TW201239350A - Test key structure and measurement method thereof - Google Patents

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201239350 i*Myyui37TW 37243twf.doc/I 六、發明說明： 【發明所屬之技術頷域】 θ右關於一種測試單元及其量測方法，且特別 ^ ； 於砰估矽導通孔（Through Silicon Via ; TSV)之祕性__轉錢其量測方法。 【先前技術】 近年來由於二維堆疊式晶片（3D stacked 1C )之技 術發展日趨蓬勃’相關技術已獲得顯著之突破。在三維堆 疊式晶片封裝中，散熱是其中最需要克服的關鍵技術之 一。具體而言，被夾於中間數層之晶片由於缺乏傳熱途徑 將所產生的發熱量有效地移除，因而將產生局部的高溫， 或產生面（體）積微小的熱點（hot spot )，進而燒毀晶片。 在二維堆疊式晶片中的矽導通孔（TSV)結構，便是 -種有效的實料減徑。藉由配置在發熱元件附近的 TSV結構’中’層之晶片發熱量，便可經由TSV做各晶 片層之間的熱量傳遞，並移除疊層晶片中之龐大發熱量。 而，在二維堆疊式晶片製程中，散熱用之TSV性能 子裒#均需要專到晶片完成磨薄製程後，甚至等到晶片完 成，=後，才能進行量測釐定。由於無法在TSV製程之後 疋其政熱性能良劣，因此即使TSV存在缺陷，其後續 製程成本與時間浪費亦無法事錢免。ϋ此，需要-種能 在線上（in_llne)量測TSV之熱傳性能的測試單元及豆量 測方法。 ^

201239350 r3xyyuu7TW 37243twf.doc/I 【發明内容】 本Ίχ明k供一種測武單元及其量測方法，可在線上即 時判斷製程巾TSV散熱性能之良劣，甚至間接計算佈植 TSV區域之等效熱傳導率（effective th_ai conductivity)，將有助於整個三維堆疊式晶片之Tsv散熱 設計、TSV製程與晶片堆疊封裝之技術發展。 本發明提供一種測試單元，包括基底、至少一導電插 塞、第一導線及第二導線。導電插塞配置在基底中。第一 導線配置在導電插塞上方。第二導線配置在基底上，其中 第一導線與第二導線具有相同的材料及形狀。 在本發明之一實施例中，上述基底具有第一區及第二 區，導電插塞未貫穿基底。 在本發明之一實施例中，上述第一導線與第二導線分 別位於第一區與第二區之基底的表面上。 在本發明之一實施例中，上述第一導線與第二導線設 置在基底之表面上。 在本發明之一實施例中，上述第一導線與第二導線相 鄰。 、 在本發明之一實施例中，上述第一導線與第二導線對 應地排列。 、 在本發明之一實施例中，上述第一導線與第二導線平 行地排列。 在本發明之一實施例中，上述第一導線與導電插塞實 體連接。 4

201239350 P51990137TW 37243twf.doc/I 在本發明之一實施例中，上述第一導線未與導電插塞 實體連接。 在本發明之一實施例中，上述第一導線與導電插塞的 最短距離小於等於ΙΟμΓη。 在本發明之一實施例中，上述第一導線具有多數個導 體環，且各導體環環繞對應的導電插塞而配置。 在本發明之一實施例中，上述第一導線與第二導線之 兩端分別設置有一測試墊，使導體環位於兩測試墊間。 在本發明之一實施例中，上述導電插塞之中心軸通過 導體環之環中心點。 在本發明之一實施例中，上述至少一導電插塞包括多 個導電插塞’且這些導電插塞配置在第—導線的兩側。 在本發明之一實施例中，上述多個導電插塞為多列導 電插塞’使第-導線位於多列導電插塞間之基底的上方表 面。 在本發明之一實施例中，上述測試單元更包括絕緣 層，配置在導電插塞與基底之m線與基底之間以 及第二導線與基底之間。 在本發明之—實施例中，上述第一導線及第二導線各 ，有至}兩個測試整m肚具制導電插塞的熱 阻。 a、、、明，—實補中’上述量.具包括測試平 :。、可控溫構件及攝影機。測試平台具有探 /皿又’I測器配置於測試平台中。可控溫構件用於改變

