专利名称：机械强度测试设备、半导体装置的制造方法与测试方法
技术领域：
本发明涉及一种制造方法与测试设备，且特别是涉及一种半导体装置的制造方法与机械强度测试设备。
背景技术：
随着电脑及通讯等产品功能的快速发展及提升，近年来半导体相关产业为了满足电子产品多元化及轻薄微小化等功能的需求，使得芯片封装制作工艺业逐渐脱离传统的技术而朝向高功率、高密度、低成本、轻、薄、短、小等高精密度制作工艺发展，而三维堆叠式芯片(3D stacked IC)的技术发展便是用来满足这些需求。虽然三维堆叠式芯片的概念早在数年前就已被提出，但以半导体制作工艺进入纳米等级后，最待克服的问题就是硅导通孔 (through silicon via,TSV)的合格率问题。如何测试TSV的强度及其合格率，更是可靠度测试中最主要的议题。以目前的测试方法中，大多是在3DIC堆叠完成后才做可靠度测试， 而往往其中的TSV结构在芯片堆叠前就已经属于不良品，使用不良的TSV进行芯片堆叠的制作工艺就变成是浪费成本时间且无效益。所以，如何在芯片堆叠前检测TSV的强度及合格率就变的十分重要。传统在封装测试方法中，常使用剪力测试(Shear test)将锡球推动，以测试球闸阵列封装(Ball Grid Array, BGA)结构的锡球强度，以是否破坏锡球的规范力量得到锡球的可靠度。另外，一般打线接合(wire bond)的封装结构是利用钩子将导线钩段与否做可靠度的判断标准。一般3DIC integration制作工艺，如图17所示，在制作电镀铜TSV与Cu CMP (Chemical MechanicalPolishing/Planarization,化学机械研磨法)后，需要对 TSV 做强度测试，但目前并无TSV结构强度测试设备与方法。

发明内容
本发明目的是避免后续利用含TSV的芯片做好3D堆叠时才发现TSV结构失效的情形。本发明提供一种半导体装置的制造方法，可解决不良硅导通孔造成半导体装置的制造成本提高的问题。本发明提供一种机械强度测试设备，可在应用硅导通孔进行芯片堆叠前对硅导通孔进行机械强度测试。本发明提供一种半导体装置的测试方法，可解决不良硅导通孔造成半导体装置的制造成本提高的问题。为达上述目的，本发明的半导体装置的制造方法包括下列步骤，提供一晶片，该晶片具有一第一表面与一第二表面；形成多数盲孔于该晶片的第一表面上；形成一绝缘层于该盲孔壁与该晶片的第一表面上；形成一导电柱于该盲孔内，使该导电柱的第一表面露出该绝缘层；提供一外力于该导电柱的第一表面，通过该导电柱破坏与否判断该导电柱的机械强度。
本发明的机械强度测试设备包括一测试治具、一驱动器以及一数据记录器。测试治具用以测试一待测物的一绝缘层、多个导电柱其中之一与导电柱所在的一开孔的孔壁之间的结合强度。该测试治具包括一施力机构，对该待测物施予一外力，通过该导电柱破坏与否判断该导电柱的机械强度。驱动器连接并驱动测试治具。数据记录器用以记录驱动器提供给测试治具的驱动能量。本发明的半导体装置的测试方法包括下列步骤，提供一待测物，该待测物包括一晶片、一绝缘层与多个导电柱，该晶片具有相对的一第一表面与一第二表面，该晶片的第一表面具有多个盲孔，该绝缘层覆盖该盲孔的孔壁，该盲孔内充填一导电柱；提供一外力于该导电柱的第一表面，通过该导电柱破坏与否判断该导电柱的机械强度；以及在通过前一步骤测试后，自该晶片切割出多数芯片，并经该导电柱电连接一元件。 基于上述，本发明的半导体装置的制造方法先测试导电柱的机械强度，确认合格后才进行芯片后续的制作工艺，可降低制作工艺成本。本发明的机械强度测试设备可测试导电柱的机械强度。本发明的半导体装置的测试方法可建立各种尺寸的导电柱所对应的标准结合强度的数据库。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。


