TW201803236A - 電氣特性之檢查方法、及半導體裝置之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種即便於半導體裝置之電極不凸出的情況下，亦能檢查半導體裝置之電氣特性的電氣特性之檢查方法。該電氣特性之檢查方法具有：貼附步驟(A)，其係於半導體裝置之電極貼附含有導電性粒子之異方性導電膠膜；及檢查步驟(B)，其係隔著異方性導電膠膜使探針按壓於半導體裝置之電極，以檢查半導體裝置之電氣特性。檢查步驟(B)中，半導體裝置之銲墊電極(13a)與探針(30)透過異方性導電膠膜(20)之導電性粒子(20a)而連接。

Description

電氣特性之檢查方法
本技術係關於一種形成於晶圓、晶片等上之半導體裝置的電氣特性之檢查方法。本申請案係以2016年4月12日於日本申請之日本專利申請號特願2016-079852為基礎且主張其優先權，該申請案係以參照之方式沿用於本申請案。
以往，晶圓級、晶片級之半導體裝置之電氣特性評估係使探針直接接觸銲墊或凸塊而實施(例如，參照專利文獻1)。根據該方法，雖可進行封裝前或三次元安裝前之檢查，但因使探針直接接觸電極等，有導致電極等受損之情形；檢查合格品於安裝後，有因檢查引起之受損而產生不合格品之情形。
對此，已知於QFP(Quad Flat Package，四面扁平封裝)、BGA(Ball grid array，球柵矩陣)等封裝設備之電氣特性評估中，於封裝之焊料銲點凸塊或引線接腳與檢查電路基板之間，使用具有規則地嵌入於聚矽氧橡膠中之鍍金金屬細線之異向導電性彈性體連接器(例如，參照專利文獻2)。
專利文獻1：日本專利特開2009-042008號公報
專利文獻2：日本專利特開平08-055648號公報
然而，於專利文獻2所記載之彈性體連接器，例如於如絕緣層形成開口般銲墊般電極不凸出的情況下，將難以與半導體裝置連接，從而難以進行半導體裝置之電氣特性的檢查。
為了解決上述問題，本技術提供一種即便於半導體裝置之電極不凸出的情況下，亦能進行半導體裝置之電氣特性之檢查的電氣特性之檢查方法。
本技術之發明者們，經過細心研究後發現，藉由使用含有導電性粒子之異方性導電膠膜作為連接器，即便於半導體裝置之電極不凸出的情況下，亦能進行半導體裝置之電氣特性之檢查。
即，本技術之電氣特性之檢查方法具有：貼附步驟，其係於半導體裝置之電極貼附含有導電性粒子之異方性導電膠膜；及檢查步驟，其係隔著上述異方性導電膠膜使探針按壓於上述半導體裝置之電極，以檢查半導體裝置之電氣特性。
而且，本技術之半導體裝置之製造方法具有：積體電路形成步驟，其係於晶圓形成半導體裝置；第1檢查步驟，其係檢查上述半導體裝置之電氣特性；安裝步驟，其係將上述第1檢查步驟中正常的半導體裝置之晶片安裝於基板；及第2檢查步驟，其係檢查上述安裝步驟後之半導體裝置之電氣特性；上述第1檢查步驟或第2檢查步驟中之至少一者中， 於半導體裝置之電極貼附含有導電性粒子之異方性導電膠膜，隔著上述異方性導電膠膜，使探針按壓於上述半導體裝置之電極，而檢查電氣特性。
根據本技術，因為隔著含有導電性粒子之異方性導電膠膜而使探針按壓於半導體裝置之電極，故即便於半導體裝置之電極不凸出的情況下，亦能進行電氣特性檢查。
11‧‧‧晶圓
11a‧‧‧貫通電極
12‧‧‧第1配線層
13‧‧‧第2配線層
13a‧‧‧銲墊電極
14‧‧‧支承基板
20、21、22‧‧‧異方性導電膠膜
20a‧‧‧導電性粒子
30、31、32‧‧‧探針
51‧‧‧晶圓
51a‧‧‧貫通電極
52‧‧‧第1配線層
53‧‧‧第2配線層
53a‧‧‧凸塊電極
53b‧‧‧銲墊電極
