DE102021130953A1 - crack sensor - Google Patents

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DE102021130953A1 DE102021130953.0A DE102021130953A DE102021130953A1 DE 102021130953 A1 DE102021130953 A1 DE 102021130953A1 DE 102021130953 A DE102021130953 A DE 102021130953A DE 102021130953 A1 DE102021130953 A1 DE 102021130953A1
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Gunther Mackh
Matthias Fleischmann
Stefan Kaiser
Michael Kraus
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Abstract

Es wird ein Chip bereitgestellt, umfassend eine Kernschaltlogik; einen Dichtring, der die Kernschaltlogik zumindest teilweise umgibt; zumindest einen Risssensor, der außerhalb des Dichtrings und der Kernschaltlogik angeordnet ist, wobei der zumindest eine Risssensor über eine Halbleiterschicht, die sich unterhalb von Metallschichten befindet, elektrisch mit der Kernschaltlogik verbunden ist. Außerdem wird ein Verfahren zum Bestimmen eines Status von zumindest einem Risssensor vorgeschlagen.A chip is provided, comprising core circuitry; a sealing ring at least partially surrounding the core circuitry; at least one crack sensor disposed outside of the sealing ring and the core circuitry, wherein the at least one crack sensor is electrically connected to the core circuitry via a semiconductor layer underlying metal layers. A method for determining a status of at least one crack sensor is also proposed.

Description

US 8,253,420 B2 offenbart eine Detektionsschaltung und eine(n) oder mehrere Drähte oder Leiterbahnen, die in einem Die enthalten sind. Die Kombination wird zum Detektieren eines mechanischen Fehlers des Substrats, z.B. Silizium, nach der Vereinzelung der Dies vom Wafer verwendet. Fehler können an verschiedenen Regionen oder auf verschiedenen Ebenen innerhalb des Die detektiert werden, und die Tests können während des Betriebs des gehäusten Die und der integrierten Schaltung, selbst nach der Installation und während des Betriebs einer größeren elektronischen Vorrichtung, in der es aufgenommen ist, durchgeführt werden. U.S. 8,253,420 B2 discloses a detection circuit and one or more wires or traces contained within a die. The combination is used to detect a mechanical failure of the substrate, eg silicon, after singulation of the die from the wafer. Defects can be detected at different regions or levels within the die, and the tests can be performed during operation of the packaged die and integrated circuit, even after installation and during operation of a larger electronic device in which it is housed become.

Die Aufgabe besteht darin, vorhandene Lösungen zur Detektion mechanischer Fehler zu verbessern und insbesondere dazu in der Lage zu sein, Risse in horizontaler Richtung über einen Chip zu detektieren.The task is to improve existing solutions for detecting mechanical failures and in particular to be able to detect cracks in the horizontal direction across a chip.

Dies wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche erreicht. Weitere Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.This is achieved according to the features of the independent claims. Further embodiments are evident from the dependent claims.

Die hierin vorgeschlagenen Beispiele können insbesondere auf zumindest einer der folgenden Lösungen basieren. Kombinationen der folgenden Merkmale können zum Erreichen eines gewünschten Ergebnisses genutzt werden. Die Merkmale des Verfahrens könnten mit (einem) beliebigen Merkmal(en) der Vorrichtung kombiniert werden oder umgekehrt.The examples proposed herein can be based in particular on at least one of the following solutions. Combinations of the following features can be used to achieve a desired result. The features of the method could be combined with any feature(s) of the device or vice versa.

Es wird ein Chip vorgeschlagen, umfassend

  • - eine Kernschaltlogik;
  • - einen Dichtring, der die Kernschaltlogik zumindest teilweise umgibt;
  • - zumindest einen Risssensor, der außerhalb des Dichtrings und der Kernschaltlogik angeordnet ist,
  • - wobei der zumindest eine Risssensor über eine Halbleiterschicht, die sich unterhalb von Metallschichten befindet, elektrisch mit der Kernschaltlogik verbunden ist.
A chip is proposed comprising
  • - a core circuitry;
  • - a sealing ring at least partially surrounding the core circuitry;
  • - at least one crack sensor, which is arranged outside of the sealing ring and the core switching logic,
  • - wherein the at least one crack sensor is electrically connected to the core circuitry via a semiconductor layer located beneath metal layers.

Der Chip kann eine Halbleitervorrichtung, umfassend ein Halbleitermaterial, z.B. Silizium, und mehrere Metallschichten, die elektrische Pfade bilden, sein. Die Kernschaltlogik ist ein Abschnitt des Chips, der eine elektronische Funktionalität implementiert. Die Kernschaltlogik kann eine beliebige Verarbeitungsvorrichtung, Steuerung oder kombinierte Schaltlogik umfassen oder sein.The chip may be a semiconductor device comprising a semiconductor material, e.g., silicon, and multiple layers of metal forming electrical paths. The core circuitry is a section of the chip that implements electronic functionality. The core circuitry may include or be any processing device, controller, or combination circuitry.

