ITMI20091511A1 - Schermatura elettromagnetica per il collaudo di circuiti integrati - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce a sistemi per collaudare circuiti integrati (IC) ed in particolare si riferisce a schede sonde per il collaudo di IC tramite segnali a Radio Frequenza (RF).

Gli IC sono tipicamente fabbricati in forma di piastrine su un wafer di materiale semiconduttore. In particolare, dopo le operazioni di fabbricazione, il wafer di materiale semiconduttore à ̈ suddiviso in piastrine, ciascuna includente un rispettivo IC.

Prima di essere incapsulati ed inviati agli acquirenti, e prima di essere installati in sistemi elettronici complessi, gli IC devono essere collaudati per valutarne la funzionalità, ed in particolare per assicurare che non risultino difettosi. Durante il collaudo si possono rilevare informazioni riguardanti guasti fisici globali o locali (come ad esempio la presenza di corto circuiti e rotture indesiderate) e più in generale riguardanti il funzionamento dell'IC su ciascuna piastrina collaudata (per esempio, controllando le forme d'onda di uno o più segnali di uscita generati dall'IC su ciascuna piastrina collaudata). In questo modo à ̈ possibile fare eseguire le fasi successive del processo di fabbricazione (quali ad esempio il collegamento dei fili terminali, l’incapsulamento ed il collaudo finale) solamente alle piastrine che hanno soddisfatto dei requisiti predeterminati.

Secondo una tecnica di collaudo nota, le piastrine contenenti gli IC sono collaudate prima che il wafer di materiale semiconduttore venga suddiviso in singole piastrine. Il collaudo condotto al livello del wafer à ̈ denominato “wafer sort†o EWS (acronimo di Electrical Wafer Sort).

Per effettuare il collaudo, si utilizza un’attrezzatura di collaudo comprendente un’apparecchiatura di collaudo (in gergo anglosassone denominato “tester†) accoppiata al wafer di materiale semiconduttore contenente la piastrina da collaudare mediante una scheda sonde opportuna.

Il tester à ̈ atto a gestire segnali che sono utilizzati per effettuare il collaudo; nel prosieguo, tali segnali saranno denominati "segnali di collaudo". I segnali di collaudo includono stimoli di collaudo (ad esempio, comandi, indirizzi di locazioni di memoria, dati da scrivere nel dispositivo di memoria) generati dal tester e inviati a ciascuna piastrina da collaudare tramite la scheda sonde, e segnali di risposta di collaudo, che sono generati dagli IC integrati in ciascuna piastrina in fase di collaudo in risposta agli stimoli di collaudo ricevuti. I segnali di risposta di collaudo sono inviati dall'IC integrato in ciascuna piastrina al tester tramite la scheda sonde; tali segnali sono quindi elaborati dal tester allo scopo di ottenere un’indicazione riguardo al corretto funzionamento o meno dell'IC integrato nelle piastrine.

Per consentire lo scambio dei segnali di collaudo, la scheda sonde viene elettricamente accoppiata alle piastrine mediante delle particolari sonde. In particolare, la scheda sonde consiste di una scheda a circuito stampato - Printed Circuit Board (PCB), con terminologia anglosassone - connessa ad una pluralità di sonde meccaniche atte a contattare fisicamente delle piazzole di contatto di ingresso/uscita incluse nelle piastrine da collaudare.

Ciascuna piazzola di contatto di ingresso/uscita à ̈ formata da una regione di metallizzazione allargata circondata ed eventualmente parzialmente ricoperta da uno strato di passivazione.

Durante il collaudo, la piazzola di contatto à ̈ incisa o graffiata dall'azione meccanica esercitata dalla punta della sonda. In tal modo, à ̈ possibile procedere allo scambio dei segnali di collaudo tra il tester e la piastrina da collaudare.

Una prima categoria di schede sonde note comprende le schede sonde dotate di cosiddette sonde a sbalzo o “cantilever†. Tali schede sonde comprendono un anello (per esempio in alluminio, leghe speciali, o materiale ceramico) a cui à ̈ attaccato un supporto epossidico. Tale supporto epossidico à ̈ atto supportare una pluralità di elementi di collaudo comprendenti delle sonde elastiche cantilever, fatte di una lega che ha buone proprietà elettriche e meccaniche. In particolare, ciascuna sonda a cantilever include una trave avente una prima estremità connessa al supporto epossidico ed una seconda estremità che include una punta, che nell'impiego à ̈ destinata all'appoggio contro una piazzola di contatto della piastrina con l'IC da collaudare.

Come alternativa alle schede di sonda comprendenti sonde a cantilever, à ̈ possibile prevedere sonde sostanzialmente verticali che comprendono fili conduttivi che passano attraverso fori formati in una testa della scheda sonde. In dettaglio, la testa della scheda sonde include una piastra di guida superiore impilata su una piastra di guida inferiore. Ciascuna sonda ha una punta che sporge dalla piastra di guida inferiore ed à ̈ atta a contattare elettricamente la piazzola di contatto corrispondente della piastrina da collaudare. Un'interfaccia di contatto nota come trasformatore di spazio o “space transformer†à ̈ connessa alla piastra di guida superiore ed à ̈ atta ad accoppiare elettricamente le sonde alla scheda a circuito stampato in modo da consentire lo scambio di segnali tra il tester e la piastrina da collaudare.

Un ulteriore tipo di scheda sonde prevede l’impiego di sonde di tipo microelectromeccanico o sonde MEMS (acronimo di MicroElectroMechanical System). Con il termine di sonda MEMS si intende una sonda realizzabile mediante processi litografici simili a quelli utilizzati per la fabbricazione degli IC. Grazie all’utilizzo di tali processi litografici risulta possibile realizzare in maniera relativamente economica un gran numero di sonde MEMS aventi caratteristiche strutturali ed elettriche sufficientemente omogenee.