图1为本发明一实施例的半导体装置的制造方法的流程图；图2A至图20为本发明另一实施例的半导体装置的制造方法的局部剖面示意图；图3是图2D的待测物的上视图；图4A与图4B为本发明再一实施例的半导体装置的制造方法的机械强度测试的局部剖面示意图；图5A为本发明又一实施例的半导体装置的制造方法的机械强度测试的局部剖面示意图；图5B与图5C为本发明再一实施例的半导体装置的制造方法的机械强度测试的局部剖面示意图；图6A为本发明另一实施例的半导体装置的制造方法的机械强度测试的局部剖面示意图；图6B为本发明再一实施例的半导体装置的制造方法的机械强度测试的局部剖面示意图；图7至图9为本发明另三种实施例的半导体装置的制造方法的机械强度测试的局部剖面示意图；图IOA为本发明一实施例的半导体装置的测试方法的流程图；图IOB为图IOA的测试方法中的机械强度测试的局部剖面示意图；图11为本发明一实施例的机械强度测试设备的示意图；图12为本发明另一实施例的机械强度测试设备的示意图；图13A为本发明另一实施例的机械强度测试设备的示意图；图13B为图13A的机械强度测试设备进行另一机械强度测试的示意图14为本发明另一实施例的机械强度测试设备的顶针；图15为本发明再一实施例的机械强度测试设备的示意图；图16为本发明又一实施例的机械强度测试设备的示意图；图17为传统3DIC integration制作工艺的示意图。主要元件符号说明SllO S130、S210 S230 步骤50 元件100,700 待测物102 芯片104、106 测试片110:晶片112、712、130A 第一表面114、714、130B 第二表面120、720:绝缘层130、730:导电柱132:导电层140、160:线路层150 支撑基板170 凸块H12 第一盲孔H14 第二盲孔RlO 芯片区R20:区域R3O:切割道PlO 感光粘胶层P12 粘胶片200、300、400、500、600 机械强度测试设备202、302、402、502、602 测试治具210 探头220,320 垫片222、322:开口230、330、430 驱动器240,340,440 数据记录器310:吸嘴410,412 顶针710 基板H72 盲孔
具体实施方式
图1为本发明一实施例的半导体装置的制造方法的流程图。请参照图1，本实施例的半导体装置的制造方法是提供一晶片，该晶片具有一第一表面与一第二表面；形成多数盲孔于该晶片的第一表面上；形成一绝缘层于该盲孔壁与该晶片的第一表面上；形成一导电柱于该盲孔内，使该导电柱的第一表面露出该绝缘层；提供一外力于该导电柱的第一表面，通过该导电柱破坏与否判断该导电柱的机械强度。由上述内容可知，在本实施例的半导体装置的制造方法中，会先确定导电柱有合格的强度，才使用位于同一待测物上的芯片区的导电柱进行后续制作工艺。如此，可减少因为导电柱不良而导致制造完成的半导体装置属于不良品的机率，进而降低制造时间与成本。以下，将列举更多具体的实施例，但本发明不限定于此。本发明可随机抽样测试或也可于制作工艺中安排测试，随机抽样测试是以批次方式了解晶片的导电柱合格率，来决定此批晶片是否可用。如在制作工艺中测试，则对于每一片的晶片挑选将更直接且有帮助。不管是那一种方式，均为本发明所保护的精神范围内。图2A至图20为本发明另一实施例的半导体装置的制造方法的局部剖面示意图， 而图3是图2D的待测物的上视图。请参照图2A至图2C，在制备图2D的待测物100前，会先对完整的晶片110进行清洁，并以光刻蚀刻制作工艺在晶片110的第一表面上形成多个盲孔，例如图3的第一盲孔H12与第二盲孔H14。之后，在晶片110的第一表面与盲孔壁上形成绝缘层120，如图2B。接着，在晶片110的绝缘层120上形成导电层132，导电层132并填入如图3的第一盲孔H12与第二盲孔H14，如图2C。导电层132的材质例如是铜或其他导电材质。然后，以化学机械研磨制作工艺或其他制作工艺将部分导电层132移除，形成填充于如图3的第一盲孔H12与第二盲孔H14内的导电柱130，使该导电柱130的第一表面露出该绝缘层120，如图2D。在图2A至图2D中，说明第一盲孔H12及其对应区域的绝缘层 120与导电柱130的形成过程。然而，在这些步骤的前后或同时，如图3的晶片110会在芯片区RlO形成芯片所需的各式线路与元件，在此并不说明这些现有技术。请参照图2D与图3，本实施例的半导体装置的制造方法是先提供一待测物100，图 2D仅绘示待测物100的局部剖面。待测物100包括一晶片110、一绝缘层120与多个导电柱130。晶片110具有相对的一第一表面112与一第二表面114。晶片110包括多个芯片区R10，如图3所示。第一表面112具有多个第一盲孔H12与多个第二盲孔H14。第一盲孔 H12位于芯片区RlO之外或之间，第二盲孔H14位于芯片区RlO内。绝缘层120覆盖第一表面112、第一盲孔H12的孔壁与第二盲孔H14的孔壁，但在图2D中未绘示绝缘层120覆盖第二盲孔H14的孔壁。