检测应力迁移性质的装置及方法制造方法及图纸

一种用于检测一最终被设置在一产品相关壳体（Ｇ）中之半导体模块（ＩＣ）的应力迁移性质的装置，包括：　　　　一应力迁移测试结构（ＳＭＴ），是为了检测该应力迁移性质的目的而形成在该半导体模块（ＩＣ）中；以及　　　　一集成加热装置（ＩＨ），是为了局部加热该应力迁移测试结构（ＳＭＴ）的目的，而形成在该半导体模块（ＩＣ）中之该应力迁移测试结构（ＳＭＴ）中、或是在其直接邻近处。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是相关于一种用于检测应力迁移性质的装置以及方法，特别地是，尤其相关于一种用于检测最终设置于一产品相关壳体中之一半导体模块的应力迁移性质。通常，集成体电路乃是利用彼此已藉由介电间绝缘层而加以电性隔离之多个已图案化金属、或互连平面所制造而成，而为了实现在已图案化金属或互连层之间、或是在该互连与一基板之间的电性连接，则是会于所选择的位置处的该绝缘层中形成所谓的孔洞、或通孔(vias)。在进展集成密度的背景中，为了实现已获改善的性能特征，例如，举例而言，每单元面积中所增加的速度以及所增加的电路功能，则是会使得特征尺寸，以及，特别是，该等接触孔或通孔变得越来越小，并且，也是由于这个原因，使得它们变得越来越敏感，特别是，对一所谓的应力迁移而言。相对于所谓的于其中之互连材质的一集体传送(masstransport)会由于所出现之特别处于非常高之电流密度的一直流电流而因起的电性迁移(electromigration)，在本专利技术中所叙述的应力迁移则是会相关于，特别是，由于机械应力或应力梯度而在互连层或接触孔中所引起的一集体传送，而如此之，举例而言，起源于热膨胀是数的一误配，以及互连层或位在其间之该等绝缘层之弹性的不同模数以及其它传导以及非传导中间层之间的一误配的机械应力，则是会据此而导致一相似的材质传送，而取决于一压缩或伸张应力或替代的应力，这个情形则是会在导电材质中引起空隙的形成，因此，如此所造成的结果会是，在该半导体模块中之互连的一电阻可能会被增加、或者甚至有可能会发生一互连中断。若是考虑一制造过程时，则于制造过程中，举例而言，在形成于一半导体基板、或是一介电层上的一互连层(铝、铜等)之上，一另一绝缘体层乃会，举例而言，于350度C的温度下，藉由一CVD(化学器相沉积)方法而进行沉积，因此，在该互连层以及该等毗邻的绝缘层之间的不同膨胀是数就已经使得机械应力增加，而此，举例而言，如伸张应力，则是会于该互连层中引起一应力迁移，例如，在具有铜通孔的铜金属例子中，由于热误配，举例而言，所造成的应力梯度乃会导致空间(vacancies)传送进入该通孔之中(空隙(voids)的形成)。更精确的说，空间乃会为了降低应力能量的目的而扩散进入该互连层，而如此的结果是，在一段时间，通常是数个月或年，之后，在该互连层或该等通孔中的此集体传送就会产生影响该半导体模块之电性性质的空隙，并且，将很有可能会导致一互连的一中断。附图说明图1A至图1C是显示用于举例说明用于检测应力迁移性质之习知装置的简化剖面图。依照图1A，用于描绘互连以及，特别是，在集成电路、或半导体模块IC中之金属化的上述应力迁移性质之特征的可靠性试验是通常会直接实施在该晶圆之上、或是实施在晶圆的层次，在此状况下，形成于一半导体模块IC之中的各种应力迁移测试结构SMT的阻抗乃会于规律间隔进行测量(例如，每个小时，每天，每星期)，并且，会评估与起始数值间的误差，而在此些测量之间，该等晶圆乃会被储存在除于大于150度C之温度的一火炉之中，所以，如此的结果会是，这些可靠性试验的持续期间是可以大量地降低大约1000至2000小时，以涵盖，举例而言，15年的产品服务寿命。然而，在此型态之一测试装置的例子中，缺点却是，所获得的结果会由于缺乏在一壳体中的最终架设而反而不够充分，并且，因而无法在一接近该产品的环境中致能对于该半导体模块之该应力迁移性质的一足够正确的检测。