Gemäß einer Ausführungsform umgibt der zumindest eine Risssensor jeweils zumindest teilweise den Dichtring.According to one embodiment, the at least one crack sensor at least partially surrounds the sealing ring.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Risssensor elektrisch mit der Kernschaltlogik verbunden, ohne den Dichtring zu unterbrechen.According to one embodiment, the crack sensor is electrically connected to the core circuitry without breaking the sealing ring.

Gemäß einer Ausführungsform befindet sich der Risssensor zumindest teilweise in einer AOI-Zone.According to one embodiment, the crack sensor is located at least partially in an AOI zone.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Risssensor eine elektrische Verbindung über verschiedene Metallschichten.According to one embodiment, the crack sensor comprises an electrical connection via different metal layers.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Risssensor eine elektrische Verbindung, die gewunden über verschiedene Metallschichten verläuft.According to one embodiment, the crack sensor includes an electrical connection that is tortuous over various metal layers.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Halbleiterschicht zumindest eines von Folgendem:

  • - ein dotiertes Substrat,
  • - einen dotierten Bereich innerhalb des Substrats,
  • - eine Polysiliziumschicht,
  • - eine Salicide-Schicht.
According to one embodiment, the semiconductor layer comprises at least one of the following:
  • - a doped substrate,
  • - a doped region within the substrate,
  • - a polysilicon layer,
  • - a salicide layer.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der zumindest eine Risssensor verschiedene Segmente, wobei jedes Segment im Wesentlichen parallel zu einer Kante der Kernschaltlogik angeordnet ist.According to one embodiment, the at least one crack sensor comprises different segments, each segment being arranged substantially parallel to an edge of the core circuitry.

Gemäß einer Ausführungsform wird jeder der Risssensoren durch ein gemultiplextes Signal angesteuert.According to one embodiment, each of the crack sensors is driven by a multiplexed signal.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Kernschaltlogik zum Auswerten des Status des zumindest einen Risssensors angeordnet.According to one embodiment, the core circuitry is arranged to evaluate the status of the at least one crack sensor.

Außerdem wird ein Verfahren zum Bestimmen eines Status von zumindest einem Risssensor bereitgestellt,

  • - wobei sich der zumindest eine Risssensor in einem Chip befindet,
  • - wobei der zumindest eine Risssensor außerhalb eines Dichtrings und einer Kernschaltlogik des Chips angeordnet ist, wobei der Dichtring die Kernschaltlogik zumindest teilweise umgibt,
  • - wobei der zumindest eine Risssensor über eine Halbleiterschicht, die sich unterhalb von Metallschichten befindet, elektrisch mit der Kernschaltlogik verbunden ist,
  • - wobei der Status des zumindest einen Risssensors durch die Kernschaltlogik bestimmt wird.
In addition, a method for determining a status of at least one crack sensor is provided,
  • - wherein the at least one crack sensor is located in a chip,
  • - wherein the at least one crack sensor is arranged outside of a sealing ring and a core circuitry of the chip, wherein the sealing ring at least partially surrounds the core circuitry,
  • - wherein the at least one crack sensor is electrically connected to the core circuitry via a semiconductor layer located below metal layers,
  • - wherein the status of the at least one crack sensor is determined by the core circuitry.

Gemäß einer Ausführungsform, wenn über die Kernschaltlogik ein mechanischer Fehler im zumindest einen Risssensor detektiert wird, wird eine vorbestimmte Aktion durch die Kernschaltlogik ausgelöst.According to one embodiment, if a mechanical error in the at least one crack sensor is detected via the core circuitry, a predetermined action is triggered by the core circuitry.

Die vorbestimmte Aktion kann umfassen: Ausgeben einer (Alarm-)Benachrichtigung und/oder Ausschalten der betroffenen Kernschaltlogik.The predetermined action may include: issuing an (alert) notification and/or powering down the affected core circuitry.

Ausführungsformen sind Bezug nehmend auf die Zeichnungen gezeigt und veranschaulicht. Die Zeichnungen dienen zur Veranschaulichung des Grundprinzips, sodass nur Gesichtspunkte, die für das Verständnis des Grundprinzips erforderlich sind, veranschaulicht werden. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu. In den Zeichnungen bezeichnen die gleichen Bezugszeichen gleiche Merkmale.

