公开了用于允许晶片、芯片或小芯片的临时结合的方法和设备。为了进行测试，临时结合方法和设备包括：临时连接设备，该临时连接设备具有多个刀刃微结构中的一个，其中，临时连接设备在使用中用作用于探测小芯片的探针装置，各个小芯片包括具有一个或多个扁平接触焊盘的裸片，该一个或多个扁平接触焊盘与临时连接设备的多个刀刃微结构中的一个配合；挤压设备，该挤压设备用于在小芯片上的一个或多个扁平接触焊盘与临时连接设备的多个刀刃微结构中的一个之间施加压力，从而在临时连接焊盘与和该一个或多个扁平晶片焊盘接触的刀刃微结构之间形成临时结合；该挤压设备能够在测试小芯片期间或之前施加压力以维持临时结合连接。芯片期间或之前施加压力以维持临时结合连接。芯片期间或之前施加压力以维持临时结合连接。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】小间距集成刀刃临时结合微结构
[0001]【相关申请的交叉引用】
[0002]本申请要求2019年8月29日提交且标题为“Small Pitch Integrated Knife Edge Temporary Bonding Microstructures”的美国临时专利申请号62/893,650的权益，此处据此以引用的方式将该申请的公开并入。
[0003]【关于政府赞助的研究或开发的声明】
[0004]无
[0005]本公开涉及一种新颖的方法，该方法允许对具有例如大量(＞1000，甚至＞20000)的非常细间距(通常≤10μm)互连焊盘的IC晶片(wafers)、芯片(chips)和/或小芯片(chiplets)进行已知良好小芯片(Known Good Chiplet/KGC)测试。
技术介绍
[0006]IC芯片的探针测试(probe testing)在工业中是公知的，但是限于互连焊盘间距(pitches)相当大(例如，约50μm或更大)的芯片。如本文所公开的，微电子件的临时对齐的“粘性”结合(“tack”bonding)在本领域中是未知的。“粘性”结合是一种临时的结合，其具有被分离或成为永久的可能性。虽然金属表面的低温(摩擦结合、咬合、冷焊)固态结合已经很好地建立并且在文献中已有50多年的报道(甚至在极冷温度下)，但是允许检查和返工的在室温下具有精细对齐(约微米尺度)能力的微制造工艺(如果需要)是不存在的。参见，例如，A.Coucoulas和B.H.Cranston,“Compliant Bonding
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ANew Technique for Joining Microelectronic Components”,IEEE Transactions on Electron Devices,第15卷,第9期,1968年9月和O.L.Anderson,H.Christensen以及P.Andreatch,“Technique for Connecting Electrical Leads to Semiconductors”Journal of Applied Physics 28,923(1957年)。
[0007]本文中称为Tech I、Tech II、Tech III和Tech IV的现有技术可能涉及以下内容(并且不一定以这个顺序)：级联微技术(参见www.cascademicrotech.com/files/PYRPROBE_APP.PDF)；技术探针：(参见www.technoprobe.com/soluzione/tpeg
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mems
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t4
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power
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your
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device)；形状因子：(参见www.formfactor.com/product/probe
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cards/foundry
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logic/vx
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mp)；以及MJC悬臂(参见www.mjc.co.jp/en/products/semiconductor/probe_card.html)
[0008]在该文献中，公开了新颖的刀刃微结构触点，这些触点使得能够施加高的局部压力，这些压力形成在室温下建立的弱临时结合或形成更强的结合(如果使用更高的压力和温度)。附图所示的这些微结构可以使用标准微制造工艺来制造，并且容易集成到CMOS或其它器件技术布局格式中。
[0009]如上所述，探针测试在工业中是公知的，但是在此提出的小间距集成刀刃(SPIKE)方法在设计和实现方面与传统的探针或面积阵列(例如，金字塔探针(pyramid probe))技
术显著不同。该方法不是探针测试技术或热压结合技术的明显扩展。
[0010]关于2D和3D集成制造在集成之前是否需要已知良好裸片测试，或者未经筛选(未经测试)裸片的成品率是否足够高以及与集成工艺相关联的退出是否足够低以至于集成多裸片模块成品率是否足够，技术界人士之间一直存在一些争论。有人提出这个问题也就不足为奇了，因为在当今的商业工业中的许多情况下，未经筛选的裸片被封装，并且仅在封装之后进行筛选。然而，我们坚持认为，对于常规制造和先进的2D和3D集成制造，当总的集成裸片/小芯片面积超过约10cm2时，成品率和关联成本将驱动裸片/小芯片筛选的必要性(实际上，差成品率的经济影响是为什么诸如赛灵思、英特尔和英伟达的商业公司生产当今使用中介层技术集成的多芯片处理器的一个原因)。这一点在图1中例示并在下面详细讨论。
