一种新型半导体测试探针卡制造工艺的制作方法

本发明属于半导体，具体涉及一种新型半导体测试探针卡制造工艺。

背景技术：

1、探针卡是一种用于电子测试和分析的关键器件，它由多个探针组成,通过接触待测电路或器件的接触点,可对其电性能进行测试和分析。探针卡广泛应用于集成电路、pcb电路、新型电子器件等领域的研发和制造过程中。

2、mems探针卡是利用微机电系统（mems）技术制造的一种新型探针卡，它主要具有以下特点：（1）超高探针密度，mems探针利用微加工技术，可在一张探针卡内集成超过100000个针，满足电子器件的测试需求；（2）优异的接触性能，mems探针针尖形状精细，尖端直径可小至几微米，在微小的接触面积内，mems探针能提供稳定、可靠的接触力和电接触，大幅提高测试精度；（3）集成化制造，整个mems探针阵列可以采用批量微加工制造，提高了探针阵列的一致性和可靠性；（4）微小尺寸。

3、目前mems探针卡制作方法的具体流程为：先对硅基板镀一层氧化物后清洗，再进行涂胶、光刻、显影获得图案后，对硅基板进行干法蚀刻后清洗获得槽体形貌，然后再通过湿法蚀刻对其针头角度优化，再使用物理气相成膜对槽体进行多次物理镀膜，清洗后经过涂胶、光刻、显影获取图案后再进行化学电镀将金属填满槽体，再进行多次化学研磨后，正面键合一层玻璃后，最后对反面进行干法蚀刻去除金属附近的硅材料，然后再将原来键合的玻璃去除，获得探针。然后再将探针周围的硅基板使用干法蚀刻去除，在现有的陶瓷基板上经过多次涂胶、光刻、显影 、湿法蚀刻、电化学镀膜和化学研磨得到能与探针相连接的金属柱状物，然后经过键合工艺将探针和陶瓷基板键合一起，最后采用湿法蚀刻去除剩余硅基板和硅基板内存在的金属，完成探针卡。然而，现有制作工艺流程较多，产能低，且探针尖头角度不好控制，影响探针良率。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种新型半导体测试探针卡制造工艺，简化工艺流程，提高产能，可以很好地控制探针尖头角度，提高探针良率。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种新型半导体测试探针卡制造工艺，包括探针制造工艺和探针封装工艺；