  • 1 zeigt eine beispielhafte Anordnung, umfassend eine Kernschaltlogik, die von einem Dichtring und (zumindest teilweise) von einem Risssensor umgeben ist;
  • 2 zeigt eine Auswahl des Risssensors in einem optionalen und beispielhaften Bereich 105 entlang der Schnittansicht C-C in der x-z-Ebene;
  • 3 zeigt eine Auswahl des Risssensors in einem Bereich 104 entlang der Schnittansicht A-A in der x-z-Ebene;
  • 4 zeigt eine Auswahl des Risssensors entlang der Schnittansicht B-B in der y-z-Ebene und
  • 5 zeigt ein beispielhaftes Diagramm, umfassend die Kernschaltlogik mit einer Detektionseinheit, wobei verschiedene Risssensoren mit der Detektionseinheit verbunden sind.
Embodiments are shown and illustrated with reference to the drawings. The drawings are intended to illustrate the basic principle, so only aspects necessary for understanding the basic principle are illustrated. The drawings are not to scale. In the drawings, the same reference numbers designate the same features.
  • 1 Figure 12 shows an exemplary arrangement including core circuitry surrounded by a sealing ring and (at least partially) a crack sensor;
  • 2 shows a selection of the crack sensor in an optional and exemplary area 105 along the sectional view CC in the xz plane;
  • 3 shows a selection of the crack sensor in a region 104 along the sectional view AA in the xz plane;
  • 4 shows a selection of the crack sensor along the sectional view BB in the yz plane and
  • 5 12 shows an exemplary diagram comprising the core circuitry with a detection unit, with various crack sensors connected to the detection unit.

Hierin beschriebene Beispiele beziehen sich insbesondere auf eine Lösung für (zumindest einen) Risssensor, der eine Kernschaltlogik teilweise oder vollständig umlaufen oder umgeben kann.In particular, examples described herein relate to a solution for (at least one) crack sensor that may partially or fully circumvent or surround core circuitry.

Der vorgeschlagene Risssensor kann eine physische Struktur in der Nähe der Kernschaltlogik umfassen. Ohne Verformung umfasst der Risssensor zumindest einen leitenden Pfad, der potenziellen Defekten ausgesetzt ist. Wenn zum Beispiel der leitende Pfad unterbrochen wird (oder sein Widerstand geändert oder wiederholt beeinträchtigt wird), kann der Defekt durch die Kernschaltlogik detektiert werden.The proposed crack sensor may include a physical structure in close proximity to the core circuitry. Without deformation, the crack sensor includes at least one conductive path that is subject to potential failure. For example, if the conductive path is broken (or its resistance is changed or repeatedly degraded), the failure can be detected by the core circuitry.

Ein Dichtring kann eine spezifische Gestaltung aufweisen, die die Kernschaltlogik umgibt, um die Kernschaltlogik vor externen Einflüssen, z.B. Feuchtigkeit oder mechanischer Belastung (Rissen, Abblättern, Delaminierung usw.), zu schützen. Ein solcher Schutz kann über einen fortlaufenden Metallschutzring umgesetzt werden, der aus Metallstreifen besteht, die über Stäbe in allen metallhaltigen Schichten verbunden sind.A sealing ring may have a specific design surrounding the core circuitry to protect the core circuitry from external influences such as moisture or mechanical stress (cracking, peeling, delamination, etc.). Such protection can be implemented via a continuous metal protection ring consisting of metal strips connected by rods in all metal containing layers.

Der Dichtring befindet sich insbesondere zwischen dem zumindest einen Risssensor und der Kernschaltlogik.The sealing ring is located in particular between the at least one crack sensor and the core switching logic.

Mechanische Defekte an Chipkanten können ein Ergebnis von Trennen, Transport, Abholung und/oder Montage sein. Kritische Defekte können sich horizontal von einer Seitenwand in den aktiven Bereich des Chips, d.h. die Kernschaltlogik, ausbreiten, wodurch Zuverlässigkeitsprobleme und Ertragsverlust verursacht werden. Solche Defekte können tief innerhalb der (Silizium-)Struktur vergraben sein, und sie können durch optische Mittel nicht detektierbar sein.Mechanical defects at chip edges can be a result of separating, shipping, picking up and/or assembly. Critical defects can propagate horizontally from a sidewall into the active area of the chip, i.e. the core circuitry, causing reliability problems and yield loss. Such defects may be deeply buried within the (silicon) structure and may not be detectable by optical means.

Hierin beschriebene Beispiele richten sich insbesondere auf einen Chip (oder eine Vorrichtung), umfassend

  • - eine Kernschaltlogik,
  • - einen Dichtring, der die Kernschaltlogik zumindest teilweise umgibt, und
  • - einen Risssensor, der den Dichtring (und somit die Kernschaltlogik) zumindest teilweise umgeben kann.
Examples described herein are particularly directed to a chip (or device) comprising
  • - a core switching logic,
  • - a sealing ring at least partially surrounding the core circuitry, and
  • - A crack sensor that can at least partially surround the sealing ring (and thus the core switching logic).

Der Risssensor ist über eine Halbleiterschicht, die sich unterhalb (oder oberhalb) der Metallschichten befindet, elektrisch mit der Kernschaltlogik verbunden.The crack sensor is electrically connected to the core circuitry via a semiconductor layer located below (or above) the metal layers.

Somit kann der Risssensor außerhalb des Dichtrings (und der Kernschaltlogik) platziert sein. Der Risssensor kann die Kernschaltung einkapseln, um mechanische Defekte zu detektieren, bevor sie die Kernschaltlogik erreichen.Thus, the crack sensor can be placed outside of the sealing ring (and the core circuitry). The crack sensor can encapsulate the core circuitry to detect mechanical failures before they reach the core circuitry.

