专利名称：评价用半导体芯片、评价系统及其修复方法
技术领域：
本发明 涉及半导体装置的评价技术。
背景技术：
在以大规模集成电路(LSI)或存储器为首的半导体芯片中，强烈要求信号处理的高速化和安装密度的提高。由此，推进了以场效应晶体管(FET)为首的半导体元件的细微化。另外，对于半导体芯片的安装基板，还开发出以积累方式等为代表的实现配线的高密度化的技术。并且，由于系统化容易，因此组合多个半导体芯片的半导体封装件的开发变得活跃，层叠研磨成较薄的半导体芯片的三维安装技术引人注目。在这样的三维安装结构中，半导体芯片与基板的双方的配线密度提高，而且对于电连接半导体芯片与基板的端子，还急剧进行着细微化和多针化。在如上所述的高密度的半导体芯片中，用于其安装的材料非常多，而且，经过复杂的工艺而制造。一般而言，在半导体芯片中必须在每次层叠时反复进行加热，但是在后工序中采用以比前工序还低的温度进行处理的所谓温度分级工艺，以便无损于前工序的处理的可靠性。因此，要确立材料开发或制造工艺，准确掌握各工艺中的温度履历是必不可少的。另外，一般制造的半导体的安装可靠性的评价根据记载于JEITA规格 EIAJED4701/100的半导体器件的环境及耐久性试验而进行。安装可靠性评价用于评价由如下原因导致的温度的变化，该原因就是在作为发热源的半导体芯片的连接部、即构成半导体元件的钨、铝、铜等的微细配线上流动的电流引起的热阻力、或者FET电极之间(源极-漏极之间)的电子的移动所引起的热阻力。对这样的温度履历的测定，以往采用将热电偶作为温度传感器安装在半导体芯片或半导体封装件的周边的方法。例如在非专利文献1中，提出了针对在高密度安装中成为问题的应力、发热分析的利用评价用元件的解法。现有技术文献非专利文献1 日本日立评论Vol. 91，No. 05，p. 456但是，在将热电偶作为温度传感器而安装的方法中，实际上在作为评价对象(发热源)的连接部设置热电偶比较困难，因此在从连接部分离的半导体芯片或半导体封装件的背面、或者其周围的基板上设置热电偶来进行温度测定。这样，不能掌握作为发热源的半导体芯片的准确的温度或在评价试验时进行加热。
发明内容
本发明是为解决上述问题而做出的，其目的在于提供评价半导体芯片的技术。为解决上述问题，本发明的评价系统采用例如本申请所要求保护的技术方案的结构。
本申请包括多个解决上述问题的方法，若举其中一个例子，则用于评价半导体芯片的评价系统的其特征在于，具有半导体芯片，该半导体芯片在硅基板的一个面层叠由多个区域构成的作为电阻测温元件的第一配线和由一个或多个区域构成的作为加热器的第二配线中的至少一种、和用于电连接上述第一配线及第二配线的电极；安装该半导体芯片的安装基板；以及在上述硅基板的另一个面侧固定于上述安装基板的散热材料，上述第一配线与电流表及电压表电连接，上述第二配线与电源电连接。本发明的效果如下。根据本发明，提供评价半导体装置的技术。
图1是表示本发明的第一实施方式的半导体芯片1的结构的剖视图。图2是表示金属配线膜101的配线图案的一个例子的俯视图。图3是表示金属配线膜102的配线图案的一个例子的俯视图。图4是表示电极103的一个例子的俯视图。图5是表示半导体芯片1的制造过程的变化图。图6是变形例1的半导体芯片2的剖视图。图7是变形例2的半导体芯片3的剖视图。图8是变形例3的半导体芯片4的剖视图。图9是变形例4的半导体芯片5的剖视图。图10是评价系统110的剖视图。图11是用于说明使用回流炉的评价系统110的温度曲线测定的说明图。图12是用于说明不使用回流炉的评价系统110的温度曲线测定的说明图。图13是用于说明在三维层叠工艺中的评价系统120的温度曲线测定的说明图。图14是评价系统140的概略图。图15是用于说明使用于评价系统140的部件的说明图。图16是表示搭载于评价系统的半导体芯片的例子的俯视图。图17是评价系统140a的剖视图。图18是表示根据评价系统140a的散热特性评价的结果的图表。图19是评价系统140b的剖视图。图20是表示根据评价系统140b的散热特性评价的结果的图表。图21是评价系统140c的剖视图。图22是表示根据评价系统140c的散热特性评价的结果的图表。