JP2007194531A - Apparatus capable of estimating resistance property - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily and correctly estimate breakage of a chip due to impact force in bonding after stacking chips, when a fragile porous low-k material which has less bondability and is easily peeled is used as an insulating film and in a thin chip having a chip thickness of 100 μm or less. <P>SOLUTION: In an apparatus capable of estimating stack resistance by stacking to bond a chip B (upper chip) onto a chip A (lower chip); an element for evaluating the resistance is provided on the chip A, and the chip positions correspond to corners in a stacking range within a stacking range of the chips A and B and in a region inside of 50-1,000 μm from the outermost peripheral edge of the stacking range. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体デバイスのパッケージプロセス等におけるチップの物理的耐性の評価が可能な技術に関する。   The present invention relates to a technology capable of evaluating physical resistance of a chip in a package process of a semiconductor device.

半導体デバイスは、物理的に脆弱な半導体Si基板上に、無機あるいは有機材料膜の絶縁膜に挟まれた金属配線膜からなる多層配線膜が設けられた構造である。そして、前記構造の半導体デバイスはパッケージプロセスに従って組み立てられて製品となる。   A semiconductor device has a structure in which a multilayer wiring film made of a metal wiring film sandwiched between inorganic or organic material insulating films is provided on a physically fragile semiconductor Si substrate. And the semiconductor device of the said structure is assembled according to a package process, and becomes a product.

この組立工程(パッケージプロセス)において、半導体デバイスに所望の物理的強度が無い場合には、半導体デバイスは破損し、不良品となってしまう。従って、半導体デバイスが所望の物理的強度を有しているか否かを評価しておくことは非常に重要である。又、逆の観点から眺めた場合、物理的強度が確保できない場合には、それに対応できるプロセスとなるような変更が必要になる。このようなことから、通常のデバイスを用い、各プロセスを経た後、半導体製品としての信頼性試験後に電気特性を評価している。   In this assembly process (package process), if the semiconductor device does not have a desired physical strength, the semiconductor device is damaged and becomes a defective product. Therefore, it is very important to evaluate whether the semiconductor device has a desired physical strength. Further, when viewed from the opposite viewpoint, if the physical strength cannot be secured, it is necessary to change the process so as to cope with it. For this reason, an electrical property is evaluated after a reliability test as a semiconductor product after passing through each process using a normal device.

ところで、通常のデバイスによる電気的測定では、デバイス自体の電気的特性が変動することも有り、デバイスのどの特性がどのように変わっているのかを把握することは難しい。又、組立工程に入る前のチップの電気的特性と組立プロセス要因による電気的特性との間での変化のデータの切り分けが困難である。   By the way, in the electrical measurement by a normal device, the electrical characteristics of the device itself may fluctuate, and it is difficult to grasp which characteristics of the device are changed. In addition, it is difficult to discriminate change data between the electrical characteristics of the chip before entering the assembly process and the electrical characteristics due to assembly process factors.

さて、通常のデバイスの製造ラインを少々変更するだけの評価であれば、その変化が製品としての規格内であれば問題が無いと判断できる。これに対して、デバイス構造が新しく変わってしまう場合、例えば新規な多孔質状の低誘電率材(low−k材)が絶縁膜として用いられた如きの場合には、low−k材が多孔質な為に脆弱である為、多層配線膜を備えたデバイスは配線膜(配線層)が物理的に脆弱であり、パッケージプロセスにおいて各種の影響を受け、電気的特性が構造変化の影響を受け、デバイス不良の原因特定が非常に難しい。   By the way, if it is an evaluation that only changes the production line of a normal device a little, it can be judged that there is no problem if the change is within the standard as a product. On the other hand, when the device structure is newly changed, for example, when a novel porous low dielectric constant material (low-k material) is used as an insulating film, the low-k material is porous. Because of its fragility due to its quality, devices with multi-layered wiring films are physically vulnerable to wiring films (wiring layers) and are subject to various effects in the packaging process, and their electrical characteristics are affected by structural changes. It is very difficult to identify the cause of device failure.

尚、特開2004−253609号公報には、3枚のチップを積層し、チップ周辺部のパッドにてチップの電気特性評価を可能とする半導体装置が開示されている。そして、テストコストの低減と言った前工程のバックエンドプロセスにおける配線層への影響評価が行えると謳われている。
特開2004−253609号公報
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-253609 discloses a semiconductor device in which three chips are stacked and the electrical characteristics of the chip can be evaluated with pads around the chip. And it is said that it is possible to evaluate the influence on the wiring layer in the back-end process of the previous process, which is to reduce the test cost.
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-253609

しかしながら、上記提案のものでは、テストの為にワイヤーボンディングを行う必要があること、3つのチップを積重した後で無いと、テストが不可能であると言った問題点が有る。又、ダイボンディングや樹脂封止後、更には温度サイクルテストと言った信頼性評価が十分とは言えないことが判って来た。すなわち、組立プロセス、及び組立後の信頼性試験において、どのプロセスにてチップの電気特性にダメージを与えているかを評価することが困難であった。   However, in the above proposal, there is a problem that it is necessary to perform wire bonding for the test and that the test cannot be performed unless the three chips are stacked. It has also been found that reliability evaluation such as temperature cycle test after die bonding or resin sealing is not sufficient. That is, in the assembly process and the reliability test after assembly, it is difficult to evaluate which process is damaging the electrical characteristics of the chip.

