机械强度测试设备、半导体装置的制造方法与测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种机械强度测试设备、半导体装置的制造方法与测试方法。制造方法包括下列步骤。提供一待测物。待测物包括一晶片、一绝缘层与多个导电柱。晶片包括多个芯片区。晶片的表面具有多个第一与第二盲孔。第一盲孔位于芯片区外，第二盲孔位于芯片区内。绝缘层覆盖晶片的表面及第一与第二盲孔的孔壁。导电柱填充于第一与第二盲孔内，且绝缘层位于导电柱与第一盲孔的孔壁及第二盲孔的孔壁之间。进行一机械强度测试，以测试绝缘层、导电柱与第一盲孔的孔壁之间的结合强度。在合格通过机械强度测试后，将芯片区的导电柱电连接一元件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制造方法与测试设备，且特别是涉及一种半导体装置的制造方法与机械强度测试设备。
技术介绍
随着电脑及通讯等产品功能的快速发展及提升，近年来半导体相关产业为了满足电子产品多元化及轻薄微小化等功能的需求，使得芯片封装制作工艺业逐渐脱离传统的技术而朝向高功率、高密度、低成本、轻、薄、短、小等高精密度制作工艺发展，而三维堆叠式芯片(3D stacked IC)的技术发展便是用来满足这些需求。虽然三维堆叠式芯片的概念早在数年前就已被提出，但以半导体制作工艺进入纳米等级后，最待克服的问题就是硅导通孔 (through silicon via,TSV)的合格率问题。如何测试TSV的强度及其合格率，更是可靠度测试中最主要的议题。以目前的测试方法中，大多是在3DIC堆叠完成后才做可靠度测试， 而往往其中的TSV结构在芯片堆叠前就已经属于不良品，使用不良的TSV进行芯片堆叠的制作工艺就变成是浪费成本时间且无效益。所以，如何在芯片堆叠前检测TSV的强度及合格率就变的十分重要。传统在封装测试方法中，常使用剪力测试(Shear test)将锡球推动，以测试球闸阵列封装(Ball Grid Array, BGA)结构的锡球强度，以是否破坏锡球的规范力量得到锡球的可靠度。另外，一般打线接合(wire bond)的封装结构是利用钩子将导线钩段与否做可靠度的判断标准。一般3DIC integration制作工艺，如图17所示，在制作电镀铜TSV与Cu CMP (Chemical MechanicalPolishing/Planarization,化学机械研磨法)后，需要对 TSV 做强度测试，但目前并无TSV结构强度测试设备与方法。
技术实现思路
本专利技术目的是避免后续利用含TSV的芯片做好3D堆叠时才发现TSV结构失效的情形。本专利技术提供一种半导体装置的制造方法，可解决不良硅导通孔造成半导体装置的制造成本提高的问题。本专利技术提供一种机械强度测试设备，可在应用硅导通孔进行芯片堆叠前对硅导通孔进行机械强度测试。本专利技术提供一种半导体装置的测试方法，可解决不良硅导通孔造成半导体装置的制造成本提高的问题。为达上述目的，本专利技术的半导体装置的制造方法包括下列步骤，提供一晶片，该晶片具有一第一表面与一第二表面；形成多数盲孔于该晶片的第一表面上；形成一绝缘层于该盲孔壁与该晶片的第一表面上；形成一导电柱于该盲孔内，使该导电柱的第一表面露出该绝缘层；提供一外力于该导电柱的第一表面，通过该导电柱破坏与否判断该导电柱的机械强度。本专利技术的机械强度测试设备包括一测试治具、一驱动器以及一数据记录器。测试治具用以测试一待测物的一绝缘层、多个导电柱其中之一与导电柱所在的一开孔的孔壁之间的结合强度。该测试治具包括一施力机构，对该待测物施予一外力，通过该导电柱破坏与否判断该导电柱的机械强度。驱动器连接并驱动测试治具。数据记录器用以记录驱动器提供给测试治具的驱动能量。本专利技术的半导体装置的测试方法包括下列步骤，提供一待测物，该待测物包括一晶片、一绝缘层与多个导电柱，该晶片具有相对的一第一表面与一第二表面，该晶片的第一表面具有多个盲孔，该绝缘层覆盖该盲孔的孔壁，该盲孔内充填一导电柱；提供一外力于该导电柱的第一表面，通过该导电柱破坏与否判断该导电柱的机械强度；以及在通过前一步骤测试后，自该晶片切割出多数芯片，并经该导电柱电连接一元件。 基于上述，本专利技术的半导体装置的制造方法先测试导电柱的机械强度，确认合格后才进行芯片后续的制作工艺，可降低制作工艺成本。本专利技术的机械强度测试设备可测试导电柱的机械强度。