导电柱130填充于第一盲孔H12与第二盲孔H14内，且绝缘层120位于导电柱130与第一盲孔H12的孔壁之间，绝缘层120也位于导电柱130与第二盲孔H14 的孔壁之间。图3中仅放大表示位于两个芯片区RlO之间的第一盲孔H12的位置，但第一盲孔 H12也可位于晶片110的周边区域或其他非芯片区RlO的区域，例如区域R20。第一盲孔H12 的位置还可设计为避开切割道R30。切割道R30是将待测物100切割成多个芯片时刀具会经过的区域。切割道R30两旁的第一盲孔H12内的导电柱130是单纯用于测试合格率，在测试后可切除或保留。或者，第一盲孔H12也可直接设计成位于切割道R30内，这些第一盲孔H12内的导电柱130可在进行切割前就供合格率测试之用，并在切割时一并切除。在提供如图2D的待测物100后，提供一外力于该导电柱130的第一表面上，以便进行一机械强度测试，通过该导电柱130破坏与否判断该导电柱130的机械强度，亦即以测试绝缘层120、导电柱130与导电柱130所在的第一盲孔H12的孔壁之间的结合强度，如图 2H。接着可进行后续制作工艺，例如形成连接导电柱130的第一表面金属层；将晶片110 接合于一支撑基板上；研磨该晶片的第二表面，使露出该导电柱的第二表面；形成连接导电柱130的第二表面的第二表面金属层；形成多数凸块于该导电柱的第二表面上；移除支撑基板；以及利用凸块将晶片110上的芯片与其他元件连接等步骤。这些后续制作工艺，下方将参考图21至图20做进一步说明。上述外力可为一拉力方式、一推力方式、一吸力方式或一弯曲力方式。举例而言， 该拉力方式包括形成一感光粘胶层Pio于该晶片110第一表面112，如图2E。感光粘胶层 PlO接触导电柱130的第一表面。接着，光刻蚀刻感光粘胶层P10，以于每个导电柱130的第一表面形成一粘胶片P12，如图2F与图2G。然后，将一探头210经由一个粘胶片P12连接导电柱130被暴露的一端，并通过探头210施加拉力于导电柱130。在此，探头210施加于导电柱130的拉力的大小可以是一预设值，若在受力过程中造成导电柱130、绝缘层120 与第一盲孔H12的孔壁这三者中任一者的破坏或是任两者之间的剥离(如图2H)，则表示待测物100未能通过机械强度测试。反之，待测物100没有因为探头210施加于导电柱130 的拉力而被破坏，即表示导电柱130的品质可合格通过机械强度测试。在此，探头210是以经由粘胶片P12连接导电柱130为例，但本发明不限定于此。另外，在探头210经由粘胶片 P12连接导电柱130之前，可先配置一垫片220于第一表面112上。垫片220具有至少一开口 222，开口 222暴露要被测试的第一盲孔H12内的导电柱130，探头210即经由此开口 222接触粘胶片P12。在前述步骤中，并未限定用于测试的第一盲孔H12是当位于完整的晶片110上时被测试，或是先将待测物100具有第一盲孔H12的部分切割出来后才进行测试，两者皆属于本发明所欲保护的范围。在进行图2H所示的机械强度测试后，若导电柱130的品质可合格通过机械强度测试，经后续制作工艺完成全部步骤，可从图3的晶片切割出芯片102，使该导电柱130电连接一元件50，如图20所示的晶片。芯片102的导电柱130原本是位于图3的第二盲孔H14 内，而在芯片102进行堆叠式封装前导电柱130的两端都会被暴露出来以便于进行电连接。 图20的实施例中，导电柱130的一端是经由凸块而电连接另一元件50，元件50也是一个芯片。然而，导电柱130也可以其他方式电连接元件50，而元件50也可以是线路基板或其他元件。接着，再举例说明图2H至图20的步骤之间可进行的一般半导体装置的制作工艺步骤，但非用以限定本发明。如图21，若导电柱130的品质可合格通过机械强度测试，可在绝缘层120与导电柱130上形成线路层140。然后，将一支撑基板150与线路层140接合，如图2J。支撑基板150例如是硅基板或其他基板。之后，利用支撑基板150提供支撑力量而将晶片110从第二表面114进行减薄，直到暴露导电柱130，如图观。晶片110减薄的步骤例如是以研磨的方式进行。接着，在薄化后的晶片110的第二表面114上形成线路层160， 线路层160电连接至少部分的导电柱130，如图2L。之后，在线路层160上形成凸块170，如图2M。在未绘示的实施例中，线路层160可包括球底金属层。然后，移除支撑基板150，如图2N。在完成图2N所示的步骤后，就可将成品用于如图20的步骤。