従って、本発明が解決しようとする課題は、ダイボンディング以降のパッケージングのダメージを簡単、かつ、正確に評価できる技術を提供することである。特に、チップ積重に起因するダメージを簡単、かつ、正確に評価できる技術を提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a technique that can easily and accurately evaluate packaging damage after die bonding. In particular, it is to provide a technique that can easily and accurately evaluate damage caused by chip stacking.

さて、チップの積重に起因するダメージは、次のような場合に、非常に重要であることが判って来た。勿論、これまでにも、チップの積重に起因するダメージについて語られて来ていた。しかしながら、層間絶縁膜としてSiOが用いられ、かつ、チップの厚みが厚かった従来では、それほど、大きな問題ではなかった。ところが、信号速度の向上を図る為に、層間絶縁膜の誘電率を小さくすることが求められるにつれて、層間絶縁膜として脆弱な多孔質low−k膜が用いられると共に、チップ厚が100μm以下と言ったように薄くなって来ると、積重に起因するダメージが相対的に大きくなり、その対策・評価が重要になって来た。特に、積重した後のボンディングの際に生じる衝撃力によってチップが破損する恐れは大きくなっており、その耐性の評価は益々重要になって来た。 Now, it has been found that damage caused by stacking of chips is very important in the following cases. Of course, there have been talks about damage caused by the stacking of chips. However, in the conventional case where SiO 2 is used as the interlayer insulating film and the thickness of the chip is large, this is not a big problem. However, as it is required to reduce the dielectric constant of the interlayer insulating film in order to improve the signal speed, a fragile porous low-k film is used as the interlayer insulating film, and the chip thickness is 100 μm or less. As it became thinner, damage caused by stacking became relatively large, and countermeasures and evaluation became important. In particular, the risk of damage to the chip due to the impact force generated during bonding after stacking has increased, and evaluation of its resistance has become increasingly important.

そこで、このような観点からの検討を推し進めて行く中に、TEG(Test Element Group)を巧妙に設けておけば、チップ積重後のボンディングの際の衝撃力によるチップ破損を、簡単、かつ、正確に評価できることに気付くに至った。   Therefore, while proceeding with the examination from such a viewpoint, if TEG (Test Element Group) is skillfully established, chip breakage due to impact force at the time of bonding after chip stacking is easy, and I came to realize that it can be evaluated accurately.

このような知見を基にして本発明が達成されたものである。   The present invention has been achieved based on such knowledge.

すなわち、前記の課題は、チップAの上にチップBが積重・接合されてなる積重耐性評価可能な装置であって、
チップAには耐性を評価する為の素子が設けられてなり、
前記素子の配設位置は、チップAとチップBとの積重範囲内で、かつ、該積重範囲の最外周縁から50〜1000μm内側の領域である
ことを特徴とする積重耐性評価可能装置によって解決される。
That is, the above-mentioned problem is an apparatus capable of evaluating stacking resistance in which chips B are stacked and bonded on the chip A,
Chip A is provided with an element for evaluating resistance,
Stacking tolerance evaluation is possible, characterized in that the arrangement position of the element is within the stacking range of chip A and chip B, and is an area 50 to 1000 μm inside from the outermost peripheral edge of the stacking range Solved by the device.

特に、チップAの上にチップBが積重・接合されてなる積重耐性評価可能な装置であって、
チップAには耐性を評価する為の素子が設けられてなり、
前記素子の配設位置は、チップAとチップBとの積重範囲内で、かつ、該積重範囲の最外周縁から50〜1000μm内側の領域であり、更に該積重範囲の角部に対応してなる
ことを特徴とする積重耐性評価可能装置によって解決される。
In particular, it is a device capable of evaluating the stacking resistance in which the chip B is stacked and bonded on the chip A,
Chip A is provided with an element for evaluating resistance,
The arrangement position of the element is within the stacking range of the chip A and the chip B, and is an area 50 to 1000 μm inside from the outermost peripheral edge of the stacking range, and further at the corner of the stacking range. It is solved by a stacking tolerance evaluable device characterized in that it corresponds.

