DE10254756A1 - Device and method for recording stress migration properties - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung von Stressmigrations-Eigenschaften eines in einem produktrelevanten Gehäuse (G) endmontierten Halbleiter-Baustein (IC) mit einer Stressmigrations-Teststruktur (SMT), die im Halbleiter-Baustein (IC) ausgebildet ist. Zur Erhöhung einer Erfassungsgenauigkeit auch einer durch das Gehäuse (G) verursachten Beanspruchung sigma¶G¶ ist innerhalb oder in unmittelbarer Nähe der Stressmigrations-Teststruktur (SMT) eine integrierte Heizvorrichtung (IH) ausgebildet.The invention relates to a device and a method for recording stress migration properties of a semiconductor component (IC) which is finally assembled in a product-relevant housing (G) and has a stress migration test structure (SMT) which is formed in the semiconductor component (IC). An integrated heating device (IH) is designed within or in the immediate vicinity of the stress migration test structure (SMT) in order to increase the detection accuracy of a sigma¶G¶ stress caused by the housing (G).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung von Stressmigrations-Eigenschaften und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung von Stressmigrations-Eigenschaften eines in einem produktrelevanten Gehäuse endmontierten Halbleiter-Bausteins.The present invention relates relates to a device and a method for recording stress migration properties and in particular to an apparatus and a method for detecting Stress migration properties of one in a product-relevant casing final assembled semiconductor device.

Integrierte Schaltungen werden üblicherweise mit einer Vielzahl von strukturierten Metallisierungs- bzw. Leiterbahnebenen hergestellt, die voneinander durch dielektrische Zwischenisolierschichten elektrisch voneinander getrennt sind. Zur Realisierung von elektrischen Verbindungen zwischen den strukturierten Metallisierungs- bzw. Leiterbahnschichten oder zwischen den Leiterbahnschichten und einem Substrat werden an ausgewählten Orten sogenannte Kontaktlöcher bzw. Vias in den Isolierschichten ausgebildet.Integrated circuits are common with a variety of structured metallization or conductor track levels made by dielectric interlayer insulation layers are electrically separated from each other. To realize electrical Connections between the structured metallization or interconnect layers or between the conductor layers and a substrate on selected So-called contact holes or vias formed in the insulating layers.

Mit fortschreitender Integrationsdichte werden zur Realisierung von verbesserten Leistungsmerkmalen wie z.B. einer erhöhten Geschwindigkeit und einer vergrößerten Schaltungsfunktionalität pro Flächeneinheit die Strukturbreiten und insbesondere die Kontaktlöcher bzw. Vias zunehmend kleiner, weshalb sie insbesondere für eine sogenannte Stressmigration zunehmend empfänglich werden.With increasing integration density are used to implement improved features such as e.g. an elevated Speed and an increased switching functionality per unit area the structure widths and in particular the contact holes or Vias become increasingly smaller, which is why they are particularly suitable for a so-called Stress migration increasingly sensitive become.

Im Gegensatz zu der sogenannten Elektromigration, bei der ein Massentransport von Leiterbahnmaterial auf Grund eines anliegenden Gleichstroms und insbesondere bei sehr hohen Stromdichten hervorgerufen wird, bezieht sich die in der vorliegenden Erfindung beschriebene Stressmigration auf einen Massentransport, der in Leiterbahnschichten bzw. Kontaktlöchern insbesondere auf Grund von mechanischen Spannungen bzw. Span nungsgradienten hervorgerufen wird. Derartige mechanische Spannungen, die beispielsweise aus einer Fehlanpassung von thermischen Ausdehnungskoeffizienten und von unterschiedlichen Elastizitätsmodulen der Leiterbahnschichten bzw. der dazwischen liegenden Isolatorschichten und anderer leitender und nicht leitender Zwischenschichten herrühren, führen demzufolge zu einem ähnlichen Materialtransport, der abhängig von einer Druck- oder Zugspannung bzw. Wechselbeanspruchung die Ausbildung von Hohlräumen (voids) im elektrisch leitenden Material hervorruft, wodurch ein elektrischer Widerstands von Leiterbahnen im Halbleiter-Baustein erhöht oder sogar eine Leiterbahnunterbrechung auftreten kann.In contrast to the so-called electromigration, in which a mass transport of conductor track material due to a applied DC and especially at very high current densities is referred to in the present invention Stress migration to mass transport described in the conductor track layers or vias especially due to mechanical stresses or voltage gradients is caused. Such mechanical stresses, for example from a mismatch of thermal expansion coefficients and of different elasticity modules the interconnect layers or the intervening insulator layers and other conductive and non-conductive intermediate layers result, consequently to a similar one Material transport that depends of a compressive or tensile stress or alternating stress Formation of cavities (voids) in the electrically conductive material, causing a electrical resistance of conductor tracks in the semiconductor module elevated or even a circuit break can occur.

Betrachtet man beispielsweise einen Herstellungsprozess, bei dem auf einer Leiterbahnschicht (Aluminium, Kupfer, usw.), die auf einem Halbleitersubstrat oder einer dielektrischen Schicht ausgebildet ist, eine weitere Isolatorschicht, beispielsweise bei einer Temperatur von 350 Grad Celsius mittels eines CVD-Verfahrens (Chemical Vapor Deposition), abgeschieden wird, so ergeben sich bereits auf Grund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der Leiterbahnschicht und den angrenzenden Isolierschichten mechanische Spannungen, die beispielsweise als Zug-Beanspruchung eine Stressmigration in der Leiterbahnschicht hervorrufen. Bei Kupfermetallisierung mit Cu-Vias führen Spannungsgradienten z.B, in Folge thermischer Fehlanpassung zum Transport von Leerstellen in das Via (Bildung von Hohlräumen).For example, consider one Manufacturing process in which on a conductor track layer (aluminum, Copper, etc.) on a semiconductor substrate or a dielectric Layer is formed, a further insulator layer, for example at a temperature of 350 degrees Celsius using a CVD process (Chemical Vapor Deposition), is deposited, so result already because of the different expansion coefficients between the conductor layer and the adjacent insulating layers mechanical stresses, for example as tensile stress cause stress migration in the conductor track layer. With copper metallization with Cu vias Stress gradients e.g. due to thermal mismatch to the Transport of empty spaces in the via (formation of voids).

