been reduced. However, when the diameter of the probe pin is reduced, the diameter of the probe pin is reduced in spite of the necessity of increasing the accuracy of the position of the tip of the probe pin. There was a problem that the positional accuracy of the tip deteriorated. Furthermore, currently used probe pins are made by implanting each wire material mainly made of W (tungsten) on a printed wiring board. , It is difficult to meet the requirements of both the manufacturing method and the position accuracy of the tip of the probe pin.
[0005]
Therefore, a method has been proposed in which a needle-like single crystal formed by VLS growth is used as a probe pin (JP-A-5-198636, JP-A-5-215774, and JP-A-5-218156). As a result, it is easy to manufacture a high-density probe card with a narrow pitch, and it is possible to arrange probe pins with high accuracy.
[0006]
However, the probe pins obtained by the above method are arranged almost perpendicular to the surface of the device to be inspected, and adopt a structure in which a needle-like single crystal is covered with a conductive film. In that it buckles and deforms in an irregular direction. For this reason, when the pitch is small, there is a problem that adjacent probe pins come into contact with each other to be damaged or an electrical short circuit occurs. For electrical shorts, measures such as coating the side surfaces of the probe pins with an insulating film have been studied. However, even if this method is used, there is a concern that insulation failure due to contact wear of the insulating film may occur. Therefore, in a narrow-pitch, high-density vertical probe pin using a needle-shaped single crystal of this kind, it is a practically important problem to achieve a structure in which the probe pins do not contact each other even when overdrive is added. Has become.
[0007]
Further, regarding the probe pin using the needle-shaped single crystal, even if the position accuracy of the tip of the probe pin in the initial stage of use is good, if the contact is repeated tens of thousands to hundreds of thousands of times, the probe pin usually has a probe pin surface. The tip of the probe pin is displaced due to plastic deformation of the provided conductive film. The direction of the positional deviation is different for each probe pin because the direction of bending is irregular due to the buckling type. In addition, in a test object in which recent electrodes are arranged at a narrow pitch, the electrode bumps generally have a rectangular shape, so that the displacement of the probe pin tip position is different from the longitudinal direction of the electrode bumps. In the case of a probe pin that matches, there is no problem in contact, but when the displacement is in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the electrode bump, some probe pins cannot contact the electrode and the probe card functions. There was a problem that it disappeared.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and reduces breakage and electrical short-circuit due to contact between probe pins, and reduces the overdrive required for the probe pins to several hundred thousand times or more. A contactor that can be used for a probe card that can make good contact with the electrode bumps of the device under test and can respond to narrower pitch and higher density of semiconductor integrated circuits even if the pin tip position accuracy deteriorates due to loading. It is intended to supply.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a contactor having a plurality of probe pins made of a needle-shaped single crystal arranged perpendicular to a non-inspected body, wherein a contact surface of the probe pins with the inspected body has a longitudinal length of the probe pins. A contactor having an inclination angle of 89 degrees or less with respect to the center line of the direction, and the inclination direction of the contact surface is the same in at least one of the rows formed by the probe pins.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0012]
In the contactor of the present invention, as illustrated in FIG. 1, the contact surface 2 of the probe pin 1 on the side that comes into contact with the test object 4 has an inclination angle of 89 degrees or less with respect to the center line 3 of the probe pin 1. Moreover, although not shown in the drawing, at least one of the rows formed by the probe pins has a structure in which the inclination directions of the contact surfaces of the probe pins are the same. By employing this structure, the direction in which the probe pins buckle and deform during probing can be controlled, and there is an effect of preventing adjacent probe pins from contacting each other.
[0013]
The contactor according to the present invention has a vertically arranged probe pin, and the probe pin may be a wire that does not require a conventionally used conductive film such as W or Be-Cu. However, it is more preferable that the needle-shaped single crystal is coated with a conductive film as necessary, because it has excellent strength such that the strength is high and the plastic deformation is small even in the case of several hundred thousand contacts or more.
[0014]
The material of the acicular single crystal is, for example, Si, LaB ₆ , Ge, α-Al ₂ O ₃ , GaAs, GaP, MgO, NiO, SiC, InGa, or the like. Among these, Si of the same material as the semiconductor is preferable because it has the same characteristics such as the coefficient of thermal expansion and the positional accuracy of the probe pin is hardly changed even at high temperatures. With regard to the method for producing these needle-like single crystals, those obtained by VLS growth are preferable because they have a high dislocation density and therefore have high strength and high elasticity, and can be easily obtained with a small diameter, but the present invention is not limited thereto. Not something. Incidentally, the shape of the needle-like single crystal is generally several to 100 μm in diameter and several hundred μm to several mm in length.
