CN102937695B - 一种硅通孔超薄晶圆测试结构及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅通孔超薄晶圆测试结构及测试方法。该测试结构包括一带有重新布线层的转接板，该转接板的表面设有用于与待测试的带有硅通孔的超薄晶圆形成电学连接的键合结构。将待测试的带有硅通孔的超薄晶圆与带有重新布线层的转接板通过临时键合形成电学连接后，采用普通平面探针台或自动测试设备即可进行晶圆测试，转接板对超薄晶圆提供了良好地机械支撑，不会产生翘曲或碎裂，有利于快速、准确地进行晶圆测试。

Description

一种硅通孔超薄晶圆测试结构及测试方法

技术领域

本发明属于半导体及微传感器晶圆测试领域，具体涉及一种硅通孔超薄晶圆测试结构，以及利用该结构对带有硅通孔的超薄晶圆进行测试的方法。

背景技术

在半导体及微传感器领域中，制造完成的半导体及传感器晶圆或芯片在进行封装前需进行测试，剔除不合格的产品。带有硅通孔的晶圆，由于晶圆两面都有电极，因此需要采用双面测试的方法。如美国专利US7420381揭露了一种双面测试方法，将待测器件垂直放置，用探针接触待测器件的两面进行测试。但这种测试方法仅适用于小尺寸的待测器件，对于硅通孔超薄晶圆，由于尺寸较大，采用上述垂直放置测试的方式，超薄晶圆可能会产生翘曲或碎裂，无法进行可靠的测试。因此有必要寻找一种新型硅通孔超薄晶圆测试结构或方法解决这个问题。使用本发明的硅通孔超薄晶圆测试结构可以解决这一问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅通孔超薄晶圆测试结构，以及利用该结构对带有硅通孔的超薄晶圆进行测试的方法，可以对超薄晶圆提供良好的机械支撑，避免产生翘曲或碎裂。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种硅通孔超薄晶圆测试结构，其特征在于，包括一带有重新布线层的转接板，所述转接板的表面设有用于与待测试的带有硅通孔的超薄晶圆形成电学连接的键合结构。

优选地，所述键合结构为导电性凸点。

优选地，所述键合结构为临时键合胶层、光刻胶层或导电银浆层等。

优选地，所述键合结构为限制待测试的超薄晶圆上凸点的横向位移的限位结构和/或限制该凸点的横向、纵向位移的锁闭结构。

一种硅通孔超薄晶圆测试方法，其步骤包括：

1）将待测试的带有硅通孔的超薄晶圆与一带有重新布线层的转接板通过临时键合形成电学连接；

2）通过晶圆测试设备对与所述转接板键合后的超薄晶圆进行测试。

上述结待测试的带有硅通孔的超薄晶圆具有第一表面和第二表面，优选地，上述第一表面和/或第二表面制作有集成电路或微传感器结构，上述第一表面和/或第二表面制作有带互连线的互连层，硅通孔贯穿上述第一表面和第二表面，硅通孔采用导电材料制作，并且与上述集成电路或微传感器结构通过互连层的互连线相连。

上述带有重新布线层的转接板具有第一表面和第二表面，优选地，上述第一表面和/或第二表面制作有集成电路或微传感器结构，包括存储器、寄存器、D触发器、可编程器件和内建自测试电路等；优选地，上述第一表面和/或第二表面制作有多层重新布线层；优选地，上述转接板包含硅通孔结构，硅通孔穿过上述第一表面和第二表面，硅通孔采用导电材料制作，并且与上述集成电路或微传感器结构通过重新布线层的互连线相连；上述带有重新布线层的转接板可以是半导体材料，如硅、锗等单质半导体，或砷化镓、磷化铟、氮化镓等化合物半导体；也可以是金属材料，如钛、钼、镍、铬、钨、铜等或其合金；也可以是玻璃、石英或陶瓷等绝缘材料，还可以是聚酰亚胺、聚对二甲苯或聚苯并环丁烯等柔性有机材料；优选地，上述带有重新布线层的转接板采用与上述带有硅通孔的超薄晶圆同样的材料制作。

上述带有重新布线层的转接板与待测试的带有硅通孔的超薄晶圆采用临时键合的方式相互接触形成电学连接；优选地，可以采用临时键合胶、光刻胶或导电银浆等材料，还可以采用凸点硬接触的方式；可以在所述转接板上设置凸点，作为键合结构，该凸点与待测试的超薄晶圆形成电学连接；优选地，在待测试的带有硅通孔的超薄晶圆上设置凸点，在带有重新布线层的转接板上设置可限制该凸点横向位移的限位结构，和/或在该带有重新布线层的转接板上设置可重复使用的锁闭结构，该锁闭结构可限制凸点的横向和纵向位移。上述凸点可以采用化学气相淀积、物理气相淀积、电镀或植球的方法制作，凸点材料可以采用铜、镍、金、锡、银、铂、钛、钨、铝、铬、锌、铋、铟等多种材料及其合金。