上記の本発明は、チップAとチップBとが、例えばエポキシ系接着剤の如きの接着剤によって接着されている場合、或いは多孔質材が用いられて素子が構成されている場合、特に誘電率が3以下の絶縁膜が配線膜の部分に用いられて素子が構成されいる場合、又はチップの厚さが100μm以下である場合に、特に、有効である。   In the present invention described above, when the chip A and the chip B are bonded with an adhesive such as an epoxy adhesive, or when the element is configured by using a porous material, the dielectric constant is particularly large. Is particularly effective when an element is formed by using an insulating film of 3 or less in the wiring film portion, or when the thickness of the chip is 100 μm or less.

TEG(耐性評価素子)を巧妙な位置に設けた本願発明は、チップ積重後のボンディングの際の衝撃力によるチップ破損を、簡単、かつ、正確に評価できる。特に、チップAとチップBとがエポキシ系接着剤の如きの接着剤によって接着されている場合、或いは誘電率が3以下の多孔質状の脆弱な絶縁膜が用いられている場合、又はチップの厚さが100μm以下である場合、チップ積重後のボンディングの際の衝撃力によるチップ破損を、簡単、かつ、正確に評価できる。   The present invention in which a TEG (resistance evaluation element) is provided at a clever position can easily and accurately evaluate chip breakage due to impact force during bonding after chip stacking. In particular, when the chip A and the chip B are bonded by an adhesive such as an epoxy adhesive, or when a porous fragile insulating film having a dielectric constant of 3 or less is used, or When the thickness is 100 μm or less, chip breakage due to impact force during bonding after stacking chips can be easily and accurately evaluated.

本発明になる積重耐性評価可能装置は、チップAの上にチップBが積重・接合されたものである。例えば、チップAとチップBとがエポキシ系接着剤やポリイミド系接着剤の如きの接着剤によって接着されたものである。その積重形態は、例えば+形状の形態であるとか、段違い状に一部のみが積重されている形態であるとか、上段のチップが下段のチップより小さい為に上段チップが全面的に積重されている形態であったりする。積重形態は、評価しようとする半導体装置の構成に似通った形態に近いものとすることが好ましい。すなわち、半導体装置の形態が、例えば図1に示される積重形態であれば、積重耐性評価可能装置の積重形態も図1の如きの積重形態のものを採用する。半導体装置の形態が、例えば図2に示される積重形態であれば、積重耐性評価可能装置の積重形態も図2の如きの積重形態のものを採用する。下段のチップAには耐性を評価する為の素子(TEG)が設けられる。その配設位置は、下段チップAと上段チップBとの積重範囲内である。かつ、該積重範囲の最外周縁から50〜1000μm(特に、200μm以上。500μm以下。)内側の領域である。更には、該積重範囲の角部に対応して設けられる。TEGは所定パターンの配線膜を備えている。特に、実際の半導体装置における層間絶縁膜として用いられている多孔質材(特に、誘電率が3以下の多孔質材)が用いられている。そして、チップA,Bの厚さは、実際の半導体装置の厚さと同様な厚さである。この厚さは半導体装置の厚さが100μm以下、特に、50μm以下であるので、チップA,Bの厚さも、同様に、100μm以下、特に、50μm以下である。尚、厚さの下限値は、現実的には、10μmである。   The stacking tolerance evaluation capable device according to the present invention is obtained by stacking and joining chips B on chips A. For example, chip A and chip B are bonded by an adhesive such as an epoxy adhesive or a polyimide adhesive. The stacking form is, for example, a + -shaped form, or a form in which only a part is stacked in steps, or because the upper chip is smaller than the lower chip, the upper chip is fully stacked. It may be in the form of being overlaid. The stacked form is preferably close to a form similar to the configuration of the semiconductor device to be evaluated. That is, if the form of the semiconductor device is, for example, the stacking form shown in FIG. 1, the stacking form of the stacking tolerance evaluation possible apparatus is also the stacking form as shown in FIG. If the form of the semiconductor device is, for example, the stacking form shown in FIG. 2, the stacking form of the stacking tolerance evaluation possible apparatus is also the stacking form as shown in FIG. The lower chip A is provided with an element (TEG) for evaluating resistance. The arrangement position is within the stacking range of the lower chip A and the upper chip B. And it is an area | region inside 50-1000 micrometers (especially 200 micrometers or more. 500 micrometers or less) from the outermost periphery of this stacking range. Furthermore, it is provided corresponding to the corner of the stacking range. The TEG includes a wiring film having a predetermined pattern. In particular, a porous material (in particular, a porous material having a dielectric constant of 3 or less) used as an interlayer insulating film in an actual semiconductor device is used. The thicknesses of the chips A and B are the same as the thickness of the actual semiconductor device. Since the thickness of the semiconductor device is 100 μm or less, particularly 50 μm or less, the thicknesses of the chips A and B are similarly 100 μm or less, particularly 50 μm or less. The lower limit of the thickness is actually 10 μm.