以上，较完整地介绍了本发明一实施例的半导体装置的制造方法。接下来，对于本发明其他实施例的半导体装置的制造方法，仅介绍用于取代图2E至图2H所示关于机械强度测试的步骤，其余步骤则可参考图2A至图2D与图20。图4A与图4B为本发明再一实施例的半导体装置的制造方法的机械强度测试的局部剖面示意图。请参照图4A，先将一吸嘴310对准第一盲孔H12内的导电柱130的第一表面。接着，如图4B，通过吸嘴310施加预设强度的一吸力于该导电柱130的第一表面，通过该导电柱130破坏与否判断该导电柱130的机械强度，以判断导电柱130的品质是否可以合格通过机械强度测试。图5A为本发明又一实施例的半导体装置的制造方法的机械强度测试的局部剖面示意图。在以化学机械研磨制作工艺或其他制作工艺将部分导电层132移除(参考图2C) 而只保留第一盲孔H12内的导电柱130(参考图2D)后，可将晶片110整个减薄直到暴露导电柱130。接着请参照图5A，以顶针410施加推顶力于导电柱130的第一表面130A，通过该导电柱130破坏与否判断该导电柱130的机械强度，以判断导电柱130的品质是否可以合格通过机械强度测试。在其他实施例中，将晶片110整个减薄直到暴露导电柱130后，可以顶针410施加推顶力于导电柱130的第二表面130B，亦即以顶针410施加推顶力于导电柱 130在晶片110减薄后被暴露出的表面，同样可判断导电柱130的机械强度。图5B与图5C为本发明再一实施例的半导体装置的制造方法的机械强度测试的局部剖面示意图。请参照图5B与图5C，本实施例与图5A的实施例的差异在于，并没有将晶片 110整个减薄，而是在该晶片110的第二表面114形成一测试孔H20。测试孔H20暴露至少一第一盲孔H12内的导电柱130，如图5B。接着，如图5C，以一顶针410施加推顶力于导电柱130，通过该导电柱130破坏与否判断该导电柱130的机械强度，以判断导电柱130的品质是否可以合格通过机械强度测试。本实施例中同样使用了垫片220，但也可不使用垫片 220。图6A为本发明另一实施例的半导体装置的制造方法的机械强度测试的局部剖面示意图。请参照图6A，先在该晶片110的第二表面114形成一测试孔H22。测试孔H22暴露多个第一盲孔H12内的多个导电柱130。接着，以一顶针412同时施加推顶力于多个导电柱130，通过该导电柱130破坏与否判断该导电柱130的机械强度，以同时判断多个导电柱 130的品质是否可以合格通过机械强度测试。本实施例中使用了垫片320，但也可不使用垫片320。垫片320的开口 322暴露多个导电柱130。图6B为本发明再一实施例的半导体装置的制造方法的机械强度测试的局部剖面示意图。请参照图6B，本实施例与图6A的实施例的差异在于，本实施例的顶针412是由测试孔H22施加推顶力于导电柱130，而晶片110的第一表面112接触垫片320。该垫片320 提供支撑该晶片110用的治具。图7至图9为本发明另三种实施例的半导体装置的制造方法的机械强度测试的局部剖面示意图。请参照图7，在提供如图2D的待测物100后，可将一测试片104由待测物 100分离出来。测试片104包括一个第一盲孔H12。本实施例的机械强度测试是对测试片 104进行三点弯曲测试。请参照图8，在提供如图2D的待测物100后，可将一测试片106由待测物100分离出来。测试片106包括多个第一盲孔H12。本实施例的机械强度测试是对测试片106进行三点弯曲测试。请参照图9，本实施例的机械强度测试是对测试片106进行四点弯曲测试。另外，在进行图7至图9的实施例的机械强度测试之前，可进行化学机械研磨制作工艺或其他制作工艺，使测试片上的导电柱130的两端都被暴露。在进行图5B与图6B的实施例的机械强度测试之前，也可将整个要进行测试的部分都从图2D的待测物100分离出来，并进行化学机械研磨制作工艺或其他制作工艺，使测试片上的导电柱130的两端都被暴露。在前述各实施例中已说明，机械强度测试中施加在导电柱上的力量的大小是一预设值。以下，将介绍本发明的半导体装置的测试方法，先提供一待测物，如步骤S110。接着， 测试待测物的绝缘层、导电柱与导电柱所在的盲孔的孔壁之间的结合强度，如步骤S120。