[0015]
The needle-shaped single crystal generally has a high electric resistance value, and when used as it is in a probe card or the like, it may be difficult to obtain a sufficient electric signal. I do. The conductive film can be formed of a metal having a low electric resistance such as Au or Cu by a known method such as a plating method, a vapor deposition method, and a sputtering method. However, permanent deformation of the conductive film due to overdrive is minimized. In order to suppress this, it is preferable to form a ductile material such as Au by an inexpensive plating method, and the thickness thereof is set at 1.0 to provide sufficient conductivity and to minimize the displacement of the tip of the probe pin. It is preferable to set it to 3.0 μm.
[0016]
As a method of inclining the contact surface of the tip of the probe pin with the object to be inspected according to the present invention, it is most preferable to grind the probe pin in a state where at least the vicinity of the tip is bent and deformed. In particular, in the case of a probe pin using a needle-like single crystal, the reaction force at the time of its elastic deformation can be used as a load during polishing, and an inclined surface can be easily formed, which is preferable. In addition, as a polishing material at the time of polishing, various grindstones containing a hard inorganic substance such as alumina and diamond may be used, but a tape containing diamond particles can be used to obtain a needle-like single crystal having a high strength. This is most preferable because it can be processed into a desired shape without causing any damage and without causing anomalies such as sagging at the edge of the polished surface.
[0017]
In the present invention, the contact surface is not more than 89 degrees with respect to a longitudinal center line of the probe pin. This is because the inclination of the contact surface can define the direction in which the probe pin buckles and deforms during probing. The present inventors have experimentally studied the inclination angle, and based on the finding that the above effect can be sufficiently obtained if the inclination angle is 89 degrees or less. On the other hand, it is not necessary to define the lower limit value in principle, but it becomes difficult to polish as the inclination becomes remarkable, and in addition, inconvenience may occur because probing tends to be chipped at the tip during probing. is there. Practically, 70 to 89 degrees is selected as a preferable range in consideration of the above circumstances.
[0018]
And the effect of controlling the buckling direction of the probe pins at the time of probing by inclining the contact surface is that the inclination direction of the contact surface is the same in at least one of the rows formed by the probe pins. Thus, a practical effect of preventing contact between probe pins can be exhibited.
[0019]
As described above, the contact surface of the needle-shaped single crystal tip is polished with an inclination angle of 89 degrees or less with respect to the center line in the longitudinal direction of the probe pin, and then covered with a conductive film as necessary. Further, the conductive film can be coated with a metal or alloy used as a contact material. As the metal or alloy in this case, a metal having excellent durability, for example, a metal such as Pd, Ir, Rh, or Ni, or a Pd alloy obtained by adding a metal such as Ag, Cu, Pt, or Au to Pd, An Ag alloy in which an oxide such as Sn, In, Zn, or Cu is added to Ag can be used.
[0020]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
[0021]
<Preparation of intermediate>
As illustrated in FIG. 2, an Si electrode line 6 is formed on an SOI (Silicon on Insulator) wafer 5 using photolithography, an Au bump is formed at a predetermined position on the electrode line 6, and a Si bump is formed at that position. Was grown by the VLS method. The pin arrangement pattern used at this time had a shape in which 300 pins were arranged in a line at a pitch of 60 μm. In the above operation, a needle-like single crystal having a diameter of 15 μm and a length of 2200 to 2400 μm was obtained by adjusting the diameter, thickness and growth time of the Au bump. This was designated as contactor intermediate 8, and was used as a sample for the subsequent operations.
[0022]
[Examples 1 to 6]
As shown in FIG. 3, a tape made of a resin containing diamond particles, that is, a diamond tape 10 is attached to the disk 9 having excellent flatness using the sample, and the tip of the needle-shaped single crystal 7 is in contact with the tape. As described above, the disk 9 is disposed at a position where the rotation center of the disk 9 is removed. By pressing down the contactor intermediate body 8 in the vertical direction from the contact position and rotating the disk, the tip was polished while bending the needle-shaped single crystal 7 in the rotational direction of the disk.
[0023]
In the polishing, in order to make the probe pin have a predetermined length, the operation of bringing the contactor intermediate body 8 into contact with the diamond tape 10 and pushing it down 10 μm downward and polishing for 20 seconds was repeated. The disk used at this time was a glass disk having a flatness of 1 μm or less and a diameter of 3.5 inches, and the diamond tape was a resin tape containing diamond particles having an average particle diameter of 0.1 μm and a thickness of 75 μm. The rotation speed of the glass disk was 800 rpm, and polishing was performed at a position 20 to 35 mm away from the rotation center of the disk. After the needle-shaped single crystal reached the target length of 2000 μm, the contact surface of the probe pin was polished for 15 seconds at a depression amount of 15 μm for 15 seconds to obtain a contactor intermediate having an inclination angle of 89 ° or less. By adjusting the last polishing time to 15 seconds to 1 second, the inclination angle of the contact surface can be adjusted to 89 to 70 degrees.
[0024]
Next, as illustrated in FIG. 4, a Ni base film 11 having a thickness of 0.1 μm is formed on the surfaces of the needle-like single crystal 7 and the electrode lines 6 by electroless plating, and further, an Au film as a conductive film is formed. 12 was formed into a film having a thickness of 2.0 μm by an electroplating method to form a contactor.
