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KR200221077Y1 - Conductive polymer probe card - Google Patents

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KR200221077Y1
KR200221077Y1 KR2020000033226U KR20000033226U KR200221077Y1 KR 200221077 Y1 KR200221077 Y1 KR 200221077Y1 KR 2020000033226 U KR2020000033226 U KR 2020000033226U KR 20000033226 U KR20000033226 U KR 20000033226U KR 200221077 Y1 KR200221077 Y1 KR 200221077Y1
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김준태
안준은
석창길
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석창길
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Abstract

본 고안은 반도체 생산공정에서 웨이퍼에 집적된 IC(Integrated Circuit)칩더욱 폭 넓게는 전자부품의 정상·불량 여부를 판정하기 위한 프루브 카드에 관한 것으로, 탄성을 가진 전도성 고분자 프루브와 전기적 연결수단으로 구성된 것을 특징으로 한다. 본 고안의 탄성을 가진 전도성 고분자 프루브는 웨이퍼 테스트 과정중에 프루브에 인가되는 오버 드라이브를 충분히 견딘다. 또한 본 고안의 전도성 고분자 프루브는 IC 칩의 본딩 패드와 거울상으로 배치되어 있어, 측정하고자 하는 본딩 패드의 배치에 제한이 없다. 본 고안에 의한 전도성 고분자 프루브와 연결수단을 가진 프루브 카드는 고밀도의 본딩 패드를 가지는 한개 이상의 IC 칩, 더욱 우선적으로는 웨이퍼 레벨 프루빙을 할 수 있는 장점이 있다.The present invention relates to a probe card for determining whether an electronic component is normal or defective, and integrated with an IC chip integrated in a wafer in a semiconductor production process. The present invention comprises an elastic conductive polymer probe and an electrical connection means. It is characterized by. The elastic conductive polymer probe of the present invention sufficiently withstands the overdrive applied to the probe during the wafer test process. In addition, since the conductive polymer probe of the present invention is disposed in a mirror image with the bonding pad of the IC chip, there is no limitation in the arrangement of the bonding pad to be measured. The probe card having the conductive polymer probe and the connecting means according to the present invention has one or more IC chips having a high-density bonding pad, and more preferably, wafer level probing.

Description

전도성 고분자 프루브 카드{Conductive polymer probe card}Conductive polymer probe card

본 고안은 반도체 생산공정에서 웨이퍼에 집적된 IC(Integrated Circuit)칩더욱 폭 넓게는 전자부품의 정상·불량 여부를 판정하기 위한 프루브 카드에 관한 것이다. 반도체 집적회로를 웨이퍼에 구현한 다음, 웨이퍼 상태에서 IC 칩의 동작상태를 검증하기 위해 웨이퍼 테스트를 진행하게 된다. 이러한 목적으로 이용되는 것이 프루브 카드이며 이는 IC 칩의 테스트 패드와 테스트 장비를 연결시켜 주는 부분이다.The present invention relates to a probe card for determining whether an electronic component is normal or defective, and more widely, an integrated circuit (IC) chip integrated in a wafer in a semiconductor production process. After the semiconductor integrated circuit is implemented on the wafer, the wafer test is performed to verify the operation state of the IC chip in the wafer state. The probe card used for this purpose is the part that connects the test pad of the IC chip with the test equipment.

프루브 카드를 이용한 웨이퍼 테스트 공정의 목적은 IC 칩의 불량을 선별하여 후속공정에서 제거하고, 불량이 발생한 칩 중에서 수리가 가능한 칩을 재생하여 수율을 향상시키고, 불량의 원인을 분석하여 각 단위 제조공정으로 피드백하여 대량으로 불량이 발생하는 것을 예방하며, 불량 IC 칩의 제거로 후속공정의 조립 및 검사 비용을 절약하기 위하여 수행된다.The purpose of the wafer test process using a probe card is to select IC chips for defects and remove them in a subsequent process, improve the yield by repairing chips that can be repaired among the chips in which the defects occur, and analyze the cause of each unit to analyze the cause of each unit. This is done in order to prevent a large amount of defects by feedback, and to reduce the cost of assembly and inspection of subsequent processes by removing the defective IC chip.