Genauer gesagt diffundieren Leerstellen zur Verringerung der Spannungsenergie in der Leiterbahnschicht, wodurch nach einer gewissen Zeit, üblicherweise mehrere Monate oder Jahre, dieser Massentransport in der Leiterbahnschicht oder den Vias Hohlräume erzeugt, die die elektrischen Eigenschaften des Halbleiter-Bausteins beeinflussen und bis zu einer Unterbrechung einer Leiterbahn führen können.More specifically, vacancies diffuse to reduce the voltage energy in the conductor layer, whereby after a certain time, usually several months or years, this mass transport in the conductor track layer or the vias cavities generates the electrical properties of the semiconductor device influence and lead to an interruption of a conductor track.

1A bis 1C zeigen vereinfachte Schnittansichten zur Veranschaulichung herkömmlicher Vorrichtungen zur Erfassung von Stressmigrations-Eigenschaften. 1A to 1C show simplified sectional views to illustrate conventional devices for recording stress migration properties.

Gemäß 1A werden Zuverlässigkeitsuntersuchungen zur Charakterisierung der vorstehend beschriebenen Stressmigrations-Eigenschaften von Leiterbahnen und insbesondere von Metallisierungen in integrierten Schaltungen bzw. Halbleiter-Bausteinen IC üblicherweise direkt auf dem Wafer bzw. auf Waferebene durchgeführt. Dabei werden die Widerstände von unterschiedlichen Stressmigrations-Teststrukturen SMT, die in einem Halbleiter-Baustein IC ausgebildet sind, in regelmäßigen Abständen (z.B. einmal pro Stunde, Tag oder Woche) gemessen und die Abweichung vom Anfangswert bewertet. Zwischen diesen Messungen werden die Wafer in einem Ofen bei Temperaturen größer 150 Grad Celsius gelagert, wodurch sich die Dauer für diese Zuverlässigkeitsuntersuchungen wesentlich auf etwa 1000 bis 2000 Stunden verringern lässt, um eine Produktlebensdauer von z.B. 15 Jahren abzusichern.According to 1A Reliability tests to characterize the stress migration properties of conductor tracks and in particular of metallizations in integrated circuits or semiconductor components IC described above are usually carried out directly on the wafer or on the wafer level. The resistances of different stress migration test structures SMT, which are formed in a semiconductor chip IC, are measured at regular intervals (for example, once an hour, day or week) and the deviation from the initial value is assessed. Between these measurements, the wafers are stored in an oven at temperatures greater than 150 degrees Celsius, which means that the duration of these reliability tests can be significantly reduced to around 1000 to 2000 hours in order to ensure a product life of 15 years, for example.

Nachteilig ist jedoch bei einer derartigen Testvorrichtung, dass die gewonnenen Ergebnisse auf Grund einer fehlenden Endmontage in einem Gehäuse nur unzureichend sind und insofern keine ausreichend genaue Erfassung der Stressmigrations-Eigenschaften des Halbleiter-Bausteins in produktnaher Umgebung ermöglichen.However, the disadvantage of such a test device is that the results obtained due to a lack of final assembly in one housing are inadequate and therefore not sufficiently accurate the stress migration properties enable the semiconductor device in a product-related environment.

Gemäß 1B kann demzufolge ein derartiger Test auch in einem endmontierten Testgehäuse TG durchgeführt werden, wobei der Halbleiter-Baustein IC beispielsweise mittels Bond-Drähten oder Lötverbindungen B auf einem Bausteinträger T montiert ist, wobei als Gehäuse ein temperaturfestes Keramik-Testgehäuse verwendet wird. Obwohl auf diese Weise neben internen Spannungen σ0 des Halbleiter-Bausteins IC auch die durch die Montage bzw. die Lötverbindungen B und den Bausteinträger T des Testgehäuses TG verursachten Spannungen σTG erfasst und bewertet werden können, geben derartige Untersu chungsergebnisse insbesondere auf Grund des von einem produktrelevanten Gehäuse abweichenden Testgehäuses TG wiederum keine genauen Aussagen für die Stressmigrations-Eigenschaften der Leiterbahnsystems in einem Halbleiter-Baustein mit Produktgehäuse.According to 1B Accordingly, such a test can also be carried out in a final assembled test housing TG, the semiconductor component IC being mounted on a component carrier T, for example by means of bond wires or soldered connections B, a temperature-resistant ceramic test housing being used as the housing. Although in this way, in addition to internal voltages σ 0 of the semiconductor module IC, the voltages σ TG caused by the assembly or the solder connections B and the module carrier T of the test housing TG can be detected and evaluated, there are Examination results, in particular due to the test housing TG deviating from a product-relevant housing, again no precise statements for the stress migration properties of the conductor track systems in a semiconductor component with a product housing.

Gemäß 1C kann weiterhin der zu untersuchende Halbleiter-Baustein IC wiederum über Lötverbindungen B und einen Bausteinträger T auch in einem produktrelevanten Kunststoffgehäuse G eingebettet sein, wobei sich jedoch hierbei die Problematik ergibt, dass bei einer entsprechenden Erwärmung auf Temperaturen TE größer 150 Grad Celsius durch die thermische Fehlanpassung der das Leiterbahnsystem umgebenden Schichten eine Änderung des produktrelevanten Spannungszustandes verursacht wird, weshalb man keine genauen Aussagen über die Stressmigrations-Eigenschaften in einem derart gepackten Halbleiter-Baustein IC erhält. Ferner kann auch die Plastik- bzw. Kunststoffmasse des Gehäuses G schmelzen bzw. weich werden, wodurch die durch dieses Kunststoffgehäuse G verursachte Spannung ebenfalls zu einer veringerten Spannung σG' führt.According to 1C Furthermore, the semiconductor component to be examined IC can in turn be embedded in a product-relevant plastic housing G via solder connections B and a component carrier T, whereby, however, the problem arises that with a corresponding heating to temperatures T E greater than 150 degrees Celsius by the thermal Mismatching of the layers surrounding the conductor track system causes a change in the voltage state relevant to the product, which is why no exact statements are made about the stress migration properties in such a packed semiconductor component IC. Furthermore, the plastic or plastic mass of the housing G can also melt or become soft, as a result of which the tension caused by this plastic housing G likewise leads to a reduced tension σ G '.