Tra le varie tipologie note di sonde MEMS per l’impiego nel campo delle schede di collaudo per circuiti integrati, una delle più diffuse à ̈ costituita da una trave metallica elastica collegata ad un’estremità ad un substrato (ad esempio, di materiale semiconduttore o ceramico) mediante uno o più pilastri di supporto di materiale conduttore, ed all’altra estremità ad una punta sporgente atta a contattare elettricamente le piazzole di contatto delle piastrine da collaudare. Il substrato à ̈ fornito di opportune linee conduttive connesse ai pilastri di supporto. In questo modo, lo scambio dei segnali di collaudo fra la generica piastrina ed il tester mediante una sonda MEMS può attuarsi attraverso un percorso conduttivo comprendente la punta, la trave elastica, i pilastri di supporto e le linee conduttive formate nel substrato.

Sono inoltre note agli esperti del settore ulteriori tipologie equivalenti di sonde MEMS, quali ad esempio sonde costituite da un’unica trave metallica opportunamente sagomata direttamente connessa al substrato, sonde costituite da un elemento elastico filiforme connesso al substrato e fornito di una punta laminare, sonde comprendenti travi di silicio, e sonde costituite da lamine sottili ricurve di materiale conduttivo.

Se gli IC formati sul wafer di materiale semiconduttore contengono circuiti destinati ad essere utilizzati a Radio Frequenza – in gergo, circuiti RF -, il collaudo deve prevedere l’utilizzo di segnali di collaudo a Radio Frequenza – in breve, segnali RF. Per questo motivo, il tester dovrà essere in grado di generare ed acquisire segnali RF, e la scheda sonde di fornire e prelevare tali segnali RF agli/dagli IC da collaudare attraverso le sonde.

Tuttavia, com’à ̈ noto ai tecnici del settore, la gestione dei segnali RF à ̈ molto critica, e richiede una precauzione molto maggiore rispetto a quella necessaria per la gestione di segnali lentamente variabili cioà ̈ a base frequenze. Infatti, considerando il generico percorso conduttivo della scheda sonde atto a trasportare segnali di collaudo dal tester alle sonde che contattano gli IC da collaudare (e viceversa), nel caso di segnali di collaudo a frequenze relativamente basse tale percorso conduttivo può essere assimilato ad un corto circuito, mentre nel caso di segnali di collaudo di tipo RF, lo stesso percorso conduttivo può comportarsi come una linea di trasmissione. Di conseguenza, per collaudare circuiti RF à ̈ necessario progettare accuratamente la scheda sonde, tenendo conto di tutte le problematiche di tipo elettromagnetico dovute alla presenza delle linee di trasmissione. Ad esempio, le schede sonde attualmente impiegate per il collaudo di IC mediante segnali di collaudo RF comprendono una serie di accorgimenti opportuni, quali cavi e connettori coassiali, grossi piani di massa per la schermatura elettromagnetica e così via.

Tuttavia, sebbene queste soluzioni siano in grado di schermare in maniera efficace le linee di trasmissione che si vengono a formare sulla scheda sonde, il corretto svolgimento delle operazioni di collaudo potrebbe non andare a buon fine a causa dei fenomeni di diafonia (“crosstalk†) che potrebbero avere luogo tra le sonde connesse alla scheda sonde. In particolare, ciascuna sonda, quando attraversata da un segnale di collaudo RF, si comporta come un’antenna che irradia onde elettromagnetiche nell’area circostante; tale campo elettromagnetico irradiato può essere captato dalle sonde vicine della scheda sonde, interferendo in maniera negativa con il corretto svolgimento delle operazioni di collaudo.

Tra le soluzioni attualmente impiegate per risolvere tale problema, à ̈ noto ridurre gli effetti dovuti al fenomeno di crosstalk mediante una progettazione opportuna delle sonde (a prescindere dalla tipologia) indirizzata alla diminuzione del campo elettromagnetico irradiato. Ad esempio, secondo una soluzione nota il campo elettromagnetico irradiato da una sonda viene ridotto diminuendo il più possibile la lunghezza della sonda stessa; tuttavia, impiegando una soluzione di questo tipo si può andare incontro ad inconvenienti di altro tipo, in quanto una scheda sonde dotata di sonde troppo corte potrebbe creare problemi durante la fase del collaudo che prevede l’allineamento delle sonde ai pad dell’IC da collaudare.

Alla luce di quanto esposto, quando si devono collaudare degli IC formati su un wafer di materiale semiconduttore mediante l’utilizzo di segnali di collaudo RF, attualmente si preferisce collaudare un singolo IC alla volta, in modo da evitare l’insorgere di fenomeni di crosstalk fra sonde dedicate al contatto di IC differenti. Tuttavia, l’impiego di una soluzione di questo tipo pregiudica la possibilità di collaudare in parallelo più IC contemporaneamente, aumentando di conseguenza il costo delle operazioni di collaudo in modo non trascurabile rispetto al collaudo parallelo.

In vista dello stato della tecnica qui illustrato, Ã ̈ oggetto della presente invenzione superare gli inconvenienti appena citati.

Diversi aspetti della soluzione in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione sono indicati nelle rivendicazioni indipendenti.

Forme di realizzazione vantaggiose sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti.

