[發明專利]半導體裝置、估計壽命的設備和估計壽命的方法

無效

• 申請號: 201310389184.0
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103715167A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 山寄優;廣畑賢治
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01L23/498
• 分類號: H01L23/498;H01L23/544;H01L25/16
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 賀月嬌;楊曉光

相關申請的交叉引用

本申請基于并要求于2012年9月28日提交的序列號為2012-218786的在先日本專利申請的優先權的權益，其全部內容通過引用并入本文中。

技術領域

在此描述的實施例一般涉及半導體裝置、估計壽命的設備和估計壽命的方法。

背景技術

在層疊的半導體裝置（以下被稱為半導體裝置）中，兩個或更多個半導體芯片被層疊在電路板上方。電路板和最下層的芯片通過凸起（bump）而互連。最下面的半導體芯片和在最下層芯片上方層疊的半導體芯片通過凸起而互連。當半導體裝置被長期使用時，通常在凸起中產生裂縫。

凸起中裂縫的產生導致半導體裝置的故障。由于早期階段產生的裂縫相當于半導體裝置的故障癥狀或故障本身，因此優選盡早檢測到早期階段產生的裂縫。

但是，由于主要在凸起中發生的應力的性質和受到應力的區域根據電路板的剛度或半導體裝置的封裝條件而看起來不同，因此很難預先具體指出凸起中在早期階段發生裂縫的位置。

發明內容

根據一個實施例，一種半導體裝置包括電路板、多個半導體芯片、第一和第二凸起以及第三和第四凸起。所述多個半導體芯片被層疊在所述電路板上方。所述第一和第二凸起被設置在所述電路板與所述半導體芯片之間的空隙中或者兩個半導體芯片之間的空隙中。所述第二凸起比所述第一凸起距離所述半導體芯片的周邊部分（peripheral?portion）更遠。所述第三和第四凸起被設置在包括所述電路板與所述半導體芯片之間的空隙以及兩個半導體芯片之間的空隙的空隙當中的除了其中設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離所述半導體芯片的周邊部分更遠。第一檢測單元電連接到所述第一凸起以檢測所述第一凸起的破損（damage）并生成指示所述第一凸起的破損的第一信號。第二檢測單元電連接到所述第三凸起以檢測所述第三凸起的破損并生成指示所述第三凸起的破損的第二信號。可以在早期檢測到在使用半導體裝置時凸起中產生的裂縫，而不考慮電路板的剛度或半導體裝置的封裝條件。

根據另一個實施例，一種估計上述的半導體裝置的壽命的設備包括負載估計單元和壽命估計單元。所述負載估計單元被配置為接收指示第一凸起的破損的第一信號和指示第三凸起的破損的第二信號并計算所述第一和第二信號之間的接收時間差，以基于該時間差估計第二或第四凸起的負載狀態。所述壽命估計單元被配置為基于負載狀態估計所述第二或第四凸起的壽命。用戶可被督促在所述半導體裝置出現問題前停用或修復所述半導體裝置。

根據另一個實施例，一種估計上述半導體裝置的壽命的方法包括：接收指示所述第一凸起的破損的第一信號和指示所述第三凸起的破損的第二信號，并計算第一和第二信號之間的接收時間差，以基于該時間差來估計第二或第四凸起的負載狀態；以及基于所述負載狀態估計所述第二或第四凸起的壽命。

附圖說明

圖1是示例出根據第一實施例的半導體裝置的圖；

圖2是示例出根據第一實施例的半導體裝置的橫截面圖（A-A）；

圖3是示例出根據第一實施例的半導體裝置的橫截面圖（B-B）；

圖4是示例出根據第一實施例的半導體裝置的橫截面圖（C-C）；

圖5是示例出根據第二實施例的半導體裝置的圖；

圖6是示例出根據第二實施例的負載估計單元的操作的流程圖；

圖7是示例出根據比較例的半導體裝置的圖；以及

圖8是示例出根據比較例的半導體裝置的橫截面圖（D-D）。

具體實施方式

在其中層疊有兩個或更多個半導體芯片的半導體裝置中，因為電路板和芯片之間的線性膨脹系數存在較大差異，由于使用半導體裝置時的溫度變化，電路板和芯片之間的膨脹和收縮量（膨脹-收縮量）的差異變得很大。因此，由于溫度變化，熱應力反復施加在凸起上，從而在凸起和電路板之間或在凸起和芯片之間的界面（邊界）附近的凸起的外邊緣中逐漸產生裂縫。裂縫從外邊緣向著凸起中心逐漸發展。下文中，在凸起中產生裂縫的狀態和裂縫完全發展而使得電路斷開的狀態被統稱為破損。此外，如稍后所述，例如可與凸起的預定電特性對應地定義破損。這里，電特性表示特性值，例如，電阻值、電壓值、電流值等。