專利名稱：用于3dic封裝件合格率分析的探針焊盤設計的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及集成電路的封裝，具體而言，涉及用于3DIC封裝件合格率分析的探針焊盤設計。
背景技術(shù)：
在集成電路的封裝中，可以將多個封裝元件包裝在同一個封裝件中。封裝元件可以包括器件管芯、插件、封裝基板、印刷電路板(PCB)等等。這些封裝元件可以以不同的組合進行封裝。通常，在實施封裝工藝之前，對器件晶圓進行測試(探測)，從而可以選擇出已知良好的管芯并進行封裝，而不封裝不合格的管芯。在封裝完成后，也要對最終封裝件進行探測從而可以發(fā)現(xiàn)不合格的封裝件。不合格的封裝件可能是由缺陷接頭、封裝工藝中出現(xiàn)的損傷、以及由插件、封裝基板、和PCB引入的問題引起的。然而，現(xiàn)有的封裝結(jié)構(gòu)僅僅提供了探測成品封裝件的裝置，而在封裝工藝的中間階段期間，可能不實施這種探測。這可能導致額外的成本和更長的生產(chǎn)循環(huán)周期，因為在封裝階段的早期不能夠識別出不合格的封裝件。此外，當發(fā)現(xiàn)了不合格的封裝件時，很難隔離問題的確切位置，并因此很難使用探測結(jié)果來指導將來的生產(chǎn)工藝。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明提供了一種器件，所述器件包括插件，所述插件包括第一表面和第二表面，所述第一表面位于所述插件的第一面上，所述第二表面位于所述插件的第二面上，其中，所述第一面和所述第二面是相對面；第一探針焊盤，所述第一探針焊盤位于所述第一表面；電連接件，所述電連 接件位于所述第一表面，其中，所述電連接件被配置用于接合；通孔，所述通孔位于所述插件中；以及前面連接件，所述前面連接件位于所述插件的所述第一面上，其中，所述前面連接件將所述通孔電連接至所述探針焊盤。所述的器件還包括第二探針焊盤，所述第二探針焊盤位于所述第一表面；以及菊花鏈，所述菊花鏈將所述第一探針焊盤電連接至所述第二探針焊盤。所述的器件還包括器件管芯，所述器件管芯通過所述電連接件接合至所述插件。所述的器件還包括模塑料，所述模塑料模制其中的所述器件管芯，其中，所述第一探針焊盤未接合至位于所述插件的所述第一面上的任何封裝元件。所述的器件還包括封裝基板，所述封裝基板接合至所述插件的所述第二面；另外的電連接件，所述另外的電連接件將所述封裝基板接合至所述插件；第二探針焊盤，所述第二探針焊盤位于所述第一表面；以及菊花鏈，所述菊花鏈將所述第一探針焊盤電連接至所述第二探針焊盤，其中，所述另外的電連接件位于所述菊花鏈中。所述的器件還包括兩個金屬焊盤，所述兩個金屬焊盤都位于所述插件的所述第二表面，其中，所述兩個金屬焊盤電連接至所述插件中的通孔；以及另一菊花鏈，所述另一菊花鏈使所述兩個金屬焊盤相互電連接。
另一方面，本發(fā)明還提供了一種器件，所述器件包括插件，所述插件包括第一表面和第二表面，所述第一表面位于所述插件的第一面上，所述第二表面位于所述插件的第二面上，其中，所述第一面和所述第二面是相對面；第一探針焊盤和第二探針焊盤，所述第一探針焊盤和第二探針焊盤都位于所述第一表面；菊花鏈，所述菊花鏈使所述第一探針焊盤和所述第二探針焊盤相互電連接；以及第一通孔，所述第一通孔位于所述插件中，并電連接至所述第一探針焊盤和所述第二探針焊盤。所述的器件還包括器件管芯，所述器件管芯接合至所述插件；以及電連接件，所述電連接件將所述器件管芯接合至所述插件，其中，所述菊花鏈電連接至所述電連接件。所述的器件還包括模塑料，所述模塑料模制其中的所述器件管芯，其中，所述模塑料不模制其中的所述第一探針焊盤和所述第二探針焊盤。所述的器件還包括封裝基板，所述封裝基板接合至所述插件的所述第二面；以及電連接件，所述電連接件將所述封裝基板接合至所述插件，其中，所述電連接件位于所述菊花鏈中。在所述的器件中，所述菊花鏈包括所述第一通孔和所述第二通孔；以及金屬線，所述金屬線位于所述插件的所述第一面和所述第二面上。在所述的器件中，所述菊花鏈包括位于所述插件的所述第一面和所述第二面上的金屬線和通孔，并且其中，所述插件中的通孔未包括在所述菊花鏈的電流路徑中。在所述的器件中，所述菊花鏈包括所述第一通孔和所述第二通孔；金屬線，所述金屬線位于所述第一通孔的相對面上；金屬部件，所述金屬部件位于封裝基板中，所述金屬部件接合至所述插件的所述第二面；以及電連接件，所述電連接件將所述插件連接至所述封裝基板。