上述待测试的带有硅通孔的超薄晶圆上还可以堆叠另外的晶圆或芯片，上述带有重新布线层的转接板与上述待测试的带有硅通孔的超薄晶圆相互接触形成电学连接。该堆叠的另外的晶圆或芯片，可以是相同的晶圆/芯片，也可以是不同的晶圆/芯片，还可以是采用不同制作方法或不同材料的晶圆/芯片；优选地，堆叠采用硅-硅键合、硅-玻璃键合或金属微凸点键合等方式。

采用本发明测试结构的键合了带有重新布线层转接板的硅通孔超薄晶圆，可以放置在普通平面探针台或自动测试设备的工作台上，用探针或探卡进行晶圆测试，用于进行下一步制作工艺或封装前的筛选；测试完成后，上述硅通孔超薄晶圆与上述带有重新布线层的转接板分离，进行下一步工艺制作或封装。上述带有重新布线层的转接板分离可以重复使用，或根据使用情况抛弃。

本发明的技术优势在于：提供了一种硅通孔超薄晶圆测试结构，可以采用普通平面探针台或自动测试设备进行晶圆测试，对超薄晶圆提供了良好的机械支撑，不会产生翘曲或碎裂，有利于快速、准确地进行晶圆测试。

附图说明

图1是实施例1带有硅通孔的超薄晶圆与带有重新布线层的转接板相互接触的示意图。

图2是实施例1硅通孔超薄晶圆测试结构的截面示意图。

图3是实施例1使用平面探针台对一种硅通孔超薄晶圆测试结构进行测试的示意图。

图4是实施例1使用探针对一种硅通孔超薄晶圆测试结构进行测试的截面示意图。

图5是实施例2另一种硅通孔超薄晶圆测试结构的示意图。

图中标号说明：

101、301：带有硅通孔的超薄晶圆；

102：裸芯片；

201、401：带有重新布线层的转接板；

111、211、311、411、511、611：互连线；

112、312、512、612：互连层；

121、321、421、521、621：硅通孔；

212、412：重新布线层；

213、313、331、341、413、513：微凸点；

131：工作台面；132：探针；133：探针支架；

501、601：芯片；

431：横向限位结构；

441：锁闭结构。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并配合附图，对本发明做详细的说明。

实施例1：

本实施例如图1所示，将待测试的带有硅通孔的超薄晶圆101和带有重新布线层的转接板201进行临时键合形成电学连接，待测试的带有硅通孔的超薄晶圆101包括若干个裸芯片102，带有重新布线层的转接板201可以与待测试的带有硅通孔的超薄晶圆101具有不同的形状。

图2是图1的截面示意图，包括待测试的带有硅通孔的超薄晶圆101和带有重新布线层的转接板201。待测试的带有硅通孔的超薄晶圆101包含带有互连线111的互连层112，以及贯穿晶圆的硅通孔121，还可以包含集成电路或微传感器结构，在图中没有画出。带有重新布线层的转接板201包含带有互连线211的重新布线层212以及微凸点213，还可以包含集成电路或微传感器结构，在图中没有画出。微凸点213与硅通孔121相互接触形成电连接。待测试的带有硅通孔的超薄晶圆101与带有重新布线层的转接板201采用临时键合胶、光刻胶或导电银浆等材料临时键合在一起。

键合了的待测试的带有硅通孔的超薄晶圆101与带有重新布线层的转接板201，采用平面探针台或自动测试设备进行晶圆测试，如图3所示。将键合了的待测试的带有硅通孔的超薄晶圆101与带有重新布线层的转接板201放置于平面探针台或自动测试设备的工作台面131上，使用探针132或探卡进行测试，探针132安装在可以活动的探针支架133上。图4是图3的截面示意图。探针132与待测试的带有硅通孔的超薄晶圆101上裸露出的互连线111形成良好的电学接触，通过施加不同的电流或电压激励，测试带有硅通孔的超薄晶圆101的功能。由于转接板上的重新布线层和/或制作的集成电路等结构提供了硅通孔超薄晶圆另一面的电学接触和连接通路，所以可以方便地进行双面测试，只需要用平面探针台或自动测试设备，同时对硅通孔超薄晶圆的另一面进行电学测试，就可以得到背景技术中所述双面测试得到的测试结果。

测试完成后将待测试的带有硅通孔的超薄晶圆101与带有重新布线层的转接板201解键合分离。上面提到可以采用临时键合胶、光刻胶或导电银浆等多种材料进行临时键合，根据使用的材料不同，可以使用热解键合设备、激光解键合设备或机械解键合设备的进行解键合。