之后，将待测物的芯片区的导电柱电连接一元件，如步骤S130。本发明可将得到的数据数据， 用以建立导电柱的尺寸及其应有的结合强度的数据库。图IOA为本发明一实施例的半导体装置的测试方法的流程图，而图IOB为图IOA的测试方法中的机械强度测试的局部剖面示意图。请参照图IOA与图10B，本实施例的半导体装置的测试方法包括下列步骤。提供一待测物700，步骤S210。待测物700包括一基板710、一绝缘层720与多个导电柱730。基板710具有相对的一第一表面712与一第二表面714。第一表面712具有多个盲孔H72。 绝缘层720覆盖第一表面712与盲孔H72的孔壁。导电柱730填充于盲孔H72内，且绝缘层720位于导电柱730与盲孔H72的孔壁之间。待测物700可以如图3的实施例的待测物 100具有多个芯片区，但待测物700也可以是单纯由基板710、绝缘层720与导电柱730构成，而不包括芯片区，也就是待测物700单纯用于导电柱730的强度测试。此外，本实施例以多个导电柱730为例，但在其他实施例中也可以是单一导电柱。另外，本实施例的导电柱 730以相同尺寸为例，但也可以在单一待测物上提供多种不同尺寸的导电柱，以一次进行多种尺寸的导电柱的机械强度测试。接着，进行一机械强度测试，以测试绝缘层720、导电柱730与盲孔H72的孔壁之间的结合强度，并订定导电柱730的一标准结合强度，步骤S220。在此所进行的机械强度测试的实际进行方式与图2H的实施例相似，但也可采用其他实施例的实际进行方式。另外，在此所进行的机械强度测试与前述各实施例的差异在于，施加在导电柱730上的力量是持续增加，直到造成导电柱730、绝缘层720与盲孔H72的孔壁这三者中任一者的破坏或是任两者之间的剥离为止，并记录施加的最大力量(破坏力)。然后，根据所记录到的最大力量订出本尺寸的导电柱730所应有的标准结合强度。此标准结合强度通常是在对于同一尺寸的导电柱730进行多次机械强度测试而得到多个最大力量后，再根据这些数据而订定。然后，重复前述两个步骤，以订出各种尺寸的导电柱730所对应的多个标准结合强度，并建立一数据库来储存多种尺寸的导电柱730所对应的多个标准结合强度，步骤 S230。建立上述数据库后，就可以在生产半导体装置的过程中，趁导电柱尚未电连接线路层或其他元件之前以数据库中的标准结合强度来对导电柱进行测试。亦即是，上述数据库就是用于提供如图1的半导体装置的制造过程中在进行机械强度测试时使用。具体而言，是以数据库中与导电柱的尺寸所对应的标准结合强度进行机械强度测试。然后，才将通过机械强度测试而未损坏的导电柱电连接元件。图11为本发明一实施例的机械强度测试设备的示意图。请参照图11，本实施例的机械强度测试设备200包括一测试治具202、一驱动器230以及一数据记录器M0。测试治具202用以测试待测物100的绝缘层120、导电柱130与导电柱130所在的第一盲孔H12 的孔壁之间的结合强度。驱动器230连接并驱动测试治具202。数据记录器240用以记录驱动器230提供给测试治具202的驱动能量。使用本实施例的机械强度测试设备200，就可在进行芯片堆叠制作工艺之前先对待测物100进行测试，确定导电柱130有合格的强度。 如此，可减少因为导电柱不良而导致制造完成的半导体装置属于不良品的机率，进而降低制造时间与成本。本发明的机械强度的测试可采批次抽样测试或于制作工艺中测试。该测试治具202包括有一施力机构，对该待测物施予一外力，通过该导电柱破坏与否判断该导电柱的机械强度。该施力机构为一拉力机构、一推力机构、一吸力机构或一弯曲机构。本实施例的测试治具202如为拉力机构，其包括一探头210，用以连接第一盲孔 H12内的导电柱130被暴露的一端，并将导电柱130从第一盲孔H12内拉出。然而，导电柱 130也可以是位于贯孔形式的开孔内。本实施例的为拉力机构更包括一垫片220，用以配置于待测物100上。垫片220具有一开口 222，开口 222暴露要被测试的第一盲孔H12内的导电柱130，探头210即经由此开口 222接触粘胶片P12。本实施例的驱动器230为一拉伸器，以经由探头210进行拉伸试验。数据记录器 240可记录拉伸试验过程中驱动器230提供给测试治具202的驱动能量，本实施例中驱动能量也就是拉伸力。数据记录器240记录到的最大拉伸力就是造成导电柱130、绝缘层120与第一盲孔H12的孔壁这三者中任一者的破坏或是任两者之间的剥离所需的破坏力。