專利名稱：一種硅通孔超薄晶圓測(cè)試結(jié)構(gòu)及測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體及微傳感器晶圓測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及一種硅通孔超薄晶圓測(cè)試結(jié)構(gòu)，以及利用該結(jié)構(gòu)對(duì)帶有硅通孔的超薄晶圓進(jìn)行測(cè)試的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體及微傳感器領(lǐng)域中，制造完成的半導(dǎo)體及傳感器晶圓或芯片在進(jìn)行封裝前需進(jìn)行測(cè)試，剔除不合格的產(chǎn)品。帶有硅通孔的晶圓，由于晶圓兩面都有電極，因此需要采用雙面測(cè)試的方法。如美國(guó)專利US7420381揭露了一種雙面測(cè)試方法，將待測(cè)器件垂直放置，用探針接觸待測(cè)器件的兩面進(jìn)行測(cè)試。但這種測(cè)試方法僅適用于小尺寸的待測(cè)器件，對(duì)于硅通孔超薄晶圓，由于尺寸較大，采用上述垂直放置測(cè)試的方式，超薄晶圓可能會(huì)產(chǎn)生翹曲或碎裂，無法進(jìn)行可靠的測(cè)試。因此有必要尋找一種新型硅通孔超薄晶圓測(cè)試結(jié)構(gòu)或方法解決這個(gè)問題。使用本發(fā)明的硅通孔超薄晶圓測(cè)試結(jié)構(gòu)可以解決這一問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種硅通孔超薄晶圓測(cè)試結(jié)構(gòu)，以及利用該結(jié)構(gòu)對(duì)帶有硅通孔的超薄晶圓進(jìn)行測(cè)試的方法，可以對(duì)超薄晶圓提供良好的機(jī)械支撐，避免產(chǎn)生翹曲或碎裂。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種硅通孔超薄晶圓測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板，所述轉(zhuǎn)接板的表面設(shè)有用于與待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓形成電學(xué)連接的鍵合結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述鍵合結(jié)構(gòu)為導(dǎo)電性凸點(diǎn)。優(yōu)選地，所述鍵合結(jié)構(gòu)為臨時(shí)鍵合膠層、光刻膠層或?qū)щ娿y漿層等。優(yōu)選地，所述鍵合結(jié)構(gòu)為限制待測(cè)試的超薄晶圓上凸點(diǎn)的橫向位移的限位結(jié)構(gòu)和/或限制該凸點(diǎn)的橫向、縱向位移的鎖閉結(jié)構(gòu)。一種硅通孔超薄晶圓測(cè)試方法，其步驟包括I)將待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓與一帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板通過臨時(shí)鍵合形成電學(xué)連接；2)通過晶圓測(cè)試設(shè)備對(duì)與所述轉(zhuǎn)接板鍵合后的超薄晶圓進(jìn)行測(cè)試。上述結(jié)待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓具有第一表面和第二表面，優(yōu)選地，上述第一表面和/或第二表面制作有集成電路或微傳感器結(jié)構(gòu)，上述第一表面和/或第二表面制作有帶互連線的互連層，硅通孔貫穿上述第一表面和第二表面，硅通孔采用導(dǎo)電材料制作，并且與上述集成電路或微傳感器結(jié)構(gòu)通過互連層的互連線相連。上述帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板具有第一表面和第二表面，優(yōu)選地，上述第一表面和/或第二表面制作有集成電路或微傳感器結(jié)構(gòu)，包括存儲(chǔ)器、寄存器、D觸發(fā)器、可編程器件和內(nèi)建自測(cè)試電路等；優(yōu)選地，上述第一表面和/或第二表面制作有多層重新布線層；優(yōu)選地，上述轉(zhuǎn)接板包含硅通孔結(jié)構(gòu)，硅通孔穿過上述第一表面和第二表面，硅通孔采用導(dǎo)電材料制作，并且與上述集成電路或微傳感器結(jié)構(gòu)通過重新布線層的互連線相連；上述帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板可以是半導(dǎo)體材料，如硅、鍺等單質(zhì)半導(dǎo)體，或砷化鎵、磷化銦、氮化鎵等化合物半導(dǎo)體；也可以是金屬材料，如鈦、鑰、鎳、鉻、鎢、銅等或其合金；也可以是玻璃、石英或陶瓷等絕緣材料，還可以是聚酰亞胺、聚對(duì)二甲苯或聚苯并環(huán)丁烯等柔性有機(jī)材料；優(yōu)選地，上述帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板采用與上述帶有硅通孔的超薄晶圓同樣的材料制作。上述帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板與待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓采用臨時(shí)鍵合的方式相互接觸形成電學(xué)連接；優(yōu)選地，可以采用臨時(shí)鍵合膠、光刻膠或?qū)щ娿y漿等材料，還可以采用凸點(diǎn)硬接觸的方式；可以在所述轉(zhuǎn)接板上設(shè)置凸點(diǎn)，作為鍵合結(jié)構(gòu)，該凸點(diǎn)與待測(cè)試的超薄晶圓形成電學(xué)連接；優(yōu)選地，在待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓上設(shè)置凸點(diǎn)，在帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板上設(shè)置可限制該凸點(diǎn)橫向位移的限位結(jié)構(gòu)，和/或在該帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板上設(shè)置可重復(fù)使用的鎖閉結(jié)構(gòu)，該鎖閉結(jié)構(gòu)可限制凸點(diǎn)的橫向和縱向位移。