201239350 i yyu 137TW 37243twf.doc/I 測試平台的溫度。攝影機配置於測試平台上方。 在本發明之一實施例中，上述導電插塞的材料包括金 屬。 ， 在本發明之一實施例中，上述基底的材料包括矽。 在本發明之一實施例中，上述導電插塞為矽導通孔 (Through Silicon Via ; TSV)或導孔（Via)。 在本發明之一實施例中，上述第一導線與第二導線為 線狀或蛇狀。 、、’、’、 本發明另提供一種測試單元的量測方法。首先，提供 一待測樣品，待測樣品包括基底、至少一導電插塞、第一 導線與第二導線。然後，建立第一導線的第一電阻溫度係 數（Temperature Coefficient of Resistance : TCR)曲線以及 建立第二導線的第二TCR曲線。接著’施加第一電流值d) 至第一導線以量測第一導線之第一電壓值（Vi)，以及施 加第二電流值〇2)至第二導線以量測第二導線之第二電 壓值（VO。之後，取得第一導線的第一熱功率值（Ρι) 與第一電阻值（Ω0以及第二導線的第二熱功率值（p2) 與第二電阻值（Ω2)。繼之，藉由第一電阻值（Ωι)取得 第一 TCR曲線上對應的第一導線的第一溫度值（Τι)，以 及藉由第二電阻值（Ω2)取得第二TCR曲線上對應的第二 導線的第二溫度值（Τ2)。然後，量測基底的底面溫度（Tj。 接著，藉由第一導線之第一溫度值（Tl)、第一熱功率值 (ρι)與底面溫度（Tc)取得第一導線的第一熱阻值（心）， 以及藉由第二導線之第二溫度值（T2)、第二熱功率值（p2) 6

201239350 P51990137TW 37243twf.doc/I 與底面溫度（Tc)取得第二導線的第二熱阻值（r2)，其 中藉由第一熱阻值（Ri)及第二熱阻值（¾)取得導電插 塞的熱阻差異值。 在本發明之一實施例中，上述第一電流值（Ii)與第 一電流值（I〗）相同或不同。 在本發明之一實施例中，上述測試單元的量測方法更 包括將熱阻差異值與黃金數據（golden data)比較，以評 估導電插塞的完整性或熱傳性能。 在本發明之一實施例中，上述黃金數據是藉由電腦模 擬而提供。 在本發明之一實施例中，上述黃金數據是藉由量測單 片合格並完整之樣品的測試單元而提供。 在本發明之一實施例中，上述黃金數據是藉由量測統 °十學疋義之大數量級之樣品的測試單元而提供。 在本發明之一實施例中，上述建立第一 TCR曲線及 建立第二TCR曲線的方法包括·· (1) 將該待測樣品置入一測試平台上； (2) 改變該測試平台的溫度至一第—溫度，此時該第 —溫度等於該待測樣品上該第—導線與該第二導線的溫 度； (3) 在该第一溫度下，分別施加毫安級的微小電流至 =第-導線及該第二導線，以探針量測該第—導線的電壓 =以及該第二導線的電壓值，並計算出對應的該第一導線 的電阻值及該第二導線的電阻值；

201239350 r j7TW 37243twf.doc/I (4) 改變該測試平台的溫度至—第二溫度，重複步驟 (3)，以得到在該第二溫度下對應的該第一導線的電阻值及 該第二導線的電阻值；以及 (5) 改變該測試平台的溫度並重複步驟(4)，將該測試 平台的溫度與該溫度下該第一導線的電阻值作圖，以得到 該第一導線之該第一 TCR曲線，以及將該測試平台的溫度 與該溫度下該第二導線的電阻值作圖，以得到該第二導線 之該第二TCR曲線。 在本發明之一實施例中，上述測試平台設置有溫度感 測器以偵測測試平台之溫度，及可控溫構件控制測試平台 之溫度。 在本發明之一實施例中，上述可控溫構件包括恆溫 箱、加熱盤、油浴池或其組合。 在本發明之一實施例中，上述基底之表面上設置有第 一導線與第二導線。 在本發明之一實施例中，上述待測樣品包括如上所述 的測試單元。 在本發明之一實施例中，上述第一導線的第一埶功率 值與第-電喊，以及第二導_第二熱功率值與第二電 阻值，係由下列方程式計算取得， P = IxV， Ω = ν/Ι ， 其中Ρ是熱功率，Ω是電阻，；[是電流，乂是電壓。 在本發明之-實施例中’上述第一導線的第一熱阻值 8 201239350