更に詳しく説明する。   This will be described in more detail.

図1〜図3は、本発明になる積重耐性評価可能装置における下段チップAと上段チップBとの積重・接合形態を示す説明図である。   1-3 is explanatory drawing which shows the stacking and joining form of the lower chip | tip A and the upper chip | tip B in the stacking tolerance evaluation possible apparatus which becomes this invention.

ダイボンディングプロセスにおける下段チップAに応力が掛かるプロセスでの配線膜へのダメージ評価、上段チップBがオーバーハングしている場合の下段チップAへのワイヤーボンディング時のダメージ評価、或いは耐リフロー性、封止後の温度サイクル試験と言った熱履歴により下段チップAに応力が掛かるパッケージ信頼性評価に用いる評価用TEG(耐性評価素子)配置構造が、図1,2,3に示される。この評価用TEGは下段チップAに設けられたものである。但し、下段チップAに設けられれば何所でも良いと言う訳では無い。図1,2,3からも判る通り、TEGの配設位置は、下段チップAと上段チップBとの積重範囲内である。かつ、該積重範囲の最外周縁から50〜1000μm(特に、200μm以上。500μm以下。)内側の領域内である。チップA,Bは矩形状であるから、下段チップAと上段チップBとの積重範囲の形状も矩形状である。そして、この矩形の角の位置に対応してTEGは設けられている。従って、図1,2,3にあっては、TEGは積重範囲の四隅に設けられていることになる。尚、四隅の全てに設けられなくても良い。但し、四隅の中の三箇所には配設しておくことが好ましい。すなわち、少なくとも三箇所に配設しておけば、チップの傾きやボンディングの圧力分布を評価することが可能となる。   Evaluation of damage to the wiring film in the process where stress is applied to the lower chip A in the die bonding process, damage evaluation during wire bonding to the lower chip A when the upper chip B is overhanging, or reflow resistance, sealing An evaluation TEG (resistance evaluation element) arrangement structure used for package reliability evaluation in which stress is applied to the lower chip A due to a thermal history called a temperature cycle test after stopping is shown in FIGS. This evaluation TEG is provided in the lower chip A. However, as long as it is provided in the lower chip A, it does not mean that any number of places is acceptable. As can be seen from FIGS. 1, 2, and 3, the position of the TEG is within the stacking range of the lower chip A and the upper chip B. And it is in the area | region inside 50-1000 micrometers (especially 200 micrometers or more. 500 micrometers or less) from the outermost periphery of this stacking range. Since the chips A and B are rectangular, the shape of the stacking range of the lower chip A and the upper chip B is also rectangular. A TEG is provided corresponding to the position of the corner of the rectangle. Accordingly, in FIGS. 1, 2, and 3, the TEGs are provided at the four corners of the stacking range. In addition, it does not need to be provided in all four corners. However, it is preferable to arrange them at three locations in the four corners. That is, if it is disposed at least at three locations, it is possible to evaluate the chip inclination and bonding pressure distribution.

尚、図1は、下段チップA及び上段チップBが共に長方形状であり、長方形状下段チップAの長辺に対して長方形状上段チップBの短辺が対応(90°の位相差)するように積重されたものである。従って、オーバーハングによるプロセス影響を評価するのに適した構造である。そして、このような形態のものにあっては、ボンディングパッドが露出した形態になるから、ワイヤーボンディングが容易である。図2は、下段チップA及び上段チップBが同サイズ若しくは大きさが似通ったものであり、一方のチップを一方向(横)にずらして積重されたものである。従って、オーバーハングの影響の有無を同時に評価するのに適した構造である。そして、このような形態のものにあっては、ボンディングパッドが露出した形態になるから、ワイヤーボンディングが容易である。図3は、下段チップAより小さな上段チップBを食み出すこと無く積重したものである。従って、ダイボンディング、上段チップへのワイヤーボンディング等のプロセス影響を評価するのに適した構造である。   In FIG. 1, the lower chip A and the upper chip B are both rectangular, and the short side of the rectangular upper chip B corresponds to the long side of the rectangular lower chip A (90 ° phase difference). It is a thing piled up. Therefore, this structure is suitable for evaluating the process influence due to overhang. And in the thing of such a form, since it becomes a form which the bonding pad exposed, wire bonding is easy. In FIG. 2, the lower chip A and the upper chip B are similar in size or size, and one chip is stacked while being shifted in one direction (horizontal). Therefore, this structure is suitable for simultaneously evaluating the presence or absence of the influence of overhang. And in the thing of such a form, since it becomes a form which the bonding pad exposed, wire bonding is easy. FIG. 3 shows the upper chips B that are smaller than the lower chips A stacked without protruding. Therefore, this structure is suitable for evaluating process influences such as die bonding and wire bonding to the upper chip.