另外， 探头210也可仅施加预设大小的拉伸力于导电柱130，以判断导电柱130是否可承受预设大小的拉伸力，并不一定要测量真正产生破坏所需的破坏力。图12为本发明另一实施例的机械强度测试设备的示意图。请参照图12，本实施例的机械强度测试设备300与图11的机械强度测试设备200相似，以下仅介绍其差异处。 本实施例的测试治具302如为吸力机构，其包括一吸嘴310，用以对准第一盲孔H12内的导电柱130，并将导电柱130从第一盲孔H12内拉出。本实施例的驱动器330为一抽真空器， 以提供吸嘴310所需的吸力。数据记录器340可记录机械强度测试过程中驱动器330提供给测试治具302的吸力。数据记录器340记录到的最大吸力就是造成导电柱130、绝缘层 120与第一盲孔H12的孔壁这三者中任一者的破坏或是任两者之间的剥离所需的破坏力。 另外，吸嘴310也可仅施加预设大小的吸力于导电柱130，以判断导电柱130是否可承受预设大小的吸力，并不一定要测量真正产生破坏所需的破坏力。图13A为本发明另一实施例的机械强度测试设备的示意图。请参照图13A，本实施例的机械强度测试设备400与图11的机械强度测试设备200相似，以下仅介绍其差异处。 本实施例的测试治具402如为推力机构，其包括一顶针410，用以将导电柱130从第一盲孔 H12内顶出。本实施例的驱动器430为一顶出器，以经由顶针410进行推顶试验。数据记录器440可记录机械强度测试过程中驱动器430提供给测试治具402的推顶力。数据记录器 440记录到的最大推顶力就是造成导电柱130、绝缘层120与第一盲孔H12的孔壁这三者中任一者的破坏或是任两者之间的剥离所需的破坏力。另外，顶针410也可仅施加预设大小的推顶力于导电柱130，以判断导电柱130是否可承受预设大小的推顶力，并不一定要测量真正产生破坏所需的破坏力。本实施例中，待测物100配置于垫片220与顶针410之间。
图1 为图13A的机械强度测试设备进行另一机械强度测试的示意图。请参照图 13B，本实施例与图13A的实施例的差异在于，本实施例是将晶片110整个减薄直到暴露导电柱130后，再以顶针410施加推顶力于导电柱130，以判断导电柱130的品质是否可以合格通过机械强度测试。在另一实施例中，顶针412具有多个顶出端412A，用以同时将多个导电柱从导电柱所在的多个开孔内顶出，如图14。图15为本发明再一实施例的机械强度测试设备的示意图。请参照图15，本实施例的机械强度测试设备500与图11的机械强度测试设备200相似，以下仅介绍其差异处。本实施例的测试治具502如为弯曲机构，其是一三点弯曲的弯曲机构，用以对待测物100进行三点弯曲测试。在另一实施例中，机械强度测试设备600的测试治具602如为弯曲机构，其是一四点弯曲的弯曲机构，如图16。综上所述，本发明的半导体装置的制造方法先测试绝缘层、导电柱与盲孔的孔壁之间的结合强度，确认合格后才将芯片经由导电柱电连接其他元件，可避免不良的导电柱增加制作工艺成本。本发明的机械强度测试设备可测试绝缘层、导电柱与开孔的孔壁之间的结合强度。虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种半导体装置的制造方法，包括提供一晶片，该晶片具有第一表面与第二表面；形成多数盲孔于该晶片的第一表面上；形成一绝缘层于该盲孔壁与该晶片的第一表面上；形成一导电柱于该盲孔内，使该导电柱的第一表面露出该绝缘层；及提供一外力于该导电柱的第一表面，通过该导电柱破坏与否判断该导电柱的机械强度。
2.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中该外力为一拉力方式、一推顶力方式、一吸力方式或一弯曲方式。
3.如权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其中该拉力方式包括 将一探头连接该些导电柱的第一表面；以及通过该探头施加一拉力于该导电柱。
4.如权利要求3所述的半导体装置的制造方法，其中将该探头连接该导电柱的步骤包括形成一感光粘胶层于该晶片的第一表面；光刻蚀刻该感光粘胶层，以于各该导电柱的第一表面形成一粘胶片；以及将该探头经由该粘胶片连接该导电柱的第一表面。