本专利技术的半导体装置的测试方法可建立各种尺寸的导电柱所对应的标准结合强度的数据库。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。附图说明图1为本专利技术一实施例的半导体装置的制造方法的流程图；图2A至图20为本专利技术另一实施例的半导体装置的制造方法的局部剖面示意图；图3是图2D的待测物的上视图；图4A与图4B为本专利技术再一实施例的半导体装置的制造方法的机械强度测试的局部剖面示意图；图5A为本专利技术又一实施例的半导体装置的制造方法的机械强度测试的局部剖面示意图；图5B与图5C为本专利技术再一实施例的半导体装置的制造方法的机械强度测试的局部剖面示意图；图6A为本专利技术另一实施例的半导体装置的制造方法的机械强度测试的局部剖面示意图；图6B为本专利技术再一实施例的半导体装置的制造方法的机械强度测试的局部剖面示意图；图7至图9为本专利技术另三种实施例的半导体装置的制造方法的机械强度测试的局部剖面示意图；图IOA为本专利技术一实施例的半导体装置的测试方法的流程图；图IOB为图IOA的测试方法中的机械强度测试的局部剖面示意图；图11为本专利技术一实施例的机械强度测试设备的示意图；图12为本专利技术另一实施例的机械强度测试设备的示意图；图13A为本专利技术另一实施例的机械强度测试设备的示意图；图13B为图13A的机械强度测试设备进行另一机械强度测试的示意图14为本专利技术另一实施例的机械强度测试设备的顶针；图15为本专利技术再一实施例的机械强度测试设备的示意图；图16为本专利技术又一实施例的机械强度测试设备的示意图；图17为传统3DIC integration制作工艺的示意图。主要元件符号说明SllO S130、S210 S230 步骤50 元件100,700 待测物102 芯片104、106 测试片110:晶片112、712、130A 第一表面114、714、130B 第二表面120、720:绝缘层130、730:导电柱132:导电层140、160:线路层150 支撑基板170 凸块H12 第一盲孔H14 第二盲孔RlO 芯片区R20:区域R3O:切割道PlO 感光粘胶层P12 粘胶片200、300、400、500、600 机械强度测试设备202、302、402、502、602 测试治具210 探头220,320 垫片222、322:开口230、330、430 驱动器240,340,440 数据记录器310:吸嘴410,412 顶针710 基板H72 盲孔具体实施方式图1为本专利技术一实施例的半导体装置的制造方法的流程图。请参照图1，本实施例的半导体装置的制造方法是提供一晶片，该晶片具有一第一表面与一第二表面；形成多数盲孔于该晶片的第一表面上；形成一绝缘层于该盲孔壁与该晶片的第一表面上；形成一导电柱于该盲孔内，使该导电柱的第一表面露出该绝缘层；提供一外力于该导电柱的第一表面，通过该导电柱破坏与否判断该导电柱的机械强度。由上述内容可知，在本实施例的半导体装置的制造方法中，会先确定导电柱有合格的强度，才使用位于同一待测物上的芯片区的导电柱进行后续制作工艺。如此，可减少因为导电柱不良而导致制造完成的半导体装置属于不良品的机率，进而降低制造时间与成本。以下，将列举更多具体的实施例，但本专利技术不限定于此。本专利技术可随机抽样测试或也可于制作工艺中安排测试，随机抽样测试是以批次方式了解晶片的导电柱合格率，来决定此批晶片是否可用。如在制作工艺中测试，则对于每一片的晶片挑选将更直接且有帮助。不管是那一种方式，均为本专利技术所保护的精神范围内。图2A至图20为本专利技术另一实施例的半导体装置的制造方法的局部剖面示意图， 而图3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2010.11.26 TW 991410421.一种半导体装置的制造方法，包括提供一晶片，该晶片具有第一表面与第二表面；形成多数盲孔于该晶片的第一表面上；形成一绝缘层于该盲孔壁与该晶片的第一表面上；形成一导电柱于该盲孔内，使该导电柱的第一表面露出该绝缘层；及提供一外力于该导电柱的第一表面，通过该导电柱破坏与否判断该导电柱的机械强度。2.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中该外力为一拉力方式、一推顶力方式、一吸力方式或一弯曲方式。3.