本発明のチップA,B、特に、下段チップAは、その厚さが100μm以下である。特に、50μm以下である。このようにウェハを薄く研削した厚さの場合、その脆弱性が非常に大きくなる。すなわち、ダイボンディングに際して、その影響が大きく現れる。従って、本発明による評価は非常に有効である。そして、このような極薄チップを用いたスタックドCSPのようにチップを複数積層するパッケージの評価に有用である。   Chips A and B of the present invention, particularly the lower chip A, have a thickness of 100 μm or less. In particular, it is 50 μm or less. Thus, in the case where the wafer is thinly ground, its vulnerability becomes very large. That is, the influence appears greatly at the time of die bonding. Therefore, the evaluation according to the present invention is very effective. It is useful for evaluating a package in which a plurality of chips are stacked, such as a stacked CSP using such an ultrathin chip.

本発明において、TEGの配設位置は、チップA,Bの積重範囲の最外周縁から50〜1000μm(特に、200μm以上。500μm以下。)内側の領域内とした。これは、50μm未満の近すぎる場合には、ダイボンディングプロセスまでにTEGが破壊される恐れが高かったからである。逆に、1000μmを越えて離れ過ぎていると、ダイボンディングに対する感度が低すぎ、正確な評価が出来なくなったからである。   In the present invention, the position where the TEG is disposed is in the region 50 to 1000 μm (particularly 200 μm or more and 500 μm or less) from the outermost peripheral edge of the stacking range of the chips A and B. This is because if the distance is too close to less than 50 μm, the TEG is likely to be destroyed by the die bonding process. On the other hand, if the distance exceeds 1000 μm, the sensitivity to die bonding is too low and accurate evaluation cannot be performed.

測定用TEGを構成する抵抗パターン(配線膜)としては各種のものを採用できる。例えば、図4に示される如きの平面においてつづら折れパターン、及び層間につづら折れするビアチェーン構造を採用すると、A1〜Anの測定用パッドにより抵抗値の変化の評価が可能である。尚、チップ切断面からの距離が異なるつづら折れパターンとして、パターンの途中にも測定用端子(例えば、A2)を設けることで、クラックの影響度合いをみることが出来る。或いは、図5に示される如きの平面においてつづら折れパターン、及び層間につづら折れするビアチェーン構造を採用すると、例えば測定用パッドB1と測定用パッドC1のように同じ番号の測定用パッドB,Cにより抵抗値の変化の評価が可能である。又、測定用パッドD1と測定用パッドD2のように同じアルファベットの測定用パッドにより配線間容量、ショートチェック、絶縁耐圧、リーク電流の測定も可能である。又は、図6に示される如きの平面におけるつづら折れパターン、及び層間につづら折れするビアチェーン構造を採用すると、例えば測定用パッドD1と測定用パッドE1のように、測定パッドD、Eにより配線間容量、ショートチェック、絶縁耐圧、リーク電流の変化の評価が可能である。又、測定用パッドC1と測定用パッドC2とのように同じアルファベットの測定用パッドにより抵抗値の測定が可能である。本パターンにおける配線幅やビア径は、好ましくは80〜1000nm、より好ましくは90〜200nm、更に好ましくは90〜110nmである。これは、配線幅が80nm未満では、パターン形成が困難であり、逆に、1000nmを越えると、十分な感度が得られ難いからである。パターンの総配線長は、好ましくは100μm〜1m、より好ましくは1〜100mmである。不良モードの及ぶ影響の度合いにより適宜に選択する。尚、100μm未満では、十分な感度が得られ難く、1mを越えると、パターン形成時に不良が発生し易く、測定誤差が生じ易い。ビア数は、好ましくは100〜10M、より好ましくは1000〜1Mである。100未満では、十分な感度が得られ難く、10Mを越えると、パターン形成時に不良が発生し易く、測定誤差が生じ易い。尚、端子設置のエリアに制約がある場合には、不良モードの発生が予想されるつづら折れパターンを任意に曲げて設けることでもよい。特にチップのコーナー部では有効である。   Various resistance patterns (wiring films) constituting the measurement TEG can be used. For example, if a bend pattern and a via chain structure that bends between layers in a plane as shown in FIG. 4 are employed, it is possible to evaluate the change in resistance value using the measurement pads A1 to An. In addition, by providing a measurement terminal (for example, A2) in the middle of the pattern as a zigzag pattern having different distances from the chip cut surface, the degree of influence of the crack can be seen. Alternatively, when a zigzag pattern in the plane as shown in FIG. 5 and a via chain structure zigzag between layers are employed, the measuring pads B, C having the same number, for example, the measuring pad B1 and the measuring pad C1 are used. Thus, it is possible to evaluate the change in resistance value. In addition, the inter-wiring capacitance, short check, insulation withstand voltage, and leakage current can be measured using the same alphabetic measurement pads such as the measurement pad D1 and the measurement pad D2. Alternatively, when a zigzag pattern in a plane as shown in FIG. 6 and a via chain structure zigzag between layers are employed, the measurement pads D and E can be used to connect the wiring between measurement pads D1 and E, for example. It is possible to evaluate changes in capacitance, short check, withstand voltage, and leakage current. In addition, the resistance value can be measured using the same alphabetic measurement pads such as the measurement pad C1 and the measurement pad C2. The wiring width and via diameter in this pattern are preferably 80 to 1000 nm, more preferably 90 to 200 nm, and still more preferably 90 to 110 nm. This is because pattern formation is difficult if the wiring width is less than 80 nm, and conversely if the thickness exceeds 1000 nm, sufficient sensitivity is difficult to obtain. The total wiring length of the pattern is preferably 100 μm to 1 m, more preferably 1 to 100 mm. An appropriate selection is made according to the degree of influence of the failure mode. If the thickness is less than 100 μm, sufficient sensitivity is difficult to obtain, and if it exceeds 1 m, defects are likely to occur during pattern formation and measurement errors are likely to occur. The number of vias is preferably 100 to 10M, more preferably 1000 to 1M. If it is less than 100, sufficient sensitivity is difficult to obtain, and if it exceeds 10 M, defects are likely to occur during pattern formation and measurement errors are likely to occur. When there is a restriction on the area where the terminals are installed, a folded pattern in which a failure mode is expected to be generated may be arbitrarily bent. This is particularly effective at the corner of the chip.

