TWI426281B - 用以處理試驗器與於高溫下以探針陣列之單一下觸受測之多個元件間的訊號之裝置、系統及方法 - Google Patents

用以處理試驗器與於高溫下以探針陣列之單一下觸受測之多個元件間的訊號之裝置、系統及方法 Download PDF

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Description

用以處理試驗器與於高溫下以探針陣列之單一下觸受測之多個元件間的訊號之裝置、系統及方法
本發明係有關於用於處理界於試驗器與數個受測元件間訊號之裝置、系統及方法，該等數個受測元件係於高溫及具有一探針陣列之單一測試。
 發明背景
對於包含複數之NAND晶粒的300公厘晶圓之二次下觸(touchdown)測試已發展其他的解決方案，例如，具有16測試點的432 NAND晶粒的每一者具有總數為6912之測試點。一般地，此類型之測試使用安裝在自動測試設備(ATE)系統之受測元件(DUT)界面中的機械式繼電器。該等繼電器典型地係電氣方面配置遠離受測元件(DUT)。此距離在自元件回讀時會產生一大的阻抗失配。此外，對於測試元件的最大數據處理速率會限制在僅有20MHz。
機械式繼電器亦相當地昂貴。例如，每一典型的機械式繼電器成本約為$8.00元。如此將使客戶的投資報酬受到限制。機械式繼電器一般地額定約為1至10百萬測試循環。如此久而久之對於客戶會產生可靠性問題。再者，機械式繼電器其額定作業僅上達85℃。如此容許在85℃或低於85℃下使用機械式繼電器測試NAND元件。
其他解決方案係藉由在探針卡上安裝數個子板(daughter board)，多路傳輸大量的試驗器引腳界面電路(PE)。如此僅容許NAND晶粒之300公厘晶圓的二次下觸測 試。就溫度及密度而言，此子卡方法具限制性。連接器限制能夠配置在子卡上的開關之密度，以及當使用標準等級積體晶片時活性矽開關具有85℃的溫度限制。
 發明概要
於一具體實施例中，提供用於處理介於試驗器與數個受測元件間訊號之裝置，該裝置包含至少一多晶片模組，該至少一多晶片模組中之每一多晶片模組於與連接至試驗器的第一組連接器與連接至數個受測元件的第二組連接器之間包含數個微電子機械開關；以及至少一傳動器用以選擇性地讓數個微電子機械開關中之每一微電子機械開關作動。
於另一具體實施例中，提供用於測試數個受測元件的一系統，該系統包含一組試驗器電子元件用以產生訊號施加至該數個受測元件，並用以接收藉由該數個受測元件所產生的訊號；一探針卡其上安裝有至少一多晶片模組，該至少一多晶片模組中之每一多晶片模組於與該組試驗器電子元件連接的第一組連接器與連接至數個受測元件的第二組連接器之間包含數個微電子機械開關，以及一傳動器用以選擇性地作動每一微電子機械開關；以及一探針陣列用以在探針卡之至少一多晶片模組與數個受測元件之間傳送訊號。
於另一具體實施例中，提供用於處理介於一試驗器與數個受測元件間訊號之裝置，該裝置包含至少一直接安裝 在一探針卡上的多晶片模組並可在至少125℃的一溫度下操作，該至少一多晶片模組中之每一多晶片模組在連接至試驗器的第一組連接器與連接至數個受測元件的第二組連接器之間具有數個微電子機械開關。
於另一具體實施例中，提供用於處理介於一試驗器與數個受測元件間訊號之一方法，該方法包含將試驗器及數個受測元件與至少一多晶片模組連接，該至少一多晶片模組中之每一多晶片模組在連接至試驗器的第一組連接器與連接至數個受測元件的第二組連接器之間具有數個微電子機械開關；以及選擇性地操作數個微電子機械開關中之每一微電子機械開關。
本說明書亦揭示其他具體實施例。
圖式簡單說明