上述凸點(diǎn)可以采用化學(xué)氣相淀積、物理氣相淀積、電鍍或植球的方法制作，凸點(diǎn)材料可以采用銅、鎳、金、錫、銀、鉬、鈦、鎢、鋁、鉻、鋅、鉍、銦等多種材料及其合金。上述待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓上還可以堆疊另外的晶圓或芯片，上述帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板與上述待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓相互接觸形成電學(xué)連接。該堆疊的另外的晶圓或芯片，可以是相同的晶圓/芯片，也可以是不同的晶圓/芯片，還可以是采用不同制作方法或不同材料的晶圓/芯片；優(yōu)選地，堆疊采用硅-硅鍵合、硅-玻璃鍵合或金屬微凸點(diǎn)鍵合等方式。采用本發(fā)明測(cè)試結(jié)構(gòu)的鍵合了帶有重新布線層轉(zhuǎn)接板的硅通孔超薄晶圓，可以放置在普通平面探針臺(tái)或自動(dòng)測(cè)試設(shè)備的工作臺(tái)上，用探針或探卡進(jìn)行晶圓測(cè)試，用于進(jìn)行下一步制作工藝或封裝前的篩選；測(cè)試完成后，上述硅通孔超薄晶圓與上述帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板分離，進(jìn)行下一步工藝制作或封裝。上述帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板分離可以重復(fù)使用，或根據(jù)使用情況拋棄。本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于提供了一種硅通孔超薄晶圓測(cè)試結(jié)構(gòu)，可以采用普通平面探針臺(tái)或自動(dòng)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行晶圓測(cè)試，對(duì)超薄晶圓提供了良好的機(jī)械支撐，不會(huì)產(chǎn)生翹曲或碎裂，有利于快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行晶圓測(cè)試。


圖I是實(shí)施例I帶有硅通孔的超薄晶圓與帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板相互接觸的示意圖。
圖2是實(shí)施例I娃通孔超薄晶圓測(cè)試結(jié)構(gòu)的截面示意圖。
圖3是實(shí)施例I使用平面探針臺(tái)對(duì)一種硅通孔超薄晶圓測(cè)試結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試的示意圖。
圖4是實(shí)施例I使用探針對(duì)一種硅通孔超薄晶圓測(cè)試結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試的截面示意圖。
圖5是實(shí)施例2另一種娃通孔超薄晶圓測(cè)試結(jié)構(gòu)的不意圖。
圖中標(biāo)號(hào)說明
101,301 :帶有硅通孔的超薄晶圓；
102 :裸芯片；201,401 帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板；111、211、311、411、511、611 :互連線；112、312、512、612 :互連層;121、321、421、521、621 :硅通孔;212,412 :重新布線層；213、313、331、341、413、513 :微凸點(diǎn)；131 :工作臺(tái)面；132 :探針；133 :探針支架；501、601 :芯片；431:橫向限位結(jié)構(gòu)；441 :鎖閉結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施例，并配合附圖，對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的說明。實(shí)施例I :本實(shí)施例如圖I所示，將待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓101和帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板201進(jìn)行臨時(shí)鍵合形成電學(xué)連接，待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓101包括若干個(gè)裸芯片102，帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板201可以與待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓101具有不同的形狀。圖2是圖I的截面示意圖，包括待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓101和帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板201。待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓101包含帶有互連線111的互連層112，以及貫穿晶圓的硅通孔121，還可以包含集成電路或微傳感器結(jié)構(gòu)，在圖中沒有畫出。帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板201包含帶有互連線211的重新布線層212以及微凸點(diǎn)213，還可以包含集成電路或微傳感器結(jié)構(gòu)，在圖中沒有畫出。微凸點(diǎn)213與硅通孔121相互接觸形成電連接。待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓101與帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板201采用臨時(shí)鍵合膠、光刻膠或?qū)щ娿y漿等材料臨時(shí)鍵合在一起。鍵合了的待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓101與帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板201，采用平面探針臺(tái)或自動(dòng)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行晶圓測(cè)試，如圖3所示。