54‧‧‧支承基板
61‧‧‧中介層基板
62a、62b、62c‧‧‧熱固性接著劑
圖1係示意性地表示於形成在晶圓上的半導體裝置之電極貼附異方性導電膠膜的貼附步驟的剖視圖。
圖2係示意性地表示隔著異方性導電膠膜使探針按壓於半導體裝置之電極的檢查步驟的剖視圖。
圖3係示意性地表示隔著異方性導電膠膜使探針按壓於半導體裝置之電極的檢查步驟之變形例的剖視圖。
圖4係示意性地表示半導體裝置之製造方法之一形態的剖視圖。
以下，對於本技術之實施形態，按照下述順序進行詳細說明。
1.電氣特性之檢查方法
2.半導體裝置之製造方法
<1.電氣特性之檢查方法>
應用本技術的電氣特性之檢查方法具有：貼附步驟(A)，其係於半導體裝置之電極貼附含有導電性粒子之異方性導電膠膜；及檢查步驟(B)， 其係隔著異方性導電膠膜使探針按壓於半導體裝置之電極，而檢查半導體裝置之電氣特性。藉此，由於半導體裝置之電極與探針透過異方性導電膠膜之導電性粒子而連接，故能檢查半導體裝置之電氣特性。
半導體裝置可為形成於晶圓上之晶圓級、單片化之晶片級、封裝後之封裝級中之任一種。以下，針對貫通電極貫穿於晶圓之厚度方向而形成之半導體裝置的晶圓級之電氣特性之檢查方法，說明貼附步驟(A)、檢查步驟(B)及於檢查步驟(B)後自半導體裝置剝離異方性導電膠膜的剝離步驟(C)。
[貼附步驟(A)]
圖1係示意性地表示於形成在晶圓上之半導體裝置之電極貼附異方性導電膠膜的貼附步驟的剖視圖。如圖1所示，貼附步驟(A)中，於半導體裝置之電極，貼附含有導電性粒子20a之異方性導電膠膜20。
作為示例表示之半導體裝置，例如，具備：具有貫通電極11a之晶圓11、形成有積體電路之第1配線層12、及具有銲墊電極13a之第2配線層13。而且，於半導體裝置之第1配線層12側，具備支承基板14作為使晶圓11薄膜化時之支撐材。
晶圓11例如為矽基板，具有貫穿於基板厚度方向之貫通電極11a。貫通電極11a亦稱為TSV(矽通孔)，一端電性連接於積體電路，將積體電路之端子引出至第2面側。
第1配線層12形成於晶圓11之第1面(所謂表面)側，且具有連接於貫通電極11a之一端的積體電路。積體電路係於晶圓11上聚積例如具有電晶體、阻抗(電阻)、電容器等之功能的元件而成者。
第2配線層13形成於晶圓11之第2面(所謂背面)側，且具有與貫通電極11a之另一端電性連接的銲墊電極13a。銲墊電極13a由於絕緣膜之開口而較第2配線層13之表面更靠內部側。
異方性導電膠膜20係於黏合劑中分散有導電性粒子20a而成者。作為黏合劑，並無特別限定，於後述之檢查步驟(B)中，可使用藉由探針之按壓而適當流動的樹脂。此種黏合劑，可列舉例如環氧樹脂系、丙烯酸樹脂系、聚矽氧橡膠系等。再者，為了便於說明，圖1所示之異方性導電膠膜20係設為含有導電性粒子20a之單層，但並不限於此，例如，亦可層疊含有導電性粒子20a之層，使導電性粒子沿縱方向排列。而且，由於異方性導電膠膜20並非用於接著，故可不調配固化劑，但為了於後述之檢查步驟(B)中獲得異方性導電膠膜之適當的黏度、或於後述之剝離步驟(C)中方便剝離異方性導電膠膜，亦可調配固化劑。
而且，異方性導電膠膜20之厚度，自探針對導電性粒子20a之捕捉性之觀點出發，係以導電性粒子20a之平均粒徑之50~1000%為佳，80~500%尤佳，90~200%甚佳。因為異方性導電膠膜20並非用於接著，故導電性粒子20a亦可露出。
作為導電性粒子20a，可使用異方性導電膠膜中使用之導電性粒子。此種導電性粒子中，以使用樹脂粒子之表面形成有導電層者為佳。作為樹脂粒子，可使用例如環氧樹脂、酚樹脂、丙烯酸樹脂、丙烯腈苯乙烯(AS)樹脂、苯代三聚氰胺樹脂、二乙烯苯系樹脂、苯乙烯系樹脂等之粒子。藉此，探針按壓時導電性粒子20a受壓縮，故能抑制銲墊電極13a受損。