Ohne diese erhöhten Temperaturen größer 150 Grad Celsius, die vorzugsweise von einer externen Heizung EH erzeugt werden, sind jedoch derartige Zuverlässigkeitsuntersuchungen nicht wirtschaftlich durchführbar, da sie mehrere Monate und üblicherweise sogar mehrere Jahre beanspruchen würden.Without these elevated temperatures greater than 150 Degrees Celsius, which is preferably generated by an external heater EH such reliability tests are not economically feasible, since they are several months and usually would even take several years.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung von Stressmigrations-Eigenschaften eines in einem produktrelevanten Gehäuse endmontierten Halbleiter-Bausteins zu schaffen, wodurch man in relativ kurzer Zeit eine ausreichend genaue Bewertung von Stressmigrations-Eigenschaften erhält.The invention is therefore the object based, an apparatus and a method for detecting Stress migration properties of one in a product-relevant casing to create final assembled semiconductor device, which makes it relatively a sufficiently accurate assessment of stress migration properties in a short time receives.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsicht lich des Verfahren durch die Maßnahmen des Patentanspruchs 11 gelöst.According to the invention, this object is achieved with regard to the device by the features of claim 1 and Lich the procedure through the measures of claim 11 solved.

Insbesondere durch die Verwendung einer internen Heizvorrichtung, die innerhalb oder in unmittelbarer Nähe einer Stressmigrations-Teststruktur im Halbleiter-Baustein zum lokalen Erwärmen der Stressmigrations-Teststruktur ausgebildet ist, erhält man eine ausreichende Beschleunigung zur Verringerung der Testzeiten, wobei eine durch ein produktrelevantes Gehäuse verursachte Spannung dadurch im Wesentlichen unbeeinflusst bleibt.Especially through the use an internal heater located inside or in the immediate Close to one Stress migration test structure in the semiconductor device to the local one Heat of the stress migration test structure, one receives one sufficient acceleration to reduce test times, whereby a voltage caused by a product-relevant housing Remains essentially unaffected.

Vorzugsweise besteht die Stressmigrations-Teststruktur aus zumindest einem ersten Leiterbahnbereich, der in einer ersten Leiterbahnschicht ausgebildet ist, zumindest einem zweiten Leiterbahnbereich, der in einer zweiten Leiterbahnschicht ausgebildet ist und zumindest einem Verbindungsbereich, der zwischen den Leiterbahnschichten zum elektrischen Verbinden der ersten und zweiten Leiterbahnbereiche in einer ersten Isolierschicht ausgebildet ist. Da die Stressmigrations-Teststruktur demzufolge in den zur Verfügung stehenden Leiterbahnschichten des Halbleiter-Bausteins ausgebildet ist, erhält man für die ermittelten Messwerte eine hohe Aussagekraft hinsichtlich der Stressmigrations-Eigenschaften im Halbleiter-Baustein.The stress migration test structure is preferably passed from at least one first conductor track area, which in a first Conductor track layer is formed, at least a second conductor track region, which is formed in a second conductor track layer and at least a connection area that between the conductor layers for electrical Connecting the first and second interconnect areas in a first Insulating layer is formed. As a result, the stress migration test structure in the available standing interconnect layers of the semiconductor device is received one for the measured values determined are highly informative with regard to the Stress migration properties in the semiconductor device.

Vorzugsweise ist eine Oberfläche und/oder ein Volumen des ersten und/oder ein Volumen zweiten Leiterbahnbereichs wesentlich größer als eine Oberfläche und/oder ein Volumen des Verbindungsbereichs, wodurch man in Kenntnis des Layouts für die weitere Halbleiter-Schaltung eine weitere wesentliche Reduzierung der Zeitdauer für die Zuverlässigkeitsuntersuchung erhält, da die an der vergrößerten Oberfläche wirkende Spannung bzw. Beanspruchung, sowie die Anzahl von diffusionsfähigen Leerstellen im Volumen entsprechend vergrößert ist.A surface is preferably and / or Volume of the first and / or a volume of the second conductor track area much larger than a surface and / or a volume of the connection area, which makes one know of the layout for the further semiconductor circuit another significant reduction the length of time for the reliability check gets because the one working on the enlarged surface Tension or stress, as well as the number of diffusible vacancies is increased in volume accordingly.

Zur weiteren Erhöhung einer Messgenauigkeit und der statistischen Signifikanz bei einer Untersuchung von Stressmigrations-Eigenschaften kann die Stressmigrations-Teststruktur eine Vielzahl von ersten und zweiten Leiterbahnbereichen aufweisen, die über eine Vielzahl von Verbindungsbereichen kettenförmig miteinander verbunden sind.To further increase measurement accuracy and statistical significance when examining stress migration properties the stress migration test structure can be a variety of first and have second conductor track areas, which over a plurality of connection areas chain-like are interconnected.

Vorzugsweise wird die interne Heizvorrichtung als Heiz-Leiterbahnbereich innerhalb des zumindest einen ersten oder zweiten Leiterbahnbereichs oder Verbindungsbereichs ausgebildet, wobei der Heiz-Leiterbahnbereich von einem Wechselstrom durchströmt wird. Auf diese Weise erhält man eine besonderes effektive Erwärmung der zu untersuchenden Strukturen, wobei insbesondere bei Verwendung eines Wechselstroms der Einfluss von Elektromigration zuverlässig ausgeschlossen werden kann.Preferably the internal heater as a heating conductor area within the at least one first or second conductor area or connection area, wherein the heating conductor area flowed through by an alternating current becomes. That way one particularly effective heating of the examined Structures, especially when using an alternating current the influence of electromigration can be reliably excluded can.