프루브 카드는 다음과 같은 특성을 가지고 있어야 한다. 첫째, 프루브 카드의 탐침은 측정할 IC 패드에 충분한 힘을 가할 수 있는 응력이 있어야 한다. 알루미늄으로 만들어진 IC 칩 패드 위에는 자연 산화막이 형성되어 있다. 테스트를 하기 위해서는 이 산화막층을 뚫고 밑의 금속과 접촉을 해야 한다. 따라서 프루브 카드는 이 산화막층을 뚫을 수 있는 충분한 힘을 IC 패드에 가할 수 있어야 한다. 둘째, 프루브 카드는 측정하려는 IC 패드와의 접촉에서 테스트 장비의 입력단에 이르는 거리가 짧아야 한다. 이 길이가 길게 되면 임피던스 조절이 어렵게 되고 반사 잡음이 크게 되어 테스터의 입출력 파형이 왜곡되고, 특히 AC 테스트 시에 높은 주파수로 테스트 하는 것이 불가능하게 된다. 셋째, IC 패드와의 접촉 시 각각의 프루브는 개별적으로 완벽한 접촉을 이루어야 한다. 이것이 보장되지 않으면 회로가 오픈(Open)이 된 것으로 판단하여 양호한 칩을 불량품으로 잘못 판정할 수 있다. 넷째, 프루브 카드는 접촉저항과 임피던스가 일정하고 작아야 한다. 테스트 동안 임피던스가 변하게 되면 칩의 입력이 바뀌게 되므로 정확한 테스트를 할 수 없다. 다섯째, 프루브 카드는 소모품이므로 수명이 길어야 한다. 프루브 카드는 측정하고자 하는 IC 칩의 패드와 지속적으로 물리적인 접촉을 하므로 기계적인 마모가 생긴다. 따라서 프루브 카드이 수명이 짧으면 테스트 원가가 상승하게 된다.Probe cards should have the following characteristics: First, the probe on the probe card must be stressed enough to apply sufficient force to the IC pad to be measured. A natural oxide film is formed on the IC chip pad made of aluminum. For testing, this oxide layer must be drilled and contacted with the underlying metal. Therefore, the probe card must be able to apply enough force to the IC pad to penetrate this oxide layer. Second, the probe card should have a short distance from the contact with the IC pad to be measured to the input of the test equipment. The longer the length, the more difficult the impedance adjustment and the larger the reflection noise, which distorts the input and output waveforms of the tester, making it impossible to test at high frequencies, especially during AC testing. Third, each contact must make a perfect contact individually when in contact with the IC pad. If this is not guaranteed, it can be determined that the circuit is open and a good chip can be wrongly judged as defective. Fourth, the probe card should have a constant and small contact resistance and impedance. If the impedance changes during the test, the input of the chip will change, which will prevent accurate testing. Fifth, since a probe card is a consumable, it should have a long life. Probe cards are in constant physical contact with the pads of the IC chip being measured, resulting in mechanical wear. Therefore, if the probe card has a short lifespan, the test cost will increase.

도 1 은 종래의 프루브 카드를 설명하기 위한 평면 구성도이다. 반도체 소자의 IC 칩에 형성된 IC 칩 패드(1)에 프루브팁(2)이 연결되어 있고, 상기의 프루브팁은 에폭시 등과 같은 접착제에 의해 프루브 카드(3)에 고정되어 있다. 상술한 프루브 카드는 수평형 프루브 카드로서 제조과정이 수작업으로 진행됨으로 인해 탐침의 정확한 위치 조절이 어려우며 생산 시간이 길고 불량률이 높아져서 대량생산에 적합하지 않다. 또한 반도체 소자의 고기능, 고집적화에 따라 소자의 크기는 상대적으로 작아지면서 패드의 크기 및 패드 사이의 간격 협소화가 진행되고 있는데 종래의 수평형 프루브 카드로는 본딩 패드의 크기를 줄이는데 한계가 있다. 종래의 수평형 프루브 카드는 각각의 프루브팁이 IC 칩의 다수(多數) 패드와 개별적으로 완벽한 접촉이 이루어지기 위해 인가되는 오버 드라이브(Over Drive)에 견디기 위해 탐침의 끝부분이 응력을 가질 수 있도록 굽혀져 있는데, 탐침의 응력을 조절하기가 매우 어렵고 탐침의 길이로 인해 임피던스 조절이 좋지 않아 반사 잡음이 발생하기가 쉽다.1 is a plan view illustrating a conventional probe card. The probe tip 2 is connected to the IC chip pad 1 formed on the IC chip of the semiconductor element, and the probe tip is fixed to the probe card 3 by an adhesive such as epoxy. The above-described probe card is a horizontal probe card, which is difficult to adjust the position of the probe due to the manual manufacturing process, and the production time is long and the defect rate is not suitable for mass production. In addition, as the size of the device becomes relatively small according to the high function and integration of the semiconductor device, the size of the pad and the spacing between the pads are narrowed. There is a limit in reducing the size of the bonding pad with a conventional horizontal probe card. Conventional horizontal probe cards allow the tip of the probe to be stressed so that each probe tip can withstand the overdrive applied to make a perfect contact individually with the multiple pads of the IC chip. It is bent, and it is very difficult to control the stress of the probe, and due to the length of the probe, it is easy to generate reflection noise due to poor impedance control.