图23是表示根据评价系统140d的散热特性评价的结果的图表。图24是本发明的第四实施方式的器件芯片6的剖视图。图25是用于说明安装于基板611的器件芯片6的修复的说明图。图26是将器件芯片6设置于内部的充电池700的概略图。图中1 5-半导体芯片；6-器件芯片，100-硅基板，101-金属配线膜，1011-端子， IOla-PtO 膜，IOlb-Pt 膜，IOlc-TiO 膜，102-金属配线膜，1021-端子，103-电极，1031、1032-外部连接用电极，104a 104c-聚酰亚胺膜，11、12-开口，111-基板，113a、113b_配线基板，114-钎焊球，115-底部填充材料，110、120、130、140、140a d_评价系统，142-连接器，143-电线束，144-扩热器，145、145a、145b-散热片，146-热电偶，148-散热板， 149-密封材料，201、202、301、302、402-金属配线膜，304、404_聚酰亚胺膜，21、22-开口， 501-通孔，600-半导体元件，601-配线群，604a 604c_聚酰亚胺膜，611-基板，614_Au凸起，615-非导电性膜，700-充电池，701-电极，702-外壳，703-金属板，705-配线，900-配线群，901-高温压力机加热加压装置，902-回流炉，903-移动平台。
具体实施例方式以下， 对本发明的第一实施方式参照附图来进行说明。此外，在所有附图中，对相同的结构要素附上相同的附图标记，并适当省略说明。第一实施方式半导体芯片图1是本发明的第一实施方式的半导体芯片1的剖视图。半导体芯片1在硅基板100的一个面上依次层叠作为测温电阻器的金属配线膜 101 ；作为绝缘层的聚酰亚胺膜104a ；作为加热器的金属配线膜102 ；作为绝缘层的聚酰亚胺膜104b ；用于将金属配线膜101及金属配线膜102电连接在安装基板上的电极103 ；以及作为保护层的聚酰亚胺膜104c。金属配线膜101形成有可作为测温电阻器而利用的金属的配线图案。图2表示金属配线膜101的配线图案的一个例子。如图2所示，就金属配线膜101而言，曲折成方形的独立的钼配线分别形成于划分成3X3的矩阵状的区域。划分的区域数量几个都可以，其配置的方法如图2所示各区域邻接也可以，分离也可以。在此，各钼配线分别在配线两端具有各两个、合计四个端子1011，端子1011与电极103连接。这样，各配线的电阻能够利用所谓 4端子法来测定。即，利用钼的电阻温度系数(3.9X10—7K)能够测定钼配线的各区域中的温度。对详细内容进行后述。此外，在此的结构为在各区域设置独立的钼配线，但是结构也可以是金属配线膜 101由一个连续的配线构成，也可以使连续的配线从中途分支而设置端子。另外，作为使用于金属配线膜101的金属材料，由于温度与电阻的线形成优越而尤其优选利用钼，但不限于此，例如也可以利用镍、铜等。金属配线膜102形成有可作为加热器而利用的金属配线图案。图3表示金属配线膜102的配线图案的一个例子。如图3所示，金属配线膜102是Ni配线曲折于划分在2X2 的矩阵上的四个区域的一连串的配线图案。Ni配线在两端及中途具有三个端子1021，并且分别与后述的电极103连接。加热区域在划分的情况下，其区域数量几个都可以，其配置方法如图3所示各区域邻接也可以，分离也可以。根据这种结构，能够选择Ni配线的加热区域。此外，在此，其结构为在中途设置端子，但是当然，也可以只在两端设置端子，并且如金属配线膜101，也可以分别在划分的各区域设置独立的配线。另外，使用于金属配线膜102的金属材料不限于上述材料，还可以利用具有高电阻、图案形成性、高温耐久性的金属，例如镍铬系合金、镍铬铝系合金、铜、铜锰、铜镍、铁铬系合金、鹤等O图4表示电极103的一个例子。电极103是与金属配线膜101及金属配线膜102 电连接的外部连接用的电极。在此，外部连接用电极1031与金属配线膜101的端子1011 连接，外部连接用电极1032与金属配线膜102所具有的端子1021连接。