悬臂梁式MEMS探卡的设计和制造技术

论文摘要

集成电路圆片级测试探卡主要应用于分片封装前对芯片电学性能进行初测。随着集成电路的发展,焊盘密度日益增加和电路工作速度不断提高,由此产生的寄生电容和寄生电感会对传统测试探卡的正常工作造成影响,难以得到正确的测试结果,从而难以对高密度、高速度电路芯片进行测试。结合先进的MEMS技术,本论文提出了一种采用铝通孔导电、金属自隔离结构的MEMS探卡,探卡由台阶结构的悬臂梁探针阵列构成。本论文主要论述了一种悬臂梁式圆片级MEMS测试探卡的设计、制作流程和导通电阻测试,探针的具体排列依据待测芯片(DUT)的管脚分布,同时测试结果显示探针电学导通电阻小于1Ω。 本文第一章主要概述了MEMS技术的发展历史、MEMS器件的分类以及部分常用的MEMS典型器件,同时介绍了MEMS探卡的发展状况和各种方式实现的MEMS探卡的优缺点。 第二章推导了探卡悬臂梁结构需要满足的力学方程,从中得到探卡悬臂梁的尺寸数值,同时结合Ansys模拟结果验证设计的可行性。 第三章对探卡工艺流程中的关键步骤进行了工艺试验,得到关键工艺参数,也同时验证了整个探卡工艺的可行性。 第四章给出了具体的探卡整个工艺流程、实验结果以及探卡局部的SEM照片,最后给出探卡的导通电阻测试结果,符合预期目标。 第五章对所做的工作进行了总结。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 微电子机械系统概述
• 1.2 主要微机械加工技术介绍
• 1.2.1 表面微机械加工技术
• 1.2.2 体微机械加工技术
• 1.2.3 LIGA技术
• 1.3 典型MEMS器件介绍
• 1.3.1 惯性传感器
• 1.3.2 MEMS在光学中的应用
• 1.3.3 射频MEMS器件
• 1.3.4 芯片实验室（Lab-On-Chip）
• 1.4 MEMS集成电路圆片级测试探卡
• 1.4.1 IC测试介绍
• 1.4.2 圆片级IC测试探卡
• 1.4.3 MEMS测试探卡
• 1.4.3.1 薄膜式探卡
• 1.4.3.2 双压电晶片热驱动式探卡
• 1.4.3.3 烧结接触探卡
• 1.4.3.4 悬臂梁阵列式探卡
• 1.5 本文的工作介绍
• 参考文献
• 第二章 硅微机械集成悬臂梁式探卡结构设计
• 2.1 探卡结构设计原理
• 2.2 探卡尺寸设计
• 2.2.1 力学公式推导
• 2.2.2 具体数值计算
• 2.3 Ansys力学模拟
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 关键工艺可行性实验及相关工艺参数获取
• 3.1 Pyrex7740玻璃圆片级穿孔腐蚀
• 3.2 KOH腐蚀通孔以及铝薄膜工艺过孔连接
• 3.3 双层光刻胶掩模下的ICP多层结构刻蚀实验
• 3.4 探卡针尖三维技术
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 探卡器件制作和结果测试
• 4.1 背面引线玻璃腐蚀
• 4.2 悬臂梁阵列结构制作
• 4.3 硅、玻璃键合以及探针制作
• 4.4 探卡制作结果和电阻测试
• 第五章 结论
• 个人简历
• 硕士期间发表文章和申请专利
• 致谢
• 学位论文独创性声明
• 学位论文使用授权声明