導電性粒子20a之平均粒徑通常為1~30μm，尤佳為2~20μm，甚佳為2.5~15μm，且較電極之寬度小為佳。藉此，能提高探針與電極之間的導電性粒子之捕捉性。
關於導電性粒子20a之黏合劑中之平均粒子密度，自連接性之觀點出發，較佳為100~100000個/mm2，尤佳為500~80000個/mm2。於俯視膜時，導電性粒子20a可分別獨立，且可任意地配置存在。於將導電性粒子20a以既定之位置關係配置時，可根據電極之尺寸或布置而設定個數密度或導電性粒子間距離等。藉此，亦能夠對應今後所看好之40μm間距左右的電極。
[檢查步驟(B)]
圖2係示意性地表示隔著異方性導電膠膜使探針按壓於半導體裝置之電極的檢查步驟的剖視圖。如圖2所示，檢查步驟(B)中，隔著異方性導電膠膜20使探針30按壓於半導體裝置之電極而檢查半導體裝置之電氣特性。藉此，由於探針30並不直接接觸半導體裝置之電極，故能抑制電極等受損。
探針30係用於檢查電氣特性之探針，如圖2所示，以相對於電極面呈垂直豎立為佳。探針30亦可排列有複數個接腳。關於探針30之頂端形狀，自導電性粒子20a之捕捉之觀點出發，以平面、凹面、鋸齒面等為佳。關於探針30之頂端直徑，只要導電性粒子20a之捕捉性高，則並無特別限定，雖於半導體裝置之電極不凸出的情況下，以小於電極之寬度為佳，但於半導體裝置之電極凸出的情況下，在鄰接電極不會短路之範圍內亦可大於電極之寬度。
電氣特性之檢查係藉由測定例如電晶體、阻抗(電阻)、電容器等之特性而進行。
[剝離步驟(C)]
剝離步驟(C)中，自半導體裝置剝離異方性導電膠膜20。剝離方法並無特別限定，亦可於使異方性導電膠膜20固化後再剝離。而且，亦可於剝離異方性導電膠膜20後洗淨晶圓。
再者，於未使異方性導電膠膜20完全固化時，可再利用異方性導電膠膜20。而且，當探針之按壓所致的導電性粒子之移動較小時，能於膜面內之同一區域使用複數次。
[變形例]
上述之電氣特性之檢查方法中，係於形成有半導體裝置之晶圓之單面貼附異方性導電膠膜，但亦可於晶圓之雙面貼附異方性導電膠膜。即，上述之貼附步驟中，亦可於半導體裝置之第1面之電極貼附含有導電性粒子之第1異方性導電膠膜，且於半導體裝置之第2面之電極貼附含有導電性粒子之第2異方性導電膠膜，於上述之檢查步驟中，亦可隔著第1異方性導電膠膜使第1探針按壓於半導體裝置之第1面之電極，且隔著第2異方性導電膠膜使第2探針按壓於半導體裝置之第2面之電極。
圖3係示意性地表示隔著異方性導電膠膜使探針按壓於半導體裝置之電極的檢查步驟之變形例的剖視圖。作為變形例表示之半導體裝置，例如具備包含貫通電極15a之晶圓15，且於晶圓15形成有積體電路。貫通電極15a之兩端所連接之電極係自晶圓15凸出，於晶圓15之雙面分別貼附有含有導電性粒子21a、22a之異方性導電膠膜21、22。作為異方性導 電膠膜21、22之貼附方法，可列舉積層(lamination)。
於檢查電氣特性時，以使探針31、32相對向而按壓第1面之電極及第2面之電極為佳。藉此，藉由探針31、32夾住晶圓15，故可提高探針31、32之位置對準精度。
藉由如此將異方性導電膠膜用作連接器，即便為利用TSV技術之三次元安裝封裝等具有雙面端子構造之晶片或晶圓，亦能進行電氣特性之檢查。
<2.半導體裝置之製造方法>