在电极103上作为保护层形成有聚酰亚胺膜104c，在聚酰亚胺膜104c上设有用于连接后述的基板111或其他半导体芯片与电极103(金属配线膜101)的开口 21 ；以及用于连接基板111与电极103 (金属配线膜102)的开口 22。并且，作为绝缘层，在金属配线膜101与金属配线膜102之间设有聚酰亚胺膜 104a，在金属配线膜102与电极103之间设有聚酰亚胺膜104b。在聚酰亚胺膜104a及104b 上都形成有用于连接金属配线膜101与电极103的开口 11，在聚酰亚胺膜104b上还形成有用于连接金属配线膜102与电极103的开口 12。通过在安装基板上安装这种半导体芯片1，能够评价各种温度工艺。半导体芯片的制造方法 以下，对半导体芯片1的制造方法使用图5(a) 图5(b)进行说明。图5 (a) 图 5(d)是表示本发明的第一实施方式的半导体芯片1的制造方法的过程的变化图。(a)首先，在硅基板100的一个面上，生成未图示的硅氧化膜。硅氧化膜使用如在 900°C左右的蒸汽气氛下使硅与氧气反应的一般的方法形成即可。然后，在硅氧化膜上利用剥离法形成具有钼配线图案的金属配线膜101。具体而言，首先在硅氧化膜上形成已形成图案的抗蚀剂，并依次蒸镀PtO膜101a、Pt膜101b、Ti0膜101c。然后，除去抗蚀剂而完成图 2所示的配线图案。此外，PtO膜IOla为了提高与硅氧化膜的密合性，而且TiO膜IOlc为了提高与聚酰亚胺膜104a的密合性，分别相对于Pt膜IOlb以1/100左右的膜压进行设置。(b)然后，作为绝缘层，形成覆盖金属配线膜101的两端且使端子1011部分开口的膜厚约5μπι的聚酰亚胺膜104a。而且，在聚酰亚胺膜104a上形成具有镍配线图案的金属配线膜102。例如，通过将Cr膜及Cu膜的层叠膜作为种子膜，并且使用并用抗蚀剂的光刻法及M电镀的半添加法，能够形成图3所述的具有配线图案的金属配线膜102。(c)并且，形成覆盖金属配线膜102的两端且使端子1011及端子1021部分开口的聚酰亚胺膜104b，而且利用半添加法在聚酰亚胺膜104b上形成图4所述的外部连接用的电极 103。(d)而且最后，通过形成作为保护层的具有用于连接后述的安装基板等与电极 103的开口的聚酰亚胺膜104c，，能够得到图1所述的半导体芯片1。此外，本发明不限制于上述第一实施方式的半导体芯片，在本发明的技术思想的范围内可进行各种变形。例如，测温电阻器及加热器以哪种位置关系配置都可以。另外，测温电阻器、加热器及电极还可以形成在硅基板的相同面内(相同层)。并且，通过明确配线的温度与电阻的关系，能够用一个配线兼作加热器和测温电阻器。即，若从与配线连接的电源供电的同时测定电阻，则不另外设置配线而能够测定发热的配线自身的温度。由此，能够大幅度简化本发明的半导体芯片的结构。此外，还可以做成如下结构，只具有作为电阻测温元件的金属配线膜101，而不具有加热器功能。例如，在进行从外部加热的工艺的温度曲线测定的情况下，并不一定需要加热器，因此能够做成更简单的结构。当然，还可以只具有作为加热器的金属配线膜102，并且利用热电偶等测量温度。 在下面具体表示本发明的半导体芯片的变形例。变形例1图6表示本发明的变形例1的半导体芯片2的剖视图。就半导体芯片2而言，作为测温电阻器的金属配线膜201和作为加热器的金属配线膜202配置于与半导体芯片1的测温电阻器(金属配线膜101)及加热器(金属配线膜102)相反的位置。根据这种结构的半导体芯片2，电极103比作为测温电阻器的金属配线膜201的测定区域成为外部连接的开口 21及22的附近。由此，能够准确测定与发热源更近的位置 (例如底部填充材料)的温度。变形例2图7表示本发明的变形例2的半导体芯片3的剖视图。就半导体芯片3而言，作为测温电阻器的金属配线膜301和作为加热器的金属配线膜302形成于相同面内的氧化膜上，并且以覆盖金属配线膜301及金属配线膜302的两端的方式设置聚酰亚胺膜304，该聚酰亚胺膜304具有用于连接金属配线膜301与电极103的开口 31及用于连接金属配线膜 302与电极103的开口 32。