Als eine Option kann der Risssensor eine (teilweise) Ringstruktur aufweisen. Der Risssensor kann die Kernschaltlogik (und den Dichtring) insbesondere vollständig oder teilweise umlaufen. Es ist außerdem eine Option, dass der Risssensor eine lineare oder eine beliebige andere Struktur als die Ringstruktur aufweist.As an option, the crack sensor can have a (partial) ring structure. In particular, the crack sensor may completely or partially encircle the core circuitry (and the sealing ring). It is also an option that the crack sensor has a linear or any structure other than the ring structure.

Es ist eine weitere Option, dass verschiedene Risssensoren bereitgestellt werden oder dass eine Risssensorstruktur verschiedene Risssensoren umfasst, die die Kernschaltlogik (und den Dichtring) (teilweise) umlaufen.It is another option that different crack sensors are provided or that a crack sensor structure includes different crack sensors that (partially) circumscribe the core circuitry (and the sealing ring).

Der Risssensor kann elektrisch mit der Kernschaltlogik verbunden sein, ohne den Dichtring zu unterbrechen. Dies kann durch eine elektrische Verbindung zwischen dem Risssensor und der Kernschaltlogik erreicht werden, die durch eine Halbleiterschicht des Chips getunnelt ist.The crack sensor can be electrically connected to the core circuitry without breaking the sealing ring. This can be achieved by an electrical connection between the crack sensor and the core circuitry tunneled through a semiconductor layer of the chip.

Die Halbleiterschicht kann zumindest eines von Folgendem umfassen: ein dotiertes Substrat, einen dotierten Bereich innerhalb des Substrats, eine Polysiliziumschicht oder eine Salicide-Schicht.The semiconductor layer may include at least one of: a doped substrate, a doped region within the substrate, a polysilicon layer, or a salicide layer.

Der Risssensor kann Sensorleitungen umfassen, die derart in Schleifen angeordnet sind, dass parasitäre Spulen- und Antenneneffekte reduziert, insbesondere minimiert werden. Es können auch Lücken zwischen Risssensoren und/oder Segmente eines Risssensors bereitgestellt werden.The crack sensor can include sensor lines that are arranged in loops in such a way that parasitic coil and antenna effects are reduced, in particular minimized. Gaps between crack sensors and/or segments of a crack sensor can also be provided.

1 zeigt eine beispielhafte Anordnung, umfassend eine Kernschaltlogik 101, die von einem Dichtring 102 umgeben ist. Die Kombination der Kernschaltlogik 101 und des Dichtrings 102 ist ferner (teilweise) von einem Risssensor 103 umgeben. 1 12 shows an exemplary arrangement comprising core circuitry 101 surrounded by a sealing ring 102. FIG. The combination of the core circuitry 101 and the sealing ring 102 is further (partially) surrounded by a crack sensor 103 .

Es sei darauf hingewiesen, dass sich der Risssensor 103 auf eine physische Struktur bezieht, die über Verbindungen 301, 302 mit der Kernschaltlogik 101 verbunden ist. Der Risssensor 103 umfasst einen leitenden Pfad, der insbesondere Metallschichten um den Dichtring 102 nutzen kann und - wenn er nicht aufgrund von Rissen oder anderen physischen Defekten beeinträchtigt ist - eine elektrische Verbindung für die auszuwertende Kernschaltlogik 101 bereitstellt. Zum Beispiel kann durch die Kernschaltlogik 101 ein elektrisches Signal an die Verbindung 301 des Risssensors 103 angelegt werden. Wenn das elektrische Signal an der Verbindung 302 ankommt, bestimmt die Kernschaltlogik 101, dass kein Fehler aufgetreten ist. Entsprechend, wenn kein Signal an der Verbindung 302 detektiert wird, kann die Kernschaltlogik 101 bestimmen, dass der Risssensor 103 aufgrund eines mechanischen Fehlers unterbrochen ist. Als eine Option kann das elektrische Signal ein moduliertes Signal sein, um auch einen Widerstandswert und/oder eine Änderung des Widerstandswerts über den Risssensor 103 zu bestimmen.It should be noted that crack sensor 103 refers to a physical structure that is connected to core circuitry 101 via connections 301,302. The crack sensor 103 includes a conductive path that may utilize metal layers in particular around the sealing ring 102 and - when not compromised due to cracks or other physical defects - provides an electrical connection for the core circuitry 101 to be evaluated. For example, an electrical signal may be applied to connection 301 of crack sensor 103 by core circuitry 101 . When the electrical signal arrives at connection 302, the core circuitry 101 determines that no error has occurred. Accordingly, if no signal is detected at connection 302, the core circuitry 101 may determine that the crack sensor 103 is open due to a mechanical failure. As an option, the electrical signal may be a modulated signal to also determine a resistance value and/or a change in resistance value across the crack sensor 103 .