本發明之說明性具體實施例係圖示於該等圖式中，其中：第1-3圖係為用於處理介於一試驗器與數個受測元件間訊號之一多晶片模組的一示範性具體實施例；第4圖係為具有一探針卡的一系統，該探針卡具有用於處理介於一試驗器與數個受測元件間訊號之數個多晶片模組；第5-7圖係為用於處理介於一試驗器與數個受測元件間訊號之一多晶片模組的另一示範性具體實施例；第8圖係為一流程圖說明處理介於一試驗器與數個受測元件間訊號的方法。
 較佳實施例之詳細說明
參考第1-7圖，所示裝置100用於處理介於一試驗器與數個受測元件間訊號。於一具體實施例中，裝置100可包括數種型式之多晶片模組102，其亦可標示為MCMs 102。第1-3圖圖示多晶片模組102之一示範具體實施例。第4-7圖圖示多晶片模組102之另一示範具體實施例。
第1及5圖顯示多晶片模組102之一頂蓋102A。第2及6圖顯示多晶片模組102之一橫截面平面圖102B。第3及6圖顯示底部分102C。
參考第2及5圖，每一多晶片模組102可於與試驗器連接的第一組連接器與和數個受測元件連接的第二組連接器之間包含數個微電子機械開關104，其亦可標示為MEMs 104。；每一多晶片模組可包括至少一傳動器110用以選擇性地讓數個微電子機械開關104中之每一開關作動。
見第4圖，於一具體實施例中，用於處理訊號的裝置100可包括一構形其中每一多晶片模組102係直接地安裝在一探針卡112上。由於多晶片模組102接近探針卡112及受測元件(未顯示)，所以一或更多之多晶片模組102可在至少100MHz的一速度下作動。於另一具體實施例中，一或更多之多晶片模組102可在高於20MHz至約100MHz的一速度下作動。
於一具體實施例中，一或更多之多晶片模組102可在自約-40℃至約125℃範圍內的一溫度下作動。於另一具體實 施例中，一或更多之多晶片模組102可在自約85℃至約125℃的一溫度範圍內作動。
於一具體實施例中，一或更多之多晶片模組102之額定測試次數至少為十億次。多晶片模組102之額定測試次數為一百億次或更多。此係由於，至少部分地，微電子機械開關104，其可用以替代其他類型的開關。
參考第2及6圖，於一具體實施例中，數個微電子機械開關104可覆蓋在個別的微電子機械開關(MEMs)晶粒114中。於一具體實施例中，每一個別的MEMs晶粒114可包括八單極三投(single pole triple throw)開關(第2圖)。於另一具體實施例中，每一個別的MEMs晶粒114可包括八單極雙投開關(第6圖)。
見第1-3及5-7圖，可提供一附裝組件116用以牢固一或更多的多晶片模組102。於一具體實施例中，附裝組件116將多晶片模組102安裝至探針卡112(第4圖)。附裝組件116可包括通過多晶片模組102的通道118，供一組螺釘120用以將多晶片模組安裝至探針卡112(第4圖)。
當使用螺釘120或其他扣件將微電子機械MCM 102附裝至探針卡112時，不需向ATE系統供應商購買一新的試驗器。買主可簡單地設計一探針卡並將該等微電子機械MCM附裝至探針卡並將此新的探針卡總成安裝在一現行的ATE系統上。
一般而言，MCM 102極薄因而容許探針卡112連同MCM 102配裝進入一針測機之自動載入器。複數之螺釘120 或其他扣件可用以將MCM 102附裝至探針卡112，用以防止發生翹曲。
於一具體實施例中，一或更多傳動器110經設計用以供給靜電電位，選擇性地致動與數個微電子機械開關104中之一或更多開關相結合的一微電子機械開關閘極。一或更多之傳動器110可為一螢光真空管顯示器傳動器晶粒110。於一具體實施例中，四傳動器110(第2圖)係使用作為演算法圖案產生系統(APGS)，以及供給靜電電位至四相互獨立的個別DUT。於另一具體實施例中，一傳動器110(第6圖)係使用作為一演算法圖案產生系統(APGS)，並供給靜電電位至DUT。