應用本技術的半導體裝置之製造方法具有：積體電路形成步驟(A1)，其係於晶圓形成半導體裝置；第1檢查步驟(B1)，其係檢查半導體裝置之電氣特性；安裝步驟(C1)，其係將第1檢查步驟(B1)中正常的半導體裝置之晶片安裝於基板；及第2檢查步驟(D1)，其係檢查安裝步驟(C1)後之半導體裝置之電氣特性；第1檢查步驟(B1)或第2檢查步驟(D1)中之至少一者中，於半導體裝置之電極貼附含有導電性粒子之異方性導電膠膜，隔著異方性導電膠膜使探針按壓於半導體裝置之電極，檢查電氣特性。
以下，針對將貫穿於晶圓之厚度方向而形成有貫通電極的半導體裝置之晶片三次元安裝於基板的方法，對於積體電路形成步驟(A1)、第1檢查步驟(B1)、於晶圓形成貫通電極之貫通電極形成步驟(B2)、檢查貫通電極之電氣特性之貫通電極檢查步驟(B3)、安裝步驟(C1)、及第2檢查步驟(D1)進行說明。
圖4係示意性地表示應用本技術的半導體裝置之製造方法之一形態的剖視圖，圖4(A)表示於第1面形成有半導體裝置的晶圓之剖 面，圖4(B)表示於第2面形成有連接於貫通電極之電極的晶圓之剖面，圖4(C)表示已單片化之晶片的剖面，圖4(D)表示積層有晶片之3次元安裝體的剖視圖。
[積體電路形成步驟(A1)]
如圖4(A)所示，積體電路形成步驟(A1)中，於晶圓51之第1面，形成包含半導體裝置之第1配線層52。
[第1檢查步驟(B1)]
第1檢查步驟(B1)中，進行檢查半導體裝置之電氣特性的晶圓測試(電路測試)。作為第1檢查步驟中之檢查方法，可使用上述之電氣特性之檢查方法。當晶圓測試中為正常時，於晶圓51之第1面貼附作為支撐材之支承基板54，自第2面側使晶圓51之厚度變薄。當晶圓測試中為異常時，廢棄晶圓51。
[貫通電極形成步驟(B2)]
如圖4(B)所示，貫通電極形成步驟(B2)中，於晶圓51形成貫通電極51a。例如，於晶圓51形成深孔，且於其內部披覆薄的絕緣膜，藉由利用導電材料填埋內部形成貫通電極51a。貫通電極51a之第1面側與第1配線層52之積體電路之既定的內部配線接觸，形成電性連接。
而且，於貫通電極51a之第2面側形成電極連接配線，形成第2配線層53。本例中，形成與貫通電極51a連接之凸塊電極53a及銲墊電極53b。例如，於第2面側之電極連接配線上形成絕緣膜，塗布光阻，進行曝光及RIE(Reactive Ion Etching，反應式離子蝕刻)加工，於凸塊電極53a及銲墊電極53b之部位，使絕緣膜5開口，利用迴銲形成凸塊電極53a。
[貫通電極檢查步驟(B3)]
貫通電極檢查步驟中，於貫通電極貼附含有導電性粒子之異方性導電膠膜，隔著異方性導電膠膜檢查貫通電極之電氣特性。貫通電極測試主要為貫通電極51a之導通測試(開路、短路不良)，但亦可通過貫通電極51a進行第1檢查步驟(B1)之電路測試。貫通電極測試中，亦可使用上述之電氣特性之檢查方法。本技術中，由於使用異方性導電膠膜作為連接器，故突起狀之凸塊電極53a、不凸出之銲墊電極53b均能進行電氣特性之檢查。
[安裝步驟(C1)]
如圖4(C)所示，第1檢查步驟(B1)及貫通電極檢查步驟(B3)中為正常的半導體裝置單片化為晶片，剝離支承基板54。
繼而，如圖4(D)所示，將半導體裝置之晶片三次元安裝於基板。例如可於中介層基板61上積層配置複數個半導體裝置之晶片與熱固性接著劑62a、62b、62c，並進行一次性壓接，從而進行三次元安裝。
[第2檢查步驟(D1)]
最後，檢查經三次元安裝之封裝品的電氣特性。最終測試中，亦可使用上述之電氣特性之檢查方法。即，於中介層基板61之電極貼附異方性導電膠膜，隔著異方性導電膠膜檢查半導體裝置之電氣特性。
如以上說明，於第1檢查步驟(B1)、貫通電極檢查步驟(B3)、及第2檢查步驟(D1)之所有測試中，可將異方性導電膠膜用作連接器而檢查電氣特性。而且，該等測試可載入至自動探針(autoprobe)，故能減少試驗時間及成本。而且，習知的連接器中，僅能進行封裝級檢查，而本技術中能進行晶圓級檢查，且能進行三次元安裝前或封裝前之事前篩 選。