將鍵合了的待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓101與帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板201放置于平面探針臺(tái)或自動(dòng)測(cè)試設(shè)備的工作臺(tái)面131上，使用探針132或探卡進(jìn)行測(cè)試，探針132安裝在可以活動(dòng)的探針支架133上。圖4是圖3的截面示意圖。探針132與待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓101上裸露出的互連線111形成良好的電學(xué)接觸，通過施加不同的電流或電壓激勵(lì)，測(cè)試帶有硅通孔的超薄晶圓101的功能。由于轉(zhuǎn)接板上的重新布線層和/或制作的集成電路等結(jié)構(gòu)提供了硅通孔超薄晶圓另一面的電學(xué)接觸和連接通路，所以可以方便地進(jìn)行雙面測(cè)試，只需要用平面探針臺(tái)或自動(dòng)測(cè)試設(shè)備，同時(shí)對(duì)硅通孔超薄晶圓的另一面進(jìn)行電學(xué)測(cè)試，就可以得到背景技術(shù)中所述雙面測(cè)試得到的測(cè)試結(jié)果。測(cè)試完成后將待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓101與帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板201解鍵合分離。上面提到可以采用臨時(shí)鍵合膠、光刻膠或?qū)щ娿y漿等多種材料進(jìn)行臨時(shí)鍵合，根據(jù)使用的材料不同，可以使用熱解鍵合設(shè)備、激光解鍵合設(shè)備或機(jī)械解鍵合設(shè)備的進(jìn)行解鍵合。實(shí)施例2 本實(shí)施例如圖5所示，將待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓301和帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板401進(jìn)行臨時(shí)鍵合形成電學(xué)連接。待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓301包含帶有互連線311的互連層312，以及貫穿晶圓的硅通孔321和微凸點(diǎn)331和341，還可以包含集成電路或微傳感器結(jié)構(gòu)，在圖中沒有畫出。待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓301上堆疊了芯片501和芯片601，通過微凸點(diǎn)313和513形成良好的電學(xué)連接;芯片501包含帶有互連線511的互連層512，以及貫穿晶圓的硅通孔521，還可以包含集成電路或微傳感器結(jié)構(gòu)，在圖中沒有畫出。芯片601包含帶有互連線611的互連層612，以及貫穿晶圓的硅通孔621，還可以包含集成電路或微傳感器結(jié)構(gòu)，在圖中沒有畫出。帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板401包含帶有互連線411的重新布線層412以及微凸點(diǎn)413，還可以包含集成電路或微傳感器結(jié)構(gòu)，在圖中沒有畫出。微凸點(diǎn)413與硅通孔321相互接觸形成電連接。帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板401包含橫向限位結(jié)構(gòu)431，可以卡住微凸點(diǎn)331，防止待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓301和帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板401之間發(fā)生橫向位移。帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板401還包含可重復(fù)使用、限制橫向、縱向位移的鎖閉結(jié)構(gòu)441，可以卡住微凸點(diǎn)341，防止待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓301和帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板401之間發(fā)生橫向或縱向位移。所述橫向限位結(jié)構(gòu)431和鎖閉結(jié)構(gòu)441均為槽形，不同的是，橫向限位結(jié)構(gòu)431只用于限制橫向位移，為直筒狀，可用銅、鎳、金、銀、鉬、鈦、鎢、鋁、鉻、鈷、鑰等材料及其合金制作，制作方法可以采用化學(xué)氣相淀積、物理氣相淀積、電鍍等；鎖閉結(jié)構(gòu)441的槽口尺寸小，槽內(nèi)空間大，同時(shí)將微凸點(diǎn)341設(shè)計(jì)成端部較大的、與鎖閉結(jié)構(gòu)441內(nèi)部空間相適應(yīng)的形狀，這樣當(dāng)微凸點(diǎn)341插入鎖閉結(jié)構(gòu)441內(nèi)時(shí)，鎖閉結(jié)構(gòu)441可以限制微凸點(diǎn)341的橫向、縱向位移。為使微凸點(diǎn)341可以插入鎖閉結(jié)構(gòu)441，鎖閉結(jié)構(gòu)441需要具有一定的彈性，可用如銅、鎳、金、銀、鉬、鈦、鎢、鉻等材料及其合金制作，這樣可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用；一般需要通過多次光刻、化學(xué)氣相淀積、物理氣相淀積或電鍍等方法制作。待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓301與帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板401可以采用臨時(shí)鍵合膠、光刻膠或?qū)щ娿y漿等材料臨時(shí)鍵合在一起，采用平面探針臺(tái)或自動(dòng)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行晶圓測(cè)試，測(cè)試完成后將待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓301與帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板401解鍵合分離。