P51990137TW 37243twf.doc/I 以及第—二導_第二熱阻值，係由下列方程式計算取得， R= ( T-Tc) / P » 其中R是熱阻，T是導線溫度，p是熱功率。 基於上述’本發明彻經過設計之導電插塞（ TSV)之排列、以及導線與TSV之間的位置設計，在已細 製作出TSV結構，但晶片尚未磨薄的情況下，經由量測、^ 線溫度，紋TSV之_性能，或確認其熱傳性能是否八 t預期需求。本㈣之方法可在晶Μ尚未觸前即可進二 量測’無需㈣^料且TSV貫？ W後再行量測 此可以及早輕TSV轉性能H仙而節省因= TSV缺陷所導致之後續製程成本與時間的浪費。 ’、、、 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下 舉實施例’並配合所_式作詳細說明如下。 【實施方式】 本發明測試單元及其量測方法可應驗3DIC之 通孔（TSV)或陶瓷基板之導孔（via)技術等。 第一實施例 圖1為依據本發明第-實施例所繪示之測試單元的立 體透視圖。圖1A及1B分別是沿圖i之A_A，線及B_B，線 所繪示的剖面示意圖。 ' 請參照圖1、1A及1B，測試單元1〇〇包括基底1〇2、 至少一導電插塞104、第一導線1〇6以及第二導線1〇8。基 底102具有第一區102a及第二區1〇2b。第—區1〇2a及第

201239350 rDiyyuu7TW 37243twf.doc/I 二區102b例如是位在切割道上或晶片中任何合適的區 域。基底102的材料包括矽。第一區1〇2a與第二區1〇2b 是相鄰的。第一導線106與第二導線1〇8對應地排列。進 一步地，第一導線106與第二導線1〇8平行地排列。第一 導線106與第二導線1〇8是相鄰的。 至少一導電插塞104配置在第一區i〇2a的基底1〇2 中。導電插塞104的材料包括金屬，例如鎢或銅。特別要 注意的是，上述的導電插塞104未貫穿基底102。也就是 說，本發明之測試單元1〇〇適用於將基底1〇2進行磨薄製 程之前。在一實施例中，當基底1〇2為矽基底時，導電插 塞104例如是石夕導通孔（tsv)。 在上述實施例中，是以8個導電插塞1〇4為例來說明 之，但本發明並不對導電插塞1〇4的數目作限制。本領域 具有通常知識者應瞭解，本發明之導電插塞1〇4也可以為 一個或多數個。 第一導線106配置在第一區1〇2a的導電插塞及 基底102上，亦即第一導線106配置在第一區1〇2&之基底 1〇2之表面上。在此實施例中，第一導線1〇6與導電插塞 1〇4實體連接。第-導線106的材料包括金屬，例如銅、 在呂或其合金。 第二導線108西己置在第二區_的基底1〇2之表面 上。第二導線1G8的材料包括金屬，例如銅、|g或其合金。 第導線106及第一導線108的材料相同。 此外’第-導線106與第二導線1〇8具有相同的形狀

201239350 iyyu i ^7TW 37243twf.doc/I 與相同的金屬材料。在此實施例中，由於導電插塞1〇4配 置成直線，-因此第-導線廳與第二導線⑽均呈直線狀， 如圖1所示’但本發明並不以此為限。在另一實施例中， 當導電插塞104配置成蛇形，對應的第—導線1Q6a與第二 導線108a亦呈蛇狀，如圖2所示。此蛇狀設計可以符合較 小佔用面積的需求。當然’也可以依輯需要，將導電插 塞、第一導線與第二導線佈局成任何形狀。 在一實施例中，測試單元1〇()可以更包括絕緣層1〇1。 絕緣層101配置在導電插塞104與基底102之間、第一導 線106與基底102之間以及第二導線108與基底102之間。 絕緣層1 ο 1的材料包括四乙氧基石夕炫（tetraeth〇sil〇xane; TE0S)氧切、氮切或氮氧化石夕。 另外，第一導線106及第二導線108各具有至少一測 »式墊，藉由使用例如圖6a~6d實施例中之任一個量測工 具’以量測第-導線106及第二導線1〇8的熱阻值。在此 實鉍例中，第一導線1〇6在其末端各具有一個測試墊1〇7, 第二導線108在其末端各具有一個測試墊1〇9，但本發明 並不以此為限。在另一實施例中，依設計需求，第一導線 106及第二導線1〇8也可以各具有多個測試墊。 基於上述，在本發明之測試單元100中，在基底102 之第一區102a及第二區1〇2b上配置不同的構件，第一區 l〇2a上配置至少—導電插塞1〇4及第一導線1〇6，第二區 102b上僅配置第二導線。由於第一導線與第二導 線108的材料、形狀、尺寸均相同，因此第一區l〇2a及第 11 201239350