In particolare, un aspetto della presente invenzione riguarda una scheda sonde. La scheda sonde comprende una pluralità di sonde. Ciascuna sonda à ̈ atta a contattare un terminale corrispondente di un circuito integrato su almeno una piastrina di un wafer di materiale semiconduttore durante una fase di collaudo del wafer. Detta pluralità di sonde include almeno una sonda atta a fornire e/o ricevere un segnale di collaudo a radio frequenza al/dal terminale corrispondente. Detta scheda sonde comprende almeno una struttura di schermatura elettromagnetica corrispondente all’almeno una sonda atta a fornire e/o ricevere il segnale di collaudo a radio frequenza per l’almeno parziale schermatura di un campo elettromagnetico irradiato da detta almeno una sonda atta a fornire e/o ricevere il segnale di collaudo a radio frequenza.

Un ulteriore aspetto della presente invenzione riguarda l’uso di una scheda sonde.

La soluzione in accordo con una o più forme di realizzazione dell’invenzione, come pure ulteriori caratteristiche ed i relativi vantaggi, sarà meglio compresa con riferimento alla seguente descrizione dettagliata, data puramente a titolo indicativo e non limitativo, da leggersi congiuntamente alle figure allegate. A tale riguardo, à ̈ espressamente inteso che le figure non sono necessariamente in scala e che, a meno di indicazione contraria, esse sono intese semplicemente ad illustrare concettualmente le strutture e le procedure descritte. In particolare:

Figura 1 mostra schematicamente una vista in sezione di una porzione di un’attrezzatura di collaudo comprendente una scheda sonde per l’accoppiamento elettrico con un wafer di materiale semiconduttore da collaudare; e

le Figure 2A, 2B, 2C, 3, 4A, 4B, 5, 6, 7A, 7B, 7C, 8A, 8B, 9, 10A, 10B, 11, 12A, 12B, 13, 14A, 14B e 14C mostrano strutture di schermatura elettromagnetica secondo varie forme di realizzazione della presente invenzione.

Con riferimento a Figura 1, à ̈ mostrata schematicamente una vista in sezione di una parte di un’attrezzatura di collaudo 100 comprendente una scheda sonde 105 atta ad accoppiare elettricamente circuiti integrati (IC) in piastrine 102 di un wafer di materiale semiconduttore 110 da collaudare.

Il wafer 110 à ̈ posizionato su un supporto 115 in grado di essere movimentato lungo le tre direzioni ortogonali “x†, “y†e “z†schematicamente indicate in figura; il supporto 115 può inoltre essere ruotato ed inclinato. Una volta che il wafer semiconduttore 110 à ̈ stato posto sul supporto 115, quest'ultimo viene movimentato in modo da portare il wafer 110 da collaudare a contatto con la scheda sonde 105.

Nell'esempio considerato, la scheda sonde 105 include una scheda a circuito stampato 125 connessa ad un substrato 130 (ad esempio, di materiale semiconduttore o ceramico). Il substrato 130 supporta una pluralità di sonde 135, ad esempio sonde di tipo MEMS, atte a contattare elettricamente piazzole di contatto (pad) 137 formate sulle piastrine 102 del wafer 110 da collaudare.

La scheda a circuito stampato 125 comprende i circuiti necessari per la comunicazione tra un tester (non mostrato in figura) ed il wafer 110 da collaudare. Per esempio, la scheda a circuito stampato 125 comprende circuiti per l’elaborazione di dati/segnali che controllano il funzionamento complessivo della scheda sonde 105, e che possono operare sotto il controllo di un software memorizzato in un'unità di memoria (ad esempio, una o più memorie che sono incluse nella scheda a circuito stampato 125).

Sebbene nell’esempio considerato le sonde 135 siano supportate da un substrato 130, i concetti della presente invenzione sono applicabili al caso di sonde 135 collegate direttamente alla scheda a circuito stampato 125.

Sulla scheda a circuito stampato 125 o sul substrato 130 possono essere previsti dei segni particolari o “fiducial†140 per permettere l'allineamento corretto tra la scheda sonde 105 ed il wafer 110.

Le sonde 135 sono disposte sul substrato 130 in modo che ciascuna di esse risulti atta a stabilire una relazione di comunicazione con una piazzola di contatto 137 rispettiva di una piastrina 102 del wafer 110 da collaudare. In questo modo, la scheda sonde 105 à ̈ in grado di fornire ai circuiti integrati nelle piastrine 102 i segnali di collaudo generati dal tester, ed il tester à ̈ in grado di ricevere segnali corrispondenti generati dai circuiti integrati nelle piastrine 102 in risposta a tali segnali di collaudo.

Con il riferimento 145 à ̈ mostrato in figura un particolare della superficie del wafer 110, ed in particolare una porzione della superficie del wafer 100 corrispondente ad una generica piastrina 102. Come si può osservare nella figura, ciascuna piastrina 102 à ̈ disposta sulla superficie del wafer 110 ad una distanza prefissata dalle piastrine 102 adiacenti, in modo da formare delle linee di separazione (in gergo “scribe lines†) di materiale semiconduttore, identificate in figura con il riferimento generico 150. Alla fine del processo di fabbricazione e a collaudo completato, le piastrine 102 vengono separate dal wafer 110 mediante l’azione di una sega diamantata o di un laser lungo tali linee di separazione 150.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, il collaudo dei circuiti integrati nelle piastrine 102 mediante segnali di collaudo RF può essere eseguito in parallelo su più di una piastrina 102 alla volta in quanto la scheda sonde 105 à ̈ fornita di strutture di schermatura elettromagnetica atte a schermare (o quantomeno ridurre) il campo elettromagnetico irradiato dalle sonde 135.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, tali strutture di schermatura elettromagnetica sono delle apposite sonde - denominate sonde di schermatura ed identificate con il riferimento generico 205 – polarizzate ad un potenziale costante, quale il potenziale di massa, tramite un’opportuna linea di trasmissione. Le sonde di schermatura 205 possono essere dello stesso tipo delle sonde 135 utilizzate per fornire e/o ricevere i segnali di collaudo alle/dalle piastrine 102, e sono connesse alla scheda sonde 105 in maniera del tutto simile (nell’esempio considerato, supportate dal substrato 130). A differenza delle sonde 135 utilizzate per i segnali di collaudo, le quali sono disposte sul substrato 130 in modo che ciascuna di esse risulti atta a stabilire una relazione di comunicazione con una piazzola di contatto 137 rispettiva di una piastrina 102 del wafer 110 da collaudare, le sonde di schermatura 205 sono disposte sul substrato 130 per formare degli schermi elettromagnetici atti a schermare il campo elettromagnetico irradiato dalle sonde 135 attraversate da segnali di collaudo RF.