5.如权利要求4所述的半导体装置的制造方法，其中将该探头经由该粘胶片连接该导电柱的第一表面前，还包括配置一垫片在该第一表面上，该垫片具有至少一开口，该开口暴露该第一盲孔的导电柱，使该探头由该开口接触该粘胶片。
6.如权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其中该吸力方式包括 将一吸嘴对准该第一盲孔的导电柱的第一表面；以及通过该吸嘴施加一吸力于该导电柱的第一表面。
7.如权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其中该推顶力方式包括 使该晶片暴露至少一第一盲孔内的该导电柱；以及以一顶针施加一推顶力于该导电柱的第一表面或第二表面。
8.如权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其中使该晶片暴露至少一第一盲孔内的该导电柱的方式包括在该晶片的第二表面形成一测试孔，该测试孔暴露至少一第一盲孔内的该导电柱。
9.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中该晶片的盲孔内设有该导电柱， 使形成一待测物。
10.如权利要求9所述的半导体装置的制造方法，其中在提供一外力于该导电柱的第一表面，通过该导电柱破坏与否判断该导电柱的机械强度前，还包括将一测试片由该待测物分离出来，该测试片包括至少一个该些第一盲孔，该机械强度测试包括对该测试片进行三点弯曲测试或是四点弯曲测试。
11.如权利要求10所述的半导体装置的制造方法，其中在提供一外力于该导电柱的第一表面，通过该导电柱破坏与否判断该导电柱的机械强度前，还包括使该测试片上的至少一个该些导电柱的两端都被暴露。
12.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中在判断该导电柱的机械强度之后，还包括在该绝缘层与导电柱上形成一第一线路层；将一支撑基板与该第一线路层接合；将该晶片从该第二表面薄化，直到暴露该导电柱；在薄化后的该晶片的该第二表面上形成一第二线路层，该第二线路层电连接该导电柱；在该第二线路层上形成至少一凸块；以及移除该支撑基板。
13.如权利要求12所述的半导体装置的制造方法，其中在移除该支撑基板之后，还包括使该导电柱经由该凸块而电连接一元件。
14.一种机械强度测试设备，包括测试治具，用以测试一待测物的一绝缘层、多个导电柱其中之一与该导电柱所在的一开孔的孔壁之间的结合强度，该测试治具包括一施力机构，对该待测物施予一外力，通过该导电柱破坏与否判断该导电柱的机械强度；一驱动器，连接并驱动该测试治具；以及数据记录器，用以记录该驱动器提供给该测试治具的驱动能量。
15.如权利要求14所述的机械强度测试设备，其中该施力机构为一拉力机构、一推力机构、一吸力机构或一弯曲机构。
16.如权利要求15所述的机械强度测试设备，其中该施力机构包括一探头，用以连接该开孔内的该导电柱的第一表面，并施加一拉力于该导电柱。
17.如权利要求16所述的机械强度测试设备，其中该施力机构还包括一垫片，用以配置于该待测物上，该垫片具有一开口，该探头用以通过该开口而连接该导电柱。
18.如权利要求16所述的机械强度测试设备，其中该驱动器为一拉伸器。
19.如权利要求15所述的机械强度测试设备，其中该吸力机构包括一吸嘴，用以对准该开孔内的该导电柱的第一表面，并施加一吸力于该导电柱。
20.如权利要求19所述的机械强度测试设备，其中该吸力机构还包括一垫片，用以配置于该待测物上，该垫片具有一开口，该吸嘴用以通过该开口而对准该导电柱。
21.如权利要求19所述的机械强度测试设备，其中该驱动器为一抽真空器。
22.如权利要求15所述的机械强度测试设备，其中该推力机构包括至少一顶针，用以施加一推顶力于该导电柱。
23.如权利要求22所述的机械强度测试设备，其中该推力机构还包括一垫片，该待测物适于配置在该垫片上，该垫片具有一开口，该导电柱从该开孔内被顶出时会通过该开口。
24.如权利要求22所述的机械强度测试设备，其中该驱动器为一顶出器。
25.如权利要求14所述的机械强度测试设备，其中该弯曲机构是一三点弯曲的弯曲机构或是一四点弯曲的弯曲机构。