根据这种结构，将作为绝缘层的两个聚酰亚胺膜(聚酰亚胺膜104a及聚酰亚胺膜 104b)能够用一个聚酰亚胺膜304实现，因此与半导体芯片1相比使层数减少，能够以更低成本并用简便的方法制造半导体芯片。变形例3图8表示本发明的变形例3的半导体芯片4的剖视图。半导体芯片4只形成兼备测温电阻器和加热器的功能的金属配线膜402，并且以覆盖金属配线膜402的两端的方式设置聚酰亚胺膜404，该聚酰亚胺膜404具有用于连接金属配线膜402与电极103的开口 41 及42。此外，金属配线膜402能够利用例如图2所示的Ni配线。通过将这种半导体芯片4 安装在基板111上，且在两端的端子上连接电源和电压表，从而控制流动在Ni配线的电流， 并且能够从镍的电阻温度系数(6. 3ΚΧ10_7Κ)测定Ni配线的各区域中的温度。当然，代替 Ni配线还可以利用例如Cu配线。在此情况下，利用铜的电阻温度系数(4.3Χ10_7Κ)就可以。根据这种结构的半导体芯片4，与半导体芯片1相比能够分别省略各一个聚酰亚胺膜及金属配线膜，因此能够实现制造工艺的简化和制造成本的大幅度的减少。变形例4图9表示本发明的变形例4的半导体芯片5的剖视图。半导体芯片5是堆积多个半导体芯片1的三维层叠芯片。此外，半导体芯片5例如在半导体芯片1的衬垫区域形成通孔501而进行导通，并且通过利用高温压力机加热加压装置901进行压焊而能够制造。根据这种结构的半导体芯片5，能够评价三维层叠结构的半导体芯片的温度工艺。第二实施方式评价系统以下，对本发明的第二实施方式的评价系统110进行说明。图10是将半导体芯片1安装在基板111上的评价系统110的剖视图。评价 系统110利用钎焊球114在由硅芯片112构成的印刷电路板或陶瓷衬底等的基板111上安装半导体芯片1。在基板111上设有与作为测温电阻器的金属配线膜101连接的基板配线113a ；以及与作为加热器的金属配线膜102连接的基板配线113b。此外，配线群900通过基板配线113a连接作为电阻测温元件的金属配线膜101与未图示的电流表及电压表，另外，通过基板配线113b连接作为加热器的金属配线膜102与未图示的外部电源。由此，能够进行金属配线膜102的加热，并且利用4端子法测定金属配线膜101的各区域中的电阻。根据该测定结果和钼的电阻温度系数(3.9X10—7K)，能够测定钼配线的各区域的温度。此外，使用于评价系统的半导体芯片的形状不限于上述形状，例如也可以在基板 111上安装如图9所示的半导体芯片5，从而形成如图13所示的评价系统120。以下说明利用如上所述的评价系统的安装工艺的评价。安装工艺的评价1图11是用于说明使用回流炉的评价系统110的安装工艺的温度曲线测定的说明图。半导体芯片的安装是经过使用回流炉的软钎焊工艺而进行，但是在回流炉内的设定温度和半导体芯片及基板的表面以及钎焊球上存在大的温度差。于是，如图11所示，若将评价系统110附加在软钎焊工艺，则能够评价半导体芯片内部的温度变化。具体而言，将半导体芯片1戴置在回流炉902内的移动平台903上进行加热。由此，通过监控金属配线膜101的各区域的电阻的变化，能够得到钎焊球114和底部填充材料 115附近的温度曲线。安装工艺的评价2图12是用于说明不使用回流炉的评价系统110的安装工艺的温度曲线测定的说明图。在本实施例中，通过根据在实施例1中得到的软钎焊工艺的温度曲线，控制对金属配线膜102供给的电力且使加热器的温度经时间变化，并再现回流炉内的状态，从而不使用回流炉而能够得到工艺中的温度曲线。通过这样控制加热器的温度，还能够再现半导体芯片1与底部填充材料115的热硬化，或者在中途使加热停止而观察底部填充材料的硬化时的经时变化。因此，在各材料的开发中也能够取得有用的数据。安装工艺的评价3图13是用于说明在三维层叠工艺中的评价系统120的温度曲线测定的说明图。如在上述变形例4中所说明，三维层叠的半导体芯片5通过堆积多个半导体芯片1 且利用高温压力机加热加压装置901进行加压及加热而制造。在此，通过将在基板111上安装半导体芯片5的评价系统120附加在三维层叠工艺，能够测定在该工艺中的温度曲线。此外，配线群900将形成半导体芯片5的各半导体芯片1的各金属配线膜101分别与未图示的电流表及电压表连接，因此能够分别观察在层叠的哪个半导体芯片的哪个区域能够看到哪种温度变化。