In questo modo, come illustrato nella Figura 2A, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione à ̈ possibile schermare due piastrine 102 adiacenti sul wafer 110 riducendo il più possibile l’occorrenza di fenomeni di crosstalk fra sonde 135 atte a contattare le piazzole di contatto 137 delle due piastrine 102 per fornire e/o ricevere segnali di collaudo RF. In particolare, in questo caso la schermatura à ̈ ottenuta mediante una schiera di sonde di schermatura 205 disposte sul substrato 130 in modo tale che ciascuna sonda di schermatura 205 appartenente a tale schiera vada a posizionarsi in corrispondenza della scribe line 150 che divide le due piastrine 102 adiacenti quando il wafer 110 viene portato a contatto con la scheda sonde 105 durante il collaudo.

Polarizzando tali sonde di schermatura 205 con una tensione continua quale la tensione di massa (o potenziale di massa), la propagazione del campo elettromagnetico irradiato da una sonda 135 (attraversata da un segnale di collaudo RF) che contatta una piazzola di contatto 137 di una delle due piastrine 102 verso le sonde 135 che contattano le piazzole di contatto 137 dell’altra piastrina 102 risulta essere fortemente attenuata. In questo modo à ̈ possibile eseguire il collaudo in parallelo, fornendo segnali di collaudo RF ai circuiti integrati in entrambe le piastrine 102 adiacenti, senza incorrere in fenomeni di crosstalk capaci di compromettere l’esito corretto del collaudo.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, le tensioni per la polarizzazione delle sonde di schermatura 205 sono fornite dal tester mediante delle opportune linee di trasmissione sulla scheda sonde 105, allo stesso modo dei segnali di collaudo.

Si sottolinea che allo scopo di funzionare correttamente come schermo elettromagnetico verso i campi elettromagnetici generati dal passaggio di un segnale RF in una sonda 135, non à ̈ strettamente necessario che le sonde di schermatura 205 siano polarizzate con un potenziale di valore costante. Infatti, à ̈ possibile ottenere un effetto schermante analogo polarizzando le sonde di schermatura 205 mediante un potenziale il cui valore varia ad una frequenza sufficientemente inferiore della frequenza del segnale RF che ha generato il campo da schermare.

Inoltre, non à ̈ strettamente necessario che tutte le sonde di schermatura siano polarizzate allo stesso valore di potenziale; infatti, si possono applicare considerazioni simili al caso in cui ciascuna sonda di schermatura 205, o ciascun gruppo di sonde di schermatura 205 sia polarizzata mediante una tensione di valore differente.

Secondo una forma di realizzazione della presente invenzione illustrata in Figura 2B, la lunghezza delle sonde di schermatura 205 à ̈ tale da lasciare uno spazio fra la punta di ciascuna sonda di schermatura 205 e la superficie della scribe line 150 sottostante (più in particolare, lo strato di passivazione 210 posto al di sopra di essa) quando la scheda sonde 105 à ̈ posta in contatto con il wafer 110 durante il collaudo. Tuttavia questa soluzione non à ̈ molto consigliabile, in quanto di solito si preferisce realizzare le schede sonde 105 in modo tale che tutte le sonde siano planari fra loro.

Per questo motivo, à ̈ consigliabile fare in modo che ciascuna sonda di schermatura 205 sia dotata di una lunghezza sufficiente a stabilire durante il collaudo un contatto fisico tra la punta della sonda di schermatura 205 e lo strato di passivazione 210 sulla superficie della scribe line 150, come illustrato in Figura 2C. Anche se in questo modo à ̈ possibile rovinare la scribe line 150 a causa del contatto meccanico diretto tra punta della sonda di schermatura 205 e scribe line 150, questo non pregiudica il funzionamento corretto dei circuiti integrati nelle piastrine 102, in quanto le scribe line 150 sono destinate ad essere sottoposte alle operazioni di taglio dopo le operazioni di collaudo.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, per poter schermare le sonde 135 atte ad entrare in comunicazione con le piazzole di contatto 137 di una piastrina 102 dai campi elettromagnetici irradiati da sonde 135 atte ad entrare in comunicazione con le piazzole di contatto 137 di tutte le piastrine 102 adiacenti nel wafer 110 a tale piastrina 102, durante il collaudo ciascun lato di tale piastrina 102 viene circondato da una rispettiva schiera di sonde di schermatura 205, come illustrato nella Figura 3.

Come illustrato in Figura 4A, disponendo le sonde di schermatura 205 sul substrato 130 della scheda sonde 105 secondo una disposizione a matrice corrispondente alle scribe line 150 del wafer 110 da collaudare à ̈ possibile circondare completamente ciascuna piastrina 102 del wafer 110 con delle sonde di schermatura 205, ed eseguire il collaudo su tutte le piastrine 102 del wafer 110 in parallelo.