Hinsichtlich des Verfahrens zur Erfassung von Stressmigrations-Eigenschaften wird vorzugsweise zunächst die vorstehend beschriebene Stressmigrations-Erfassungsvorrichtung in einem Halbleiter-Baustein ausgebildet, anschließend der Halbleiter-Baustein auf einen Baustein-Träger montiert und in einem produktrelevanten Gehäuse verpackt, wobei abschließend ein Heizstrom an die integrierte Heizvorrichtung und zum Erfassen der Stressmigrations-Eigenschaften des Halbleiter-Bausteins eine Messspannung an die Stressmigrations-Teststruktur angelegt und ein Strom durch die Stressmigrations-Teststruktur gemessen wird. Auf diese Weise können erstmals auch für produktrelevante Gehäuse, wie beispielsweise Kunststoffgehäuse, die entsprechenden Stressmigrations-Eigenschaften in ausreichend kurzer Zeit hochgenau ermittelt werden.Regarding the procedure for capturing Stress migration properties are preferably the first Stress migration detection device described above in formed a semiconductor device, then the semiconductor device on one Block-support assembled and packaged in a product-relevant housing, finally a Heating current to the integrated heating device and to record the Stress migration properties of the semiconductor device a measurement voltage applied to the stress migration test structure and a current through the stress migration test structure is measured. This way, for the first time also for product-relevant housing, such as for example plastic housing, the corresponding stress migration properties in sufficient can be determined with high accuracy in a short time.

In den weiteren Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.In the further subclaims are characterized further advantageous embodiments of the invention.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.The invention is illustrated below of embodiments described in more detail with reference to the drawing.

Es zeigen:Show it:

1A bis 1C vereinfachte Schnittansichten zur Veranschaulichung einer herkömmlichen Vorrichtung und eines herkömmlichen Verfahrens zur Erfassung von Stressmigrations-Eigenschaften; 1A to 1C simplified sectional views for illustrating a conventional device and a conventional method for recording stress migration properties;

2 eine vereinfachte Schnittansicht zur Veranschaulichung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur Erfassung von Stressmigrations-Eigenschaften eines in einem produktrelevanten Gehäuse endmontierten Halbleiter-Bausteins; 2 a simplified sectional view for illustrating an apparatus and a method for detecting stress migration properties of a semiconductor component which is finally assembled in a product-relevant housing;

3A eine vereinfachte Draufsicht eines Vorrichtung zur Erfassung von Stressmigrations-Eigenschaften gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels; 3A a simplified plan view of a device for recording stress migration properties according to a first embodiment;

3B eine vereinfachte perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß 3A entlang eines Schnitts I-I; 3B a simplified perspective view of the device according to 3A along a section II;

4A eine vereinfachte Draufsicht einer Vorrichtung zur Erfassung von Stressmigrations-Eigenschaften gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels; 4A a simplified plan view of a device for recording stress migration properties according to a second embodiment;

4B eine vereinfachte Schnittansicht der Vorrichtung gemäß 4A entlang eines Schnitts II-II; und 4B a simplified sectional view of the device according 4A along a section II-II; and

5 eine vereinfachte Draufsicht einer Vorrichtung zur Erfassung von Stressmigrations-Eigenschaften gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels. 5 a simplified plan view of a device for recording stress migration properties according to a third embodiment.

2 zeigt eine vereinfachte Schnittansicht einer Vorrichtung zur Erfassung von Stressmigrations-Eigenschaften, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente wie in den 1A bis 1C bezeichnen und auf eine wiederholte Beschreibung nachfolgend verzichtet wird. 2 shows a simplified sectional view of a device for recording stress migration properties, the same reference numerals being the same or corresponding elements as in FIGS 1A to 1C denote and a repeated description is omitted below.

Gemäß 2 werden die Zuverlässigkeitsuntersuchungen zur Charakterisierung von Stressmigrations-Eigenschaften (insbesondere von Metallisierungen) in Halbleiter-Bausteinen IC (integrierten Schaltungen) erfindungsgemäß in einem endmontierten Zustand und nach Verpackung in einem produktrelevanten Gehäuse G durchgeführt.According to 2 According to the invention, the reliability tests for characterizing stress migration properties (in particular metallizations) in semiconductor components IC (integrated circuits) are carried out in a final assembled state and after packaging in a product-relevant housing G.

Insbesondere bei sogenannten Flip-Chip-Gehäusen G werden mechanische Spannungen im Halbleiter-Baustein IC bis in den Bereich der Fließspannung von sogenannten Bulk-Materialien induziert, weshalb sie ein erhöhtes Zuverlässigkeitsrisiko darstellen. Dieser gemäß des Standes der Technik nicht bewertbare Einfluss wird gemäß 2 dadurch erfasst, dass die im Halbleiter-Baustein IC integrierten Stressmigrations-Teststrukturen SMT intern oder in unmittelbarer Nähe davon eine integrierte Heizvorrichtung IH aufweisen, die lokal eine interne Temperatur TI größer 150 Grad Celsius erzeugen kann. Demzufolge können die Außentemperaturen beispielsweise bei einer Arbeitstemperatur von T = Toperation liegen, die ausreichend unterhalb einer kunststoffverträglichen Temperatur von maximal 150 Grad Celsius liegt. Auf diese Weise können die in produktrelevanten Gehäusen G verwendeten Kunststoffmaterialien unverändert am Halbleiter-Baustein IC sowie am Baustein-Träger T oder den Lötverbindungen bzw. -kugeln B angreifen und ihre entsprechende mechanische Beanspruchung bzw. Spannung σG auf den Halbleiter-Baustein IC unverändert verursachen. Darüber hinaus verbleibt auch außerhalb der Stressmigrations-Teststrukturen SMT ein vorherrschender Grundstress bzw. eine Grundbeanspruchung im Halbleitermaterial bzw. den Verdrahtungs- und/oder Isolatorschichten bei einem unveränderten Wert σ0, so dass sich der von der Stressmigrations-Teststruktur SMT erfassbare Stress bzw. die entsprechende Beanspruchung σ zu: σ = σ0 + σG ergibt. In the case of so-called flip-chip housings G in particular, mechanical stresses in the semiconductor component IC are induced into the region of the yield stress of so-called bulk materials, which is why they represent an increased risk of reliability. This influence, which cannot be assessed according to the prior art, is determined in accordance with 2 in that the stress migration test structures SMT integrated in the semiconductor chip IC have an integrated heating device IH internally or in the immediate vicinity thereof, which can locally generate an internal temperature T I greater than 150 degrees Celsius. As a result, the outside temperatures can be, for example, at a working temperature of T = T operation , which is sufficiently below a temperature compatible with plastics of a maximum of 150 degrees Celsius. In this way, the plastic materials used in product-relevant housings G can continue to attack the semiconductor component IC and the component carrier T or the solder connections or balls B and cause their corresponding mechanical stress or stress σ G to the semiconductor component IC unchanged , In addition, outside the stress migration test structures SMT, a prevailing basic stress or a basic stress in the semiconductor material or the wiring and / or insulator layers remains at an unchanged value σ 0 , so that the stress or the stress that can be detected by the stress migration test structure SMT corresponding stress σ to: σ = σ 0 + σ G results.