当然，通过在配线群900使作为各半导体芯片的加热器的金属配线膜102与外部电源连接，并且根据在上述步骤中得到的三维层叠工艺的温度曲线使加热器的温度变化， 从而不使用高温压力机加热加压装置而能够再现三维层叠工艺。第三实施方式评价系统 下面，对利用本申请的第三实施方式的评价系统的发热特性的评价进行说明。本实施方式的评价系统以与实际更接近的方式搭载第二实施方式的评价系统，能够得到半导体芯片及其周边材料的热信息。图14是本发明的评价系统140的概略图。具体而言，评价系统140是用评价系统110与由铝材料等构成的散热板148以散热片145a、扩热器144、散热片145b的顺序夹住这些部件并用树脂螺钉142固定的结构。扩热器144利用密封材料149与基板配线113连接。另外，在扩热器144，在位于半导体芯片 1的下侧的部分设有热电偶146。此外，基板111的配线通过连接器142作为电线束143而向外部引出。根据这种评价系统140，通过得到半导体芯片1所具有的电阻测温元件的温度变化和热电偶146的温度变化，能够评价与安装时更接近的散热特性。并且，通过计算两者的温度差，能够知道散热片145a的散热特性(电阻)，因此还能够取得在散热片等的散热材料的开发中有用的数据。此外，这种评价系统140能够利用例如图15所示的部件构成。另外，在搭载于评价系统的半导体芯片上使用例如以下结构。图16是表示形成于两种半导体芯片Ia及Ib上的作为测温电阻器的金属配线膜、 作为加热器的配线膜与电极的组合的俯视图。半导体芯片Ia其外形尺寸为8mmX8mm，并且层叠划分成3X3的矩阵状的区域邻接而配置的金属配线膜IOla ；划分成2X2的矩阵状的区域邻接而配置的金属配线膜 102a ；以及覆盖外形尺寸的面积全面的电极103a。半导体芯片Ib其外形尺寸为9mmX13mm，并且层叠划分成3X3的矩阵状的区域分离而配置的金属配线膜IOlb ；划分成2X2的矩阵状的区域邻接而配置的金属配线膜 102b ；以及覆盖外形尺寸的面积全面的电极103b。此外，金属配线膜IOlb的区域的面积是与金属配线膜102b相同的面积。以下，表示利用本发明的第三实施方式的评价系统的散热特性评价的实施例，并且更具体地说明本发明。只是，本发明不限于这些实施例。(实施例1)温度测定评价图17表示本发明的实施例1的评价系统140a的剖视图。评价系统140a的结构与评价系统140相比，不同点是未设置散热片145a、145b及热电偶146。此外，对各部件使用图15所述的部件，对搭载于评价系统110的半导体芯片使用上述的半导体芯片lb。在本实施例中，通过对半导体芯片Ib施加电力而加热金属配线膜102b、并且利用与金属配线膜IOlb另外准备的辐射温度计(德图(y 7卜_)制testo830T3)测定半导体芯片Ib的温度，从而评价了评价系统140a的测温能力。图18表示其结果。图18是表示相对于对半导体芯片Ib施加的电力的利用金属配线膜IOlb的温度测定值(口)和使用辐射温度计测定的温度测定值(〇)的图表。此外，利用金属配线膜IOlb的温度测定值(口 )是测定区域1 (参照图16)的温度。另外，利用辐射温度计的温度测定值(〇)是测定半导体芯片Ib的测定区域1 (参照图16)的温度的值。如从图18可知，在利用金属配线膜IOlb的温度测定值(口)与使用辐射温度计测定的温度测定值(〇)之间几乎看不到差别，两者非常一致。从该结果可知，根据本发明的评价系统，不使用热电偶而利用金属配线膜IOlb能够准确测定由金属配线膜102b的发热引起的温度的变化。(实施例2)不同区域的温 度测定评价图19表示本发明的实施例2的评价系统140b的剖视图。评价系统140b与评价系统140a相比，不同的结构为未使用扩热器144。此外，对各部件使用图15所述的部件，对搭载于评价系统110的半导体芯片使用上述的半导体芯片lb。在本实施例中，对半导体芯片Ib施加电力而加热金属配线膜102b，并且测定利用金属配线膜IOlb的钼配线层的全部测定区域1 9(参照图16)的温度。20表示其结果。