【技术实现步骤摘要】
本公开大体上涉及一种探针卡系统、一种用于制造探针卡系统的方法及一种用于使用探针卡系统的方法，且更特定来说，探针卡系统包含与中介层相关联的互连结构用于以高探针尖端与凸块/垫对准精准确度进行超细间距、超高i/o、全晶片探测。
技术介绍
1、对于例如高性能计算(hpc)、数据中心、人工智能(ai)及智能手持装置的高端应用，片上系统(soc)的ic(集成电路)微缩成本呈指数增长。相关联开发成本也从7nm的2.17亿美元增长到3nm的5.9亿美元。行业因越来越依赖复杂先进sip(系统级封装)来封装先进ic而增加复杂性及成本。本文中所描述的先进sip包含图1a中所展示的2.5d ic、图1b中所展示的扇出sip、图1c中所展示的嵌入式sip、图1d中所展示的硅光子及图1e中所展示的基于芯片与晶片(c2w)组装的3d ic及图1f中所展示的晶片与晶片(w2w)组装。先进sip还可包含sip中的小芯片以能够使用小芯片及图1a到1f中所描述的先进sip技术中的一或多者针对良率、成本、上市时间及性能以实现高端soc分割。所有先进sip涉及多个芯片的集成，且一些sip(例如2.5d及3d ic)可在薄的有源ic(例如高带宽存储器(hbm)动态随机存取存储器(dram)芯片及具有2μm/2μm及以下的l/s的精细l(线宽)/s(线间距)重布层(rdl))中含有具有小至约5μm直径(深度约为30μm，其等于硅衬底厚度)的微小硅通孔(tsv)的晶片级组件。
2、在图1a中，2.5d ic结构90包含通过多个焊料连接件903支撑硅中介层902的层
3、在图1b中，可采用扇出封装结构91，其中芯片913a及913b上的电性连接从芯片的有源表面扇出以使外部i/o 903a能够超出芯片的界限放置。包含一或多个半导体芯片(例如芯片913a及芯片913b)的扇出封装结构91允许个别芯片连接到扇出布线层911且与焊料凸块903a耦合，或取决于应用，替代地，使用微凸块耦合。如图1b中所描绘，通过晶片级扇出制程生产的扇出封装结构91结合到衬底901，衬底901可为层压衬底、中介层或扇出封装结构且继而使用焊料凸块或焊料球906结合到下一级衬底。
4、在图1c中，嵌入式sip 92包含嵌入层压衬底901中的一或多个装置923。一个(或多个)装置923可为嵌入式硅互连件(其可为无源装置或有源装置)、有源装置或嵌入式无源装置，例如电容器或电感器。此外，取决于应用，其中嵌入有装置923的层压衬底901可通过焊料球906或微凸块进一步结合到另一层压衬底或pcb 908。
5、在图1d中，硅光子结构93包含cmos裸片916、波导结构918、嵌入波导结构918中的调制器919及光电检测器920，及将光学信号耦合至波导结构918中或从波导结构918耦合出的光纤921。激光二极管917及波导结构918以及耦合到波导结构的组件集成于具有tsv的硅中介层914上方。通过晶片级制程生产的硅中介层914经配置以通过多个焊料凸块903(或微凸块，根据需要)或用于外部连接的混合结合结构安装于衬底上。
6、在图1e中，c2w结构94包含第一载体940、第一裸片941及第二裸片942。第一裸片941及第二裸片942通过包含基于微凸块的倒装芯片组装及铜混合结合的各种合适结合技术来放置于第一载体940上方。第一载体940可为包含具有通孔943的中介层的有源装置或无源装置，且第一载体940用作使第一及第二裸片与其上安装c2w结构的衬底(未展示)互连的平台。
7、在图1f中，w2w结构95包含第一载体951、第二载体952及电性耦合第一载体951及第二载体952的互连层953。互连层953包含倒装芯片结合、聚酰亚胺(pi)对pi或基于氧化物对氧化物的铜混合结合，或其它合适结合结构。例如，可在第一载体951中形成通孔954以在其上使用焊料凸块或球955安装w2w结构的衬底(未展示)、第一载体951及第二载体952之间建立电性连接。
8、当前的竞争在于涉及先进ic及先进晶片级封装组件等更多先进封装技术。多年来，处于其技术前沿的行业一直使用基于铜柱焊料微凸块的倒装芯片来组装包括2.5d ic、3d ic、扇出、嵌入式sip及硅光子的先进多芯片sip，且其技术的组合亦能用于sip中小芯片组装，来构建包含图1a到图1f中所说明的先进sip。当今主流生产的最先进倒装芯片已有纳入间距为40μm的微凸块，其具有25μm凸块的凸块大小，及15μm的相邻凸块之间的间隔。展望未来，人们在努力将微凸块缩小到20μm或甚至可能缩小到10μm间距以用于包含hpc、数据中心及ai的最高端、高引脚数应用。在20μm间距处，凸块或垫大小小于10μm。在倒装芯片微缩的同时，对要求10μm及以下间距的应用采用铜混合结合的势头正在形成，且已证明低于10μm间距的有限生产是成功的。
9、当制造封装组件(特别是晶片级组件，包含用于高端应用(包含hpc、数据中心及ai)的先进ic及接触垫及中介层)涉及超细间距及超高i/o或超高引脚数时，先进sip封装(无论基于倒装芯片还是混合结合)面临大量ic、ic组装及测试挑战。先进sip面临的一个较大且有时被疏忽的挑战是在晶片形式(涉及用于高端应用的大、薄、高功率、高成本先进数字ic)下获得及测试已知良好芯片的能力(kgd；及等效地，已知良好晶片级封装组件，例如中介层及扇出封装)。涉及多个高端裸片的2.5d及3d芯片堆叠的先进sip设计的挑战不断升级，其中有缺陷的高成本裸片(或晶片级封装组件)的非有意使用，将导致良率、成本、上市时间甚至可靠性的灾难性后果。例如，今天，正在开发的最先进sip中小芯片可含有超过40个小芯片(及各种晶片级封装组件)，且因此确保kgd的能力成为开发涵盖先进ic及先进晶片级封装组件的经济可行生产计划的关键因素。