於一具體實施例中，將多晶片模組102之第二組連接器附裝至一探針陣列122。此探針陣列122可具有至少6000探針頭，俾便於探針陣列122之一單一下觸期間用以測試數個受測元件之至少6000測試點。例如，每一多晶片模組102可測試12DUT，可將36多晶片模組附裝至探針卡112用以測試總共432DUT，並且在每一DUT上有16測試點，而測試點總數為6912，因此需要6912探針頭。
參考第4圖，於一具體實施例中，圖中所示為用於測試數個受測元件的一系統124。系統124包括一組試驗器電子元件126用以產生訊號施加至數個受測元件，並接收由數個受測元件所產生的訊號。系統124包括探針卡112，其具有至少一多晶片模組102係直接地安裝在探針卡112上。該至少一多晶片模組102中的每一模組可於與該組試驗器電子 元件126連接的第一組連接器與連接至數個受測元件的第二組連接器之間包括數個微電子機械開關104。系統可包括一或更多傳動器110用以選擇性地操作數個微電子機械開關104中之每一開關。系統124可進一步地包括探針陣列122用以在探針卡112之多晶片模組102與數個受測元件之間傳送訊號。
於一具體實施例中，探針卡112其上安裝有36多晶片模組102。每一多晶片模組102其上可具有數個MEMS晶粒114。再者，數個MEMS晶粒114中之每一晶粒分別包含數個開關104。於一具體實施例中，開關104可包括單極三投開關。於另一具體實施例中，開關104可包括單極雙投開關。
見第1圖，於一具體實施例中，每一多晶片模組102其上可具有9 MEMS晶粒114。於一具體實施例中，該9 MEMS晶粒114中之每一晶粒可具有8 MEMS開關104。見第4圖，於另一具體實施例中，每一多晶片模組102其上可具有16MEMS晶粒114。於一具體實施例中，該16 MEMS晶粒114中之每一晶粒可具有8 MEMS開關104。
參考第3及7圖，於一具體實施例中，每一多晶片模組102可覆蓋於一標準封裝構形中，具有780引腳係經構形位在底部分102C上。780引腳的一部分構成第一組連接器106，提供與試驗器電子元件電連接。780引腳的另一部分構成第二組連接器108，提供與受測元件電連接。
探針卡112之最大直徑可為440公厘。探針卡112可構成一開口128供探針陣列122所用。於一具體實施例中，開口 128具有一330公厘的最小直徑。探針卡112可至少包含36多晶片模組102安裝於其上。
於一具體實施例中，探針陣列122可具有至少6000探針頭，俾便於探針陣列122之一單一下觸期間測試數個受測元件之至少6000測試點。
於一具體實施例中，藉由將微電子機械多晶片模組102安裝極為接近受測元件，系統124能夠在上達100MHz的速度下進行包含NAND元件的300公厘晶圓的一次下觸測試。此一次下觸測試無法藉使用安裝在子板上的機械式繼電器或活性矽元件完成。由於連接器需要空間，所以安裝在探針上的子板無法達到所需的開關密度。經安裝遠離受測元件的機械式繼電器一般而言限制在約20MHz並且無法達到接近100MHz的一數據處理速率。
例如，見第1-3圖，為獲得約20MHz至約100MHz的一所需數據處理速率，將72單極三投(SPTT)MEM開關104及四螢光真空管顯示器傳動器晶粒(VFD)110與一780引腳多晶片模組(MCM)102一體成型。此MCM 102尺寸可為26公厘x 55公厘x 34公厘x 55公厘(見第1圖)。
於一具體實施例中，見第5-7圖，為獲得約20MHz至約100MHz的一所需數據處理速率，將128單極雙投(SPDT)MEM開關104及具32輸出端的一螢光真空管顯示器傳動器晶粒(VFD)110與一780引腳多晶片模組(MCM)102一體成型。此MCM 102尺寸可為26公厘x 55公厘x 34公厘x 55公厘(見第5圖)。