Gleichwohl kann mittels der integrierten Heizvorrichtung IH eine lokale Erwärmung der Stressmigrations-Teststruktur SMT auf TI größer 150 Grad Celsius herbeigeführt werden, wobei vorzugsweise Temperaturen in einem Bereich von 225 Grad Celsius bis 300 Grad Celsius eingestellt werden. Auf diese Weise kann in relativ kurzer Zeit, d.h. 100 bis 2000 Stunden, eine Aussage über die Stressmigrations-Eigenschaften eines in einem produktrelevanten Gehäuse endmontierten Halbleiter-Bausteins IC getroffen werden.Nevertheless, the integrated heating device IH can be used to locally heat the stress migration test structure SMT to T I greater than 150 degrees Celsius, with temperatures preferably being set in a range from 225 degrees Celsius to 300 degrees Celsius. In this way, a statement can be made in a relatively short time, that is to say 100 to 2000 hours, about the stress migration properties of a semiconductor component IC which is finally assembled in a product-relevant housing.

Entgegen der herkömmlichen Einlagerung der Halbleiter-Bausteine IC mit ihren produktrelevanten Gehäusen G in einem Ofen, wobei die Gehäuse-Spannungszustände bis hin zum Verfließen in unerwünschter Weise verändert werden, können somit erstmalig produktnahe Tests zur Charakterisierung der Stressmigrations-Eigenschaften insbesondere von Metallisierungen integrierter Schaltungen durchgeführt werden.Contrary to the conventional storage of the semiconductor components IC with its product-relevant housings G in an oven, whereby the case voltage conditions up to towards flowing away in unwanted Way changed can be This is the first time product-related tests to characterize the stress migration properties in particular of metallizations of integrated circuits.

3A zeigt eine vereinfachte Draufsicht und 3B eine perspektivische Schnittansicht entlang eines Schnitts I-I gemäß 3A einer Vorrichtung zur Erfassung von Stressmigrations-Eigenschaften gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels, wobei gleiche Bezugszeichen wiederum gleiche oder entsprechende Elemente bezeichnen und auf eine wiederholte Beschreibung nachfolgend verzichtet wird. 3A shows a simplified top view and 3B a perspective sectional view taken along a section II 3A a device for detecting stress migration properties according to a first exemplary embodiment, the same reference numerals again designating the same or corresponding elements and a repeated description being omitted below.

Gemäß 3A und 3B weist die Stressmigrations-Teststruktur SMT in einer ersten Leiterbahnschicht bzw. Metallisierungsebene L1 zwei erste Leiterbahnbereiche 1 auf, die als Leiterplatten mit einer relativ großen Oberfläche zur optimalen Aufnahme von mechanischen Spannungen bzw. Beanspruchungen und/oder Volumen zum Ausbilden oder Bereitstellen von Leerstellen ausgebildet sind. In einer zweiten Leiterbahnschicht bzw. Metallisierungsebene L2 sind drei zweite Leiterbahnbereiche 2 ausgebildet, die die ersten Leiterbahnbereiche 1 über Verbindungsbereiche 3 in sogenannten Kontaktlöchern oder Vias elektrisch miteinander verbinden. Die Verbindungsberei che 3 verbinden die ersten und zweiten Leiterbahnbereiche 1 und 2 demzufolge durch ein entsprechendes Kontaktloch bzw. via in einer zwischen den Leiterbahnschichten L1 und L2 liegenden ersten Isolierschicht I1.According to 3A and 3B the stress migration test structure SMT has two first conductor path regions in a first conductor path layer or metallization level L1 1 on, which are designed as printed circuit boards with a relatively large surface area for optimal absorption of mechanical stresses or strains and / or volumes for forming or providing vacancies. In a second interconnect layer or metallization level L2 there are three second interconnect areas 2 formed the first conductor track areas 1 over connection areas 3 in so-called contact holes or electrically connect vias. The connection areas 3 connect the first and second interconnect areas 1 and 2 consequently through a corresponding contact hole or via in a first insulating layer I1 lying between the conductor track layers L1 and L2.

Zur Verbesserung der Empfindlichkeit der Stressmigrations-Teststruktur SMT ist zumindest die Oberfläche und/oder das Volumen der ersten Leiterbahnbereiche 1 wesentlich größer als eine Oberfläche und/oder ein Volumen der Verbindungsbereiche 3, wodurch sich der stressmigrationsbedingte Materialtransport bzw. eine Hohlraumbildung (voiding) hauptsächlich in den Verbindungsbereichen 3 auswirkt. Diese durch die Stressmigration ausgebildeten Hohlräume sind in den Verbindungsbereichen 3 mit V (Void) bezeichnet.To improve the sensitivity of the stress migration test structure SMT is at least the surface and / or the volume of the first conductor track areas 1 much larger than a surface and / or a volume of the connection areas 3 , which causes the stress migration-related material transport or voiding mainly in the connection areas 3 effect. These cavities formed by the stress migration are in the connection areas 3 designated V (Void).

In der Stressmigrations-Teststruktur SMT gemäß des ersten Ausführungsbeispiels nach 3A und 3B besitzen die ersten Leiterbahnbereiche 1 eine wesentlich größere Oberfläche und/oder Volumen als die zweiten Leiterbahnbereiche 2, wobei auch diese zweiten Leiterbahnbereiche eine entsprechend große Oberfläche und/oder Volumen aufweisen können. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese zweiten Leiterbahnbereiche jedoch auch hervorragend geeignet für eine später beschriebene interne Heizvorrichtung.In the stress migration test structure SMT according to the first embodiment 3A and 3B own the first trace areas 1 a significantly larger surface area and / or volume than the second conductor track areas 2 , wherein these second conductor track areas can also have a correspondingly large surface area and / or volume. In the exemplary embodiment shown, however, these second conductor track regions are also outstandingly suitable for an internal heating device described later.