본 고안의 목적은 전도성 고분자를 프루브로 이용하여 상기한 바와 같은 프루브 카드의 특성을 모두 만족시키며, 종래 기술의 문제점을 해소한 프루부 카드를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a proof card that satisfies all the characteristics of the probe card as described above using a conductive polymer as a probe, and solves the problems of the prior art.

도 1 은 종래의 프루브 카드 평면 구성도1 is a plan view of a conventional probe card

도 2 는 전도성 고분자 프루브와 전기적 연결수단을 가지는 프루브 카드의 단면도2 is a cross-sectional view of a probe card having conductive polymer probes and electrical connection means;

도 3 은 감광성 유리 기판의 후면 평면도3 is a rear plan view of the photosensitive glass substrate;

도 4 는 전도성 고분자의 상단에 금속막을 증착한 프루브 카드 단면도4 is a cross-sectional view of the probe card deposited with a metal film on top of the conductive polymer

도 5 는 프루브 카드와 IC 칩 본딩 패드와의 거울상 배치 단면도5 is a cross-sectional view of a mirror image of a probe card and an IC chip bonding pad.

(1) IC 칩 패드(1) IC chip pad

(2) 프루브팁(2) probe tip

(3) 프루브 카드(3) probe card

(4) 감광성 유리 기판(4) photosensitive glass substrate

(5) 전도성 고분자(5) conductive polymer

(6) 금속 스텃(6) metal swabs

(7) 금속배선(7) metal wiring

(8) 금속막(8) metal film

(9) 웨이퍼(9) wafer

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 감광성 유리 기판으로 구성된 프루브 카드 본체와, 상기 프루브 카드 본체의 일면에 형성된 전도성 고분자 및 금속막으로 이루어진 프루브, 상기 프루브와 외부 테스트 장비와의 연결을 위한 수단이 되는 프루부 카드의 본체를 관통하는 금속 스텃을 특징으로 하는 프루브 카드를 제공한다.The present invention for achieving the above object is a probe card body consisting of a photosensitive glass substrate, a probe made of a conductive polymer and a metal film formed on one surface of the probe card body, which is a means for connecting the probe and external test equipment Provided is a probe card characterized by a metal swab penetrating the body of the probe part card.

프루브 카드가 필요로 하는 특성들을 만족시키기 위하여 본 고안에서 제안한 프루브 카드는 도 2 와 같다. 상세히 설명하면 감광성 유리 기판(4)으로 구성된 프루브 카드의 본체에 전도성 고분자로 이루어진 프루브(5) 및 프루브와 외부 테스트 장비와의 연결을 위한 수단이 되는 금속 스텃(6)과 금속배선(7)이 형성되어 있는 것을 볼 수 있다.The probe card proposed in the present invention to satisfy the characteristics required by the probe card is shown in FIG. 2. In detail, a probe 5 made of a conductive polymer and a metal swab 6 and a metal wiring 7 serving as a means for connecting the probe to external test equipment are formed on the body of the probe card made of the photosensitive glass substrate 4. It can be seen that it is formed.

도 4 에 감광성 유리 기판의 일면에 형성된 금속 배선을 나타내었다. 프루브는 대응하게 될 패드의 위치 및 개수에 따라 그 형성 위치 및 개수의 조절이 가능하다.4 shows metal wiring formed on one surface of the photosensitive glass substrate. The probe can be adjusted in the formation position and number according to the position and the number of the pad to be corresponding.

상기에서 설명한 바와 같이 다수의 프루브가 IC 칩의 패드와 전기적으로 연결되기 위해서는 프루브들의 높이가 정확히 일치하지 않음으로 인하여 오버 드라이브(Over Drive)가 프루브 카드에 가해져야 한다. 종래의 프루브 카드는 니들(Needle) 형태의 탐침 끝을 구부리거나, 얇고 탄성이 있는 멤브레인(Membrane) 위에 탐침을 형성하여 프루브가 응력을 가질 수 있도록 하였다. 본 고안에서는 이러한 응력을 가지고 있는 전도성 고분자를 프루브로 이용함으로써 외부에서 인가되는 오버 드라이브에 견딜 수 있게 하였고, 프루브와 외부 테스트 장비와의 연결을 프루브 카드 본체에 형성된 금속 스텃을 이용함으로써 IC 칩 패드와 테스트 장비의 입력단에 이르는 거리를 짧게 함과 동시에 전기적인 연결 문제를 해결하였다.As described above, in order for the plurality of probes to be electrically connected to the pads of the IC chip, an overdrive must be applied to the probe card because the heights of the probes do not coincide exactly. Conventional probe cards bend the tip of the needle (Needle) or form a probe on a thin, elastic membrane (Membrane) to allow the probe to have a stress. In the present invention, the conductive polymer having such stress can be used as a probe to withstand the overdrive applied from the outside, and the connection between the probe and the external test equipment is made by using a metal swab formed on the probe card main body. The short distance to the input of the test equipment was solved and the electrical connection problem was solved.