在所述的器件中，所述菊花鏈包括金屬線和通孔，所述金屬線和通孔位于所述第一通孔的與所述第一探針焊盤和所 述第二探針焊盤相同的面上；器件管芯，所述器件管芯接合至所述插件的所述第一面；以及電連接件，所述電連接件將所述插件連接至所述器件管芯。在所述的器件中，所述菊花鏈包括金屬線，所述金屬線位于第一通孔的相對面上；器件管芯，所述器件管芯接合至所述插件的所述第一面；第一電連接件，所述第一電連接件將所述插件連接至所述器件管芯；封裝基板，所述封裝基板接合至所述插件的所述第二面；以及所述第一通孔和所述第二通孔。又一方面，本發(fā)明還提供了一種方法，所述方法包括探測第一探針焊盤和第二探針焊盤以確定在所述第一探針焊盤和所述第二探針焊盤之間電連接的菊花鏈的連接狀態(tài)，其中，所述第一探針焊盤和所述第二探針焊盤位于插件的第一表面上，并且其中，所述插件包括通孔；以及電連接件，所述電連接位于所述插件的所述第一表面，且電連接至所述通孔以及所述第一探針焊盤和所述第二探針焊盤，其中所述電連接件被配置為將所述插件接合至另一封裝元件。所述的方法還包括將所述插件接合至所述另一封裝元件，其中在接合步驟之后實施探測步驟。所述的方法還包括對所述另一封裝元件施加模塑料，其中在施加所述模塑料的步驟之后實施探測步驟。
在所述的方法中，所述模塑料未覆蓋所述第一探針焊盤和所述第二探針焊盤。在所述的方法中，所述菊花鏈包括選自基本上由以下組成的組的部件金屬線，所述金屬線位于所述通孔的相對面上；器件管芯，所述器件管芯接合至所述插件的所述第一表面；第一電連接件，所述第一電連接件將所述插件接合并電連接至所述器件管芯；封裝基板，所述封裝基板接合至所述插件的第二表面，其中所述第一表面和所述第二表面是所述插件的相對表面；所述通孔；以及它們的組合。


為了更充分地理解實施例及其優(yōu)點，現(xiàn)在將結(jié)合附圖所進行的以下描述作為參考，其中圖1和圖2是根據(jù)各個實施例的制造封裝件的中間階段的剖視圖；圖3示出了圖1和圖2中所示的插件的一部分的放大圖；以及圖4至圖10是圖1和圖2中所示的在制造封裝件的各個階段實施的探測的剖視圖。
具體實施例方式在下面詳細地討論本發(fā)明實施例的制造和使用。然而，應當理解，實施例提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實現(xiàn)的可應用的發(fā)明概念。所討論的具體實施例僅僅是說明性的，而不是用于限制本發(fā)明 的范圍。根據(jù)各個實施例提供了對封裝件實施合格率分析的插件和方法。論述了實施例的變化和操作。在所有各個視圖和說明性實施例中，相似的參考標號用于表示相似的元件。圖1示出了根據(jù)各個實施例的示例性封裝件10。封裝件10包括插件100，該插件100被配置為形成從主表面100A(在下文中也被稱為第一表面或前表面)至主表面100B (在下文中也被稱為第二表面或后表面)的電連接。主表面100A和100B是插件100的相對表面。在實施例中，插件100包括襯底104，該襯底104可以由諸如硅的半導體材料形成，然而也可以使用其他半導體材料或介電材料。在實施例中，插件100不包括諸如晶體管的有源器件和諸如電阻、電容器、和電感器等等的無源器件。在可選的實施例中，插件100可以是其中不形成有源器件(諸如晶體管)的無源插件，但在其中包括無源器件。在襯底104中形成通孔106 (可選地被稱為襯底通孔106)，并且該通孔106穿透襯底104。在襯底104的一面上或兩面上都可以形成電連接件(其包括金屬線和通孔)，并且將其電連接至通孔106。該電連接件包括前面連接件110，該前面連接件110包括多個金屬線112和通孔114。此外，可以在襯底104的背面上形成背面連接件120。雖然圖1示出了一個背面金屬層，但是與前面連接件110相似，插件100也可以包括位于背面上的多個金屬層。通過通孔106將前面連接件110電連接至背面連接件120。插件100包括電連接件130，該電連接件130用于接合至并電連接至位于插件100的前面上的封裝元件200。在實施例中，封裝元件200包括器件管芯，在該器件管芯中可以包括諸如晶體管(未示出)的有源器件。電連接件130可以包括焊料凸塊、焊球、或銅柱等等，并且也可以包括凸塊下金屬化層(UBM)。在圖3中示出示例性UBM?？梢詫⒁恍╇娺B接件130電連接至探針焊盤134，該探針焊盤134形成在插件100的前面上。此外，通過通孔106可以將探針焊盤134電連接至背面連接件120。在圖4至圖10中示出探針焊盤134和電連接件130以及背面連接件120之間的具體的示例性連接。