半导体装置、估计寿命的设备和估计寿命的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及半导体装置、估计寿命的设备和估计寿命的方法。根据一个实施例，一种半导体装置包括电路板、层叠在电路板上方的多个半导体芯片、第一和第二凸起、第三和第四凸起以及第一和第二检测单元。第一和第二凸起被设置在电路板与半导体芯片之间的空隙中或者两个半导体芯片之间的空隙中。第三凸起和第四凸起被设置在除了其中设置有所述第一和第二凸起的空隙之外的任何空隙中。第一检测单元电连接到第一凸起以检测第一凸起的破损并生成指示所述第一凸起的破损的第一信号。第二检测单元电连接到第三凸起以检测第三凸起的破损并生成指示第三凸起的破损的第二信号。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。根据一个实施例，一种半导体装置包括电路板、层叠在电路板上方的多个半导体芯片、第一和第二凸起、第三和第四凸起以及第一和第二检测单元。第一和第二凸起被设置在电路板与半导体芯片之间的空隙中或者两个半导体芯片之间的空隙中。第三凸起和第四凸起被设置在除了其中设置有所述第一和第二凸起的空隙之外的任何空隙中。第一检测单元电连接到第一凸起以检测第一凸起的破损并生成指示所述第一凸起的破损的第一信号。第二检测单元电连接到第三凸起以检测第三凸起的破损并生成指示第三凸起的破损的第二信号。【专利说明】相关申请的交叉引用本申请基于并要求于2012年9月28日提交的序列号为2012-218786的在先日本专利申请的优先权的权益，其全部内容通过引用并入本文中。
在此描述的实施例一般涉及。
技术介绍
在层叠的半导体装置(以下被称为半导体装置)中，两个或更多个半导体芯片被层叠在电路板上方。电路板和最下层的芯片通过凸起(bump)而互连。最下面的半导体芯片和在最下层芯片上方层叠的半导体芯片通过凸起而互连。当半导体装置被长期使用时，通常在凸起中产生裂缝。凸起中裂缝的产生导致半导体装置的故障。由于早期阶段产生的裂缝相当于半导体装置的故障症状或故障本身，因此优选尽早检测到早期阶段产生的裂缝。但是，由于主要在凸起中发生的应力的性质和受到应力的区域根据电路板的刚度或半导体装置的封装条件而看起来不同，因此很难预先具体指出凸起中在早期阶段发生裂缝的位置。
技术实现思路
根据一个实施例，一种半导体装置包括电路板、多个半导体芯片、第一和第二凸起以及第三和第四凸起。所述多个半导体芯片被层叠在所述电路板上方。所述第一和第二凸起被设置在所述电路板与所述半导体芯片之间的空隙中或者两个半导体芯片之间的空隙中。所述第二凸起比所述第一凸起距离所述半导体芯片的周边部分(peripheral portion)更远。所述第三和第四凸起被设置在包括所述电路板与所述半导体芯片之间的空隙以及两个半导体芯片之间的空隙的空隙当中的除了其中设置有所述第一和第二凸起的空隙之外的任何空隙中。所述第四凸起比所述第三凸起距离所述半导体芯片的周边部分更远。第一检测单元电连接到所述第一凸起以检测所述第一凸起的破损(damage)并生成指示所述第一凸起的破损的第一信号。第二检测单元电连接到所述第三凸起以检测所述第三凸起的破损并生成指示所述第三凸起的破损的第二信号。可以在早期检测到在使用半导体装置时凸起中产生的裂缝，而不考虑电路板的刚度或半导体装置的封装条件。根据另一个实施例，一种估计上述的半导体装置的寿命的设备包括负载估计单元和寿命估计单元。所述负载估计单元被配置为接收指示第一凸起的破损的第一信号和指示第三凸起的破损的第二信号并计算所述第一和第二信号之间的接收时间差，以基于该时间差估计第二或第四凸起的负载状态。所述寿命估计单元被配置为基于负载状态估计所述第二或第四凸起的寿命。用户可被督促在所述半导体装置出现问题前停用或修复所述半导体>J-U装直。根据另一个实施例，一种估计上述半导体装置的寿命的方法包括:接收指示所述第一凸起的破损的第一信号和指示所述第三凸起的破损的第二信号，并计算第一和第二信号之间的接收时间差，以基于该时间差来估计第二或第四凸起的负载状态；以及基于所述负载状态估计所述第二或第四凸起的寿命。【专利附图】【附图说明】图1是示例出根据第一实施例的半导体装置的图；图2是示例出根据第一实施例的半导体装置的横截面图(A-A)；图3是示例出根据第一实施例的半导体装置的横截面图(B-B)；图4是示例出根据第一实施例的半导体装置的横截面图(C-C)；图5是示例出根据第二实施例的半导体装置的图；图6是示例出根据第二实施例的负载估计单元的操作的流程图；图7是示例出根据比较例的半导体装置的图；以及图8是示例出根据比较例的半导体装置的横截面图(D-D)。