본 고안에서 제안한 반도체 소자 검사용 프루브 카드를 제작하기 위한 공정의 한 예는 다음과 같다. 감광성 유리기판으로 구성된 프루브 카드 본체에 프루브와 외부 측정 장비와의 연결 수단이 되는 금속 스텃을 구성하기 위하여 포토리소그라피 및 습식 식각을 행하여 감광성 유리 기판을 관통하는 구멍을 형성한다. 실크 프린팅 또는 도금을 이용하여 금속 스텃을 형성하고 감광성 유리기판의 한면에 금속 배선을 형성한다. 감광성 유리 기판의 다른 한면에 위치하는 금속 스텃의 상단에 디스펜싱(Dispensing) 방법 혹은 포토리소그라피를 이용하여 전도성 고분자로 구성된 프루브를 형성한다. 이 때, 전도성 고분자로 구성된 프루브의 상단에 IC 칩 패드와 프루브 사이의 전기적 접촉을 향상하기 위해 프루브의 상단에 금속막(8)을 증착할 수 있다. 이를 도 4 에 나타내었다. 본 고안에서 제안한 반도체 소자 검사용 프루브 카드와 IC 칩 패드와의 일대일 대응을 도 5 에 나타내었다.An example of a process for manufacturing a probe card for semiconductor device inspection proposed in the present invention is as follows. Photolithography and wet etching are performed on the probe card body made of the photosensitive glass substrate to form a metal swab that serves as a connection means between the probe and the external measuring equipment to form a hole penetrating the photosensitive glass substrate. Silk printing or plating is used to form metal swabs and metal wirings are formed on one side of the photosensitive glass substrate. Probes made of a conductive polymer are formed on the top of the metal swab on the other side of the photosensitive glass substrate using a dispensing method or photolithography. At this time, the metal film 8 may be deposited on the top of the probe in order to improve electrical contact between the IC chip pad and the probe on the top of the probe made of the conductive polymer. This is shown in FIG. 4. The one-to-one correspondence between the probe card for semiconductor device inspection and the IC chip pad proposed in the present invention is shown in FIG. 5.

본 고안은 반도체 소자 검사용 프루브 카드를 제작함에 있어서 프루브를 전도성 고분자를 이용하여 구성함으로써 IC 칩의 동작상태를 검증하기 위해 웨이퍼 테스트 과정 중에 프루브 카드에 인가되는 오버 드라이브를 충분히 견딜 수 있고, 반도체 공정 기술을 이용하여 프루브 형성를 형성하게 되므로 IC 칩의 종류 및 형태에 상관없이 테스트할 패드와 일대일로 직접 대응시킬 수 있는 프루브 카드의 제작이 가능하다. 또한 감광성 유리 기판을 프루브 카드의 본체로 이용함으로써 IC 칩과의 Align 이 용이한 이점을 가진다. 그리고 웨이퍼 단위로 제작이 가능하기 때문에 고밀도의 프루브를 가지면서 웨이퍼 레벨의 테스트가 가능한 특성을 가진다.In the present invention, the fabrication of the probe card for semiconductor device inspection is performed by using a conductive polymer so that the overdrive applied to the probe card during the wafer test process can be sufficiently to verify the operation state of the IC chip. Probe formation is made using technology, which enables the manufacture of probe cards that can be directly matched one-to-one with the pad to be tested, regardless of the type or shape of the IC chip. In addition, the use of the photosensitive glass substrate as the main body of the probe card has the advantage of easy alignment with the IC chip. In addition, since the wafer can be manufactured in units of wafers, the wafer-level test can be performed with a high density of probes.

Claims (4)

프루브 카드 본체와,With the probe card body, 상기 프루브 카드 본체에 형성된 관통 구멍과,A through hole formed in the probe card body, 상기 관통 구멍에 채워진 금속 스텃과,A metal swab filled in the through hole, 상기 금속 스텃의 한 면에 연결된 전도성 고분자 프루브와,A conductive polymer probe connected to one side of the metal swab, 상기 금속 스텃의 다른 한 면에 연결된 금속 배선으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 프루브 카드A probe card comprising a metal wire connected to the other side of the metal swab 제 1 항에 있어서, 프루브 카드 본체는 유리로 이루어진 것을 특징으로 하는 프루브 카드The probe card of claim 1, wherein the probe card body is made of glass. 제 2 항에 있어서, 프루브 카드 본체는 감광성 유리로 이루어진 것을 특징으로 하는 프루브 카드The probe card according to claim 2, wherein the probe card body is made of photosensitive glass. 제 1 항에 있어서, 전도성 고분자 프루브의 상단에 금속막을 형성한 것을 특징으로 하는 프루브 카드The probe card according to claim 1, wherein a metal film is formed on top of the conductive polymer probe.
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