Gemäß 3A und 3B besteht die Stressmigrations-Teststruktur SMT demzufolge aus einer Vielzahl von ersten Leiterbahnbereichen 1 und einer Vielzahl von zweiten Leiterbahnbereichen 2, die über eine Vielzahl von Verbindungsbereichen 3 kettenförmig miteinander verbunden sind. Auf Grund dieser kettenförmigen Struktur erhält man eine weitere Verbesserung der statistischen Signifikanz zur Erfassung von Stressmigrations-Eigenschaften in einem Halbleiter-Baustein.According to 3A and 3B The stress migration test structure SMT therefore consists of a large number of first interconnect areas 1 and a plurality of second conductor track areas 2 that have a variety of connection areas 3 are connected to one another in a chain. Due to this chain-like structure, there is a further improvement in the statistical significance for the detection of stress migration properties in a semiconductor module.

Zur lokalen Erwärmung der Stressmigrations-Teststruktur SMT ist im ersten Ausführungsbeispiel gemäß 3A und 3B außerhalb der ersten Leiterbahnbereiche 1 und der zweiten Lei terbahnbereiche 2 oder der Verbindungsbereiche 3 eine integrierte Heizvorrichtung in Form von sich erwärmenden Leiterbahnstrukturen ausgebildet.For local heating of the stress migration test structure SMT is according to the first embodiment 3A and 3B outside the first trace areas 1 and the second conductor areas 2 or the connection areas 3 an integrated heating device in the form of heating conductor structures.

Genauer gesagt ist gemäß 3B in der zweiten Leiterbahnschicht L2 unterhalb der ersten Leiterbahnbereiche 1 und zwischen den zweiten Leiterbahnbereichen 2 ein beispielsweise mäanderförmig strukturiertes Leiterband IH1 ausgebildet, welches mit einem Heizstrom durch Joule'sche Erwärmung aufgeheizt werden kann. Der Heizstrom dieser unteren integrierten Heizvorrichtung IH1 kann gemäß 3A beispielsweise ein Wechselstrom oder ein Gleichstrom AC/DC sein.More specifically, is according to 3B in the second conductor track layer L2 below the first conductor track regions 1 and between the second conductor track areas 2 for example, a meandering patterned conductor strip IH1 is formed, which can be heated with a heating current by Joule heating. The heating current of this lower integrated heater IH1 can be according to 3A for example, an alternating current or a direct current AC / DC.

Ferner kann gemäß 3B auch in einer durch eine zweite Isolierschicht I2 beabstandete und demzufolge über der ersten Leiterbahnschicht L1 liegenden Leiterbahnschicht L3 eine obere integrierte Heizvorrichtung IH2 ausgebildet sein, die beispielsweise wiederum mäanderförmig strukturiert sein kann. Eine Erwärmung erfolgt hierbei in gleicher Weise wie bei der unteren integrierten Heizvorrichtung IH1 über einen Gleich- oder Wechselstrom.Furthermore, according to 3B an upper integrated heating device IH2 can also be formed in a conductor track layer L3 which is spaced apart by a second insulating layer I2 and consequently lies above the first conductor track layer L1 and which can in turn be structured in a meandering manner, for example. In this case, heating takes place in the same way as in the lower integrated heating device IH1 via a direct or alternating current.

Vorzugsweise weist die integrierte Heizvorrichtung IH1 und IH2 ein polykristallines Halbleitermaterial und insbesondere Polysilizium auf, wodurch man besonders gute Wärmeleiteigenschaften erhält. Es können jedoch in gleicher Weise auch Metall-Materialien verwendet werden. Die in dieser unteren und oberen internen Heizvorrichtung IH1 und IH2 erzeugten Temperaturen liegen üblicherweise über 150 Grad Celsius und vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 225 Grad Celsius bis 300 Grad Celsius, wodurch man die Stressmigration insbesondere in den ersten Leiterbahnbereichen 1 optimal beschleunigen kann, ohne dabei eine wesentliche Änderung der Beanspruchungen σ0 im Halbleiter-Baustein IC und insbesondere der durch das Kunststoffgehäuse G hervorgerufenen Beanspruchungen σG zu verursachen.The integrated heating device IH1 and IH2 preferably has a polycrystalline semiconductor material and in particular polysilicon, as a result of which particularly good thermal conductivity properties are obtained. However, metal materials can also be used in the same way. The temperatures generated in this lower and upper internal heating device IH1 and IH2 are usually above 150 degrees Celsius and preferably in a temperature range from 225 degrees Celsius to 300 degrees Celsius, which results in stress migration, particularly in the first conductor track areas 1 can accelerate optimally without causing a significant change in the stresses σ 0 in the semiconductor component IC and in particular in the stresses σ G caused by the plastic housing G.

Insbesondere bei Verwendung von Silizium als Halbleitermaterial für den Halbleiter-Baustein IC erhält man auf Grund der guten Wärmeleiteigenschaften von Silizium eine ausschließlich lokale Erwärmung, die nur auf ein sehr kleines Gebiet unmittelbar in der Nähe der Stressmigrations-Teststruktur SMT beschränkt ist.Especially when using silicon as Semiconductor material for receives the semiconductor chip IC one due to the good thermal conductivity of silicon one exclusively local warming, which is only in a very small area close to the stress migration test structure SMT limited is.

4A zeigt eine vereinfachte Draufsicht und 4B eine vereinfachte Schnittansicht entlang eines Schnitts II-II in 4A einer Vorrichtung zur Erfassung von Stressmigrations-Eigenschaften gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente wie in 3A und 3B bezeichnen und auf eine wiederholte Beschreibung nachfolgend verzichtet wird. 4A shows a simplified top view and 4B a simplified sectional view along a section II-II in 4A a device for recording stress migration properties according to a second exemplary embodiment, the same reference numerals being the same or corresponding elements as in 3A and 3B denote and a repeated description is omitted below.