Die in 1 dargestellte beispielhafte Anordnung geht von einem kartesischen Koordinatensystem mit einer x-, y- und z-Achse aus. 1 zeigt die x-y-Ebene, während die z-Achse nicht gezeigt ist, weil sie sich senkrecht zur Zeichnungsebene erstreckt.In the 1 The exemplary arrangement shown is based on a Cartesian coordinate system with an x, y and z axis. 1 shows the xy-plane, while the z-axis is not shown because it extends perpendicularly to the plane of the drawing.

Schnittansichten A-A, B-B und C-C, die verschiedene Ebenen nutzen, sind in den nachfolgenden Figuren gezeigt.Sectional views A-A, B-B and C-C using different planes are shown in the figures below.

2 zeigt eine Auswahl des Risssensors 103 in einem optionalen und beispielhaften Bereich 105 entlang der Schnittansicht C-C in der x-z-Ebene. In diesem Beispiel umfasst der Risssensor 103 zwei Abschnitte 211 und 212, die durch einen Abstand 201 getrennt sind. Die Abschnitte 211 und 212 können separat mit der Kernschaltlogik 101 verbunden sein, oder sie können miteinander (und) mit der Kernschaltlogik 101 verbunden sein. 2 shows a selection of the crack sensor 103 in an optional and exemplary area 105 along the sectional view CC in the xz plane. In this example, the crack sensor 103 includes two sections 211 and 212 separated by a gap 201 . Sections 211 and 212 may be separately connected to core circuitry 101 or they may be connected to each other (and) to core circuitry 101 .

In z-Richtung umfasst der Chip sieben Metallschichten M1 bis M7. Der jeweilige Abschnitt der Metallschicht ist in vertikaler z-Richtung über Stäbe mit einem anderen Abschnitt einer angrenzenden Metallschicht elektrisch verbunden, wie durch die dicken Linien 202 angegeben.The chip comprises seven metal layers M1 to M7 in the z-direction. Each portion of the metal layer is electrically connected in the vertical z-direction via rods to another portion of an adjacent metal layer, as indicated by heavy lines 202 .

In dem in 2 gezeigten Beispiel kann ein elektrisches Signal bei 203 ankommen und gewunden durch die Metallschichten M5-M6-M7-M6-M5-M6-M7-M6-M5-M4-M3-M2-M1-M2-M3-M4-M3-M2-M1-M2-M3-M4 verlaufen und die Struktur bei 204 verlassen.in the in 2 In the example shown, an electrical signal may arrive at 203 and be looped through the metal layers M5-M6-M7-M6-M5-M6-M7-M6-M5-M4-M3-M2-M1-M2-M3-M4-M3-M2- M1-M2-M3-M4 and exit the structure at 204.

Entsprechend kann ein elektrisches Signal bei 205 ankommen und gewunden durch die Metallschichten M5-M6-M7-M6-M5-M6-M7-M6-M5-M4-M3-M2-M1-M2-M3-M4-M3-M2-M1-M2-M3-M4 verlaufen und die Struktur bei 206 verlassen.Accordingly, an electrical signal may arrive at 205 and loop through the metal layers M5-M6-M7-M6-M5-M6-M7-M6-M5-M4-M3-M2-M1-M2-M3-M4-M3-M2-M1 -M2-M3-M4 and exit the structure at 206.

In diesem Beispiel kann der Risssensor Schleifen nutzen, um einen Antenneneffekt zu vermeiden oder zu reduzieren.In this example, the crack sensor can use loops to avoid or reduce an antenna effect.

3 zeigt eine Auswahl des Risssensors 103 in einem Bereich 104 entlang der Schnittansicht A-A in der x-z-Ebene. In diesem Beispiel umfasst der Risssensor 103 eine einzige Schleife, und diese kann sich um den Dichtring 102 erstrecken, wie in 1 gezeigt. 3 shows a selection of the crack sensor 103 in a region 104 along the sectional view AA in the xz plane. In this example, the crack sensor 103 comprises a single loop, and this can extend around the sealing ring 102, as in FIG 1 shown.

Zusätzlich zu den in 2 beispielhaft gezeigten Metallschichten umfasst 3 eine Halbleiterschicht-N-Wanne, die sich unterhalb des Dichtrings 102 erstreckt und zum elektrischen Verbinden des Risssensors 103 mit der Kernschaltlogik 101 verwendet wird. Solche elektrische Verbindungen 301, 302 mit der Kernschaltlogik 101 erstrecken sich in y-Richtung.In addition to the in 2 includes metal layers shown by way of example 3 a semiconductor layer N-well extending below the sealing ring 102 and used to electrically connect the crack sensor 103 to the core circuitry 101 . Such electrical connections 301, 302 to the core switching logic 101 extend in the y-direction.

Somit startet der Risssensor 301 in dem in 3 gezeigten Beispiel bei der Verbindung 301 und verläuft gewunden um den Dichtring 102 bis zu einem Ende 303 und verläuft von dort zurück zu der Verbindung 302.Thus, the crack sensor 301 starts in the in 3 shown example at the connection 301 and runs spirally around the sealing ring 102 to an end 303 and from there runs back to the connection 302.