[0011]尽管可以开发在每个掩模步骤并入工艺细节和关联成品率限制的异常复杂且详细的集成电路成品率模型，但是用于半导体工艺的简单的常用成品率模型是墨菲(Murphy)模型(参见图1中的等式)，该模型仅取决于与所有掩模步骤(D)相关联的合计缺陷密度(aggregated defect density)和总裸片面积(total die area)(A)。墨菲模型考虑了缺陷之间的一定程度的空间相关性，因此预测比独立缺陷(泊松(Poisson))模型稍高的成品率。假设从小芯片到小芯片的缺陷是独立的，具有未经筛选小芯片的完整模块组件的成品率简单地是所有单独小芯片的成品率乘以所有小芯片的集成成品率的乘积(在此，假设成功地集成各个单独小芯片的概率相同(图1的图例示出)，使得总集成成品率是单个小芯片成品率与小芯片总数的次方之比)。成本乘数(即，生产单个全功能模块的成本除以生产单个未经测试模块的成本，或等同地，为了平均生产一个功能模块必须组装的模块的总数)仅仅是该总成品率乘积的倒数。对于所示的曲线图，假设最大小芯片尺寸为1cm2，但是曲线非常弱地依赖于该选择(因为更小的小芯片尺寸导致更高的成品率，但是对应地需要更多的小芯片来实现总的期望小芯片面积，使得总成品率大致不变)。
技术实现思路
[0012]该文献公开了一种用于产生到微电子部件(例如半导体裸片)的临时电连接的方法，该微电子部件具有非常细间距的互连(例如，≤10μm的互连间距)。这种技术的一个重要使用情况是用非常细间距的互连(≤10μm间距)对半导体裸片或其它微电子部件进行电筛选，以便建立“已知良好裸片”(KGD)半导体模块或裸片的库存。如果期望，则本文所公开的技术可与具有间隔更宽的互连的半导体裸片或其它微电子部件一起使用。
[0013]本文公开的技术的另一用途涉及将多个裸片临时组装成集成组件，执行集成组件的测试或使用，然后替换可能已被确定为已失效或降级的一个或多个裸片。在一个实施方式中，所公开的方法通过使用具有成形尖端的小间距集成刀刃(SPIKE)探针“凸块”的微制造以允许细间距探测或临时附着，来将常规晶片探测技术与裸片结合技术结合。所公开的技术克服了通常仅支持大得多的互连间距(约50μm或更大)的常规晶片探测方法的限制。对于裸片筛选/探针使用实施方式，优选地使用商业精密裸片结合器(或其适度的改进)将具有带微制造的尖锐SPI本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在晶片、芯片或小芯片的测试期间形成到晶片、芯片或小芯片上的连接焊盘的临时结合的设备，所述设备包括：探针头，所述探针头关联有多个探针，所述多个探针各自具有朝向至少一个点、脊和/或其他接触区域汇聚或到达其的倾斜侧壁，所述探针头在使用中用作用于在所述晶片、芯片或小芯片的所述测试期间探测所述晶片、芯片或小芯片的探针装置，各个晶片、芯片或小芯片包括表面，所述表面上具有多个连接焊盘，各个连接焊盘在所述测试期间与所述多个探针的所述点、脊或其他接触区域中与所述探针头相关联的对应的一个或多个相配合；以及挤压设备，所述挤压设备用于在要用所述探针头的所述一个或更多个探针测试的晶片、芯片或小芯片上的所述多个连接焊盘之间施加压力，从而在所述多个连接焊盘中的每一个与所述多个探针的所述点、脊或其他接触区域中的对应的一个或多个之间形成临时结合连接。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述挤压设备包括用于在所述晶片、芯片或小芯片的测试期间施加压力以维持所述临时结合连接或在所述多个连接焊盘与所述多个探针的所述点、脊或其它接触区域中的对应一个或多个之间形成临时冶金结合的装置。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，具有倾斜侧壁的所述探针由刀刃微结构限定，这些刀刃微结构在使用中在垂直于主平面的方向上突出，所述主平面由所述待测试的晶片、芯片或小芯片上的所述连接焊盘中的至少一个限定。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述刀刃微结构具有相对软的导电材料的内芯和布置在所述内芯上的相对硬的导电材料的外涂层或层。5.根据权利要求3所述的设备，其中，所述刀刃微结构具有相对软的导电材料的主体和布置在所述主体上的相对硬的导电材料的尖端。6.根据权利要求4所述的设备，其中，所述临时结合连接具有小于一欧姆的欧姆电阻。7.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述挤压设备是常规的裸片结合器。8.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述探针头具有第一主表面和第二主表面，并且其中，所述多个探针布置在所述探针头的第一主表面上。9.一种用于在测试夹具与晶片、芯片或小芯片之间形成可去除和/或临时连接的结合设备，所述晶片、芯片或小芯片具有耦合到所述晶片、芯片或小芯片中的待测试电路的多个扁平金属焊盘，所述临时结合设备包括：多个刀刃构件，所述多个刀刃构件布置在所述测试夹具上，指向与所述测试夹具的长轴正交的方向；以及挤压设备，所述挤压设备用于在所述刀刃构件与所述多个扁平晶片焊盘之间施加压缩力，从而在使用中在(i)所述待测试的晶片、芯片或小芯片上的所述多个扁平晶片焊盘与(ii)所述多个刀刃构件之间形成临时电连接结合。10.根据权利要求9所述的结合设备，其中，所述刀刃构件的数量大于所述扁平晶片焊盘的数量。11.根据权利要求9或10所述的结合设备，其中，所述临时电连接结合是具有不...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾瑞克，
申请(专利权)人：HRL实验室有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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