用于检测半导体芯片的插入器件的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种用于检测半导体芯片可靠性的插入器件。用于检测的插入器件包括：至少一个有源焊盘，其置于第一表面的有源区域，并包括在有源模式期间通过其接收(输入)和发送(输出)测试检测目标芯片的数据和控制信号的焊盘；以及在有源模式期间接收操作检测目标芯片和插入器件所需电源电压的焊盘；至少一个无源焊盘，其置于第一表面的无源区域，并包括在无源模式期间接收测试检测目标芯片的数据的焊盘，以及在无源模式期间接收操作检测目标芯片和插入器件所需电源电压的焊盘；以及至少一个凸块焊盘，其置于面向第一表面的第二表面上，并被连接到检测目标芯片。
【专利说明】用于检测半导体芯片的插入器件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2015年4月17日提交至韩国知识产权局的10-2015-0054698号韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003]本公开的实施例总体涉及一种用于检测半导体芯片可靠性的插入器件，且更特别地涉及一种用于根据有源和/或无源方法测试高性能半导体芯片的检测插入器件。
【背景技术】
[0004]随着半导体存储器工业的快速发展，半导体装置已被发展实现为具有更轻重量、更小尺寸和更高集成度的低价产品。目前，许多开发商和公司正在对三维(3D)集成电路如堆叠芯片封装进行深入研究。一般地，3D集成电路包括用于互联堆叠半导体芯片的插入器件。插入器件通常包括绝缘衬底和嵌入绝缘衬底的多个导电图案。导电图案被电连接至堆叠半导体芯片。
[0005]目前，已研发高性能移动DRAMJnWide 102(W102)。由于每个高性能移动DRAM包括大量凸块，仅使用W102难以制造用于检测W102可靠性的封装。此外，由于W102包括微凸块，当使用引线键合或类似方式制造封装时难以检测微凸块的可靠性。
[0006]本发明通过采用置于衬底(PCB)和高性能半导体芯片如W102之间的新的插入器件检测高性能半导体芯片的可靠性进而解决与现有技术相关的这些问题。
【发明内容】
[0007]本公开的多个实施例涉及用于检测半导体芯片的插入器件，其基本消除了由于相关技术限制和缺陷引起的一个或多个问题。
[0008]本公开的实施例涉及具有新的焊盘结构以使用有源方法和无源方法检测高性能半导体芯片的可靠性的插入器件。
[0009]根据本公开的一方面，用于检测的插入器件包括:至少一个有源焊盘，其置于第一表面的有源区域，并包括:在有源模式期间输入和输出测试检测目标芯片的数据和控制信号的焊盘以及在有源模式期间接收操作检测目标芯片和插入器件所需电源电压的焊盘;至少一个无源焊盘，其置于第一表面的无源区域，并包括:在无源模式期间接收测试检测目标芯片的数据的焊盘，以及在无源模式期间接收操作检测目标芯片和插入器件所需电源电压的焊盘；以及至少一个凸块焊盘，其置于面向第一表面的第二表面上，并被连接到检测目标芯片。
[0010]应理解上文一般描述和下文实施例的详细说明是示例性和解释性的。
【附图说明】
[0011]图1是说明根据本公开实施例的面对PCB衬底的检测插入器件的表面上设置的焊盘的平面图。
[0012]图2是说明根据本公开实施例的面对检测目标芯片的检测插入器件的表面上设置的焊盘的平面图。
[0013]图3是说明沿图1的线A-A’所取结构的截面图。
[0014]图4是说明沿图1的线B-B’所取结构的截面图。
[0015]附图标记说明
[0016]12a，14a:有源数据输入/输出(I/O)焊盘单元
[0017]12p，14p:无源数据I/O焊盘单元
[0018]22，24:控制信号I/O焊盘单元