能夠相當廉價地構成MEM MCMs 102。例如，一包含僅具有780引腳的128 SPDT開關的MCM封裝，成本約為每封裝$300元。此大大地改良客戶投資報酬率。
如以上說明，機械式繼電器一般額定的一最大測試溫度為85℃，其係由於繼電器外殼內的移動元件。使用活性矽元件的應用典型地亦係一額定最大測試溫度為85℃。使用該等元件之任一者，亦即，機械式繼電器或是具有活性矽的子板，NAND元件測試溫度僅可上達85℃。然而，使用系統100，NAND元件具有一或更多MEM MCMs 102在自-40℃至125℃的溫度範圍內接受測試。
MEM MCMs 102一般地係經安裝極接近受測元件，俾便增加用於測試NAND元件的最大數據處理速率自20MHz至100MHz，並亦能夠以一次下觸方式測試整個300公厘晶圓。
使用MEM MCMs 102取代機械式繼電器亦係更具成本效益且更加確實可靠。一典型的機械式繼電器額定為1-10百萬次循環。一典型的MEM MCM 102額定為十億-一百億次循環。由於連接器所需空間，所以使用子板限制能夠安裝在探針卡上的開關之密度。
多晶片模組102一般而言能夠較子板具更高的密度。將多晶片模組102安裝在探針卡112上使客戶能夠在未購買一新的ATE系統而測試NAND元件時，讓測試系統的引腳數加倍。
使用Agilent V5400測試系統，每次測試具有36測試點 的16 NAND元件。每一MEMs晶粒可具有8 SPDT開關。致動MEMs閘極所需的靜電電位係藉由配置位在MCM封裝102內部的一螢光真空管顯示器傳動器晶粒110所供給。MCM基板102B可為一由NELCO 4000-13 Si製成的盲及埋孔基板，其係為一典型的MCM基板。連接器106及108可包括但非限定為引腳。封裝之該等引腳可包括鈹-銅(Be-Cu)彈簧，其係利用銀環氧樹脂而附裝至NELCO 4000-13 Si基板的底部。MEMs 104及單VFD 110可配置位在MCM 102內部，並可打線接合或焊接至基板。
於一具體實施例中，MCMs 102可再度使用。當由於晶粒尺寸上變化或是晶圓上佈局而使探針卡變的危險或是只是過時時，MCMs 102可自一探針卡轉換至另一探針卡。
可配置對準引腳130用以將MCM 102與探針卡112對準。
現見第8圖，於一具體實施例中，提供處理介於一試驗器與數個受測元件之間訊號的一方法800。方法800可包括將試驗器及數個受測元件與至少一多晶片模組連接，該至少一多晶片模組中的每一模組具有數個微電子機械開關介於與試驗器連接的第一組連接器以及與數個受測試元件連接的第二組連接器之間802。方法800可包括選擇性地操作數個微電子機械開關中之每一開關804。
於一具體實施例中，方法800可進一步地包括在至少100MHz的一速度下操作該至少一多晶片模組806。於一具體實施例中，方法800可包括在自-40℃至125℃的溫度下操 作多晶片模組808。
方法800可包括將至少一多晶片模組中之每一模組直接地安裝在探針卡上810。
100‧‧‧裝置
102‧‧‧多晶片模組
102A‧‧‧頂蓋
102B‧‧‧橫截面平面圖/MCM基板
102C‧‧‧底部分
104‧‧‧微電子機械開關
106‧‧‧第一組連接器
108‧‧‧第二組連接器
110‧‧‧傳動器
112‧‧‧探針卡
114‧‧‧微電子機械開關晶粒
116‧‧‧附裝組件
118‧‧‧通道
120‧‧‧螺釘
122‧‧‧探針陣列
124‧‧‧系統
126‧‧‧試驗器電子元件
128‧‧‧開口
130‧‧‧對準引腳
800‧‧‧方法
第1-3圖係為用於處理介於一試驗器與數個受測元件間訊號之一多晶片模組的一示範性具體實施例；第4圖係為具有一探針卡的一系統，該探針卡具有用於處理介於一試驗器與數個受測元件間訊號之數個多晶片模組；第5-7圖係為用於處理介於一試驗器與數個受測元件間訊號之一多晶片模組的另一示範性具體實施例；第8圖係為一流程圖說明處理介於一試驗器與數個受測元件間訊號的方法。