Gemäß 4A und 4B besitzt die Stressmigrations-Teststruktur wiederum den gleichen Aufbau wie die Stressmigrations-Teststruktur gemäß des ersten Ausführungsbeispiels, wobei jedoch nunmehr die integrierte Heizvorrichtung unmittelbar in bzw. innerhalb der Stressmigrations-Teststruktur SMT ausgebildet ist. Genauer gesagt weist die Heizvorrichtung gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels einen internen Heiz-Leiterbahnbereich IH innerhalb des zumindest ersten Leiterbahnbereichs 1 oder des zweiten Leiterbahnbereichs 2 oder der Verbindungsbereiche 3 auf, wobei der Heiz-Leiterbahnbereich von einem Heizstrom AC durchströmt wird. Vorzugsweise weist der Heizstrom AC einen hohen Wechselstromanteil auf, wobei er vorzugsweise nur Wechselstromkomponenten besitzt. Auf diese Weise kann eine durch Gleichstrom verursachte nicht erwünschte Elektromigration verhindert werden, die eine Messgenauigkeit bei der Erfassung der gewünschten Stressmigrations-Eigenschaften beeinträchtigen würde.According to 4A and 4B The stress migration test structure in turn has the same structure as the stress migration test structure according to the first exemplary embodiment, but now the integrated heating device is formed directly in or within the stress migration test structure SMT. More specifically, the heating device according to the second exemplary embodiment has an internal heating conductor region IH within the at least first conductor region 1 or the second conductor track area 2 or the connection areas 3 on, the heating conductor area being traversed by a heating current AC. The heating current AC preferably has a high AC component, it preferably having only AC components. In this way, undesired electromigration caused by direct current can be prevented, which would impair measurement accuracy when determining the desired stress migration properties.

Der Heizstrom AC wird gemäß 4A und 4B über Anschlussbereiche A unmittelbar an die äußersten zweiten Leiterbahnbereiche 2 der kettenförmig ausgebildeten Stressmigrations-Teststruktur SMT angelegt, wobei insbesondere bei der darge stellten Strukturierung der zweiten Leiterbahnbereiche 2 mit ihren relativ geringen Oberflächen und/oder Volumen und bei Verwendung von gleichartigen Leiterbahnmaterialien eine Joule'sche Erwärmung hauptsächlich in diesen zweiten Leiterbahnbereichen 2 stattfindet, und die ersten Leiterbahnbereiche 1 kaum zur Erwärmung beitragen, jedoch durch Wärmeleitung aufgeheizt werden.The heating current AC is in accordance with 4A and 4B via connection areas A directly to the external first second conductor areas 2 the chain-shaped stress migration test structure SMT created, in particular in the illustrated structuring of the second conductor track areas 2 with their relatively small surfaces and / or volumes and when using similar conductor material, Joule heating mainly in these second conductor regions 2 takes place, and the first trace areas 1 hardly contribute to warming, but can be heated by heat conduction.

Gemäß 4B entsteht auf diese Weise wiederum auf Grund von Stressmigration insbesondere in den Verbindungsbereichen 3 ein Hohlraum bzw. Void V, der gegebenenfalls zu einer Verschlechterung der elektrischen Leitfähigkeit bzw. im Extremfall zu einer Unterbrechung der Verbindung führt. Da gemäß dieses zweiten Ausführungsbeispiels auch die Verbindungsbereiche 3 mit Heizstrom durchströmt werden, sollte möglichst keine Gleichstromkomponente im Heizstrom AC vorhanden sein um Schädigungen durch Elektromigration zu vermeiden.According to 4B This in turn arises due to stress migration, especially in the connection areas 3 a cavity or void V, which may lead to a deterioration in the electrical conductivity or, in extreme cases, to an interruption of the connection. Since, according to this second exemplary embodiment, also the connection areas 3 heating current flows through, there should be no direct current component in the heating current AC if possible to avoid damage from electromigration.

5 zeigt eine vereinfachte Draufsicht einer Stressmigrations-Teststruktur SMT gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels, wobei wiederum gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente wie in den 3 und 4 bezeichnen und auf eine wiederholte Beschreibung nachfolgend verzichtet wird. 5 shows a simplified top view of a stress migration test structure SMT according to a third exemplary embodiment, the same reference numerals again being the same or corresponding elements as in FIGS 3 and 4 denote and a repeated description is omitted below.

Die Vorrichtung gemäß 5 entspricht hierbei im Wesentlichen der Vorrichtung gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels, wobei wiederum die interne Heizvorrichtung IH innerhalb bzw. als Teil der Stressmigrations-Teststruktur ausgebildet ist.The device according to 5 corresponds essentially to the device according to the second exemplary embodiment, the internal heating device IH again being formed within or as part of the stress migration test structure.

Im Gegensatz zu den 4A und 4B wird nunmehr jedoch nicht die gesamte Stressmigrations-Teststruktur SMT mit einem Heizstrom AC belastet und somit durch Joule'sche Erwärmung erhitzt, sondern lediglich ein zwischen den ersten Leiterbahnbereichen 1 liegender zweiter Leiterbahnbereich 2 an den Heizstrom AC über Anschlussbereiche A angeschlossen. Somit erfolgt die Erwärmung der Struktur lediglich in diesem zwi schen den ersten Leiterbahnbereichen 1 liegenden zweiten Leiterbahnbereich 2, wodurch sich eine elektrische Belastung der Verbindungsbereiche bzw. Vias 3 vermeiden lässt. Auf Grund der ausreichenden Wärmeleitung werden dennoch diese unmittelbar angrenzenden Leiterbahnbereiche 3 ausreichend von der unteren bzw. zweiten Leiterbahnschicht L2 erhitzt, so dass man eine ausreichend beschleunigte Stressmigration erhält. Wiederum sollte zur Vermeidung von Schädigungen durch Elektromigration möglichst keine Gleichstromkomponente im Heizstrom AC vorhanden sein.In contrast to the 4A and 4B However, the entire stress migration test structure SMT is now not loaded with a heating current AC and thus heated by Joule heating, but only one between the first conductor track areas 1 lying second conductor track area 2 connected to the heating current AC via connection areas A. Thus, the structure is only heated in this between the first conductor track areas 1 lying second conductor track area 2 , causing an electrical load on the connection areas or vias 3 can be avoided. Due to the sufficient heat conduction, however, these immediately adjacent conductor track areas 3 sufficiently heated by the lower or second conductor track layer L2, so that a sufficiently accelerated stress migration is obtained. Again, to avoid damage caused by electromigration, there should be no direct current component in the heating current AC if possible.