[00?9]32a，34a，36a，38a:插入器件电源焊盘单元
[°02°]32p，34p，36p，38p:插入器件电源焊盘单元
[0021]42a，44a:用于检测目标芯片的电源焊盘单元
[0022]42p，44p:用于检测目标芯片的电源焊盘单元
[0023]52a，52p，54p，56p，58p:通孔焊盘
[0024]62a:有源凸块焊盘
[0025]62p，64p，66p，68p:无源凸块焊盘
【具体实施方式】
[0026]现在将详细参考具体实施例，实施例的示例结合【附图说明】。尽可能地，附图中相同参考标记指代相同或相近部件。在下文描述中，在可能使主题不清楚的情况下，本文涉及的相关已知构造或功能的详细描述将被省略。
[0027]图1是说明根据本公开实施例的面向PCB衬底的检测插入器件的表面(底表面)上设置的焊盘的平面图。图2是说明面对检测目标芯片的检测插入器件的表面(顶表面)上设置的焊盘的平面图。
[0028]参考图1，检测插入器件的底表面可被分为:第一区域A(下文称为有源区域)，其中布置用于在有源模式测试将被检测芯片(例如，W102芯片)(下文称为检测目标芯片)的焊盘；以及第二区域P(下文称为无源区域)，其中布置用于在无源模式测试检测目标芯片的焊盘。有源区域A和无源区域P可分别相对于图1的水平中心轴(水平轴)对应于上部和下部。
[0029]设置在有源区域A的有源焊盘可包括有源数据输入/输出(I/O)焊盘单元12a和14a;控制信号I/O焊盘单元22和24;插入器件电源焊盘单元32a、34a、36a和38a;以及用于检测目标芯片的电源焊盘单元42a和44a。布置在无源区域P的无源焊盘可包括无源数据I/O焊盘单元12p和14p、插入器件电源焊盘单元32p、34p、36p和38p以及插入器件电源焊盘单元42p和44p。
[0030]有源数据I/O焊盘单元12a和14a可包括连接到PCB衬底的焊盘，以在有源模式期间通过该焊盘接收和发送有源测试数据。有源数据I/o焊盘单元12a和14a的焊盘可以焊盘平行于有源区域A内的垂直中心轴(垂直轴)布置的方式布置在有源区域A的最外部分，并可关于垂直轴彼此水平对称。在图1说明的实施例中，有源数据I/O焊盘单元12a和14a的焊盘在插入器件的最外部分以两列布置，然而，本发明不限于该方式。
[0031 ]控制信号I/O单元22和24可包括连接至PCB衬底的焊盘，以在有源模式期间使测试控制信号通过焊盘输入和输出。控制信号I/O焊盘单元22和24的焊盘设置在有源区域A的最外部分，以使焊盘垂直于垂直轴布置并可关于垂直轴彼此水平对称。在说明的实施例中，控制信号I/O焊盘单元22和24的焊盘可在插入器件的最外部分以两列布置。也就是说，有源数据I/O焊盘单元12a和14a的焊盘和控制信号I/O焊盘单元22和24的焊盘可形成为两列，并可包围有源区域A的最外部分的三个表面。
[0032]插入器件电源焊盘单元32a、34a、36a和38a可包括连接至PCB衬底的焊盘，以在有源模式期间通过焊盘从PCB衬底接收操作插入器件所需的电源电压。插入器件电源焊盘单元32a、34a、36a和38a的焊盘可布置在有源数据I/O焊盘单元12a和14a以及控制信号I/O焊盘单元22和24内。在此情况，用于接地电压的焊盘和用于驱动电源电压的焊盘可彼此区别布置。例如，用于接地电压的焊盘可在对应焊盘12a、14a、22和24内平行于有源数据I/O焊盘单元12a和14a以及控制信号I/O焊盘单元22和24以列布置。用于驱动电压的焊盘可在接地电压焊盘内平行于接地电压焊盘以列布置。接地电压焊盘的位置和驱动电压焊盘的位置可按需要交换。