[0025]
Using the contactor obtained by the above operation, a durability test described below was performed to evaluate the amount of displacement of the tip of the probe pin and the presence or absence of a short circuit due to contact between the probe pins. Table 1 shows the results.
[0026]
[Table 1]

[0027]
<Durability test and evaluation method>
In the durability test, overdriving was performed with a load of 40 μm, and probing was performed 1 million times under the conditions of a cycle time of 175 msec and a contact time of 125 msec. As a wafer to be contacted with the probe pins, a 3-inch Si wafer formed by forming an Au film with a thickness of 2 μm by electroplating was used.
The displacement of the tip of the probe pin was measured using a factory microscope equipped with an XY stage (measurement accuracy ± 1 μm) at a magnification of 200 times, and measuring the XY coordinates of the tip of the probe pin before and after the durability test. The displacement of the coordinates was also determined. Since the XY directions in Table 1 correspond to the XY directions shown in FIGS. 3 to 6, the inclination direction of the contact surface and the bending direction of the needle-like single crystal and the probe pin at the time of polishing and the like were determined in Example 1. In the case of Nos. 1 to 3, the figures are the same as those in the figures, but in the case of Examples 4 to 6, the directions are perpendicular to the paper surface unlike the figures. The number of short-circuits was measured every 100,000 times by contacting the wafer with an Si wafer on which no Au film was formed, measuring the resistance between adjacent pins with a digital multimeter, and finding the value of 1 kΩ or less. Was measured, and the measured values of a total of 10 times were added up, and the total value was obtained.
[0028]
In addition, in order to determine the direction in which the probe pins buckle and deform when the contactors are probed, the contactors of Examples 1 to 6 were brought into contact with the Si wafer 13 on which an Au film was formed to a thickness of 2.0 μm to form probe pins. When the manner of bending was visually checked, all the probe pins had the same buckling direction as schematically shown in FIG.
[0029]
[Comparative Examples 1 to 4]
The same operation as in Examples 1 to 6 was performed except that the amount of depression at the time of the final finishing was 5 μm and polishing was performed for 20 to 60 seconds, and a contactor having an inclination angle of the contact surface of 89.2 to 90 degrees was obtained from the sample and compared. Examples 1 to 4 were used. These contactors were evaluated in the same manner as in Examples 1 to 6, and the results are shown in Table 1.
[0030]
Further, in order to determine the direction in which the probe pins buckle and deform when the contactors are probed, the contactors of Comparative Examples 1 to 4 were brought into contact with the Si wafer 13 on which an Au film was formed to a thickness of 2.0 μm to form a probe. When the way in which the pins were bent was visually checked, each probe pin showed various buckling directions as schematically shown in FIG.
[0031]
【The invention's effect】
As is clear from the examples, the contactor of the present invention has a remarkable effect that the electric short circuit due to the contact between the probe pins can be greatly reduced and the probe pins are not damaged, and high reliability is provided for a long time. Since it is shown, it can be used for a probe card for semiconductor inspection, for example, and is useful. Furthermore, the contactor of the present invention has a small diameter because the needle-shaped single crystal is used for the probe pin, and the probe pins are arranged at a narrow pitch by the VLS method or the like. This has the effect of being able to cope with higher densities.
[0032]
Also, as is clear from the examples, the contactor of the present invention has a feature that the direction of buckling deformation during probing is controlled, so that the position shift in the direction intersecting the inclination direction of the contact surface is small. When the inclination direction of the contact surface is made to coincide with the longitudinal direction of the electrode pad by taking advantage of the above, there is an extraordinary effect that the contact failure caused by the displacement of the tip of the probe pin can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a contactor of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a contactor intermediate according to Examples 1 to 6 of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a method of polishing a probe pin according to Examples 1 to 6 of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing contactors according to Examples 1 to 6 of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view of a buckling deformation state of Examples 1 to 6 of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory view of a buckling deformation state of Comparative Examples 1 to 4 of the present invention.
[Explanation of symbols]
1; probe pin 2; contact surface of probe pin with test object 3; center line 4 of probe pin; test object 5; SOI wafer 6; Si electrode line 7; needle-like single crystal 8; contactor intermediate 9; Disc 10; Diamond tape 11; Ni underlayer 12; Au film 13; Si wafer 14 on which Au film is formed; Probe pins (Examples 1 to 6)
15; Probe pin (Comparative Examples 1-4)

Claims

A contactor having a plurality of probe pins made of a needle-like single crystal arranged perpendicular to a non-inspected body, wherein a contact surface of the probe pins with the inspected body has a center line in a longitudinal direction of the probe pins. A contact angle of not more than 89 degrees with respect to the contact surface, and at least one of the rows formed by the probe pins has the same inclination direction of the contact surface.

2. The contactor according to claim 1, wherein the inclination direction of the contact angle of the probe pin coincides with the longitudinal direction of the electrode pad of the device under test .