再者，上述之半導體裝置之製造方法中，係以後鑽孔程序(via-last process)進行說明，但亦可設為先鑽孔程序(via-first process)。先鑽孔程序中，貫通電極形成步驟(B2)及貫通電極檢查步驟(B3)係於積體電路形成步驟(A1)前之階段進行。而且，上述之貫通電極測試中，係對於晶圓狀態下進行的情況進行說明，但只要不會影響操作性，則亦可於晶片狀態下進行。本技術中，異方性導電膠膜相對柔軟，故即便於晶片狀態下亦能抑制晶片破壞。
11‧‧‧晶圓
11a‧‧‧貫通電極
12‧‧‧第1配線層
13‧‧‧第2配線層
13a‧‧‧銲墊電極
14‧‧‧支承基板
20‧‧‧異方性導電膠膜
20a‧‧‧導電性粒子
30‧‧‧探針

Claims (8)

  1. 一種電氣特性之檢查方法，其具有：貼附步驟，其係於半導體裝置之電極貼附含有導電性粒子之異方性導電膠膜；及檢查步驟，其係隔著上述異方性導電膠膜使探針按壓於上述半導體裝置之電極而檢查電氣特性。
  2. 如申請專利範圍第1項之電氣特性之檢查方法，其中，上述貼附步驟中，於上述半導體裝置之第1面之電極，貼附含有導電性粒子之第1異方性導電膠膜，並且於上述半導體裝置之第2面之電極，貼附含有導電性粒子之第2異方性導電膠膜，上述檢查步驟中，隔著上述第1異方性導電膠膜使第1探針按壓於上述半導體裝置之第1面之電極，並且隔著上述第2異方性導電膠膜使第2探針按壓於上述半導體裝置之第2面之電極。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之電氣特性之檢查方法，其中，上述檢查步驟後，進而具有自上述半導體裝置剝離上述異方性導電膠膜之剝離步驟。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之電氣特性之檢查方法，其中，上述半導體裝置形成於晶圓上。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之電氣特性之檢查方法，其中，上述導電性粒子係於樹脂粒子之表面形成有導電層而成。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之電氣特性之檢查方法，其中，上述導電性粒子之平均粒徑小於上述電極之寬度。
  7. 一種半導體裝置之製造方法，其具有： 積體電路形成步驟，其係於晶圓形成半導體裝置；第1檢查步驟，其係檢查上述半導體裝置之電氣特性；安裝步驟，其係將上述第1檢查步驟中正常的半導體裝置之晶片安裝於基板；及第2檢查步驟，其係檢查上述安裝步驟後之半導體裝置之電氣特性；上述第1檢查步驟或第2檢查步驟中之至少一者中，於半導體裝置之電極貼附含有導電性粒子之異方性導電膠膜，隔著上述異方性導電膠膜使探針按壓於上述半導體裝置之電極而檢查電氣特性。
  8. 如申請專利範圍第7項之半導體裝置之製造方法，其進而具有：貫通電極形成步驟，其係於晶圓形成貫通電極；及貫通電極檢查步驟，其係檢查上述貫通電極之電氣特性；上述安裝步驟中，將上述第1檢查步驟及上述貫通電極檢查步驟中正常的半導體裝置之晶片三次元安裝於基板，上述貫通電極檢查步驟中，於貫通電極貼附含有導電性粒子之異方性導電膠膜，隔著上述異方性導電膠膜使探針按壓於上述貫通電極而檢查電氣特性。
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