实施例2：

本实施例如图5所示，将待测试的带有硅通孔的超薄晶圆301和带有重新布线层的转接板401进行临时键合形成电学连接。

待测试的带有硅通孔的超薄晶圆301包含带有互连线311的互连层312，以及贯穿晶圆的硅通孔321和微凸点331和341，还可以包含集成电路或微传感器结构，在图中没有画出。待测试的带有硅通孔的超薄晶圆301上堆叠了芯片501和芯片601，通过微凸点313和513形成良好的电学连接；芯片501包含带有互连线511的互连层512，以及贯穿晶圆的硅通孔521，还可以包含集成电路或微传感器结构，在图中没有画出。芯片601包含带有互连线611的互连层612，以及贯穿晶圆的硅通孔621，还可以包含集成电路或微传感器结构，在图中没有画出。

带有重新布线层的转接板401包含带有互连线411的重新布线层412以及微凸点413，还可以包含集成电路或微传感器结构，在图中没有画出。微凸点413与硅通孔321相互接触形成电连接。带有重新布线层的转接板401包含横向限位结构431，可以卡住微凸点331，防止待测试的带有硅通孔的超薄晶圆301和带有重新布线层的转接板401之间发生横向位移。带有重新布线层的转接板401还包含可重复使用、限制横向、纵向位移的锁闭结构441，可以卡住微凸点341，防止待测试的带有硅通孔的超薄晶圆301和带有重新布线层的转接板401之间发生横向或纵向位移。

所述横向限位结构431和锁闭结构441均为槽形，不同的是，横向限位结构431只用于限制横向位移，为直筒状，可用铜、镍、金、银、铂、钛、钨、铝、铬、钴、钼等材料及其合金制作，制作方法可以采用化学气相淀积、物理气相淀积、电镀等；锁闭结构441的槽口尺寸小，槽内空间大，同时将微凸点341设计成端部较大的、与锁闭结构441内部空间相适应的形状，这样当微凸点341***锁闭结构441内时，锁闭结构441可以限制微凸点341的横向、纵向位移。为使微凸点341可以***锁闭结构441，锁闭结构441需要具有一定的弹性，可用如铜、镍、金、银、铂、钛、钨、铬等材料及其合金制作，这样可以实现重复使用；一般需要通过多次光刻、化学气相淀积、物理气相淀积或电镀等方法制作。

待测试的带有硅通孔的超薄晶圆301与带有重新布线层的转接板401可以采用临时键合胶、光刻胶或导电银浆等材料临时键合在一起，采用平面探针台或自动测试设备进行晶圆测试，测试完成后将待测试的带有硅通孔的超薄晶圆301与带有重新布线层的转接板401解键合分离。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求所述为准。

Claims (6)

1.一种硅通孔超薄晶圆测试结构，其特征在于，包括一带有重新布线层的转接板，所述转接板的表面设有用于与待测试的带有硅通孔的超薄晶圆形成电学连接的键合结构；所述键合结构为限制待测试的超薄晶圆上凸点的横向位移的限位结构和/或限制该凸点的横向、纵向位移的锁闭结构。

2.如权利要求1所述的硅通孔超薄晶圆测试结构，其特征在于：所述重新布线层位于所述转接板的第一表面和/或第二表面，该第一表面和/或该第二表面制作有集成电路或微传感器结构；所述转接板包含贯穿该第一表面和该第二表面的硅通孔结构，该硅通孔与所述集成电路或微传感器结构通过所述重新布线层的互连线相连。

3.一种硅通孔超薄晶圆测试方法，其步骤包括：

1)将待测试的带有硅通孔的超薄晶圆与一带有重新布线层的转接板通过临时键合形成电学连接；采用凸点硬接触的方式进行所述临时键合，在所述超薄晶圆上设置凸点，在所述转接板上设置限制该凸点横向位移的限位结构和/或限制该凸点的横向、纵向位移的锁闭结构；

2)通过晶圆测试设备对与所述转接板键合后的超薄晶圆进行测试。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述超薄晶圆上堆叠有晶圆或芯片。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：在所述超薄晶圆上由硅通孔贯穿的第一表面和/或第二表面设置集成电路或微传感器结构，在该第一表面和/或该第二表面设置带互连线的互连层；通过所述互连线将所述硅通孔与所述集成电路或微传感器结构相连。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于：在所述转接板的设有重新布线层的第一表面和/或第二表面设置集成电路或微传感器结构；在所述转接板内设置贯穿该第一表面和该第二表面的硅通孔，通过所述重新布线层的互连线将该硅通孔与所述集成电路或微传感器结构相连。