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37243twf.doc/I 二區102b之間的熱阻差值即為存在導電插塞丨〇4所造成的 熱阻差異。如此一來，可以在將基底102進行磨薄製程之 前得知導電插塞104 (例如TSV)的熱傳性能，即時判斷 製程中TSV之散熱性能良劣，快速、方便並可大幅提昇競 爭力。 第二實施例 圖3為依據本發明第二實施例所緣示之測試單元的立 體透視圖。第二實施例之測試單元200與第一實施例之測 試單元100類似，以下就不同處說明之，相同處則不再贅 述0 請參照圖3，測試單元200包括基底202、至少一導 電插塞204、第一導線206以及第二導線208。基底202 具有第一區202a及第二區202b。第一區l〇2a與第二區 102b是相鄰的。第一導線206與第二導線208對應地排 列。進一步地’第一導線2〇6與該第二導線2〇8平行地排 列。第一導線206與第二導線208是相鄰的。 第一導線206配置在第一區202a的導電插塞204及 基底202之表面上。特別要注意的是，在此實施例中，第 一導線206未與導電插塞204實體連接，且第一導線206 環繞導電插塞204而配置。具體而言，第一導線206具有 多個導體環211及兩個測試墊207。每一導體環211圍繞 對應的導電插塞204配置，亦即導電插塞204之中心軸通 過導體環211之環中心點，且導體環211與導電插塞204 12 201239350

P51990137TW 37243twf.doc/I 的最短距離d小於等於1〇μιη。測試塾2〇7分別位於第一 導線200的末端，且分別與最外圍的導體環2n電性連接。 導體環211位於兩測試塾207間。 第二導線208配置在第二區202b的基底202之表面 上。第二導線208與第一導線200具有相同的形狀。類似 地，第二導線208具有多個導體環213及兩個測試墊209。 在一實施例中，測試單元200可以更包括絕緣層（未 繪示）。絕緣層配置在導電插塞204與基底202之間、第 一導線206與基底202之間以及第二導線208與基底202 之間。 第三實施例 圖4為依據本發明第三實施例所繪示之測試單元的立 體透視圖。第三實施例之測試單元300與第二實施例之測 試單元200類似，以下就不同處說明之，相同處則不再贅 述。 請參照圖4，測試單元300包括基底302、至少一導 電插塞304、第一導線306以及第二導線308。基底302 具有第一區302a及第二區302b。第一區l〇2a與第二區 102b是相鄰的。第一導線306與該第二導線308對應地排 列。進一步地，第一導線306與該第二導線308平行地排 列。第一導線306與第二導線308是相鄰的。 第一導線306配置在第一區302a的導電插塞304及 基底302之表面上。特別要注意的是，在此實施例中，第 13 201239350

r^iyyi;ij7TW 37243twf.doc/I 一導線306未與導電插塞304實體連接，多個導電插塞304 配置在第一導線306的兩侧下方之基底302中，且第一導 線306與導電插塞204的最短距離d小於等於ι〇μιη。在 一實施例中，多個導電插塞304可分為兩列導電插塞304， 使第一導線306位於兩列導電插塞304間之基底302的上 方表面，如圖4所示。在另一實施例中（未繪示），多個 導電插塞304亦可為多列導電插塞，使第一導線3〇6位於 多列導電插塞間之基底302的上方表面。 第二導線308配置在第二區302b的基底302之表面 上。第二導線308與第一導線306均呈直線狀。此外，第 一導線306在其末端各具有一個測試塾3〇7,第二導線308 在其末端各具有一個測試墊308。 在一實施例中，測試單元300可以更包括絕緣層（未 繪示）。絕緣層配置在導電插塞3〇4與基底3〇2之間、第 一導線300與基底302之間以及第二導線3〇8與基底3〇2 之間。 接下來，將說明本發明之測試單元的量測方法。在本 發明之測試單元中，第一導線下方配置有至少一導電插 塞，而第二導線下方未配置有任何導電插塞，因此第一導 線、第二導線之電性表現不同。如此一來，可藉由這些電 •'生表現之差異配合簡單的公式，推^第—導線與第二導線 之間的熱阻差。此熱阻差即為配置於第一導線下方之至少 一導電插塞的熱阻。 圖5為根據本發明一實施例之測試單元之量測方法的 201239350