3、其中，探针制造工艺具体包括以下步骤：

4、步骤1，在硅基板上生长出第一金属层；

5、步骤2，在第一金属层上涂敷第一光阻层，对第一光阻层的第一预设位置进行光刻并显影，形成探针生长位；

6、步骤3，在探针生长位利用电镀方法在硅基板上生长出第二金属层；

7、步骤4，去除第一光阻层后清洗；

8、步骤5，在第一金属层和第二金属层上生长出硅氧化物层；

9、步骤6，在硅氧化物层上涂敷第二光阻层，对第二光阻层的第二预设位置进行光刻并显影，形成探针横梁蚀刻位；

10、步骤7，对探针横梁蚀刻位正下方的硅氧化物层进行干法蚀刻；

11、步骤8，对探针横梁蚀刻位正下方的第二金属层进行部分干法蚀刻，形成探针横梁；

12、步骤9，去除第二光阻层后清洗；

13、步骤10，去除硅氧化物层后清洗；

14、步骤11，在第一金属层和第二金属层上涂敷第三光阻层，对第三光阻层的第三预设位置进行光刻并显影，形成探针针角蚀刻位；

15、步骤12，对探针针角蚀刻位正下方的第二金属层进行部分蚀刻，形成探针针头；

16、步骤13，去除第三光阻层后清洗，得到第一中间产品；所述第一中间产品包括硅基板、覆盖在硅基板顶面的第一金属层和第一金属层顶面制作形成的探针；

17、探针封装工艺，具体包括以下步骤：

18、步骤14，在第一中间产品的顶面填充胶水层；

19、步骤15，在胶水层的顶面键合玻璃板，得到第二中间产品；

20、步骤16，将第二中间产品翻转，使得硅基板位于第二中间产品的最上方；

21、步骤17，在硅基板的顶面涂敷第四光阻层，对第四光阻层的第四预设位置进行光刻并显影，形成金属柱蚀刻位；

22、步骤18，对金属柱蚀刻位正下方的硅基板进行蚀刻；

23、步骤19，对金属柱蚀刻位正下方的第一金属层进行蚀刻，形成金属柱生长位；

24、步骤20，利用电镀方法在金属柱生长位生长出金属柱；

25、步骤21，去除第四光阻层后清洗，得到第三中间产品；

26、步骤22，将第三中间产品翻转，使得玻璃板位于第三中间产品的最上方；

27、步骤23，去除玻璃板；

28、步骤24，去除胶水层；

29、步骤25，将金属柱与陶瓷基板键合；

30、步骤26，对第一金属层进行蚀刻，去除硅基板1，得到探针卡。

31、作为本发明的进一步改进，所述步骤12中，根据预设针头角度，采用干法蚀刻沟槽工艺对探针针角蚀刻位下方的第二金属层进行部分蚀刻，形成探针针头。

32、作为本发明的进一步改进，所述步骤5中，硅氧化物层覆盖第一金属层整个顶面和第二金属层整个顶面；

33、所述步骤6中，第二光阻层覆盖硅氧化物层整个顶面；探针横梁蚀刻位位于第二金属层正上方。

34、作为本发明的进一步改进，所述步骤11中，第三光阻层覆盖第一金属层整个顶面和第二金属层整个顶面；探针针角蚀刻位位于第二金属层正上方。

35、作为本发明的进一步改进，所述步骤14中，胶水层的顶面高度一致。

36、作为本发明的进一步改进，所述步骤17中，金属柱蚀刻位位于探针的正上方。

37、作为本发明的进一步改进，所述步骤20中，金属柱的顶面高于硅基板的顶面。

38、作为本发明的进一步改进，所述步骤18中，对金属柱蚀刻位正下方的硅基板进行干法蚀刻。

39、作为本发明的进一步改进，所述步骤19中，对金属柱蚀刻位正下方的第一金属层进行湿法蚀刻。

40、作为本发明的进一步改进，所述步骤26中，对第一金属层进行湿法蚀刻。

41、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

42、本发明提供的一种新型半导体测试探针卡制造工艺，制造探针时先在硅基板上依次镀第一金属层和第二金属层，再采用干法蚀刻方法蚀刻第二金属层形成探针，干法蚀刻第二金属层时可以更好地控制探针针头角度，提高探针的均匀性，提高探针良率。制造探针工艺流程省去多道湿法蚀刻步骤，省去键合工艺步骤，省去物理气相镀膜步骤，省去化学机械研磨步骤，简化探针制造工艺流程，提高产能，节约成本。封装探针时在硅基板上制作与探针相连接的金属柱，然后经过键合工艺将金属柱和陶瓷基板键合一起，最后去除硅基板，封装探针工艺流程中涂胶、光刻、显影工序仅有一道，省去了多道涂胶、光刻、显影工序，电化学镀膜工序仅有一道，省去了多道电化学镀膜工序，还省去了化学研磨工序，简化工艺流程，提高产能。封装探针工艺流程减少了用于陶瓷基板的光刻机的使用数量，节约成本，同时突破了光刻机产能的限制。

技术特征：

1.一种新型半导体测试探针卡制造工艺，其特征在于，包括探针制造工艺和探针封装工艺；

2.根据权利要求1所述的新型半导体测试探针卡制造工艺，其特征在于，所述步骤12中，根据预设针头角度，采用干法蚀刻沟槽工艺对探针针角蚀刻位（71）正下方的第二金属层进行部分蚀刻，形成探针针头（82）。

3.根据权利要求1所述的新型半导体测试探针卡制造工艺，其特征在于，所述步骤5中，硅氧化物层（5）覆盖第一金属层（2）整个顶面和第二金属层（4）整个顶面；

4.根据权利要求1所述的新型半导体测试探针卡制造工艺，其特征在于，所述步骤11中，第三光阻层（7）覆盖第一金属层（2）整个顶面和第二金属层（4）整个顶面；探针针角蚀刻位（71）位于第二金属层（4）正上方。

5.根据权利要求1所述的新型半导体测试探针卡制造工艺，其特征在于，所述步骤14中，胶水层（9）的顶面高度一致。

6.根据权利要求1所述的新型半导体测试探针卡制造工艺，其特征在于，所述步骤17中，金属柱蚀刻位（111）位于探针的正上方。

7.根据权利要求1所述的新型半导体测试探针卡制造工艺，其特征在于，所述步骤20中，金属柱（12）的顶面高于硅基板（1）的顶面。

8.根据权利要求1所述的新型半导体测试探针卡制造工艺，其特征在于，所述步骤18中，对金属柱蚀刻位（111）正下方的硅基板（1）进行干法蚀刻。

9.根据权利要求1所述的新型半导体测试探针卡制造工艺，其特征在于，所述步骤19中，对金属柱蚀刻位（111）正下方的第一金属层（2）进行湿法蚀刻。

10.根据权利要求1所述的新型半导体测试探针卡制造工艺，其特征在于，所述步骤26中，对第一金属层（2）进行湿法蚀刻。

技术总结本发明提供一种新型半导体测试探针卡制造工艺，包括：在硅基板上生长第一金属层；在硅基板上生长第二金属层；在第一金属层和第二金属层上生长硅氧化物层；对硅氧化物层进行干法蚀刻，对第二金属层进行部分干法蚀刻，形成探针横梁；去除硅氧化物层；对第二金属层进行部分蚀刻，形成探针针头；去除第三光阻层，得到第一中间产品；在第一中间产品的顶面填充胶水层并键合玻璃板；对硅基板和第一金属层进行蚀刻，生长出金属柱；去除玻璃板和胶水层；将金属柱与陶瓷基板键合；对第一金属层进行蚀刻，得到探针卡。本发明提供的一种新型半导体测试探针卡制造工艺，简化工艺流程，提高产能，可以很好地控制探针尖头角度，提高探针良率。技术研发人员：陈刚,孙杨受保护的技术使用者：南京云极芯半导体科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18