10、在形成先进sip时，300mm晶片通常需要减薄到前所未有的小厚度，例如，对于hbmdram，使用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种探针卡系统，其包括：
2.根据权利要求1所述的探针卡系统，其进一步包括与所述第一侧相对的所述探头主体的第二侧上的第二互连结构，其中所述第二互连结构包含经配置以与所述探针卡系统的所述测试机组合件接合的至少一焊料连接件。
3.根据权利要求1所述的探针卡系统，其中所述探针层结构进一步包括：
4.根据权利要求3所述的探针卡系统，其中所述牺牲层由可蚀刻金属、可蚀刻非金属或其组合组成。
5.根据权利要求1所述的探针卡系统，其进一步包括在所述结合层中暴露所述牺牲层以促进牺牲层移除的多个通孔。
6.根据权利要求2所述的探针卡系统，其中所述探头主体由与所述WUT、玻璃、钻石相同的材料，或具有热膨胀系数匹配或接近所述WUT的热膨胀系数的材料组成，且所述探头主体中的一或多个通孔电性连接所述第一互连结构及所述第二互连结构。
7.根据权利要求6所述的探针卡系统，其进一步包括一或多个流体通道，所述一或多个流体通道在所述探头主体中的所述通孔之间，以通过使液体流过所述探针卡系统中的所述流体通道及所述探针卡系统外的热交换器，来促进测试
8.根据权利要求2所述的探针卡系统，其进一步包括所述探头主体、所述第一互连结构、所述第二互连结构或所述探针层结构中的至少一者中的一或多个光学组件。
9.根据权利要求1所述的探针卡系统，其中所述多个探针尖端包括垂直尖端、枝晶尖端、微悬臂尖端、金字塔尖端或其组合。
10.根据权利要求9所述的探针卡系统，其中所述多个探针尖端的最小间距小于40μm，其中所述探针层结构的面积与所述WUT的面积相当。
11.一种制造探针卡系统的方法，其中所述方法包括：
12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括：
13.根据权利要求12所述的方法，其中通过用所述导电材料填充所述腔来形成所述探针尖端包括：
14.一种使用探针卡系统的方法，其中所述方法包括：
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述结合层的所述形成包括形成激光可释放粘合层或形成有机或无机直接结合层。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述有机或无机直接结合层的所述形成包括：
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述中介层进一步包括所述探头主体的第二侧上的第二互连结构，且所述方法进一步包括：
18.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括：
19.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括使用移除所述第一牺牲层的蚀刻剂而经由剥离操作从所述中介层移除所述探针层结构。
20.根据权利要求14所述的方法，其中接合所述中介层与所述WUT包括：
...【技术特征摘要】
1.一种探针卡系统，其包括：
2.根据权利要求1所述的探针卡系统，其进一步包括与所述第一侧相对的所述探头主体的第二侧上的第二互连结构，其中所述第二互连结构包含经配置以与所述探针卡系统的所述测试机组合件接合的至少一焊料连接件。
3.根据权利要求1所述的探针卡系统，其中所述探针层结构进一步包括：
4.根据权利要求3所述的探针卡系统，其中所述牺牲层由可蚀刻金属、可蚀刻非金属或其组合组成。
5.根据权利要求1所述的探针卡系统，其进一步包括在所述结合层中暴露所述牺牲层以促进牺牲层移除的多个通孔。
6.根据权利要求2所述的探针卡系统，其中所述探头主体由与所述wut、玻璃、钻石相同的材料，或具有热膨胀系数匹配或接近所述wut的热膨胀系数的材料组成，且所述探头主体中的一或多个通孔电性连接所述第一互连结构及所述第二互连结构。
7.根据权利要求6所述的探针卡系统，其进一步包括一或多个流体通道，所述一或多个流体通道在所述探头主体中的所述通孔之间，以通过使液体流过所述探针卡系统中的所述流体通道及所述探针卡系统外的热交换器，来促进测试期间的热管理。
8.根据权利要求2所述的探针卡系统，其进一步包括所述探头主体、所述第一互连结构、所述第二互连结构或所述探针层结构中的至少一者中的一或多个光学组件。
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【专利技术属性】
技术研发人员：唐和明，卢超群，
申请(专利权)人：铨心半导体异质整合股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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