图20是表示对半导体芯片Ib施加的电力为1. 3W( )、5. 5W( □ )、13. 0W( Δ )、 20. OW(〇)时的在各测定区域1 9中的温度测定值的图表。如从图20可知，随着对半导体芯片Ib的施加电力上升，在各测定区域中的温度也上升。另外，从不同测定区域看，半导体芯片中央的测定区域5的温度在全体中最高，相反地半导体芯片端部的测定区域1、3、7、9的温度比较被抑制。另外，该倾向随着施加压力变大而显著。这些表示半导体芯片中央容易集中热量，而端部侧容易放跑热量。从该结果可知，本发明能够在金属配线膜IOlb的每个区域准确测定由金属配线膜102b的发热引起的温度变化。如此，根据本发明的评价系统，能够再现实际封装件的发热结构，并且能够在每个区域得到其发热变动(散热特性)的准确的温度曲线。(实施例3)根据散热片的有无的温度测定评价图21表示本发明的实施例3的评价系统140c的剖视图。评价系统140c与评价系统140a的不同点是未使用扩热器144。另外，即使在代替扩热器144而作为散热材料使用散热片145的情况下，也进行了测温。此外，对各部件使用图15所述的部件，对搭载于评价系统110的半导体芯片使用上述的半导体芯片la。在本实施例中，在对评价系统140c使用散热片145的情况和未使用散热片145的情况下，测定了利用金属配线膜IOla的钼配线层的全部测定区域1 9(参照图16)的温度。此外，对半导体芯片Ia的施加电力做成一定。图22是表示对半导体芯片Ia施加的电力为15W时的在使用散热片145的情况下的在各测定区域1 9中的温度测定结果(口)和在未使用散热片145的情况下的在各测定区域1 9中的温度测定结果(〇)的图表。还从图22可知，将散热片设置于半导体芯片与散热板之间的温度测定结果(口) 在全区域低于未使用散热材料的温度测定结果(〇)。这些表示通过使用高导热性的散热材料，由半导体芯片产生的热有效地向散热板传导。另外可知，各测定区域间的温度分布由于散热片而减少。这些表示，通过半导体芯片Ia与散热板的密合性提高，接触电阻减少，并且由半导体芯片Ia产生的热有效地分散到面内而传导。如此，根据本发明的评价系统，能够评价散热材料等的每部件的散热特性和其效^ O(实施例4)根据热循环试验的温度测定评价在本实施例中，利用评价系统140d，通过在如下所述的热循环试验的前后，并在一定的施加电力下，测定全部测定区域1 9(参照图16)的温度，进行评价。此外，评价系统 140d只是代替评价系统140c的半导体芯片Ia而使用半导体芯片lb，因此省略附图。热循环试验通过反复进行180次如下循环而进行，即，以_40°C保持15分钟之后，用一分钟使试验范围内的温度上升至+125°C且以该温度保持15分钟后，再次用一分钟使温度下降至-40°C且以该温度保持15分钟。此外，对热循环试验装置使用ETAC制的 NT1530W。图23是表示对半导体芯片Ib施加的电力为20W时的在各测定区域1 9中的热循环试验前的温度测定结果(〇)和热循环试验后的温度测定结果(口)的图表。如图23所示，在测定区域2 5中，在热循环试验前和试验后其温度测定结果几乎看不到差别。另一方面，确认到在测定区域1及6 9中，热循环试验后比热循环试验前还成为高温。这考虑是如下原因所致，由于热循环试验的负荷，在基板或半导体芯片产生翘曲，或者与散热片的密合性降低，从而在测定区域1及6 9中导热效率降低。
如此，根据本发明的评价系统，在如热循环试验的可靠性试验时，可以看见安装于封装件上的散热材料的散热变动，并且能够评价在实际使用环境下的散热材料的散热特性。以下，对本发明的半导体芯片和其评价系统进行说明。根据本发明，由于模仿了加热器为半导体芯片的发热源的半导体元件，因此电阻测温元件能够测定从发热源距离数ym 数十μ m的位置的温度。另外，通过准确测定作为发热源的半导体芯片与基板的接合部的温度曲线，不仅能够实现接合工艺的最佳化，而且还能够得到对接合部件的开发极其重要的数据。另外，例如在高温高湿试验等中，通过在试验槽内暴露在高温中，评价结构部件的耐久性，因此难以再现实际从内部发热的半导体芯片的安装时的状况，但是根据本发明，由于能够用加热器直接加热半导体芯片，因此与现有的对试验槽内加热的方法相比，能够得到准确的温度曲线。