又、上記測定用TEGは、応力が掛かり難い位置、例えば中央部に設けられたリファレンスTEGから適切なTEGを選択し、ホイーストンブリッジを構成して測定することが可能で、必要に応じて、入力抵抗調整、出力調整、ブリッジの平衡、ゼロ点補償、感度補償用の抵抗を挿入することが出来る。特に、四隅に配置した同パターンのTEGを用いてホイーストンブリッジを形成すると、簡単に抵抗変化等の以上による変化を感知できる。   Further, the measurement TEG can be measured by selecting a suitable TEG from a reference TEG provided at a position where stress is difficult to be applied, for example, a central portion, and configuring a Wheatstone bridge. Resistors for input resistance adjustment, output adjustment, bridge balance, zero point compensation, sensitivity compensation can be inserted. In particular, when a Wheatstone bridge is formed using TEGs of the same pattern arranged at the four corners, a change due to the resistance change or the like can be easily detected.

そして、本実施の形態では、パッケージ完成後のlow−k材へのダメージ、薄チップの割れ等の評価がパッケージの開封なく評価可能であるので、簡便にパッケージ信頼性評価が可能になる。   In the present embodiment, evaluation of damage to the low-k material after completion of the package, cracking of the thin chip, and the like can be evaluated without opening the package, and thus package reliability can be easily evaluated.

以下、具体的な実施例を挙げて説明する。   Hereinafter, specific examples will be described.

[実施例1]
low−k材としてBD(Black Diamond)を用いた図4に示されるパターンのTEGを、図1に示される如く、チップAとチップBとの積重範囲のコーナー4箇所(積重外縁ラインから50μm内側)に相当する箇所の下段チップAに設けると共に、リファレンス用としてチップ中央部に同パターンのTEGを配置した二層配線膜を有するサンプルウェハを作成した。尚、TEGを構成するビアチェーンの個数は2M個、ビア径は110nmである。そして、予め各TEGの抵抗値を測定しておき、TEGが良品であることを確認する。判定は抵抗値が2倍以上になった場合を断線とすることにした。尚、数値基準は、評価対象によって、別な数値を使うことができる。
[Example 1]
The TEG of the pattern shown in FIG. 4 using BD (Black Diamond) as a low-k material, as shown in FIG. 1, has four corners (from the stacking outer edge line) in the stacking range of chip A and chip B. A sample wafer having a two-layer wiring film in which a TEG having the same pattern is disposed at the center of the chip as a reference is prepared on the lower chip A corresponding to a portion corresponding to the inner side of 50 μm. The number of via chains constituting the TEG is 2M, and the via diameter is 110 nm. Then, the resistance value of each TEG is measured in advance to confirm that the TEG is a good product. Judgment was made when the resistance value was doubled or more. As the numerical standard, different numerical values can be used depending on the evaluation target.