Secondo un’ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione, à ̈ possibile prevedere una soluzione intermedia, in cui le sonde di schermatura 205 sono disposte sul substrato 130 della scheda sonde 105 in modo da circondare solamente un sottoinsieme delle piastrine 102 del wafer 110 alla volta. Questa soluzione implica una diminuzione del grado di parallelismo del collaudo (non si possono più collaudare tutte le piastrine 102 in una sola volta) ma consente di semplificare la struttura della scheda sonde 105, prevedendo un numero inferiore di sonde di schermatura 205. Inoltre, se le sonde di schermatura 205 sono disposte sul substrato 130 in modo da circondare piastrine 102 che non sono adiacenti fra loro (come illustrato in Figura 4B), à ̈ possibile ridurre ulteriormente il fenomeno di crosstalk.

In certi casi, à ̈ possibile che il wafer 110 sia provvisto di piazzole di contatto posizionate direttamente all’interno delle scribe line 150. A differenza delle piazzole di contatto 137 realizzate all’interno delle piastrine 102, alcune delle piazzole di contatto realizzate nelle scribe line 150 possono essere utilizzate solamente durante il collaudo - per ricevere e trasmettere dalle/alle sonde 135 i segnali collaudo – e non durante il funzionamento standard dei circuiti integrati nelle piastrine 102. Se durante il collaudo tali piazzole di contatto posizionate all’interno delle scribe line 150 sono accoppiate a sonde 135 che trasportano segnali il cui potenziale varia ad una frequenza sufficientemente inferiore alla frequenza dei segnali RF, tali sonde 135 possono contribuire alla formazione degli schermi elettromagnetici, fungendo sia da normale sonda di collaudo che come sonda di schermatura. In alternativa, anche tali sonde potranno essere polarizzate in modo analogo a quanto detto in precedenza.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, le scribe line 150 sono provviste di piazzole di contatto appositamente destinate ad entrare in contatto con una rispettiva sonda di schermatura 205 durante il collaudo. Tali piazzole di contatto, denominate piazzole di contatto di schermatura, sono identificate in Figura 5 con il riferimento numerico 505. Grazie alla presenza di tali piazzole di contatto di schermatura 505 si possono prevenire eventuali danneggiamenti delle scribe line 150, in quanto un cliente finale interessato ad acquistare direttamente il wafer 110 potrebbe richiedere delle scribe line 150 integre.

In tutte le forme di realizzazione dell’invenzione descritte fino ad ora, le sonde di schermatura 205 sono polarizzate dal tester attraverso la scheda sonde 105. Di conseguenza, la scheda sonde 105 presenta un livello di complessità aggiuntivo, dovuto alla necessità di distribuire le varie tensioni di polarizzazione alle sonde di schermatura 205; maggiore à ̈ il numero di sonde di schermatura 205 disposte sul substrato 130, più la scheda sonde 105 diventa complessa.

Secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, questo problema à ̈ risolto collegando più piazzole di contatto di schermatura 505 tra loro mediante una linea di connessione conduttiva, che funge da linea di trasmissione, che giace nello spazio delle scribe line 150. In questo modo à ̈ possibile lasciare flottanti dal punto di vista elettrico una o più sonde di schermatura 205 della scheda sonde 105 e polarizzarle sfruttando la linea di connessione conduttiva, semplificando così la struttura della scheda sonde 105.

Ad esempio, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione illustrata in Figura 6, ciascuna piastrina 102 à ̈ circondata da piazzole di contatto di schermatura 505 su ciascun lato (ovvero nelle porzioni di scribe line 150 che si estendono adiacenti alla piastrina); una porzione di tali piazzole di contatto di schermatura 505 (nell’esempio illustrato, corrispondente a tre lati della piastrina 102) à ̈ collegata ad una stessa linea di connessione conduttiva, identificata con il riferimento 605. Una delle piazzole di contatto di schermatura 505 collegata alla linea di connessione 605 risulta essere inoltre connessa ad una piazzola di contatto 137 all’interno della piastrina 102 (tramite un collegamento che si considera parte di tale linea di connessione 605, ed indicato in figura con una linea tratteggiata) atta ad essere contattata durante il collaudo da una sonda 135 che fornisce un potenziale costante (quale il potenziale di massa) o lentamente variabile. In questo modo, tale potenziale può propagarsi lungo la linea di connessione 605, e polarizzare tutte le sonde di schermatura 205 che sono in contatto con le piazzole di contatto di schermatura 505 collegate a tale linea di connessione 605. Di conseguenza, non risulta più necessario che le sonde di schermatura 205 siano polarizzate dal tester attraverso la scheda sonde 105. Le sonde di schermatura 205 possono quindi essere lasciate flottanti dal punto di vista elettrico nella scheda sonde 105, in quanto non risulta più necessaria la loro polarizzazione tramite il tester. Come già citato in precedenza, alcune piazzole di contatto posizionate nelle scribe line 105 possono essere usate durante la fase di collaudo per ricevere e/o fornire dei segnali di collaudo; in questo caso, tali piazzole sono scollegate dalla linea di connessione 605.

Nelle figure seguenti verranno presentati degli esempi implementativi di linea di connessione 605 e di piazzola di contatto di schermatura 505 in accordo a forme di realizzazione della presente invenzione; tali figure sono delle viste in sezione di un particolare del wafer 110 durante le operazioni di collaudo, in cui si vede una generica sonda di schermatura 205 e la sonda 135 atta a contattare la piazzola di contatto 137 della piastrina 102 che fornisce il potenziale costante o lentamente variabile usato per polarizzare la linea di connessione 605.

In particolare, secondo la forma di realizzazione della presente invenzione illustrata in Figura 7A, sia la linea di connessione 605 che la piazzola di contatto di schermatura 505 sono realizzate direttamente al di sopra dello strato di passivazione, 210, con la linea di connessione 605 che à ̈ implementata mediante una linea di materiale metallico.