[0033]用于检测目标芯片的电源焊盘单元42a和44a可包括连接至PCB衬底的焊盘，以可在有源模式期间通过焊盘从PCB衬底接收操作检测目标芯片所需的电源电压。用于检测目标芯片的电源焊盘单元42a和44a的焊盘可布置在相对于有源区域A中的水平轴的左侧区域和右侧区域中的每个的中心部分。也就是说，用于检测目标芯片的电源焊盘单元42a的焊盘可布置在由有源区域A的水平和垂直轴以及插入器件电源焊盘单元32a和36a限定的有源区域A的左侧区域内。同样，用于检测目标芯片的电源焊盘单元44a的焊盘可布置在由有源区±或八的水平和垂直轴以及插入器件电源焊盘单元34a和38a限定的有源区域A的右侧区域内。例如，用于检测目标芯片的电源焊盘单元42a和44a的多个焊盘中，位于最接近通孔焊盘52a且以列布置的9个焊盘可用于第一电源电压，随后以列布置的9个焊盘可用于第二电源电压，随后以列布置的7个焊盘可用于第三电源电压，而随后布置在用于第三电源电压的焊盘两侧的两个焊盘可用于第一电源电压。
[0034]无源数据I/O焊盘单元12p和14p可包括连接至PCB衬底的焊盘，以在无源模式期间接收和发送无源测试数据。无源数据I/o焊盘单元12p和14p的焊盘可设置在插入器件的最外部分，以便焊盘平行于无源区域P内的垂直轴布置，并可相对于垂直轴彼此水平对称。在说明的实施例中，无源数据I/O焊盘单元12p和14p的焊盘可在插入器件的最外部分以两列布置。无源数据I/O焊盘单元12p和14p的焊盘可设置为关于水平轴与有源数据I/O焊盘单元12a和14a的焊盘对称。
[0035]插入器件电源焊盘单元32p、34p、36p和38p可包括连接至PCB衬底的焊盘，以在无源模式期间通过焊盘从PCB衬底接收操作插入器件所需的电源电压。插入器件电源焊盘单元32p和34p的焊盘可布置在无源区域P的无源数据I/O焊盘单元12p和14p内。插入器件电源焊盘单元36p和38p的焊盘可布置在无源区域P的最外部分，以使焊盘垂直于垂直轴布置，并可相对于垂直轴彼此水平对称。插入器件电源焊盘单元32p、34p、36p和38p的焊盘、接地电压焊盘的焊盘和驱动电压的焊盘可彼此区分。例如，插入器件电源焊盘单元32p和34p之中的接地电压焊盘可以列布置在无源数据I/O焊盘单元12p和14p内，并且驱动电压的焊盘可以列布置在接地电压焊盘内。此外，插入器件电源焊盘单元36p和38p之中的接地电压焊盘可以三列布置在最外部分，并且驱动电压的焊盘可以列布置在接地电压的焊盘内。也就是说，插入器件电源焊盘单元32p和34p的焊盘可被设置为相对于水平轴与插入器件电源焊盘单元32a和34a对称，而插入器件电源焊盘单元36p和38p的焊盘可定位为相对于水平轴不仅与控制信号I/O焊盘单元22和24对称还与插入器件电源焊盘单元36a和38a对称。
[0036]用于检测目标芯片的电源焊盘单元42p和44p可包括连接至PCB衬底的焊盘，以在无源模式期间通过焊盘从PCB衬底接收操作检测目标芯片所需的电源电压。用于检测目标芯片的电源焊盘单元42p和44p的焊盘可布置在相对于无源区域P中的水平轴的左侧区域和右侧区域中的每个的中心部分。也就是说，用于检测目标芯片的电源焊盘单元42p的焊盘可布置在由无源区域P的水平和垂直轴以及插入器件电源焊盘单元32p和36p限定的左侧区域内。用于检测目标芯片的电源焊盘单元44p的焊盘可布置在由无源区域P的水平和垂直轴以及插入器件电源焊盘单元34p和38p包围的区域内。例如，用于检测目标芯片的电源焊盘单元42p和44p的多个焊盘中，位于最接近通孔焊盘52a且以列布置的9个焊盘可用于第一电源电压，随后以列布置的9个焊盘可用于第二电源电压，随后以列布置的7个焊盘可用于第三电源电压，而随后布置在用于第三电源电压的焊盘两侧下部的两个焊盘可用于第一电源电压。
[0037]此外，连接至顶表面的微凸块焊盘62a(图3)的通孔焊盘52a可通过硅通孔(图3中所示TSV)布置在插入器件的底表面的中心部分。此外，连接至顶表面的微凸块焊盘62p、64p、66p和68p (图2中所示)的通孔焊盘52p、54p、56p和58p可通过TSV在水平轴区域和垂直轴区域内在通孔焊盘52a的上、下、左和右方向对称布置。