Es ist jedoch eine Option, dass der Risssensor 301 verschiedene Abschnitte umfasst, die miteinander verbunden sind oder die jeweils mit der Kernschaltlogik 101 verbunden sind. Das Letztere bezieht sich auch auf verschiedene Risssensoren, die um den Dichtring 102 (und die Kernschaltlogik 101) bereitgestellt werden, wobei jeder solche Risssensor elektrisch mit der Kernschaltlogik 101 verbunden ist.However, it is an option that the crack sensor 301 comprises different sections that are connected to each other or that are connected to the core circuitry 101 respectively. The latter relates also refers to various crack sensors provided around the sealing ring 102 (and the core circuitry 101), each such crack sensor being electrically connected to the core circuitry 101.

Es ist eine Option, verschiedene Risssensoren zu verwenden. Sie können in Abschnitten um den Dichtring 102 und/oder zumindest teilweise umeinander angeordnet sein.It is an option to use different crack sensors. They can be arranged in sections around the sealing ring 102 and/or at least partially around one another.

Zum Beispiel kann der Risssensor 103 in vier Segmente, jedes Segment entlang einer Kante der Kernschaltlogik 101, geteilt werden. Die vier Segmente können parallel verbunden werden, um die gleichen Verbindungen 301, 302 zu der Kernschaltlogik 101 zu nutzen. Eine solche Segmentierung ermöglicht eine verbesserte Positionsbestimmung des Defekts.For example, the crack sensor 103 can be divided into four segments, each segment along an edge of the core circuitry 101 . The four segments can be connected in parallel to share the same connections 301, 302 to the core circuitry 101. Such a segmentation enables an improved determination of the position of the defect.

Es ist insbesondere eine Option, verschiedene Risssensoren in verschiedenen Abständen von der Kernschaltlogik bereitzustellen.In particular, it is an option to provide different crack sensors at different distances from the core circuitry.

Ferner kann den Risssensoren das elektrische Signal auf gemultiplexte Weise bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann ein Zeitmultiplexverfahren verwendet werden, um das Signal zu verschiedenen Zeitscheiben an verschiedene Risssensoren anzulegen.Furthermore, the electrical signal can be provided to the crack sensors in a multiplexed manner. For example, time multiplexing can be used to apply the signal to different crack sensors at different time slices.

Außerdem ermöglicht das Verwenden verschiedener Risssensoren das Bestimmen oder Eingrenzen der Stelle eines Defekts.In addition, using different crack sensors allows the location of a defect to be determined or narrowed down.

Das dem Risssensor zugeführte elektrische Signal kann durch einen (Ring-)Oszillator bereitgestellt werden, der das Bestimmen einer Beeinträchtigung des Widerstands des Risssensors ermöglicht.The electrical signal supplied to the crack sensor can be provided by a (ring) oscillator, which enables a deterioration in the resistance of the crack sensor to be determined.

4 zeigt eine Auswahl des Risssensors 103 entlang der Schnittansicht B-B in der y-z-Ebene. 4 shows a selection of the crack sensor 103 along the sectional view BB in the yz plane.

Hier ist gezeigt, wie die Verbindung 301 unter Nutzung der N-Wanne unterhalb der Metallschichten des Dichtrings 102 von dem Risssensor 103 zu der Kernschaltlogik 101 geführt wird.Here it is shown how the connection 301 is routed from the crack sensor 103 to the core switching logic 101 using the N-well below the metal layers of the sealing ring 102 .

Außerdem ist gezeigt, dass der Dichtring 102 in z-Richtung die Metallschichten M1 bis M7 und zwei zusätzliche Metallschichten M8 und das „letzte Metall“ umfasst. Die letzte Metallschicht kann Aluminium oder dergleichen sein.It is also shown that the sealing ring 102 comprises the metal layers M1 to M7 and two additional metal layers M8 and the “last metal” in the z-direction. The last metal layer can be aluminum or the like.

5 zeigt ein beispielhaftes Diagramm, umfassend die Kernschaltlogik 101 mit einer Detektionseinheit 501. Verschiedene Risssensoren 103a, 103b und 103c sind mit der Detektionseinheit 501 der Kernschaltlogik 101 verbunden. Der Risssensor 103a nutzt eine erste Verbindung mit der Detektionseinheit 501, und die Risssensoren 103b und 103c sind parallel mit der Detektionseinheit 501 verbunden. 5 10 shows an exemplary diagram comprising the core circuitry 101 with a detection unit 501. Various crack sensors 103a, 103b and 103c are connected to the detection unit 501 of the core circuitry 101. FIG. The crack sensor 103a uses a first connection to the detection unit 501, and the crack sensors 103b and 103c are connected to the detection unit 501 in parallel.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Detektionseinheit 501 ein integraler Bestandteil der Kernschaltlogik sein kann. Außerdem können mehr als zwei Risssensoren verwendet werden.It should be noted that the detection unit 501 may be an integral part of the core circuitry. In addition, more than two crack sensors can be used.

