本发明专利技术描述一种（例如）用于连接件、插口组合件和／或探针卡系统的改进互连系统和方法。一示范性系统包含一探针卡接口组合件（ＰＣＩＡ），其用于建立到安装在探测器中的半导体晶片的电连接件。所述ＰＣＩＡ包含：一母板，其与半导体晶片平行且具有一上表面和一相对下平坦安装表面；一参考平面，其由位于所述母板的所述下表面与所述晶片之间的至少三个点界定；至少一个组件，其位于所述母板安装表面下方；和一用于相对于晶片来调整参考平面的平面性的机构。具有复数个从其延伸的弹簧探针的探针芯片可被安装或从ＰＣＩＡ处拆卸，而无需进一步进行平面性调整。所述互连结构和方法优选地提供改进的制作周期。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般来说涉及利用探针卡组合件系统来测试晶片上的一个或一个以上晶粒的半导体晶片测试的领域。更具体地说，本专利技术涉及包含微制作探针尖和对其的改进的探针卡组合件系统，所述系统改进了性能、更方便使用并降低用户成本。
技术介绍
在集成电路(IC)制造中，使用探针卡组合件系统将电信号路径从IC上的紧密间隔的电互连垫转移到印刷电路板上的稀疏间隔的电互连垫，所述印刷电路板与IC测试系统介接。半导体集成电路晶片设计、处理和封装技术的进步导致每个晶粒上的输入/输出(I/O)垫数目的增加以及装置制作中使用的硅晶片直径的增加。由于每个晶片上要测试的晶粒更多且每个晶粒具有更多的I/O垫，所以测试每个晶粒的成本在总装置成本中占越来越大的部分。只有减少每个晶粒所需的测试时间或者同时测试多个晶粒，才能扭转这一不良趋势。如果同时测试多个晶粒，那么探针尖与半导体晶片之间的平行性和探针尖的共面性要求变得越来越迫切，这是由于要求所有探针尖同时在晶片的大区域上具有良好电接触。在现有技术中，探针卡组合件系统装备有多种类型的机械机构，所述机械机构经设计以影响探针尖相对于半导体晶片的现场平行性调整，以确保与晶片上所有被探测的装置建立充分电接触。Evans等人(US 4,975,638)教示一种校正薄膜探针卡上的探针尖与测试中的半导体晶片之间的平行性误差的方法。Evans等人教示一种包括一挠性薄膜接触件的测试探针卡，所述接触件受到具有两个自由度的刚性压力块的压力，所述自由度允许所述块将其本身定向为平行于正被测试的IC装置的平面并向由接触件承载的探针接触强加一均匀受控的力。Evans等人主张其专利技术的明显优势在于由测试探针卡的挠性膜接触件承载的探针接触都位于一公共平面中且在测试程序期间被保持在此平面中。在根据Eldridge等人(例如US 6,624,648和US 5,974,662)的探针卡组合件系统中，通过使用多个球形尖线性致动器来调整空间转换器(space transformer)的定向而校正其探针尖与半导体晶片之间的平行性误差。空间转换器还充当用于如专利说明书中所述而制作的复合探针元件的支撑衬底，所述探针元件个别安装在空间转换器上。Eldridge等人声明其专利技术的目的在于可“在不改变探针卡的位置的情况下定向”空间转换器和(因此)其细长弹性探针元件的针尖。上文给出的Evans和Eldridge的实例被展现为用于校正探针尖平面与上面安装探针尖的探针卡的参考表面之间的平行性误差的示范性方法。所属领域的技术人员熟知半导体晶片探测器提供一具有一探针卡安装表面的顶板，所述探针卡安装表面被精确地对准(机械地)以与晶片夹表面行进的平面(即，晶片参考表面(WRS))平行。因此，如果探针卡的针尖相对于探针卡安装表面的平行性误差在可接受公差内，那么探针卡可安装在晶片探测器顶板上，可高度确保探针尖将与晶片夹行进平面(即，WRS)平行，且因此与测试中的半导体晶片的表面平行。在对半导体晶片探测器中的半导体晶片上的集成电路(晶粒)进行电测试的过程期间，晶片夹将测试中的晶片表面转移通过平行于WRS的平面。如先前提及的，WRS被预先调整成与晶片探测器顶板中的探针卡接口组合件安装表面的平面平行。测试中的半导体晶片(例如)由静电构件或由施加的真空可翻转地但精确地安装在晶片夹的WRS上，从而需要晶片在机械上与WRS一致。因此半导体晶片的表面被固定并定位，以便粘确地位于与晶片夹的WRS平行的平面中。为了测试半导体晶片上的一个以上晶粒，必须用在位置上匹配的弹簧探针组为每个待测试的晶粒建立同时低电阻电接触，所述弹簧探针例如(但不限于)应力金属弹簧(SMS)探针尖。同时测试的晶粒越多，弹簧探针与半导体晶片表面(即WRS)之间需要的平行度越高，以便确保探针尖擦和(因此)电接触在整个晶片上是均匀的。