[0038]连接至检测目标芯片的有源凸块焊盘62a和无源凸块焊盘62p、64p、66p和68p可设置在如图2所示的插入器件上。有源凸块焊盘62a可设置在顶表面的中心部分，以使插入器件可在有源模式期间发送测试数据至检测目标芯片和从检测目标芯片接收测试数据并可在有源模式期间为检测目标芯片提供电源电压。无源凸块焊盘62p、64p、66p和68p可被布置为相对于水平和垂直轴在凸块焊盘62a的上、下、左和右方向内对称，以便插入器件可在无源模式期间发送测试数据至检测目标芯片并从检测目标芯片接收测试数据，并可在无源模式期间为检测目标芯片提供操作电源电压。
[0039]图3是说明沿图1的线A-A’所取结构的截面图。图4是说明沿图1的线B-B’所取结构的截面图。
[0040]参考图3，布置在插入器件的顶表面的中心部分的有源凸块焊盘62a可用作连接至检测目标芯片的焊盘，并可通过TSV连接至底表面的通孔焊盘52a。通孔焊盘52a可连接至用于测试检测目标芯片的电路(例如，中继器:未显示)。在有源模式期间，电路可处理通过有源数据I/O焊盘单元12a和14a以及控制信号I/O焊盘单元22和24从PCB衬底接收的数据和控制信号，并可输出处理的数据和控制信号至通孔焊盘52a。插入器件电源焊盘单元32a、34a、36a和38a的焊盘和用于检测目标芯片的电源焊盘单元42a和44a的焊盘可通过插入器件的内部线路直接连接至有源凸块焊盘62a，或可通过电路连接至有源凸块焊盘62a。
[0041 ] 上述电路可设置在水平和垂直轴以及插入器件电源焊盘单元32a、34a、36a和38a包围的区域内，这与用于检测目标芯片的电源焊盘单元42a和44a相似。也就是说，电路可在用于检测目标芯片的电源焊盘单元42a和44a的焊盘之间适当地布置。
[0042]相对于水平轴和垂直轴在通孔焊盘52a的上、下、左和右区域内对称布置的通孔焊盘52口、54口、56口和58口可通过13￥连接至位于插入器件的顶表面的无源凸块焊盘62口、64卩、66p和68p。通孔焊盘52p、54p、56p和58p可通过线路直接连接至无源区域的无源数据I/O焊盘单元12p和14p的焊盘、插入器件电源焊盘单元32p、34p、36p和38p的焊盘以及用于检测目标芯片的电源焊盘单元42p和44p的焊盘。
[0043]由上文描述可了解，根据本公开的实施例的用于半导体装置的插入器件可使用有源方法和无源方法检测高性能半导体芯片的可靠性。
[0044]本领域技术人员将了解本公开的实施例可以除本文描述的方式之外的其他方式实现而不背离这些实施例的精神和必要特征。因此上述实施例的全部方面是为说明而非限制目的而构建。
[0045]多种替换和等同物是可能的。例如，本发明不限于本文描述的沉积、蚀刻抛光和图案化步骤的类型。本发明也不限于任何特定类型的半导体装置。例如，本公开可被实施为动态随机访问存储器(DRAM)装置或非易失存储器装置。本领域技术人员基于本公开可想到的其它添加、删减或修改不背离由权利要求书限定的本发明的精神和/或范围。
【主权项】
1.一种用于半导体装置检测的插入器件，所述插入器件包括: 至少一个有源焊盘，其置于第一表面的有源区域，并包括:在有源模式期间输入和输出测试检测目标芯片的数据和控制信号的焊盘；以及在所述有源模式期间接收操作所述检测目标芯片和所述插入器件所需电源电压的焊盘； 至少一个无源焊盘，其置于所述第一表面的无源区域，并包括:在无源模式期间接收测试所述检测目标芯片的数据的焊盘，以及在所述无源模式期间接收操作所述检测目标芯片和所述插入器件所需电源电压的焊盘；以及 至少一个凸块焊盘，其置于面向所述第一表面的第二表面上，并被连接到所述检测目标芯片。2.