而且，热容量变得非常�。⒛芄灰远淌奔淇刂瓢氲继逍酒奈露龋虼擞绕湓谌妊肥匝橹心芄淮蠓人醵碳尤�、冷却所需的时间。例如，若加热和冷却分别需要30分钟， 则要达到1000循环需要42天。但是，根据本发明，加热、冷却可以分别需要5分钟，因此能够使开发时间大幅度地缩短，并且能够控制所需的能量。并且，实际上不使用回流炉或高压压力机加热加压装置等的大规模设备，能够利用加热器再现相同的热履历。第四实施方式器件芯片图24是本发明的第四实施方式的器件芯片6的剖视图。器件芯片6与半导体芯片1的不同点是，具有半导体元件600及用于其连接的开 Π 60。具体而言，器件芯片6依次层叠有设置于硅基板100的一个面的半导体元件600 ；设置成不与该半导 体元件600接触的作为测温电阻器的金属配线膜101 ；作为绝缘层的聚酰亚胺膜604a ；作为加热器的金属配线膜102 ；作为绝缘层的聚酰亚胺膜604b ；与半导体元件600及金属配线膜101及金属配线膜102电连接的电极103;以及作为保护层的聚酰亚胺膜604c。此外，在与基板的连接上利用Au凸起614。另外，在此半导体元件600与金属配线膜101做成未电连接的结构，但是也可以是金属配线膜101及金属配线膜102的中的任一个与半导体元件600连接。并且，器件芯片6不限于上述结构，也可以进行与上述的变形例2 4相同的变形。另外，若将器件芯片6安装于基板而做成评价系统，则如同上述能够得到各种温度曲线。器件芯片的修复方法当高密度地安装多个器件芯片时，有时在某特定的器件芯片上发生连接不良。此时，若能够只修复特定的器件芯片，则能够使产品的成品率提高。修复装置有利用热风或激光等的装置，但若是热风，由于其指向性具有界限，周边芯片也同时被加热，因此不适于只修复特定的半导体芯片。另外，若用激光，难以均勻加热多个凸起，而且，在光源与芯片之间存在遮蔽物的情况下修复变得非常困难。在本发明的第四实施方式的器件芯片6中，能够拆卸特定的半导体芯片进行修
Μ. ο图25是用于说明安装于基板611的器件芯片6的修复的说明图。本发明的器件芯片6利用固定材料即Au凸起614及非导电性膜615固定并安装于基板611上。此外，电极103与基板611的基板配线电连接，各配线作为配线群601集中引出。利用配线群601，作为电阻测温元件的金属配线膜101与未图示的电流表及电压表连接，作为加热器的金属配线膜102与未图示的外部电源连接。这种器件芯片6的修复能够如下进行，用电阻测温元件监视温度的同时将加热器加热至超过非导电性膜的玻化温度的温度，并且从基板611只拆卸器件芯片6。其后，修复器件芯片6并再次安装于基板611，则不使其他器件芯片的连接可靠性降低，而能够选择性地只修复特定的器件芯片，因此能够提高成品率。此外，器件芯片6在代替Au凸起614而利用钎焊球安装于基板的情况下，通过加热至钎焊球的熔点，能够得到相同的效果。第五实施方式充电池图17是本发明的第五实施方式的将器件芯片6设置于内部的充电池700的概略图。充电池700包括电极701 ；作为机箱的外壳702 ；金属板703 ；贴于金属板703的器件芯片6 ；以及连接器件芯片6的加热器配线与充电池700的配线705。此外，器件芯片 6的电阻测温元件即金属配线膜101与未图示的电流表及电压表连接。在这种结构的充电池700中，器件芯片6利用电阻测温元件来监视充电池700的环境温度。而且，若环境温度比预定的值还低，则为了避免充电池的单体电池电压降低，将充电池作为外部电源对器件芯片6供电。由此，能够控制由环境温度的降低所引起的单体电池电压的降低。
此外，上述实施方式的意图是举例说明本发明的要点，并不限制本发明。很多替代品、修改、变形例对本领域技术人员而言是很显然的。
权利要求
1.一种评价系统，用于评价半导体芯片，其特征在于，具有半导体芯片，该半导体芯片在半导体基板的一个面具有由多个区域构成的作为电阻测温元件的第一配线和由一个或多个区域构成的作为加热器的第二配线中的至少一种、和用于电连接上述第一配线及第二配线的电极； 安装该半导体芯片的安装基板；以及在上述半导体基板的另一个面侧，固定于上述安装基板的散热材料， 上述第一配线与电流表及电压表电连接，并能够对每个区域进行测温， 上述第二配线与电源电连接，并能够对每个区域进行加热。