然而，当并行测试更多数目的晶粒时，从IC到探针卡组合件到IC测试器的同时互连数目(未假设插脚复用)增加。由于用于接触IC晶片上的接合垫的探针尖在每个连接的基础上需要足够的机械力，以确保可靠的低电阻连接，因而探针卡组合件与晶片之间的总力与连接件数目成比例地增加。当将弹簧单高跷插脚用作电接口时，所述IC测试器与所述探针卡组合件之间的力也在逐个插脚的基础上增加，然而越来越倾向于使用零插入力连接件(ZIF)来降低探针卡与IC测试器之间的力。精密点VX探针卡测量工具(可通过Applied Precision，LLC，of Issaquah，WA得到)能够通过探针尖与所谓的检查板的高度抛光导电钨表面之间的导电性测量来测量探针卡上的每个个别探针尖的相对“Z高度”，借此来测量探针尖与探针卡安装表面之间的平行性误差。为了使用精密点VX来获得平面性测量(其在检查板的整个X和Y维度上准确到制造商规格的0.1密耳(2.5微米))，必须按照制造商规定的且称为“精密水准校准程序”的程序对检查板与保持探针卡“母板”的“支撑板”之间的平行性进行机械调整。因为“母板”上的参考表面对于精密点VX和晶片探测器可能是不同的，所以必须执行精密水平程序，否则可能会为平面性测量带来相当大的误差。如果所有探针尖都是共平面的，那么可(例如)通过使用精密点VX来测量探针尖相对于探针卡的安装表面的任何平面性误差。可根据详细说明第一个到最后一个接触检查板的探针尖的高度的数据来估计所需的平行性校正量。可接着校正平行性误差，且在精密点VX上验证结果。然而，这种使用精密点VX的平行性校正和验证方法存在若干限制。第一，其是费时的。验证可花费四个小时或更长时间。第二，如果在模拟测试器接口力负载条件下进行测量，那么其可能不包括与晶片探测器中在实际操作期间所施加的力相关联的机械偏斜的所有方面。第三，测量可能是在室温下进行的且可能不指示将因探针卡组合件中的各种材料的导热系数而引起机械变化的实际操作温度。还可能调整晶片探测器上的探针尖的平行性。然而，此是有问题的，因为晶片探测器一般用于生产环境中，且这类活动可能是不理想的。另外，可能需要能造成额外复杂性和误差可能性的专用设备或工具。无论如何，如果每当将探针卡从一个晶片探测器移动到另一个探测器或从质量控制(QC)测试仪器(例如精密点VX)移动到晶片探测器时均需要调整探针尖的平面性，那么这对于使用者将是一个额外负担。需要这样一种探针卡组合件系统，其中在工厂中预先设定探针尖相对于半导体晶片的平行性且无需现场调整，即使在改变探针尖组合件之后也不需要。对于此类系统，将能够改变探针尖组合件以用于清洁、维修或替换或适应工作流程变化，而无需重新调整所述探针尖的平行性。对于具有预先设定的平行性调整的探针卡组合件，用户能在手头保存备用探针尖组合件的充分库存，且将仅需要购买维持其最高处理量要求的数量的探针卡组合件。提供一种抵抗在测试期间压缩探针尖时产生的力所造成的偏斜(即，因晶片探测器夹在从探针尖接触晶片表面的那点向上移位)的探针卡组合件系统将是有利的。此类探针卡组合件系统将构成一主要技术进步。此外，提供一种在偏高或偏低操作温度下维持到测试中的装置的低电阻电连接的探针卡组合件系统将是有利的。此类探针卡组合件系统将构成另一技术进步。同样，提供一种包含具有足够水平且彼此平行的机械表面的组件的探针卡组合件系统将是有利的，其中所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种探针卡接口组合件，其用于建立到位于一半导体晶片上的至少一个集成电路装置上的一个或一个以上接合垫的连接件，所述组合件包含：一母板，其具有一上表面、一与所述上表面相对且与所述半导体晶片平行的下平坦安装表面和复数个在所述下平坦安装表面 与相对的所述上表面之间延伸的电连接件；一参考平面，其由位于所述母板的所述下平坦安装表面与所述半导体晶片之间的至少三个点界定；一探针芯片组合件安装系统，其包含至少一个组件，所述组件具有一上安装表面和一与所述上安装表面相对的探针 芯片组合件安装表面；和一用于相对于所述半导体晶片来调整所述参考平面的平面性的机构。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：张富松，安得鲁S高，道格拉斯马克凯，安娜利兹哲，道格拉斯马得林，萨米莫克，伲丁S帕诺克，福兰克约翰斯威尔涛威斯，单朝晖，
申请(专利权)人：纳米纳克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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