Jeder der Risssensoren 103a, 103b und 103c kann sich außerhalb des Dichtrings 102 befinden, der die Kernschaltlogik 101 umläuft.Each of the crack sensors 103a, 103b, and 103c may be located outside of the sealing ring 102 that encircles the core circuitry 101.

Die Detektionseinheit 501 kann einen (Ring-)Oszillator und/oder einen Multiplexer zum Bereitstellen des elektrischen Signals an die Risssensoren 103a und 103b/103c umfassen.The detection unit 501 can include a (ring) oscillator and/or a multiplexer for providing the electrical signal to the crack sensors 103a and 103b/103c.

Gemäß einem Beispiel kann der Chip (umfassend die Kernschaltlogik), während und/oder nach der Herstellung eines Chips, durch Aktivieren des Risssensors auf Risse geprüft werden. Dies kann durch eine Inspektionseinheit erfolgen, die ein über die Verbindungen (siehe 301 und 302 in 1) des jeweiligen Risssensors übermitteltes Signal prüft. Im Fall eines Fehlers könnte der Chip aussortiert werden.According to one example, the chip (comprising the core circuitry) can be checked for cracks during and/or after fabrication of a chip by activating the crack sensor. This can be done by an inspection unit, which has an over the connections (see 301 and 302 in 1 ) of the respective crack sensor checks the transmitted signal. In the event of an error, the chip could be discarded.

In einem anderen Anwendungsfall kann der Risssensor nach dem Herstellungsprozess, z.B. während der Laufzeit der Kernschaltlogik, genutzt werden. Ein durch die Detektionseinheit 501 detektierter Riss kann weiter verarbeitet werden, z.B. durch Ausschalten der Kernschaltlogik, die von dem Defekt betroffen sein kann, und/oder durch Umschalten auf einen anderen (redundanten) Chip und/oder durch Initiieren anderer vordefinierter (Sicherheits-)Maßnahmen.In another application, the crack sensor can be used after the manufacturing process, e.g. during the runtime of the core circuitry. A crack detected by the detection unit 501 can be further processed, e.g. by switching off the core circuitry that may be affected by the defect and/or by switching to another (redundant) chip and/or by initiating other predefined (safety) measures .

Der Risssensor kann sich in einer AOI-Zone (AOI: automatische optische Inspektion) befinden. Die AOI-Zone kann eine Größe im Bereich von 4 µm bis 10 µm aufweisen, während der Risssensor eine Größe von 0,8 µm bis 3 µm aufweisen kann (siehe 4).The crack sensor can be in an AOI zone (AOI: automatic optical inspection). The AOI zone can range in size from 4 µm to 10 µm, while the crack sensor can range in size from 0.8 µm to 3 µm (see Fig 4 ).

Wenngleich verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung offenbart wurden, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, die einige der Vorteile der Erfindung erreichen, ohne vom Wesen und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Es ist für einen Fachmann offensichtlich, dass andere Komponenten, die die gleichen Funktionen durchführen, auf geeignete Weise ersetzt werden können. Es sei erwähnt, dass Bezug nehmend auf eine spezifische Figur erklärte Merkmale mit Merkmalen anderer Figuren kombiniert werden können, und zwar selbst in den Fällen, in denen dies nicht explizit erwähnt wurde. Ferner können die Verfahren der Erfindung in entweder allen Softwareimplementierungen, unter Verwendung der geeigneten Prozessoranweisungen, oder in hybriden Implementierungen, die eine Kombination von Hardwarelogik und Softwarelogik nutzen, um die gleichen Ergebnisse zu erreichen, erreicht werden. Solche Modifikationen des Erfindungskonzepts sollen von den beigefügten Ansprüchen abgedeckt werden.While various exemplary embodiments of the invention have been disclosed, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made that will achieve some of the advantages of the invention without departing from the spirit and scope of the invention. It is obvious to a person skilled in the art that other components performing the same functions can be appropriately substituted. It should be noted that features explained with reference to a specific figure can be combined with features of other figures, even in cases where this is not explicitly mentioned. Furthermore, the methods of the invention can be used in either All software implementations, using the appropriate processor instructions, or in hybrid implementations that use a combination of hardware logic and software logic to achieve the same results. Such modifications of the inventive concept are intended to be covered by the appended claims.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • US 8253420 B2 [0001]US8253420B2[0001]

Claims (12)