P51990137TW 37243twf.doc/I 流程圖。目6A〜6D為待職品置於賴平㈣剖面示音 圖。請參關5及圖6A〜6D，首先，提供待測樣品彻: 待測樣品400包括如上所述之測試單a (未綠示），例如 圖1〜圖4所緣示之測試單元的任—個或其它測試單元之结 構。將待測樣品400置於測試平台術上，且溫度感測器° 406配置於測試平台4〇2巾，且接近測試平台4〇2之表面。 溫度感測器406與控制器407連接。控制器4〇7例如是可 程，化邏輯控制器。控制器407與電源405連接。此外， 測試平台402上例如配置有CCD攝影機41〇，以確定探針 408位於正確的位置（例如測試塾）上。可控溫構件綱 改變測試平台402的溫度。可控溫構件4〇4例如是恆 溫箱 404a (thermostat chamber )、加熱盤 404b ( h〇t pkte ) 或油浴池404c (oil-bath tank)等。以下就可控溫構件4〇4 之各實施例進行說明，但不限於這些實施例範圍。可使用 於本發明之可控溫構件之實施例均包括於本發明之創作精 神内。 在一實施例中，如圖0A所示，可控溫構件4〇4例如 包括恆溫箱404a與加熱盤404b。恆溫箱404a包覆測試平 台402。加熱盤404b配置於恆溫箱404a中之一側邊並與 電源405連接。加熱盤4〇4b上方設有一風扇412。 在另一實施例中，如圖6B所示，可控溫構件4〇4例 如包括油浴池404c與加熱盤404b。油浴池404c與測試平 台402連接，使油浴池4〇4c的管路延伸至測試平台4似 内部以提供適當溫度予待測樣品4〇〇或提供適當溫度於待 15

201239350 7fW 37243twf.doc/I 測平台402表面。加熱盤404b配置於油浴池4〇4c中並與 電源405連接。油浴池404c内設有液體，液體例如是水或 油或其他液體。 — 在又一實施例中，如圖6C所示，可控溫構件4〇4例 如包括油浴池404c與加熱盤404b。油浴池4〇4c與測試平 台402連接’且油浴池404c延伸至測試平台4〇2内部的管 路有助於保持溫度的恆定。與圖6B不同的是，加熱盤4〇牝 配置於測試平台402内部以提供適當溫度予待測樣品4〇〇 或提供適當溫度於測試平台402表面。油浴池4〇4c内設有 液體，液體例如是水或油或其他液體。油浴池4〇如提供適 當溫度的液體協助加熱盤404b控制定溫或怪溫等。 在另一實施例中，如圖6D所示，可控溫構件4〇4包 括加熱盤404b。加熱盤404b配置於測試平台4〇2内部以 提供適當溫度予待測樣品400。 然後，建立第一導線的第一電阻溫度係數 (Temperature Coefficient of Resistance ; TCR )曲線以及建 立第二導線的第二TCR曲線。建立第一 TCR曲線及第二 TCR曲線的方法包括以下步驟。首先，將待測樣品4〇〇置 於測5式平台402上。然後，改變測試平台4〇2的溫度並分 別施加毫安（mA)級的微小電流至第一導線及第二導線， 以探針408分別量測第一導線與第二導線對應的電壓值並 計算出對應的電阻值’進而得到第一 TCR曲線及第二TCR 曲線。 更詳細地說，建立第一 TCR曲線及第二TCR曲線的 201239350 i-5iyyui37TW 37243twf.doc/I 方法包括以下步驟： (1) 將待測樣品400置入測試平台402上； (2) 改變測試平台402的溫度至第一溫度，此時第一 溫度等於待測樣品400上第一導線與第二導線的溫度； (3) 在第一溫度下’分別施加毫安級的微小電流至第 一導線及第二導線，以探針408量測第一導線的電壓值以 及第二導線的電壓值’並計算出對應的第一導線的電阻值 及第二導線的電阻值； (4) 改變測試平台402的溫度至第二溫度，重複步驟 (3)，以得到在第二溫度下對應的第一導線的電阻值及第二 導線的電阻值；以及 (5) 改變測试平台402的溫度並重複步驟(4)，將測試 平台402的溫度與該溫度下第一導線的電阻值作圖，以得 到第一導線之第一 TCR曲線，以及將測試平台402的溫度 與該溫度下第二導線的電阻值作圖，以得到第二導線之第 二TCR曲線。圖7例如是第一導線之第一 TCR曲線的示 意圖。 接著，藉由施加第一電流值（10至第一導線以量測 第導線之第一電壓值（Vi )，以及藉由施加第二電流值 (工2)至第二導線以量測第二導線之第二電壓值（V2)。 第一電流值（IJ與第二電流值（I2)例如是數十毫安培 (>10mA)級的較大電流。第一電流值（L)與第二電流 值（〗2)可以相同或不同。 之後’由式（1)及式（2)計算出第一導線的第一熱 17 201239350