In accordo con la forma di realizzazione della presente invenzione illustrata in Figura 7B, la piazzola di contatto di schermatura 505 à ̈ implementata nello stesso modo delle piazzole di contatto 137, ma à ̈ realizzata direttamente nella scribe line 150.

Secondo la forma di realizzazione illustrata in Figura 7C, la linea di connessione 605 à ̈ realizzata mediante uno strato conduttivo metallico al di sotto della superficie del wafer 110, utilizzando ad esempio una delle “linee di metal†utilizzate per la formazione dei percorsi conduttivi all’interno dei circuiti integrati nella piastrina 102 che attraversa l’anello di sigillatura (non mostrato in figura ed in gergo chiamato “seal ring†) che circonda tale piastrina 102.

Senza scendere in dettagli eccessivamente specifici, la linea di connessione 605 può essere realizzata al di sopra dello strato di passivazione 210, e allo stesso tempo la connessione fra tale linea di connessione 605 e la piazzola di contatto 137 della piastrina 102 che fornisce il potenziale costante o lentamente variabile usato per polarizzare la linea di connessione 605 può essere realizzata mediante uno strato conduttivo metallico al di sotto della superficie del wafer 110; viceversa, la linea di connessione 605 può essere realizzata al di sotto della superficie del wafer 110 mentre la connessione fra tale linea di connessione 605 e la piazzola di contatto 137 della piastrina 102 che fornisce il potenziale costante o lentamente variabile può essere realizzata al di sopra dello strato di passivazione 210.

Sebbene fino ad ora si sia fatto riferimento ad una linea di connessione 605 ad anello aperto atta ad essere polarizzata mediante il collegamento ad una singola piazzola di contatto 137 della piastrina 102, considerazioni simili si applicano al caso in cui tale linea di connessione 605 à ̈ connessa a più di una piazzola di contatto 137 della piastrina 102 (ad esempio a due piazzole, come illustrato nella Figura 8A) e/o la linea di connessione 605 à ̈ ad anello chiuso (come illustrato in Figura 8B). In questo caso il potenziale costante o lentamente variabile usato per polarizzare la linea di connessione 605 può essere fornito tramite almeno una sonda di schermatura 205. L’anello formato dalla linea di connessione 605 può essere eventualmente provvisto di una o più interruzioni allo scopo di evitare che si formi un percorso chiuso che potrebbe far circolare una corrente.

La Figura 9 mostra una vista dall’alto di una porzione della superficie del wafer 110 in cui si vedono le linee di connessione 605 e le piazzole di contatto di schermatura 505 corrispondenti a più piastrine 102, nel caso in cui ciascuna linea di connessione 605 à ̈ ad anello chiuso.

Secondo una forma di realizzazione alternativa della presente invenzione – illustrata nella Figura 10A e nella Figura 10B -, le piazzole di contatto di schermatura 505 sono disposte sul wafer 110 in parte all’interno dell’area della piastrina 102, ed in parte sopra la scribe line 150.

I concetti della presente invenzione sono inoltre applicabili ai casi in cui sono presenti linee di connessione 605 al di sopra sulla superficie del wafer 110, ma le piazzole di contatto di schermatura 505 sono totalmente assenti, come illustrato nella Figura 11. In questo caso, durante il collaudo le sonde di schermatura 205 andranno a contattare direttamente le linee di connessione 605.

In accordo con un’ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione, invece di avere una linea di connessione 605 per singola piastrina 102, una stessa linea di connessione 605 può essere sfruttata per schermare più piastrine 102 nello stesso tempo. Un primo esempio di questa soluzione à ̈ illustrato nella Figura 12A, in cui ciascuna scribe line 150 à ̈ percorsa da una sola linea di connessione 605, in modo da formare una struttura a griglia; in maniera analoga a quanto descritto in precedenza, questa struttura a griglia può essere sia disposta al di sopra dello strato di passivazione che copre le scribe line 150 che al di sotto della superficie del wafer 110. Un esempio ulteriore di questa soluzione à ̈ mostrato nella Figura 12B, in cui ciascuna scribe line 150 include più di una linea di connessione 605, e ciascuna linea di connessione 605 à ̈ utilizzata per la schermatura di più di una piastrina 102 alla volta.

Nelle forme di realizzazione dell’invenzione descritte in precedenza, ciascuna linea di connessione 605 risulta essere polarizzata tramite una tensione proveniente dal tester attraverso una sonda 135 che à ̈ in relazione di comunicazione con una piazzola di contatto 137 – inclusa in una piastrina 102- connessa alla linea di connessione 605 stessa. Tuttavia, i concetti della presente invenzione appena descritti valgono anche nel caso in cui le linee di connessione 605 non sono connesse ad alcuna piazzola di contatto 137 interna ad una piastrina 102, e la tensione di polarizzazione della linea di connessione 605 à ̈ fornita dal tester mediante almeno una delle sonde di schermatura 205 atte ad entrare in relazione di comunicazione con tale linea di connessione 605, come già accennato in riferimento alla Figura 8B. Tali concetti valgono anche se le piazzole di contatto di schermatura 505 sono realizzate direttamente nell’anello di sigillatura (non illustrato nelle figure) della piastrina 102 anziché essere realizzate nelle scribe line 105. In questo caso, la struttura metallica dell’anello di sigillatura fungerà anche da linea di connessione 605, e quindi tale anello può essere un anello chiuso o un anello aperto come nei casi discussi in precedenza.

Tutte le forme di realizzazione della presente invenzione che sono state descritte fino ad ora permettono di ridurre in maniera efficace il fenomeno di crosstalk fra sonde 135 attraversate da segnali di collaudo RF destinate ad entrare in relazione di comunicazione con piazzole di contatto 137 appartenenti a piastrine 102 differenti. Le strutture di schermatura elettromagnetica ottenibili mediante le sonde di schermatura 205 descritte finora non consentono di ridurre il fenomeno di crosstalk tra sonde 135 attraversate da segnali di collaudo RF destinate ad entrare in relazione di comunicazione con piazzole di contatto 137 appartenenti alla stessa piastrina 102.