次に、該ウェハをガラス支持方式にて50μm厚に裏面研削し、DAF付きダイシングテープを用いてダイシングを行った。チップサイズは8.6mm×5.4mmである。ダイシング後に再度抵抗値を測定して、不良の発生がないことを確認し、そしてNECマシナリー製CPS−3000を用い、ニードルレス方式によりピックアップを行い、ガラスエポキシ基板にダイボンディングを行った。その後、DAFの硬化を行った。   Next, the wafer was back-ground to a thickness of 50 μm by a glass support method, and diced using a dicing tape with DAF. The chip size is 8.6 mm × 5.4 mm. The resistance value was measured again after dicing, and it was confirmed that there was no defect. Pickup was performed by a needleless method using a CPS-3000 manufactured by NEC Machinery, and die bonding was performed on a glass epoxy substrate. Thereafter, DAF was cured.

そして、下段チップAのみをダイボンディングした後、15チップを測定した結果、4箇所におけるTEGの不良は認められなかった。勿論、チップ中央部のリファレンスTEGも不良は認められなかった。   And after die-bonding only the lower chip | tip A, 15 chips | tips were measured, As a result, the defect of TEG in four places was not recognized. Of course, no defect was found in the reference TEG at the center of the chip.

その後、上段チップBをダイボンディングして積重した。そして、下段チップのTEGを調べた。その結果、4箇所のTEGの不良割合は、各々、3/15,8/15,5/15,4/15であった。尚、チップ中央部のリファレンスTEGにあっては不良は認められなかった。   Thereafter, the upper chip B was stacked by die bonding. Then, the TEG of the lower chip was examined. As a result, the defect ratios of the four TEGs were 3/15, 8/15, 5/15, and 4/15, respectively. No defect was found in the reference TEG at the center of the chip.

すなわち、チップを積重することで、下段チップに損傷が起きていることが判る。但し、その損傷は、中央部では発生せず、積重領域における周辺部で起き易いことが判る。従って、本発明を用いることによって、チップ積重による不良を評価することが出来、特にダイボンディング作業の改善に利用できることが判る。   In other words, it can be seen that the lower chip is damaged by stacking the chips. However, it can be seen that the damage does not occur in the central part, but easily occurs in the peripheral part in the stacking region. Therefore, it can be seen that by using the present invention, defects due to chip stacking can be evaluated, and in particular, it can be used for improving die bonding work.

[実施例2]
low−k材としてBD(Black Diamond)を用いた図6に示されるパターンのTEGを、図3に示される如く、チップAとチップBとの積重範囲のコーナー4箇所(積重外縁ラインから50μm内側)に相当する箇所の下段チップAに設けると共に、リファレンス用としてチップ中央部に同パターンのTEGを配置した二層配線膜を有するサンプルウェハを作成した。尚、TEGを構成するビアチェーンの個数は2M個、ビア径は110nm、ビアを含めた総対向長は400mmである。そして、予め各TEGの抵抗値を測定しておき、TEGが良品であることを確認する。判定は抵抗値が2倍以上になった場合を断線とすることにした。尚、数値基準は、評価対象によって、別な数値を使うことができる。
[Example 2]
The TEG of the pattern shown in FIG. 6 using BD (Black Diamond) as the low-k material is shown in FIG. 3 at four corners (from the stack outer edge line) of the stack range of chip A and chip B. A sample wafer having a two-layer wiring film in which a TEG having the same pattern is disposed at the center of the chip as a reference is prepared on the lower chip A corresponding to a portion corresponding to 50 μm inside. The number of via chains constituting the TEG is 2M, the via diameter is 110 nm, and the total facing length including the vias is 400 mm. Then, the resistance value of each TEG is measured in advance to confirm that the TEG is a good product. Judgment was made when the resistance value was doubled or more. As the numerical standard, different numerical values can be used depending on the evaluation target.

次に、該ウェハをガラス支持方式にて50μm厚に裏面研削し、DAF付きダイシングテープを用いてダイシングを行った。チップサイズは上段チップAが8.6mm×5.4mm、下段チップBが8.6mm×8.6mmである。ダイシング後に再度抵抗値を測定して、不良の発生がないことを確認し、そしてNECマシナリー製CPS−3000を用い、ニードルレス方式によりピックアップを行い、ガラスエポキシ基板にダイボンディングを行った。その後、DAFの硬化を行った。   Next, the wafer was back-ground to a thickness of 50 μm by a glass support method, and diced using a dicing tape with DAF. The chip size is 8.6 mm × 5.4 mm for the upper chip A and 8.6 mm × 8.6 mm for the lower chip B. The resistance value was measured again after dicing, and it was confirmed that there was no defect. Pickup was performed by a needleless method using a CPS-3000 manufactured by NEC Machinery, and die bonding was performed on a glass epoxy substrate. Thereafter, DAF was cured.