r^i^^uu7TW 37243twf.doc/I 功率值（Ρ〇與第一電阻值（ΩΟ以及第二導線的第二熱 功率值（P2)與第二電阻值（Ω2)。

P = IxV

Ω = V/I 式⑴ 式（2)， 其中Ρ是熱功率，Ω是電阻，I是電流，ν是電壓。 繼之，在第一 TCR曲線上找出與第一電阻值（Ωι) 對應之第一導線的第一溫度值（TJ，以及在第二TCR曲 線上找出與第二電阻值（Ω2)對應之第二導線的第二溫度 值（T2) 然後，藉由溫度感測器406量測基底的底面溫度（τ。）。 接著，藉由式（3)計算出第一導線的第一熱阻值（Ri) 以及第二導線的第二熱阻值（R2)，其中第一熱阻值及第 二熱阻值的差值即為存在導電插塞所造成的熱阻差異值。 R=(t，tc)/p 式⑴， 其中R是熱阻，T是導線溫度，ρ是熱功率。 之後’將計算出之第一熱阻值及第二熱阻值的差值與 黃金數據（golden data)比較，以評估導電插塞的完整性 或熱傳性能。在一實施例中，黃金數據是藉由電腦模擬而 提供。在另一實施例中，黃金數據是藉由量測合格並完整 之早片樣品的測試单元而提供。在又一實施例中，黃金數 據是藉由量測統計學定義之大數量級之樣品的測試單元而 提供。 圖8及圖9舉出導電插塞（例如TSV)之性能判斷的 方法概略說明與可能之實施例。在圖8中，實線為利用電 18

201239350 P51990137TW 37243twf.doc/I 腦模擬（simiilation)，或量測合格並完整的單片樣品所產 生之數據曲線。虛線為定義出來的最低完整性接受度曲線 (亦利用電腦模擬或小規模量測達成）。量測數據高於虛線 表示TSV完整性合格’低於虛線表示TSV完整性不合格。 在圖9中，斜線區域為利用大量樣品之量測數據所產 生合格範圍。量測數據低於斜線區域表示Tsv完整性不合 格，落於或高於斜線區域表示TSV完整性合格。大量樣品 可以為10個、15個、20個、30個或更多樣品，視待測樣 品之母體數目而定。 综上所述，本發明提出一種簡易且快速的量測方法，利 用經過設計之TSV之排列、以及導線與TSV之間的位置設 計，^晶片已製作ώ TSV '结構，但尚未磨薄的情況下，便; 線上量測（in-line inspection),以釐定出TSV之結構完整性或 其熱傳性能。如果晶壯TSV不符合職或規定之完整性或 熱傳性能，此晶片將移出製程姐，妨再 此:本發明之測試單元及其量測方法將可節省因為;^製^ 不良而造成的後續製程的資源浪費。 本發^財發日化料施觸露如上，料麟用以限定 2月’任何所屬技術領域中具有通f知識者，在不脫離 本4明之精神和範_，當可作些許之更軸 發明之保護顧當減附之”專觀騎界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1為依據本發明第-實施例所繪示之測試單元的立 19 201239350 f5iyyuu7TW 37243twf.docA 體透視圖。 圖1A及圖IB分別是沿圖1之A-A，線及B-B，線所繪 示的剖面示意圖。 圖2為依據本發明第一實施例所繪示之另一測試單元 的立體透視圖。 圖3為依據本發明第二實施例所繪示之測試單元的立 體透視圖。 圖4為依據本發明第三實施例所繪示之測試單元的立 體透視圖。 圖5為根據本發明一實施例之測試單元之量測方法的 流程圖。 圖6A〜6D為待測樣品置於測試平台上的剖面示意圖。 圖7為第一導線之第一 TCR曲線的示意圖。 圖8為繪示熱阻差vs樣品數目的曲線圖，其中實線 為利用電腦模擬或量測合格並完整的單片樣品所產生之數 據曲線’虛線為定義出來的最低完整性接受度曲線。 圖9為繪示熱阻差vs•樣品數目的曲線圖，其中斜線 區域為利用大量樣品之量測數據所產生合格範圍。 【主要元件符號說明】 100、100a、200、300 :測試單元 101 :絕緣層 102、202、302 :基底 102a、202a、302a :第一區 201239350