用于將封裝元件200接合至插件100的前面的接合方案可以包括例如倒裝芯片接合。封裝元件200在其中可以包括諸如晶體管(未示出)的有源器件。在插件100的背面上，將封裝元件300接合至插件100。在示例性實施例中，封裝元件300是封裝基板，該封裝基板可以是層壓基板。因此，在整個說明書中，封裝元件300可以被稱為封裝基板300，然而其也可以是其他類型封裝元件諸如印刷電路板(PCB)、器件管芯、或封裝件等之一。通過電連接件140可以實現(xiàn)插件100和封裝基板300之間的接合。在實施例中，電連接件140包括焊球(有時被稱為C4凸塊)，然而也可以包括其他類型的連接件結(jié)構(gòu)，諸如銅柱。封裝基板300可以進一步包括將電連接件140電連接至電連接件340的穿透連接件342，其中電連接件140和電連接件340位于封裝基板300的相對面上。連接件342可包括金屬線和通孔。圖2示出了底部填充物20和模塑料22在封裝件10上的分配?？梢詫⒌撞刻畛湮?0分配至封裝元件200和插件100之間的間隙內(nèi)以保護電連接件130。模塑料22形成在插件100的前面上，并且覆蓋封裝元件200。在實施例中，在形成模塑料22后，仍暴露出探針焊盤134，并因此在模制模塑料22后，可以通過探針焊盤134實施探測。在可選的實施例中，探針焊盤134被模塑料22覆蓋， 并因此需要在模塑料22形成之前實施探測。虛線24表示覆蓋探針焊盤134的模塑料22的位置。圖3示出插件100的部分141 (請參考圖1)的放大圖，其中在圖3中詳細地示出了探針焊盤134、至通孔106的連接件、電連接件110和電連接件120。在實施例中，探針焊盤134呈現(xiàn)凸塊下金屬化層(UBM)的形式，其包括金屬層或復合金屬層。在金屬層152上方形成鈍化層150,該金屬層152包括金屬線112和通孔114。金屬層152包括底部金屬層(Ml)到頂部金屬層Mtop。鋁焊盤154將金屬層152中的金屬線112和通孔114連接至探針焊盤134。此外，通孔106可將金屬層152中的金屬線112和通孔114電連接至背面連接件120。通過這些連接件，可以通過金屬層152將探針焊盤134電連接至位于插件100的前面上的金屬部件(諸如圖1中的電連接件130)，和/或通過金屬層152和通孔106將探針焊盤134電連接至位于插件100的背面上的金屬部件。通過形成如圖1至圖3中所示的插件100，在形成封裝件10的中間階段期間，可以通過在插件100中形成的一個或多個菊花鏈(daisy chain)實施探測，因此可以從插件100的前面或背面探測電連接件130和電連接件140、前面連接件110、和背面連接件120等等的可靠性，并可以確定連接問題。圖4至圖10中示出了探測方案?？梢岳斫猓梢栽谕粋€插件100中建立如圖4至圖10中所示的連接方案中的一個、一些、或者全部。參考圖4，在形成插件100之后，且在將插件100接合至如圖1中的封裝基板300之前，可以通過探針焊盤134，例如使用探針卡(未示出)實施探測。在探針焊盤134之間形成菊花鏈，其中用箭頭示出的路徑示出了菊花鏈的一部分。該菊花鏈包括多個通孔106、前面連接件110、和背面連接件120。因此，通過確定探針焊盤134是否是電互連的，可以確定通孔106、前面連接件110、和背面連接件120的連接狀態(tài)。類似地，在位于插件100背面上的金屬焊盤160之間形成菊花鏈，其中金屬焊盤160可以是背面連接件120的一部分。該菊花鏈包括通孔106、前面連接件110、和背面連接件120。通過金屬焊盤160進行探測，可以確定通孔106、背面連接件120，及一些前面連接件110的連接狀態(tài)。參考圖5，在形成插件100之后，且在將插件100接合至如圖1中的封裝基板300之前，可以通過探針焊盤134實施探測。在探針焊盤134之間形成菊花鏈。該菊花鏈包括多個前面連接件110。因此，通過確定探針焊盤134是否是電互連的，可以確定前面連接件110的連接狀態(tài)。類似地，在位于插件100背面上的金屬焊盤160之間形成菊花鏈。該菊花鏈包括通孔106、和前面連接件110。通過背面金屬焊盤160進行探測，可以確定通孔106和前面連接件110的連接狀態(tài)。參考圖6，在完成插件100的形成之前，可以將插件100接合至封裝基板300，并且可以通過金屬焊盤162實施探測，該金屬焊盤162可以位于任何金屬層1520圖3)中，或者可以是鋁焊盤154。在金屬焊盤162之間連接菊花鏈，并且該菊花鏈包括通孔106、電連接件140和封裝基板300中的連接件310。