以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其進(jìn)行限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求所述為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種硅通孔超薄晶圓測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板，所述轉(zhuǎn)接板的表面設(shè)有用于與待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓形成電學(xué)連接的鍵合結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求I所述的硅通孔超薄晶圓測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于所述鍵合結(jié)構(gòu)為導(dǎo)電性凸點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求I所述的硅通孔超薄晶圓測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鍵合結(jié)構(gòu)為下列中的一種臨時(shí)鍵合膠層、光刻膠層或?qū)щ娿y漿層。
4.如權(quán)利要求I所述的硅通孔超薄晶圓測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于所述鍵合結(jié)構(gòu)為限制待測(cè)試的超薄晶圓上凸點(diǎn)的橫向位移的限位結(jié)構(gòu)和/或限制該凸點(diǎn)的橫向、縱向位移的鎖閉結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求I所述的硅通孔超薄晶圓測(cè)試結(jié)構(gòu)，其特征在于所述重新布線層位于所述轉(zhuǎn)接板的第一表面和/或第二表面，該第一表面和/或該第二表面制作有集成電路或微傳感器結(jié)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)接板包含貫穿該第一表面和該第二表面的硅通孔結(jié)構(gòu)，該硅通孔與所述集成電路或微傳感器結(jié)構(gòu)通過所述重新布線層的互連線相連。
6.一種硅通孔超薄晶圓測(cè)試方法，其步驟包括1)將待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓與一帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板通過臨時(shí)鍵合形成電學(xué)連接；2)通過晶圓測(cè)試設(shè)備對(duì)與所述轉(zhuǎn)接板鍵合后的超薄晶圓進(jìn)行測(cè)試。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于采用凸點(diǎn)硬接觸的方式進(jìn)行所述臨時(shí)鍵合。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于在所述超薄晶圓上設(shè)置凸點(diǎn)，在所述轉(zhuǎn)接板上設(shè)置限制該凸點(diǎn)橫向位移的限位結(jié)構(gòu)和/或限制該凸點(diǎn)的橫向、縱向位移的鎖閉結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于采用臨時(shí)鍵合膠、光刻膠或?qū)щ娿y漿進(jìn)行所述臨時(shí)鍵合。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述超薄晶圓上堆疊有晶圓或芯片。
11.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于在所述超薄晶圓上由硅通孔貫穿的第一表面和/或第二表面設(shè)置集成電路或微傳感器結(jié)構(gòu)，在該第一表面和/或該第二表面設(shè)置帶互連線的互連層；通過所述互連線將所述硅通孔與所述集成電路或微傳感器結(jié)構(gòu)相連。
12.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于在所述轉(zhuǎn)接板的設(shè)有重新布線層的第一表面和/或第二表面設(shè)置集成電路或微傳感器結(jié)構(gòu)；在所述轉(zhuǎn)接板內(nèi)設(shè)置貫穿該第一表面和該第二表面的硅通孔，通過所述重新布線層的互連線將該硅通孔與所述集成電路或微傳感器結(jié)構(gòu)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硅通孔超薄晶圓測(cè)試結(jié)構(gòu)及測(cè)試方法。該測(cè)試結(jié)構(gòu)包括一帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板，該轉(zhuǎn)接板的表面設(shè)有用于與待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓形成電學(xué)連接的鍵合結(jié)構(gòu)。將待測(cè)試的帶有硅通孔的超薄晶圓與帶有重新布線層的轉(zhuǎn)接板通過臨時(shí)鍵合形成電學(xué)連接后，采用普通平面探針臺(tái)或自動(dòng)測(cè)試設(shè)備即可進(jìn)行晶圓測(cè)試，轉(zhuǎn)接板對(duì)超薄晶圓提供了良好地機(jī)械支撐，不會(huì)產(chǎn)生翹曲或碎裂，有利于快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行晶圓測(cè)試。
文檔編號(hào)G01R31/26GK102937695SQ20121040099
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者朱韞暉, 孫新, 馬盛林, 繆旻, 陳兢, 金玉豐 申請(qǐng)人:北京大學(xué)