晶圆测试作为半导体制造工业中很重要的一个环节,其不仅可以检查晶圆厂的制造缺陷和良品率,还能避免后续封装浪费。晶圆测试中所用的探针是测试机与晶圆上被测芯片之间进行通信的重要功能部件。面向目前晶圆级芯片测试的小间距和高密度测试的需求,研究MEMS垂直探针具有重要的实用意义。本文设计并制作了一种基于MEMS工艺制作的复合材料的垂直探针,主要研究内容和成果包括:面对三维封装这类先进封装情况下的晶圆测试需求,针对芯片上焊垫或凸块的细间距、高密度和小尺寸等测试情况,通过分析垂直探针测试原理和对比不同的MEMS探针结构,设计了一种具有稳定针痕的MEMS垂直探针结构,其能在垂直方向上灵活地进行测试。面对晶圆测试探针的高使用寿命和低维护成本的需求,提出了一种具有高导电特性、高硬度和容易清洁特性的金属复合材料。通过后续的探针制作和材料性能测试,得到该金属复合材料的杨氏模量为64.54GPa,泊松比为0.44,抗拉强度为1132MPa,电阻率为3.13×10^-9?·m,电导率为3.19×10⁸ S/m。通过有限元法分析并优化设计了探针的几何结构。最终设计的MEMS垂直探针结构经有限元分析软件仿真了其机械特性和电气特性。该结构在0¹27?m超程下,表面最大等效应力为846.1MPa,最大接触力为4.76gf。在保守估计下,最终结构的疲劳寿命为13.5万次。在理想条件下对结构进行电气特性分析,该结构平均电阻约5.33m?的,具有极佳的电气特性。利用UV-LIGA技术制作了所设计的MEMS垂直探针,并针对结构中与设计尺寸存在差距的问题和电铸层质量问题进行了工艺优化。探针制作完成后,测试了复合材料的特性。搭建了力学测试平台,对制作的MEMS垂直探针结构进行了接触测试和循环寿命测试。验证了设计制作的MEMS垂直探针在76.2?m超程内能够正常工作,并且在该工作超程内可达到20万次的循环寿命。本文所设计制作的MEMS垂直探针截面边长小于50?m。力学实验的结果表明:此探针的工作超程为76.2?m,探针在76.2?m超程时接触力为5.14gf,工作超程内的使用寿命约20万次。