通過確定金屬焊盤162是否是電互連的，可以確定通孔106、電連接件140、連接件310、及背面金屬120的連接狀態(tài)。在這些實施例中，如圖3中所示的探針焊盤134也是可用的，并在形成如圖6所示的結(jié)構(gòu)之后形成。參考圖7，在形成插件100之后，可以將插件100接合至器件管芯200。在將插件100接合至如圖1中的封裝基板300之前，可以通過探針焊盤134實施探測，其中在探針焊盤134之間形成菊花鏈。該菊花鏈包括電連接件130、器件管芯200中的連接件、及前面連接件110。因此，通過確定探針焊盤134是否是電互連的，可以確定通孔106、前面連接件110、及電連接件130的連接狀態(tài)。類似地，在位于插件100背面上的金屬焊盤160之間形成菊花鏈。該菊花鏈包括通孔106、電連接件130、封裝元件200中的連接件、及前面連接件110。通過背面金屬焊盤160進行探測，可以確定這些部件的連接狀態(tài)。參考圖8，在將插件100接合至封裝元件200和封裝基板300之后，可以通過探針焊盤134實施探測，其中在探針焊盤134之間形成菊花鏈。該菊花鏈可以包括封裝件10中的多種類型的連接件，這些連接件包括電連接件130、器件管芯200中的連接件、前面連接件110、背面連接件120、電連接件140、和連接件310等等。因此，通過確定探針焊盤134是否是電互連的， 可以確定這些部件的連接狀態(tài)。在整個說明書中，在形成封裝件10 (其包括插件100、封裝元件200、和封裝基板300)之后實施的探測被稱為全循環(huán)探測(full-loop probing),而對封裝件10的一部分但不是全部實施的探測被稱作部分循環(huán)探測(partial-loop probing)。圖9示出了通過探針焊盤134和/或金屬焊盤160對插件100和/或封裝元件200中的互連件的部分循環(huán)探測。除了可以在封裝元件200和插件100上模制模塑料22之后實施探測之外，該探測方案與圖7中所示的基本上相同。圖10示出了通過探針焊盤134對封裝件10中的互連件實施的全循環(huán)探測。除了可以在封裝元件和插件100上模制模塑料22之后實施探測之外，探測方案與圖8中所示的基本上相同。在實施例中，通過形成電連接至電連接件的探針焊盤，該電連接件進一步用于將插件100接合至其他封裝元件，可以在形成插件100和封裝插件100的中間階段期間實施探測。因此，無需等到完成封裝，就可以在早期階段識別問題，從而可以提高生產(chǎn)量。根據(jù)實施例，一種插件包括位于插件第一面上的第一表面和位于插件第二面上的第二表面，其中第一面和第二面是相對面；設置在第一表面的第一探針焊盤；設置在第一表面的電連接件，其中該電連接件被配置用于接合；設置在插件中的通孔；設置在插件的第一面上的前面連接件，其中該前面連接件將通孔電連接至探針焊盤。根據(jù)其他實施例，一種器件包括插件，該插件還包括位于插件第一面上的第一表面和位于插件第二面上的第二表面，其中第一面和第二面是相對面；設置在第一表面上的第一探針焊盤和第二探針焊盤；使第一探針焊盤和第二探針焊盤彼此電連接的菊花鏈；以及設置在插件中并且電連接至第一探針焊盤和第二探針焊盤的通孔。根據(jù)又一些實施例，一種方法包括探測第一探針焊盤和第二探針焊盤以確定在第一探針焊盤和第二探針焊盤之間電連接的菊花鏈的連接狀態(tài)，其中第一探針焊盤和第二探針焊盤位于插件的第一表面上。該插件包括通孔，以及電連接件，該電連接件位于插件第一表面并電連接至通孔、第一探針焊盤、和第二探針焊盤。該電連接件被配置為將插件接合至其他封裝元件。盡管已經(jīng)詳細地描述了實施例及其優(yōu)勢，但應該理解，可以在不背離所附權(quán)利要求限定的實施例的精神和范圍的情況下，在其中進行各種改變、替換和更改。而且，本申請的范圍并不僅限于本說明書中描述的工藝、機器、制造、材料組分、裝置、方法和步驟的特定實施例。作為本領域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明將很容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以利用現(xiàn)有的或今后開發(fā)的用于執(zhí)行與本文所述相應實施例基本上相同的功能或者獲得基本上相同的結(jié)果的工藝、機器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟。因此，所附權(quán)利要求預期在其范圍內(nèi)包括這樣的工藝、機器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟。此外，每條權(quán)利要求構(gòu)成單獨的實施例，并且多個權(quán)利要求和實施例 的組合在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種器件，包括 插件，所述插件包括 第一表面和第二表面，所述第一表面位于所述插件的第一面上，所述第二表面位于所述插件的第二面上，其中，所述第一面和所述第二面是相對面； 第一探針焊盤，位于所述第一表面； 電連接件，位于所述第一表面，其中，所述電連接件被配置用于接合； 通孔，位于所述插件中； 以及前面連接件，位于所述插件的所述第一面上，其中，所述前面連接件將所述通孔電連接至所述探針焊盤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，還包括 第二探針焊盤，位于所述第一表面； 以及菊花鏈，將所述第一探針焊盤電連接至所述第二探針焊盤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，還包括器件管芯，所述器件管芯通過所述電連接件接合至所述插件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，還包括 封裝基板，接合至所述插件的所述第二面； 另外的電連接件，將所述封裝基板接合至所述插件； 第二探針焊盤，位于所述第一表面；以及菊花鏈，將所述第一探針焊盤電連接至所述第二探針焊盤，其中，所述另外的電連接件位于所述菊花鏈中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，還包括 兩個金屬焊盤，位于所述插件的所述第二表面，其中，所述兩個金屬焊盤電連接至所述插件中的通孔； 以及另一菊花鏈，使所述兩個金屬焊盤相互電連接。
6.一種器件，包括 插件，所述插件包括 第一表面和第二表面，所述第一表面位于所述插件的第一面上，所述第二表面位于所述插件的第二面上，其中，所述第一面和所述第二面是相對面； 第一探針焊盤和第二探針焊盤，都位于所述第一表面； 菊花鏈，使所述第一探針焊盤和所述第二探針焊盤相互電連接； 以及第一通孔，位于所述插件中，并電連接至所述第一探針焊盤和所述第二探針焊盤。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的器件，還包括 器件管芯，接合至所述插件； 以及電連接件，將所述器件管芯接合至所述插件，其中，所述菊花鏈電連接至所述電連接件。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的器件，還包括 封裝基板，接合至所述插件的所述第二面； 以及電連接件，將所述封裝基板接合至所述插件，其中，所述電連接件位于所述菊花鏈中。
9.一種方法，包括探測第一探針焊盤和第二探針焊盤以確定在所述第一探針焊盤和所述第二探針焊盤之間電連接的菊花鏈的連接狀態(tài)，其中，所述第一探針焊盤和所述第二探針焊盤位于插件的第一表面上，并且其中，所述插件包括 通孔； 以及電連接件，位于所述插件的所述第一表面，且電連接至所述通孔以及所述第一探針焊盤和所述第二探針焊盤，其中所述電連接件被配置為將所述插件接合至另一封裝元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括將所述插件接合至所述另一封裝元件，其中在接合步驟之后實施探測步驟。
全文摘要
一種插件包括位于插件第一面上的第一表面和位于插件第二面上的第二表面，其中第一面和第二面是相對面；設置在第一表面的第一探針焊盤；設置在第一表面的電連接件，其中該電連接件被配置用于接合；設置在插件中的通孔；設置在插件的第一面上的前面連接件，其中該前面連接件將通孔電連接至探針焊盤。本發(fā)明提供了一種用于3DIC封裝件合格率分析的探針焊盤設計。
文檔編號H01L23/544GK103050478SQ20121002901
公開日2013年4月17日 申請日期2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者王姿予, 余振華, 鄭心圃, 侯上勇, 胡憲斌, 吳偉誠, 許立翰, 李孟翰 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司