rji^yuu7TW 37243twf.doc/I 102b、202b、302b :第二區 104、204、304 :導電插塞 106、 106a、206、306 :第一導線 107、 109、207、209、307、309 :測試墊 108、 108a、208、308 :第二導線 400 :待測樣品 402 :測試平台 404 :可控溫構件 404a :恆溫箱 404b :加熱盤 404c :油浴池 405 電源 406 溫度感測器 407 控制器 408 探針 410 攝影機 412 風扇 21

Claims (1)

1. 201239350 j7TW 37243twf.doc/I 七、申請專利範圍： 1. 一種測試單元，包括： 一基底； 至少一導電插塞，配置在該基底中； 一第一導線，配置在該導電插塞上方；以及 一第二導線，配置在該基底上，其中該第一導線與該 第二導線具有相同的材料及形狀。 2. 如申請專利範圍第1項所述之測試單元，其中該基 底具有一第一區及一第二區，該導電插塞未貫穿該基底。 3. 如申請專利範圍第2項所述之測試單元，其中該第 一導線與該第二導線分別位於該第一區與該第二區之該基 底的表面上。 4. 如申請專利範圍第1項所述之測試單元，其中該第 一導線與該第二導線設置在該基底之表面上。 5. 如申請專利範圍第4項所述之測試單元，其中該第 一導線與該第二導線相鄰。 6. 如申請專利範圍第5項所述之測試單元，其中該第 一導線與該第二導線對應地排列。 7. 如申請專利範圍第6項所述之測試單元，其中該第 一導線與該第二導線平行地排列。 8. 如申請專利範圍第1項所述之測試單元，其中該第 一導線與該導電插塞實體連接。 9. 如申請專利範圍第1項所述之測試單元，其中該第 一導線未與該導電插塞實體連接。 22 201239350 ^Myyuu7TW 37243twf.doc/I 10. 如申明專利範圍第9項所述之測試單元，其中該 第-導線與②導電插塞的最短距離小於等於1如⑺。 11. 如申請專利範圍第9項所述之測試單元其中該 第-導線具有紐解祕，且轉贿職對應的該導 電插塞而配置。 12. 如申凊專利範圍第n項所述之測試單元，其中該 第一導線與該第二導線之兩齡別設置有-測試塾，使該 些導體環位於兩測試墊間。 13. 如申請專利範圍第u項所述之測試單元，其中該 導電插塞之中心軸通過該導體環之環中心點。 14·如申請專利範圍第9項所述之測試單元，其中該 至▲少一導電触包括乡個導餘塞，且該些導_塞配置 在該第一導線的兩側。 15.如申請專利範圍第14項所述之測試單元，其中該 多個導電插塞為多列導電插塞，使該第-導線位於多列導 電插塞間之該基底的上方表面。 16.如申請專利範圍第丨項所述之測試單元，更包括 一絕緣層，配置在該導電插塞與該基底之間、該 與該基底之間以及該第二導線與該基底之間。 、、、 第^^^^範圍第1項所述之測試單元，其中該 、、、μ第一導線各具有至少兩個測試墊，使用一奮 測工具量測該導電插塞的熱阻。 ’其中該 料概Ml7摘述之測試單元 23 201239350 37243twf.d0c/l 一測試平台，具有一探針； 一溫度感測器，配置於該測試平台中； 一可控溫構件，用於改變測試平台的溫度；以及 一攝影機’配置於該測試平台上方。 19.如申請專利範圍第1項所述之測試單元，其中該 導電插塞的材料包括金屬。 2〇·如申請專利範圍第1項所述之測試單元，其中該 基底的材料包括石夕。 21. 如申請專利範圍第1項所述之測試單元，其中該 導電插塞為矽導通孔（Through Silicon Via; TSV)或導孔 (via) ° 22. 如申請專利範圍第1項所述之測試單元，其中該 第一導線與該第二導線為線狀或蛇狀。 