そして、下段チップAのみをダイボンディングした後、15チップの容量変化を測定した結果、4箇所のTEGの何れにあっても変化は認められなかった。勿論、チップ中央部のリファレンスTEGについても変化は認められなかった。すになわち、本ダイボンディングによる影響は無かったことが判る。   And after die-bonding only the lower chip | tip A, the capacity | capacitance change of 15 chips | tips was measured, As a result, a change was not recognized in any of 4 TEGs. Of course, no change was observed in the reference TEG at the center of the chip. In other words, it can be seen that there was no influence from this die bonding.

その後、上段チップBをダイボンディングして積重した。そして、下段チップのTEGについて容量変化を調べた。その結果、4箇所のTEGにおける変化率は、各々、4%,8%,9%,11%であった。尚、チップ中央部のリファレンスTEGにあっては変化は認められなかった。   Thereafter, the upper chip B was stacked by die bonding. And the capacity | capacitance change was investigated about TEG of the lower stage chip | tip. As a result, the change rates in the four TEGs were 4%, 8%, 9%, and 11%, respectively. Note that no change was observed in the reference TEG at the center of the chip.

すなわち、チップを積重することで、下段チップに損傷が起きていることが判る。但し、その損傷は、中央部では発生せず、積重領域における周辺部で起き易いことが判る。従って、本発明を用いることによって、チップ積重による不良を評価することが出来、特にダイボンディング作業の改善に利用できることが判る。   In other words, it can be seen that the lower chip is damaged by stacking the chips. However, it can be seen that the damage does not occur in the central part, but easily occurs in the peripheral part in the stacking region. Therefore, it can be seen that by using the present invention, defects due to chip stacking can be evaluated, and in particular, it can be used for improving die bonding work.

尚、本測定用TEGのみを設けておいて、組立工程での不良発生のモニターとして使うようにしても良く、又、実際の半導体装置に組み込まれていても良い。そして、本発明が用いられることによって、ダイボンディングのみならず、ダイボンディング以降、パッケージ組み立て後のパッケージ信頼性評価までの多くが可能である。又、樹脂封止後のモールド樹脂による応力の影響、パッケージ信頼性試験における熱ストレスの影響等の評価も可能である。   Note that only the main measurement TEG may be provided and used as a monitor for the occurrence of defects in the assembly process, or may be incorporated in an actual semiconductor device. By using the present invention, not only die bonding but also many processes from die bonding to package reliability evaluation after package assembly are possible. It is also possible to evaluate the influence of stress due to the mold resin after resin sealing, the influence of thermal stress in the package reliability test, and the like.

本発明の積重耐性評価可能装置における素子位置を示す説明図Explanatory drawing which shows the element position in the stacking tolerance evaluation possible apparatus of this invention 本発明の積重耐性評価可能装置における素子位置を示す説明図Explanatory drawing which shows the element position in the stacking tolerance evaluation possible apparatus of this invention 本発明の積重耐性評価可能装置における素子位置を示す説明図Explanatory drawing which shows the element position in the stacking tolerance evaluation possible apparatus of this invention TEGパターンの説明図Illustration of TEG pattern TEGパターンの説明図Illustration of TEG pattern TEGパターンの説明図Illustration of TEG pattern TEGパターンの説明図Illustration of TEG pattern

符号の説明Explanation of symbols

TEG 耐性評価素子

代 理 人 宇 高 克 己
TEG resistance evaluation element

Representative Katsumi Udaka

Claims (4)

チップAの上にチップBが積重・接合されてなる積重耐性評価可能な装置であって、
チップAには耐性を評価する為の素子が設けられてなり、
前記素子の配設位置は、チップAとチップBとの積重範囲内で、かつ、該積重範囲の最外周縁から50〜1000μm内側の領域である
ことを特徴とする積重耐性評価可能装置。
It is a device capable of evaluating stacking resistance in which chip B is stacked and bonded on chip A,
Chip A is provided with an element for evaluating resistance,
Stacking tolerance evaluation is possible, characterized in that the arrangement position of the element is within the stacking range of chip A and chip B, and is an area 50 to 1000 μm inside from the outermost peripheral edge of the stacking range apparatus.
素子は積重範囲の角部に対応して設けられてなることを特徴とする請求項1の積重耐性評価可能装置。   The device according to claim 1, wherein the element is provided corresponding to a corner of the stacking range. チップAとチップBとは接着剤で接合されてなることを特徴とする請求項1又は請求項2の積重耐性評価可能装置。   3. The stacking tolerance evaluation apparatus according to claim 1, wherein the chip A and the chip B are joined with an adhesive. 素子は多孔質材が用いられて構成されてなることを特徴とする請求項1〜請求項3いずれかの積重耐性評価可能装置。
The device according to any one of claims 1 to 3, wherein the element is configured using a porous material.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010056427A (en) * 2008-08-29 2010-03-11 Fukuoka Pref Gov Sangyo Kagaku Gijutsu Shinko Zaidan Resistance evaluation wafer and resistance evaluation method
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