如权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其中该拉力方式包括 将一探头连接该些导电柱的第一表面；以及通过该探头施加一拉力于该导电柱。4.如权利要求3所述的半导体装置的制造方法，其中将该探头连接该导电柱的步骤包括形成一感光粘胶层于该晶片的第一表面；光刻蚀刻该感光粘胶层，以于各该导电柱的第一表面形成一粘胶片；以及将该探头经由该粘胶片连接该导电柱的第一表面。5.如权利要求4所述的半导体装置的制造方法，其中将该探头经由该粘胶片连接该导电柱的第一表面前，还包括配置一垫片在该第一表面上，该垫片具有至少一开口，该开口暴露该第一盲孔的导电柱，使该探头由该开口接触该粘胶片。6.如权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其中该吸力方式包括 将一吸嘴对准该第一盲孔的导电柱的第一表面；以及通过该吸嘴施加一吸力于该导电柱的第一表面。7.如权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其中该推顶力方式包括 使该晶片暴露至少一第一盲孔内的该导电柱；以及以一顶针施加一推顶力于该导电柱的第一表面或第二表面。8.如权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其中使该晶片暴露至少一第一盲孔内的该导电柱的方式包括在该晶片的第二表面形成一测试孔，该测试孔暴露至少一第一盲孔内的该导电柱。9.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中该晶片的盲孔内设有该导电柱， 使形成一待测物。10.如权利要求9所述的半导体装置的制造方法，其中在提供一外力于该导电柱的第一表面，通过该导电柱破坏与否判断该导电柱的机械强度前，还包括将一测试片由该待测物分离出来，该测试片包括至少一个该些第一盲孔，该机械强度测试包括对该测试片进行三点弯曲测试或是四点弯曲测试。11.如权利要求10所述的半导体装置的制造方法，其中在提供一外力于该导电柱的第一表面，通过该导电柱破坏与否判断该导电柱的机械强度前，还包括使该测试片上的至少一个该些导电柱的两端都被暴露。12.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中在判断该导电柱的机械强度之后，还包括在该绝缘层与导电柱上形成一第一线路层；将一支撑基板与该第一线路层接合；将该晶片从该第二表面薄化，直到暴露该导电柱；在薄化后的该晶片的该第二表面上形成一第二线路层，该第二线路层电连接该导电柱；在该第二线路层上形成至少一凸块；以及移除该支撑基板。13.如权利要求12所述的半导体装置的制造方法，其中在移除该支撑基板之后，还包括使该导电柱经由该凸块而电连接一元件。14.一种机械强度测试设备，包括测试治具，用以测试一待测物的一绝缘层、多个导电柱其中之一与该导电柱所在的一开孔的孔壁之间的结合强度，该测试治具包括一施力机构，对该待测物施予一外力，通过该导电柱破坏与否判断该导电柱的机械强度；一驱动器，连接并驱动该测试治具；以及数据记录器，用以记录该驱动器提供给该测试治具的驱动能量。15.如权利要求14所述的机械强度测试设备，其中该施力机构为一拉力机构、一推力机构、一吸力机构或一弯曲机构。16.如权利要求15所述的机械强度测试设备，其中该施力机构包括一探头，用以连接该开孔内的该导电柱的第一表面，并施加一拉力于该导电柱。17.如权利要求16所述的机械强度测试设备，其中该施力机构还包括一垫片，用以配置于该待测物上，该垫片具有一开口，该探头用以通过该开口而连接该导电柱。18.如权利要求16所述的机械强度测试设备，其中该驱动器为一拉伸器。19.如权利要求15所述的机械强度测试设备，其中该吸力机构包括一吸嘴，用以对准该开孔内的该导电柱的第一表面，并施加一吸力于该导电柱。20.如权利要求19所述的机械强度测试设备，其中该吸力机构还包括一垫片，用以配置于该待测物上，该垫片具有一开口，该吸嘴用以通过该开口而对准该导电柱。21...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢明哲，刘汉诚，谭瑞敏，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：