Di conseguenza, in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, ciascuna sonda 135 atta ad essere attraversata da segnali di collaudo RF durante le operazioni di collaudo può essere circondata da una struttura di schermatura elettromagnetica corrispondente atta a schermare il campo elettromagnetico irradiato da tale sonda 135. In particolare, in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, tale struttura di schermatura elettromagnetica consiste di apposite sonde di schermatura 205 del tutto simili a quelle descritte fino ad ora.

Ad esempio, come illustrato in Figura 13, ciascuna sonda 135 atta ad essere attraversata da segnali di collaudo RF può essere circondata da una linea di connessione 605 connessa a piazzole di contatto di schermatura 505; in maniera del tutto simile a quanto descritto in precedenza riguardo alla schermatura complessiva di una piastrina 102, durante il collaudo le piazzole di contatto di schermatura 505 sono contattate dalle sonde di schermatura 205, opportunamente polarizzate mediante il tester attraverso la scheda sonde 105 o attraverso una delle piazzole di contatto di schermatura 505 connesse alla linea di connessione 605. Tutto ciò che à ̈ stato descritto in precedenza può essere applicato al caso di schermatura di sonda 135 singola, quale ad esempio la presenza di piazzole di contatto di schermatura 505 connesse a più di una linea di connessione 605, linee di connessione 605 ad anello aperto, linee di connessione 605 sprovviste di piazzole di contatto 505 atte ad essere contattate direttamente dalle sonde di schermatura 505, e così via. Dato che fornendo un segnale di collaudo RF ad una generica piazzola di contatto 137 di una piastrina 102 si generano delle correnti interne al circuito integrato in essa tali da poter fare oscillare alla stessa frequenza del segnale RF le tensioni di altre piazzole di contatto 137 della stessa piastrina 102, che normalmente dovrebbero mantenersi costanti (quale ad esempio una piazzola di contatto 137 atta a ricevere la tensione di massa), anche le sonde 135 connesse a tali piazzole di contatto verrebbero attraversate da una componente di segnale RF, e quindi potrebbero irradiare un campo elettromagnetico a loro volta. Di conseguenza, in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, anche le sonde 135 destinate ad entrare in relazione di comunicazione con tali piazzole contatto 137 saranno circondate da strutture di schermatura elettromagnetica come quelle appena descritte.

Dopo le operazioni di collaudo e dopo il taglio del wafer 110, alcune delle strutture presentate possono essere ancora presenti sulla piastrina 102, ed essere quindi vantaggiosamente utilizzate anche nell'assemblaggio della piastrina 102 stessa per creare almeno uno schermo elettromagnetico per almeno un segnale che viene ricevuto e/o trasmesso dalla / alla piastrina 102 ad / da un sistema elettronico esterno ad essa. Ad esempio la piastrina 102 puo' essere assemblata su un PCB (non mostrato in alcuna figura) e può essere connessa ad esso tramite delle protuberanze conduttive (in gergo "bump") poste sopra alle piazzole di contatto 137 e 505. In tal senso tutto quanto detto per le piazzole di contatto 137 e 505 vale anche se sopra ad essi sono presenti tali bump che andranno a contatto con le sonde 135 e 205.

In accordo con una forma di realizzazione ulteriore della presente invenzione, la schermatura elettromagnetica della singola sonda 135 può essere implementata sulla scheda sonde 105 (ed in particolare sul substrato 130) mediante strutture differenti dalle sonde di schermatura 205 descritte fino ad ora. In particolare, considerando una scheda sonde 105 dotata di sonde 135 di tipo MEMS realizzate mediante tecniche litografiche, à ̈ possibile realizzare delle strutture di schermatura elettromagnetica di materiale conduttivo durante gli stessi passi del processo di fabbricazione delle sonde 135.

Ad esempio, come illustrato nelle Figure 14A e 14B, nello spazio che intercorre tra due sonde 135 adiacenti à ̈ possibile prevedere una parete di materiale metallico, identificata con il riferimento numerico 705, direttamente connessa alla superficie inferiore del substrato 130 dalla quale si estendono le sonde 135. Come si può vedere nella Figura 14A, l’altezza di tali pareti lungo l’asse z - ovvero lungo la direzione perpendicolare alla superficie del substrato 130 affacciata al wafer 110 da collaudare - deve essere sufficientemente estesa da permettere una copertura sostanziale di tutta la sonda 135 quando essa risulta essere in relazione di contatto con una piazzola di contatto 137 corrispondente sulla piastrina 102 da collaudare. Allo stesso tempo, per consentire alla sonda 135 di contattare la piazzola di contatto 137 corrispondente in maniera corretta, tale estensione deve comunque risultare sufficientemente ridotta in modo da lasciar sporgere la punta della sonda 135. Allo stesso modo delle sonde di schermatura 205, le pareti 705 sono polarizzate ad potenziale costante (quale la tensione di massa) o lentamente variabile, ad esempio attraverso il tester.

Come illustrato in Figura 14C, in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione le pareti 705 possono chiudersi a formare un anello che circonda completamente almeno una sonda 135 (a sinistra nella figura); in accordo con una forma di realizzazione alternativa della presente invenzione tale anello può essere fornito di più aperture o spezzato in più parti (come per la sonda 135 a destra nella figura), o avere una forma differente.