【具体实施方式】在其中层叠有两个或更多个半导体芯片的半导体装置中，因为电路板和芯片之间的线性膨胀系数存在较大差异，由于使用半导体装置时的温度变化，电路板和芯片之间的膨胀和收缩量(膨胀-收缩量)的差异变得很大。因此，由于温度变化，热应力反复施加在凸起上，从而在凸起和电路板之间或在凸起和芯片之间的界面(边界)附近的凸起的外边缘中逐渐产生裂缝。裂缝从外边缘向着凸起中心逐渐发展。下文中，在凸起中产生裂缝的状态和裂缝完全发展而使得电路断开的状态被统称为破损。此外，如稍后所述，例如可与凸起的预定电特性对应地定义破损。这里，电特性表示特性值，例如，电阻值、电压值、电流值等。在电路板的刚度(抗弯刚度)相对大的情况下，膨胀和收缩量的差异不能通过弯曲整个半导体装置而被消除。因此，热应力(剪切力)主要发生在沿电路板或芯片的面内方向在电路板和最下层芯片之间的凸起中，以阻止膨胀和收缩。另一方面，在电路板的刚度(弯曲刚度)相对小的情况下，可通过弯曲整个半导体芯片而消除膨胀和收缩量的差异。然而，结果，热应力(拉应力或压应力)主要发生沿层叠方向层叠在最下层芯片上的芯片之间的凸起中。此外，在电路板和芯片之间或多个芯片之间设置的多个凸起中，在与芯片(或电路板)的周边部分的距离(相对)短的凸起(Y)中发生的热应力比与周边部分的距离(相对)长的凸起(X)中的热应力更大。因此，当凸起破损时，凸起(Y)首先破损，然后凸起(X)破损。在以下将描述的实施例的半导体装置中，检测位于周边部分中和位于其中主要剪切应力作为热应力而占优势的区域中的至少一个凸起的裂缝，以及位于周边部分中和位于其中主要拉应力和压应力占优势的区域中的至少一个凸起的裂缝，从而可以在使用半导体装置时早期检测发生在凸起中的裂缝，而不考虑电路板刚度或半导体装置的封装条件。下文中，将参考附图描述实施例。在附图中，相同的参考标号指示相同或类似的组件。(第一实施例)图1是示例出第一实施例的半导体装置100的图。半导体装置100被配置为包括层叠的半导体芯片20，层叠的半导体芯片20是通过沿层叠方向(图中朝上)将多个半导体芯片层叠在诸如插板的电路板10上而形成的。层叠的半导体芯片20被配置为包括多个第一半导体芯片20a和层叠在第一半导体芯片20a上方的多个第二半导体芯片20b，其中所述多个第一半导体芯片20a包括最下层半导体芯片。电路板10和第一半导体芯片20a通过第一互连单元30而互连，且第一半导体芯片20a中的两个通过第一互连单元30而互连。第一半导体芯片20a和第二半导体芯片20b通过第二互连单元40而互连，且第二半导体芯片20b中的两个通过第二互连单元40而互连。换句话说，第一互连单元30被设置在电路板10和第一半导体芯片20a之间的空隙中以及在第一半导体芯片20a中的两个之间的空隙中。第二互连单元40被设置在第一半导体芯片20a和第二半导体芯片20b之间的空隙中以及在第二半导体芯片20b中的两个之间的空隙中。用由模制树脂等制成的封装体50密封层叠在电路板10上方的层叠的半导体芯片20，模制树脂覆盖层叠的半导体芯片20的周围(侧表面和最上表面)。为了简化，图1示例出其中层叠的半导体芯片20被配置为包括一个第一半导体芯片20a和一个第二半导体芯片20b的例子。此外，为了内部配置的清楚，封装体50由虚线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，包括：电路板；多个半导体芯片，其被层叠在所述电路板上方；第一凸起和第二凸起，其被设置在所述电路板与所述半导体芯片之间的空隙中或者两个半导体芯片之间的空隙中，所述第二凸起比所述第一凸起距离所述半导体芯片的周边部分更远；第三凸起和第四凸起，其被设置在包括所述电路板与所述半导体芯片之间的空隙以及两个半导体芯片之间的空隙的空隙当中的、除了其中设置有所述第一和第二凸起的空隙之外的任何空隙中，所述第四凸起比所述第三凸起距离所述半导体芯片的周边部分更远；第一检测单元，其被电连接到所述第一凸起以检测所述第一凸起的破损并生成指示所述第一凸起的破损的第一信号；以及第二检测单元，其被电连接到所述第三凸起以检测所述第三凸起的破损并生成指示所述第三凸起的破损的第二信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山寄优，广畑贤治，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：