根据权利要求1所述的用于检测的插入器件，其中所述至少一个有源焊盘包括: 有源数据输入/输出焊盘单元，即有源数据I/O焊盘单元，包括接收和发送有源测试数据的焊盘； 控制信号I/O焊盘单元，包括接收和发送测试控制信号的焊盘； 用于所述插入器件的第一电源焊盘单元，其适于接收操作所述插入器件所需的电源信号；以及 用于所述检测目标芯片的第一电源焊盘单元，其适于接收操作所述检测目标芯片所需的电源信号。3.根据权利要求2所述的用于检测的插入器件，其中所述有源数据I/O焊盘单元包括平行于第一中心轴并且在所述有源区域的最外部分同时相对于所述第一中心轴彼此对称布置的焊盘。4.根据权利要求3所述的用于检测的插入器件，其中所述控制信号I/O焊盘单元包括垂直于所述第一中心轴并且在所述有源区域的最外部分同时相对于所述第一中心轴彼此对称布置的焊盘。5.根据权利要求4所述的用于检测的插入器件，其中用于所述插入器件的第一电源焊盘单元包括布置在所述有源数据I/O焊盘单元和所述控制信号I/O焊盘单元内并与所述有源数据I/O焊盘单元的焊盘和所述控制信号I/O焊盘单元的焊盘平行布置的焊盘。6.根据权利要求5所述的用于检测的插入器件，其中用于所述检测目标芯片的第一电源焊盘单元布置在由所述第一中心轴、垂直于所述第一中心轴的第二中心轴以及用于所述插入器件的第一电源焊盘单元包围的区域内。7.根据权利要求1所述的用于检测的插入器件，其中所述至少一个无源焊盘包括: 无源数据输入/输出焊盘单元，即无源数据I/O焊盘单元，包括接收和发送无源测试数据的焊盘； 用于所述插入器件的第二电源焊盘单元，适于接收操作所述插入器件所需的电源信号；以及 用于所述检测目标芯片的第二电源焊盘单元，适于接收操作所述检测目标芯片所需的电源信号。8.根据权利要求7所述的用于检测的插入器件，其中所述无源数据I/O焊盘单元包括平行于第一中心轴、并在所述无源区域的最外部分同时相对于所述第一中心轴彼此对称布置的焊盘。9.根据权利要求8所述的用于检测的插入器件，其中用于所述插入器件的第二电源焊盘单元包括: 平行于所述第一中心轴并在所述无源数据I/O焊盘单元内布置的焊盘；以及垂直于所述第一中心轴并在所述无源区域的最外部分同时相对于所述第一中心轴彼此对称布置的焊盘。10.根据权利要求9所述的用于检测的插入器件，其中用于所述检测目标芯片的第二电源焊盘单元布置在由所述第一中心轴、垂直于所述第一中心轴的第二中心轴和用于所述插入器件的第二电源焊盘单元包围的区域内。11.根据权利要求1所述的用于检测的插入器件，其中所述至少一个凸块焊盘包括: 有源凸块焊盘，其布置在所述第二表面的中心部分，并适于在所述有源模式期间传送测试数据至所述检测目标芯片和从所述检测目标芯片接收测试数据，以及在所述有源模式期间提供电源信号至所述检测目标芯片；以及 无源凸块焊盘，其布置在所述有源凸块焊盘的上部、下部、左部和右部区域，且相对于第一中心轴和正交于所述第一中心轴的第二中心轴彼此对称布置，并适于在所述无源模式期间传送测试数据至所述检测目标芯片和从所述检测目标芯片接收测试数据，以及在所述无源模式期间提供电源信号至所述检测目标芯片。12.根据权利要求11所述的用于检测的插入器件，其中所述无源凸块焊盘通过硅通孔TSV连接到所述无源焊盘。13.根据权利要求11所述的用于检测的插入器件，进一步包括电路单元，其适于在所述有源模式期间处理通过所述有源焊盘接收的数据并提供处理的数据至所述凸块焊盘。14.根据权利要求13所述的用于检测的插入器件，其中所述有源凸块焊盘通过硅通孔TSV连接至所述电路单元。
【文档编号】G01R31/28GK106054057SQ201610244582
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】徐在焕, 申宇烈
【申请人】爱思开海力士有限公司