Naturalmente per soddisfare requisiti contingenti e specifici, un tecnico del ramo potrà applicare molte modifiche alla soluzione descritta in precedenza. Sebbene la presente invenzione sia stata descritta con riferimento a sue forme di realizzazione preferite, dovrebbe essere chiaro che varie omissioni, sostituzioni e modifiche nella forma e nei dettagli, così come altre forme di realizzazione sono possibili; à ̈ inoltre espressamente inteso che specifici elementi e/o fasi di metodo descritti in relazione con qualsiasi forma di realizzazione dell'invenzione descritta possono essere incorporati in qualsiasi altra forma di realizzazione come aspetti generali di scelte progettuali.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Una scheda sonde (105) comprendente una pluralità di sonde (135), ciascuna sonda essendo atta a contattare un terminale corrispondente (137) di un circuito integrato su almeno una piastrina (102) di un wafer di materiale semiconduttore (110) durante una fase di collaudo del wafer, detta pluralità di sonde includendo almeno una sonda atta a fornire e/o ricevere un segnale di collaudo a radio frequenza al/dal terminale corrispondente durante la fase di collaudo, caratterizzato dal fatto che detta scheda sonde comprende almeno una struttura di schermatura elettromagnetica (205, 705) corrispondente all’almeno una sonda atta a fornire e/o ricevere il segnale di collaudo a radio frequenza per l’almeno parziale schermatura di un campo elettromagnetico irradiato da detta almeno una sonda atta a fornire e/o ricevere il segnale di collaudo a radio frequenza.
2. 2. La scheda sonde in accordo con la rivendicazione 1, in cui le sonde sono connesse alla scheda sonde mediante un elemento di supporto (125, 130) configurato in modo da affacciarsi a una superficie del wafer durante la fase di collaudo, detta almeno una struttura di schermatura estendendosi dall’elemento di supporto verso la superficie del wafer.
3. 3. La scheda sonde di rivendicazione 1 o 2, in cui detta almeno una struttura di schermatura à ̈ conduttiva.
4. 4. La scheda sonde di rivendicazione 3, in cui detta almeno una struttura di schermatura à ̈ configurata per essere polarizzata con un potenziale di schermatura.
5. 5. La scheda sonde di rivendicazione 4, in cui detto potenziale di schermatura ha un valore costante.
6. 6. La scheda sonde di rivendicazione 4, in cui detto potenziale di schermatura ha un valore che varia ad una frequenza sostanzialmente inferiore alla frequenza del segnale di collaudo a radio frequenza.
7. 7. La scheda sonde di una qualsiasi fra le rivendicazioni precedenti, in cui detta almeno una struttura di schermatura comprende almeno una sonda di collaudo (205).
8. 8. La scheda sonde di rivendicazione 7, in cui: - detta almeno una piastrina include una pluralità di piastrine disposte sul wafer, - le piastrine di ciascuna coppia di piastrine adiacenti sul wafer sono separate fra loro mediante una linea di separazione, e - detta almeno una sonda di collaudo (205) comprende una pluralità di sonde di collaudo configurate per disporsi in corrispondenza di almeno una linea di separazione tra due piastrine adiacenti durante la fase di collaudo.
9. 9. La scheda sonde di rivendicazione 7, in cui: - detta almeno una piastrina include una pluralità di piastrine disposte sul wafer, - le piastrine di ciascuna coppia di piastrine adiacenti sul wafer sono separate fra loro mediante una linea di separazione, - detta almeno una sonda di collaudo comprende una pluralità di sonde di collaudo configurate per disporsi in corrispondenza delle linee di separazione attorno ad almeno una piastrina per circondare almeno parzialmente tale piastrina durante la fase di collaudo.
10. 10. La scheda sonde di rivendicazione 8 o 9, in cui le sonde di collaudo sono configurate per disporsi a contatto con le linee di separazione durante la fase di collaudo.
11. 11. La scheda sonde di rivendicazione 8 o 9, in cui: - dette linee di separazione sono provviste di piazzole di contatto di schermatura, e - le sonde di collaudo sono configurate per disporsi a contatto con le piazzole di contatto di schermatura durante la fase di collaudo.
12. 12. La scheda sonde di rivendicazione 11, in cui: - dette linee di separazione sono provviste di linee di connessione (605) conduttive, e - le sonde di collaudo sono configurate per disporsi a contatto con le linee di connessione conduttive durante la fase di collaudo.
13. 13. La scheda sonde di rivendicazione 11, in cui le piazzole di contatto di schermatura sono divise in gruppi, le piazzole di contatto di schermatura di ciascun gruppo essendo connesse fra loro mediante linee di connessione conduttive nelle linee di separazione.
14. 14. La scheda sonde di una qualsiasi fra le rivendicazioni da 4 a 13, in cui la scheda sonde à ̈ configurata per essere accoppiata ad un tester che fornisce e/o riceve i segnali di collaudo durante la fase di collaudo, detto potenziale di schermatura essendo fornito alla almeno una struttura di schermatura dal tester attraverso la scheda sonde.
15. 15. La scheda sonde di rivendicazione 14 quando dipendente dalla rivendicazione 12 o 13, in cui detto potenziale di schermatura à ̈ fornito alle linee di connessione conduttive dal tester attraverso la scheda sonde.
16. 16. Uso di una scheda sonde atta all'impiego per il collaudo di almeno un circuito integrato su almeno una corrispondere piastrina di un wafer di materiale semiconduttore, la scheda sonde comprendendo una pluralità di sonde, ciascuna sonda essendo atta a contattare un terminale corrispondente di un circuito integrato durante il collaudo, e detta pluralità di sonde includendo almeno una sonda atta a fornire e/o ricevere un segnale di collaudo a radio frequenza al/dal terminale corrispondente, caratterizzata dal fatto che detta scheda sonde à ̈ la scheda sonde in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.