Chip, umfassend - eine Kernschaltlogik; - einen Dichtring, der die Kernschaltlogik zumindest teilweise umgibt; - zumindest einen Risssensor, der außerhalb des Dichtrings und der Kernschaltlogik angeordnet ist, - wobei der zumindest eine Risssensor über eine Halbleiterschicht, die sich unterhalb von Metallschichten befindet, elektrisch mit der Kernschaltlogik verbunden ist.chip, comprehensive - a core circuitry; - a sealing ring at least partially surrounding the core circuitry; - at least one crack sensor, which is arranged outside of the sealing ring and the core switching logic, - wherein the at least one crack sensor is electrically connected to the core circuitry via a semiconductor layer located beneath metal layers. Chip nach Anspruch 1, bei dem der zumindest eine Risssensor jeweils zumindest teilweise den Dichtring umgibt.chip after claim 1 , In which the at least one crack sensor in each case at least partially surrounds the sealing ring. Chip nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Risssensor elektrisch mit der Kernschaltlogik verbunden ist, ohne den Dichtring zu unterbrechen.A chip as claimed in any preceding claim, wherein the crack sensor is electrically connected to the core circuitry without breaking the sealing ring. Chip nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem sich der Risssensor zumindest teilweise in einer AOI-Zone befindet.Chip according to one of the preceding claims, in which the crack sensor is located at least partially in an AOI zone. Chip nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Risssensor eine elektrische Verbindung über verschiedene Metallschichten umfasst.A chip according to any one of the preceding claims, wherein the crack sensor comprises an electrical connection via different metal layers. Chip nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Risssensor eine elektrische Verbindung umfasst, die mäanderförmig über verschiedene Metallschichten verläuft.Chip according to one of the preceding claims, in which the crack sensor comprises an electrical connection which meanders over different metal layers. Chip nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Halbleiterschicht zumindest eines von Folgendem umfasst: - ein dotiertes Substrat, - einen dotierten Bereich innerhalb des Substrats, - eine Polysiliziumschicht, - eine Salicide-Schicht.A chip according to any one of the preceding claims, wherein the semiconductor layer comprises at least one of: - a doped substrate, - a doped region within the substrate, - a polysilicon layer, - a salicide layer. Chip nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der zumindest eine Risssensor mehrere Segmente umfasst, wobei jedes Segment im Wesentlichen parallel zu einer Kante der Kernschaltlogik angeordnet ist.The chip of any preceding claim, wherein the at least one crack sensor comprises multiple segments, each segment being substantially parallel to an edge of the core circuitry. Chip nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem jeder der Risssensoren anhand eines gemultiplextes Signal angesteuert wird.Chip according to one of the preceding claims, in which each of the crack sensors is driven by a multiplexed signal. Chip nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Kernschaltlogik zum Auswerten des Status des zumindest einen Risssensors vorgesehen ist.Chip according to one of the preceding claims, in which the core circuitry is provided for evaluating the status of the at least one crack sensor. Verfahren zum Bestimmen eines Status von zumindest einem Risssensor, - bei dem sich der zumindest eine Risssensor in einem Chip befindet, - bei dem wobei der zumindest eine Risssensor außerhalb eines Dichtrings und einer Kernschaltlogik des Chips angeordnet ist, wobei der Dichtring die Kernschaltlogik zumindest teilweise umgibt, - bei dem der zumindest eine Risssensor über eine Halbleiterschicht, die sich unterhalb von Metallschichten befindet, elektrisch mit der Kernschaltlogik verbunden ist, - bei dem der Status des zumindest einen Risssensors durch die Kernschaltlogik bestimmt wird.Method for determining a status of at least one crack sensor, - in which the at least one crack sensor is located in a chip, - in which the at least one crack sensor is arranged outside of a sealing ring and a core circuitry of the chip, the sealing ring at least partially surrounding the core circuitry, - in which the at least one crack sensor is electrically connected to the core circuitry via a semiconductor layer located below metal layers, - In which the status of the at least one crack sensor is determined by the core switching logic. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem, wenn über die Kernschaltlogik ein mechanischer Fehler in dem zumindest einen Risssensor detektiert wird, eine vorbestimmte Aktion anhand der Kernschaltlogik ausgelöst wird.procedure after claim 11 , in which, when a mechanical error in the at least one crack sensor is detected via the core circuitry, a predetermined action is triggered based on the core circuitry.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090201043A1 (en) 2008-02-13 2009-08-13 Erdem Kaltalioglu Crack Sensors for Semiconductor Devices
US8253420B2 (en) 2009-12-04 2012-08-28 Volterra Semiconductor Corporation Integrated electrical circuit and test to determine the integrity of a silicon die
US20160155712A1 (en) 2014-11-28 2016-06-02 Infineon Technologies Ag Semiconductor chip
US20180145002A1 (en) 2016-11-24 2018-05-24 Melexis Technologies Nv Die edge integrity monitoring system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090201043A1 (en) 2008-02-13 2009-08-13 Erdem Kaltalioglu Crack Sensors for Semiconductor Devices
US8253420B2 (en) 2009-12-04 2012-08-28 Volterra Semiconductor Corporation Integrated electrical circuit and test to determine the integrity of a silicon die
US20160155712A1 (en) 2014-11-28 2016-06-02 Infineon Technologies Ag Semiconductor chip
US20180145002A1 (en) 2016-11-24 2018-05-24 Melexis Technologies Nv Die edge integrity monitoring system

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