26.一种半导体装置的测试方法，包括提供一待测物，该待测物包括一晶片、一绝缘层与多个导电柱，该晶片具有相对的一第一表面与一第二表面，该晶片的第一表面具有多个盲孔，该绝缘层覆盖该盲孔的孔壁，该盲孔内充填一导电柱；及提供一外力于该导电柱的第一表面，通过该导电柱破坏与否判断该导电柱的机械强度。
27.如权利要求沈所述的半导体装置的测试方法，其中该晶片包括多个芯片区，该盲孔包括多个第一盲孔与多个第二盲孔，该些第一盲孔位于该些芯片区之外，该些第二盲孔位于该些芯片区内，且该绝缘层位于该些导电柱与该些第一盲孔的孔壁及该些第二盲孔的孔壁之间。
28.如权利要求27所述的半导体装置的测试方法，其中进行该机械强度的测试是测试该绝缘层、该些导电柱其中之一与该导电柱所在的该第一盲孔的孔壁之间的 结合强度。
29.如权利要求沈所述的半导体装置的制造方法，其中该外力为一拉力方式、一推顶力方式、一吸力方式或一弯曲方式。
30.如权利要求四所述的半导体装置的制造方法，其中该拉力方式包括将一探头连接该些导电柱的第一表面；以及通过该探头施加一拉力于该导电柱。
31.如权利要求30所述的半导体装置的制造方法，其中将该探头连接该导电柱的步骤包括形成一感光粘胶层于该晶片的第一表面；光刻蚀刻该感光粘胶层，以于各该导电柱的第一表面形成一粘胶片；以及将该探头经由该粘胶片连接该导电柱的第一表面。
32.如权利要求31所述的半导体装置的制造方法，其中将该探头经由该粘胶片连接该导电柱的第一表面前，还包括配置一垫片于该第一表面上，该垫片具有至少一开口，该开口暴露该第一盲孔的导电柱，使该探头由该开口接触该粘胶片。
33.如权利要求四所述的半导体装置的制造方法，其中该吸力方式包括将一吸嘴对准该第一盲孔的导电柱的第一表面；以及通过该吸嘴施加一吸力于该导电柱的第一表面。
34.如权利要求四所述的半导体装置的制造方法，其中该推顶力方式包括在该晶片的第二表面形成一测试孔，该测试孔暴露至少一第一盲孔内的该导电柱；以及以一顶针施加一推顶力于该导电柱的第一表面或第二表面。
35.如权利要求观所述的半导体装置的制造方法，其中该晶片的盲孔内设有该导电柱，使形成一待测物。
36.如权利要求35所述的半导体装置的制造方法，其中在提供一外力于该导电柱的第一表面，通过该导电柱破坏与否判断该导电柱的机械强度前，还包括将一测试片由该待测物分离出来，该测试片包括至少一个该些第一盲孔，该机械强度测试包括对该测试片进行三点弯曲测试或是四点弯曲测试。
37.如权利要求36所述的半导体装置的制造方法，其中在提供一外力于该导电柱的第一表面，通过该导电柱破坏与否判断该导电柱的机械强度前，还包括使该测试片上的至少一个该些导电柱的两端都被暴露。
38.如权利要求沈所述的半导体装置的制造方法，其中该待测物为一第一待测物；进行该机械强度的测试，取得该第一待测物的机械强度的数据储存到一数据库；以及重复前述步骤，以取得多种不同待测物的机械强度的测试数据储存到该数据库。
39.如权利要求38所述的半导体装置的测试方法，还包括提供一第二待测物，其中该第二待测物包括一晶片、一第二绝缘层与一第二导电柱，该晶片具有一第三表面，该第三表面具有一第二盲孔，该第二绝缘层覆盖该第三表面与该第二盲孔的孔壁，该第二导电柱填充于该第二盲孔内，且该第二绝缘层位于该第二导电柱与该第二盲孔的孔壁之间；取得该第二导电柱的数据；自该数据库中取得与该第二导电柱相同的数据，进行该机械强度的测试；以及通过通过前述步骤测试以判断该第二导电柱破坏与否。
40.如权利要求沈所述的半导体装置的测试方法，其中在判断该导电柱的机械强度之后，还包括自该晶片切割出多个芯片，并将该些芯片经该些导电柱分别电连接一元件。
全文摘要
本发明公开一种机械强度测试设备、半导体装置的制造方法与测试方法。制造方法包括下列步骤。提供一待测物。待测物包括一晶片、一绝缘层与多个导电柱。晶片包括多个芯片区。晶片的表面具有多个第一与第二盲孔。第一盲孔位于芯片区外，第二盲孔位于芯片区内。绝缘层覆盖晶片的表面及第一与第二盲孔的孔壁。导电柱填充于第一与第二盲孔内，且绝缘层位于导电柱与第一盲孔的孔壁及第二盲孔的孔壁之间。进行一机械强度测试，以测试绝缘层、导电柱与第一盲孔的孔壁之间的结合强度。在合格通过机械强度测试后，将芯片区的导电柱电连接一元件。
文档编号G01N3/00GK102479733SQ20101059759
公开日2012年5月30日 申请日期2010年12月21日 优先权日2010年11月26日
发明者刘汉诚, 谢明哲, 谭瑞敏 申请人:财团法人工业技术研究院