在半导体产业的制造流程上,主要可分成IC设计、晶圆制程、晶圆测试及晶圆封装四大步骤。其中晶圆测试,就是对晶圆上的每颗晶粒进行电性特性检测,以检测和淘汰晶圆上的不合格晶粒。我们来看看探针卡与LTCC/HTCC技术有着怎样的联系。
一、晶圆测试设备的“指尖”——探针卡
晶圆测试的方式主要是通过测试机和探针台的联动,在测试过程中,测试机台并不能直接对待测晶圆进行量测,而是透过探针卡(Probe Card)中的探针(Probe)与晶圆上的焊垫(Pad)或凸块(Bump)接触而构成电性接触,再将经由探针所测得的测试信号送往自动测试设备(ATE)做分析与判断,因此可取得晶圆上的每颗晶粒的电性特性测试结果。
探针卡是半导体晶圆测试过程中需要使用的重要零部件,被认为是测试设备的“指尖”。针对不同的芯片都需要有定制化的探针卡,目前市场上没有一种类型的探针卡可以完全满足测试需求。同时,对于一个成熟的产品来说,当产量增长时,测试需求也会增加,而对探针卡的消耗量也将成倍增长。
二、LTCC/HTCC技术在探针卡的应用
探针卡是晶圆和晶片测试这个环节的核心组件,其提供了晶圆/硅芯片和测试仪器之间的电学连接。在整个探针卡中,空间转换基体(STF substrates)是其中的核心组件,起到了电子连接间距转换和电信号传输的功能,同时提供足够的机械/力学强度,以支撑测试过程中施加的几百至上千牛顿的作用力。
探针卡受到基板材料的影响,在多温区(-55℃~150℃)的环境中,特别在高、低温时,会产生形变。而探针是直接装配在探针卡上的,探针卡的形变会导致探针针迹的偏移,从而使探针卡上的探针与晶圆的PAD(焊盘)接触不良,导致测试的不稳定,影响测试时间和品质。针迹偏移过大,会破坏晶圆内部电路,导致报废并带来经济损失。
随着科技技术的成熟与提升,芯片功能逐渐增加,设计逐渐复杂,芯片输入/输出针脚数也持续增加。为了降低生产成本,晶圆尺寸也不断提升,大面积侦测用的探针卡需求逐渐增多。由于探针接触点的间距小,结构中通常会利用具有线路的多层基板设置于多个探针与电路板间,作为线路的空间转换装置。
探针卡用陶瓷基板一般为带金属化的单层薄膜或多层薄膜的陶瓷多层基板,多层陶瓷基板是由高温或者低温共烧陶瓷经过多层层压,经过共烧制作的,通常称为多层陶瓷空间转换基体(multi-layer ceramic,MLC)。
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