依照图1B，一此型态的测试是亦可以据此而在一最终进行架设的测试壳体TG中加以实行，其中，该半导体模块IC乃是藉由结合金属线、或是焊接连接B，举例而言，而被设置于一模块载体T之上，以及一热稳定陶瓷测试壳体是会被使用做为该壳体，此外，虽然在此方法中是有可能检测以及评估不仅是该半导体模块IC的内部应力σ0，也有该架设或该等焊接连接B以及该测试壳体TG的该模块载体T所造成的该等应力σTG，不过，此型态的测试结果却是再次地无法产生有关在一具有一产品壳体之半导体模块中之该等互连系统的该等应力迁移性质的正确叙述，特别是由于脱离自一产品相关壳体的该测试壳体TG所造成者。再者，依照图1C，该待试验的半导体模块IC是亦可以，再次地，藉由焊接连接B以及一模块载体T，而被嵌入一产品相关的塑料壳体G之中，但是，在此状况下所产生的问题范围则是在于，于对应于加热至大于150度C之温度TE的例子中，该等环绕于该互连系统周围之层的热误配乃会造成在该产品相关之应力状态的改变，而由于这个原因，即无法获得有关于在以此方式进行封装之一半导体模块IC中之该等应力迁移性质的正确叙述，另外，该壳体G的该塑料成分是有可能会融化或软化，而如此的结果则是，此塑料壳体G所造成的应力同样地亦会导致一降低的应力σG’。然而，即使是在没有这些，较佳地，藉由一外接加热EH而加以产生之大于150度C的上升温度的情形下，此型态的可靠性试验也依然无法经济地加以实行，因为它们将会需要花数个月的时间，并且，通常甚至是数年。因此，本专利技术做为基础的目的即在于提供一种用于检测一最终被设置于一产品相关壳体中之半导体模块的应力迁移性质的装置以及方法，藉此，即可以在相对而言较短的时间内获得有关应力迁移性质的足够正确评估。根据本专利技术，此目的乃是藉由相关于该装置之权利要求1的特征以及相关于该方法之权利要求11的手段而加以达成。特别是，使用一为了局部加热该应力迁移测试结构之目的而被形成在该半导体模块中之一应力迁移测试结构的范围内、或直接邻近处的内部加热装置，乃会造成用于减少该等测试时间的一充分加速，藉此，一产品相关壳体所造成的一应力即可以于实质上不受影响。较佳地是，该应力迁移测试结构包括形成在一第一互连层之中的至少一第一互连区域，位在一第二互连层之中的至少一第二互连区域，以及被形成在该等互连层之间的至少一连接区域，以用于在一第一绝缘层之中电连接该第一以及第二互连区域，而由于该应力迁移测试结构乃会据此而被形成在该半导体模块的可获得互连层之中，因此，即可以获得用于该等已决定测量数值之高程度之关于在该半导体模块中之该等应力迁移性质的意义值。较佳地是，该第一互连区域的一表面及/或一体积，及/或该第二互连表面的一体积乃会显著地大于该连接区域的一表面及/或一体积，而如此的结果则是，在假设已知更进一步半导体电路之布局的情况下，可以获得用于该可靠性试验之时间持续期间的一更显著的减少，因为在该放大表面上作用的该应力，以及还有在该体积中之可扩散空间的数量都会相应地获得增加。为了更进一步地增加在一应力迁移性质试验过程中的一测量准确性以及该统计意义，该应力迁移测试结构是可以具有多重的第一以及第二互连区域，而它们则是藉由多重的连接区域、并以连锁的方式而彼此连接。较佳地是，该内部加热装置是加以形成为在该至少一第一或第二互连区域、或连接区域范围内的一加热互连区域，且一交流电流是会流经该加热互连区域，因此，是可以获得对于该等待试验之结构的一特别具效率的加热，并且，电子迁移(electromigration)的影响也可以可靠地加以排除，特别是当利用一交流电流的时候。关于该用于检测应力迁移性质的该方法，较佳地是，首先，该上述的应力迁移测试检测装置是加以形成在该半导体模块之中，接着，该半导体模块乃会被设置在一模块载体之上，并封本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：A·菲斯彻尔，A·冯格拉索，J·冯哈根，
申请(专利权)人：因芬尼昂技术股份公司，
类型：发明
国别省市：