2.根据权利要求1所述的评价系统，其特征在于，上述第一配线与上述第二配线形成于上述半导体基板上的相同面内。
3.根据权利要求1所述的评价系统，其特征在于， 上述第一配线与上述第二配隔着绝缘层而层叠。
4.根据权利要求1所述的评价系统，其特征在于， 上述第一配线为钼配线。
5.根据权利要求1所述的评价系统，其特征在于， 上述第二配线为镍配线。
6.根据权利要求1所述的评价系统，其特征在于，上述第二配线还与电流表及电压表电连接，从而作为加热器兼电阻测温元件而发挥功能。
7.根据权利要求1所述的评价系统，其特征在于， 还具有用于测定上述散热材料的温度的温度测定机构。
8.根据权利要求1所述的评价系统，其特征在于， 上述散热材料固定于上述安装基板上。
9.一种评价用半导体芯片，其特征在于， 具有半导体基板，在上述半导体基板的面上具有绝缘层；由多个区域构成的作为电阻测温元件的多个第一配线；由一个或多个区域构成的作为加热器的一个或多个第二配线；与上述第一配线电连接的第一电极；以及与第二配线电连接的第二电极。
10.根据权利要求9所述的评价用半导体芯片，其特征在于， 上述第一配线与上述第二配线隔着上述绝缘层而层叠。
11.根据权利要求10所述的评价用半导体芯片，其特征在于， 上述第一配线设置于比上述第二配线还靠上述半导体基板侧。
12.根据权利要求10所述的评价用半导体芯片，其特征在于，上述第二配线层设置于比上述第一配线层还靠上述半导体基板侧。
13.根据权利要求10所述的评价用半导体芯片，其特征在于，上述第一配线的区域的数量比上述第二配线的区域的数量还多。
14.根据权利要求10所述的评价用半导体芯片，其特征在于，设置上述第二配线的每一个区域比设置上述第一配线的每一个区域还大。
15.根据权利要求9所述的评价用半导体芯片，其特征在于，上述第一配线与上述第二配线配置于相同面内。
16.根据权利要求9所述的评价用半导体芯片，其特征在于， 上述第一配线为钼配线。
17.根据权利要求9所述的评价用半导体芯片，其特征在于， 上述第二配线为镍配线。
18.根据权利要求9所述的评价用半导体芯片，其特征在于， 上述第一配线在每个区域具有成对的上述第一电极，上述第二配线在每个区域具有成对的上述第二电极。
19.根据权利要求18所述的评价用半导体芯片，其特征在于， 在每一个上述第一配线的区域具有四个上述第一电极。
20.一种评价系统的修复方法，修复权利要求1至8中任何一项所述的评价系统，其特征在于，进行以下步骤加热上述第一或第二配线而使对上述安装基板的固定材料熔化的步骤； 从上述安装基板除去上述器件芯片的步骤； 修复已除去的上述器件芯片的步骤；以及将上述器件芯片再次安装于安装基板的步骤。
全文摘要
本发明提供评价半导体芯片的技术。具体而言，本发明提供评价用半导体芯片、评价系统及其修复方法。半导体芯片在硅基板的一个面层叠由多个区域构成的作为电阻测温元件的金属配线膜(101)及由一个或多个区域构成的作为加热器的金属配线膜(102)中的至少一种；以及用于将金属配线膜(101)及金属配线膜(102)与安装基板连接的电极(103)。通过将半导体芯片安装于安装基板，且将金属配线膜(101)与电流表及电压表电连接，将金属配线膜(102)与电源电连接，提供能够评价在半导体芯片的上述各区域中的测温及加热以及其温度曲线的评价系统。
文档编号G01N25/00GK102192921SQ201110047399
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月24日 优先权日2010年2月25日
发明者加藤薰子, 天明浩之, 山口欣秀, 山本礼, 松岛直树, 池田宇亨, 稻田祯一, 西龟正志, 长谷部健彦 申请人:日立化成工业株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