102‧‧‧多晶片模組
112‧‧‧探針卡
122‧‧‧探針陣列
124‧‧‧系統
126‧‧‧試驗器電子元件
128‧‧‧開口

Claims (9)

  1. 一種用於處理介於一試驗器與數個受測元件間訊號之裝置，該裝置包含：至少一多晶片模組，該至少一多晶片模組中之每一多晶片模組包括：數個微電子機械開關，介於連接至該試驗器的第一組連接器及連接至該等數個受測元件的第二組連接器之間；至少一傳動器(driver)，用以選擇性地讓該等數個微電子機械開關中之每一微電子機械開關作動；一探針卡，該至少一多晶片模組中之每一多晶片模組係直接地安裝至該探針卡上；及一探針陣列，用以在該探針卡之至少一多晶片模組與該等數個受測元件之間傳送訊號，其中藉由將該至少一多晶片模組直接地安裝至該探針卡上，該第二組連接器係連接至該探針卡之探針陣列；其中藉由將安裝有該至少一多晶片模組於其上的該探針卡附接至該試驗器，該第一組連接器係連接至該試驗器；及其中該等數個微電子機械開關中之每一微電子機械開關係選擇性地操作，以處理介於連接至該試驗器之第一組連接器中之數個個別連接器、與連接至該等數個受測元件之第二組連接器中之多個經選擇連接器間的訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該探針卡之最大直徑為440公厘。
  3. 如申請專利範圍第2項之系統，其中該探針卡構成一開口以供該探針陣列所用，該開口具有一330公厘的最小直徑。
  4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其進一步包含數個微電子機械開關晶粒，該等數個微電子機械開關係構成於其上。
  5. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該傳動器係設計成用以供給一靜電電位，以致動與該等數個微電子機械開關中之每一微電子機械開關相聯接的一微電子機械開關閘極。
  6. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該至少一傳動器包含一螢光真空管顯示器傳動器晶粒。
  7. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該探針陣列具有至少6000探針頭，以便於該探針陣列之一單一下觸期間測試該等數個受測元件中之至少6000測試點。
  8. 一種處理介於一試驗器與數個受測元件之間訊號的方法，該方法包含：將至少一多晶片模組直接地安裝至一探針卡上，該至少一多晶片模組中之每一多晶片模組具有連接在一第一組連接器及一第二組連接器之間的數個微電子機械開關，而將該至少一多晶片模組直接地安裝至該探針卡上的步驟可使該第二組連接器連接至該探針卡之一探針陣列； 藉由將安裝有該至少一多晶片模組於其上的該探針卡附接至該試驗器，而使該第一組連接器連接至該試驗器；將該等數個受測元件連接至該探針卡之探針陣列；及選擇性地操作該等數個微電子機械開關中之每一微電子機械開關，以處理介於連接至該試驗器之第一組連接器中之數個個別連接器、與連接至該等數個受測元件之第二組連接器中之多個經選擇連接器間的訊號。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其進一步地包括在至少125℃的一溫度下操作該至少一多晶片模組，以及在至少100MHz的一速度下操作該至少一多晶片模組。
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