23· —種測試單元的量測方法，包括： 提供一待測樣品，該待測樣品包括一基底、至少一導 電插塞、一第一導線與一第二導線； 建立該第一導線的一第一電阻溫度係數（Temperature Coefficient of Resistance : TCR )曲線以及建立該第二導線 的一第二TCR曲線； 施加一第一電流值U)至該第一導線以量測該第一 導線之一第一電壓值（VJ，以及施加一第二電流值（12) 至該第二導線以量測該第二導線之一第二電壓值（V2); 取得該第一導線的一第一熱功率值（Ρ〇與一第一電 阻值（Ωι)以及該第二導線的一第二熱功率值（P2)與一 24 201239350 P51990137TW 37243twf.doc/I 第二電阻值（Ω2); 藉由§玄第一電阻值（ί^)取得該第—Tcr曲線上對 應的5亥第一導線的一第一溫度值（Ti)，以及藉由該第_ 電阻值（Ω2)取得該第二TCR曲線上對應的該^二導線二 一第二溫度值（τ2); 量測該基底的一底面溫度（TJ ;以及 藉由該第-導線之該第一溫度值d)、該第一熱功 率值（Pi)與邊底面溫度（Tc)取得該第一導線的一第一 熱阻值（Ri) ’以及藉由該第二導線之該第二溫度值（丁2)、 該第二熱功率值（P2)與該底面溫度 線的-第二熱阻值U2)，其中藉由該第一熱;值第 及該第二熱阻值（R2)取得料電她的—熱阻差異值。 24_如申#專利範圍第23項所述之測試單元的量測 方法，其中該第-電流值（Ιι)與該第二電流值⑹相同 或不同。 25·如申請專利範圍第23項所述之測試單元的量測 方^更包括將該熱阻差異值與一黃金數據（g〇idendata) 比較，以雜4導電插塞的完整性或熱傳性能。 方二利範圍第25 ·斤述之測試單元的量測 / - ^H金數據是藉由電腦模擬而提供。 方.广利範圍第25項所述之測試單元的量測 =單==數據是藉由量測單片合格並完整之樣品 28.如申„月專利範圍帛25顧述之測試單元的量測 25 201239350 .w 37243twf.doc/I 方法，其中該黃金數據是藉由量測統計學定義之大數量級 之樣品的測試單元而提供。 29.如申請專利範圍第23項所述之測試單元的量測 方法，其中建立該第一 TCR曲線及建立該第二TCR曲線 的方法包括： (1) 將該待測樣品置入一測試平台上； (2) 改變該測試平台的溫度至一第一溫度，此時該第 -溫度等於該待測樣品上該第—導線與該第二導線的溫 度； (3) 在該第一溫度下，分別施加毫安級的微小電流至 該第-導線及該第二導線，崎針制該第—導線的電壓 值以及該第二導線的電壓值，並計算出對應的該第一導線 的電阻值及該第二導線的電阻值； (4) 改皮5亥測试平台的溫度至一第二溫度，重複步驟 (3) ’以得到在该第二溫度下對應的該第一導線的電阻值及 $亥第一導線的電阻值；以及 (5) 改麦3玄測试平台的溫度並重複步驟(4)，將該測試 平台的溫度與該溫度下該第一導線的電阻值作圖，以得到 該第一導線之該第一 TCR曲線，以及將該測試平台的溫度 與該溫度下該第二導線的電阻值作圖，以得到該第二導線 之該第二TCR曲線。 μ 一 、30.如申請專利範圍第29項所述之測試單元的量測 方法’其中該測試平台設置有—溫度感測器以偵測該測試 平台之溫度，及一可控溫構件控制該測試平台之溫度。 26 201239350 P51990137TW 37243twf.doc/I 31. 如申請專利範圍第30項所述之測試單元的量測 方法，其中該可控溫構件包括恆溫箱、加熱盤、油浴池或 其組合。 32. 如申請專利範圍第23項所述之測試單元的量測 方法，其中該基底之表面上設置有該第一導線與該第二導 線。 33. 如申請專利範圍第23項所述之測試單元的量測 方法，其中該待測樣品包括如申請專利範圍第1項至第22 項中任一項所述的測試單元。 34. 如申請專利範圍第23項所述之測試單元的量測 方法，其中該第一導線的該第一熱功率值與該第一電阻 值，以及該第二導線的該第二熱功率值與該第二電阻值， 係由下列方程式計算取得， P = IxV ， Ω = V/I ， 其中Ρ是熱功率，Ω是電阻，I是電流，V是電壓。 35. 如申請專利範圍第23項所述之測試單元的量測 方法，其中該第一導線的該第一熱阻值以及該第二導線的 該第二熱阻值，係由下列方程式計算取得， R=(T-TC)/P， 其中R是熱阻，T是導線溫度，P是熱功率。 27