Als Materialien für die jeweiligen Leiterbahnschichten und Verbindungsbereiche können die jeweils in Halbleiter-Bausteinen zur Verfügung stehenden Leiterbahn- bzw. Metallisierungs-Materialien verwendet werden, wobei insbesondere Kupfer und/oder Aluminium als Materialien für die Leiterbahnschichten und Kupfer, Aluminium oder Wolfram für die Verbindungsbereiche verwendet werden können.As materials for the respective conductor track layers and connection areas can the conductor track available in semiconductor modules or metallization materials are used, in particular copper and / or aluminum as Materials for the interconnect layers and copper, aluminum or tungsten for the connection areas can be used.

Hinsichtlich des Verfahrens zur Erfassung von Stressmigrations-Eigenschaften eines in einem produktrelevanten Gehäuse endmontierten Halbleiter-Bausteins wird vorgeschlagen, dass zunächst die vorstehend beschriebenen Stressmigrations-Teststrukturen mit ihren jeweiligen internen oder unmittelbar in der Nähe ausgebildeten integrierten Heizvorrichtungen im Halbleiter-Baustein ausgebildet werden, wobei anschließend der Halbleiter-Baustein auf einem Baustein-Träger T, der vorzugsweise einen Anschlussrahmen bzw. Lead Frame eines Flip-Chip-Gehäuses darstellt, montiert wird. Anschließend wird das produktrelevante Gehäuse vorzugsweise mittels eines Kunststoff-Spritzguss-Verfahrens ausgebildet und nach dem Auskühlen bzw. Erhärten des Kunststoffes die eigentliche Zuverlässigkeitsuntersuchung im endmontierten Zustand durchgeführt. Hierbei wird zunächst ein Heizstrom an die integrierte Heizvorrichtung angelegt und ferner zur Erfassung der Stressmigrations-Eigenschaften des Halbleiter-Bausteins eine Messspannung an die Stressmigrations-Teststruktur angelegt und ein durch die Stressmigrations-Teststruktur fließender Strom gemessen. Das Anlegen des Heizstroms sowie das Anlegen der Messspannung kann hierbei gleichzeitig oder zeitlich voneinander getrennt durchgeführt werden, wodurch man eine weitere Vereinfachung des Testverfahrens und Beschleunigung erhält.Regarding the procedure for capturing Stress migration properties of one in a product-relevant casing Final assembled semiconductor device, it is proposed that the above described stress migration test structures with their respective internal or directly trained integrated Heaters are formed in the semiconductor device, wherein subsequently the semiconductor component on a component carrier T, which is preferably a lead frame or lead frame of a flip-chip housing, is assembled. Subsequently becomes the product-relevant housing preferably formed by means of a plastic injection molding process and after cooling or hardening the plastic, the actual reliability test in the final assembly Condition done. This will start with a heating current is applied to the integrated heating device and also for Assessment of the stress migration properties of the semiconductor device a measurement voltage is applied to the stress migration test structure and measured a current flowing through the stress migration test structure. The application of the heating current and the application of the measuring voltage can are carried out simultaneously or at different times, which further simplifies the test procedure and acceleration receives.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines in einem Flip-Chip-Gehäuse gepackten Halbleiter-Bausteins beschrieben. Sie ist jedoch nicht darauf beschränkt und umfasst in gleicher Weise alle weiteren produktrelevanten Gehäuse. In gleicher Weise ist die Stressmigrations-Teststruktur nicht auf die dargestellte Form beschränkt, sondern umfasst in gleicher Weise alle alternativen Formen und Ausgestaltungen, wobei eine integrierte Heizvorrichtung innerhalb oder in unmittelbarer Nähe der Stressmigrations-Teststruktur eine lokale Erwärmung herbeiführt.The invention has been described above one packed in a flip-chip package Semiconductor device described. However, it is not limited to this and includes all other product-relevant housings in the same way. In Similarly, the stress migration test structure is not based on that limited form shown, but includes in the same way all alternative forms and configurations, being an integrated heater inside or in the immediate Near the Stress migration test structure causes local warming.

11
erster Leiterbahnbereichfirst Conductor track area
22
zweiter Leiterbahnbereichsecond Conductor track area
33
Verbindungsbereichconnecting area
SMTSMT
Stressmigrations-TeststrukturStress migration test structure
ICIC
Halbleiter-BausteinA semiconductor device
BB
Lötverbindungsolder
TT
Baustein-TrägerBlock-support
TGTG
Testgehäusetest case
GG
produktrelevantes Gehäuseproduct-relevant casing
EHEH
externe Heizungexternal heater
IH, IH1, IH2IH, IH1, IH2
integrierte Heizungintegrated heater
AC/DCAC / DC
Heizstromheating
VV
Hohlraumcavity
AA
Anschlussbereichterminal area
L1, L2, L3 L1, L2, L3
LeiterbahnschichtenWiring layers
I1, I2 I1, I2
Isolierschichteninsulating

Claims (15)

Vorrichtung zur Erfassung von Stressmigrations-Eigenschaften eines in einem produktrelevanten Gehäuse (G) endmontierten Halbleiter-Bausteins (IC) mit einer Stressmigrations-Teststruktur (SMT), die im Halbleiter-Baustein (IC) zum Erfassen der Stressmigrations-Eigenschaften ausgebildet ist; und einer integrierten Heizvorrichtung (IH), die innerhalb oder in unmittelbarer Nähe der Stressmigrations-Teststruktur (SMT) im Halbleiter-Baustein (IC) zum lokalen Erwärmen der Stressmigrations-Teststruktur (SMT) ausgebildet ist.Device for recording stress migration properties a semiconductor component (IC) finally assembled in a product-relevant housing (G) With a stress migration test structure (SMT), which is used in the semiconductor component (IC) Detection of the stress migration properties is formed; and one integrated heater (IH) that is inside or in immediate Near the Stress migration test structure (SMT) in the semiconductor device (IC) for local heating the stress migration test structure (SMT). Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stressmigrations-Teststruktur (SMT) zumindest einen ersten Leiterbahnbereich (1) in einer ersten Leiterbahnschicht (L1), zumindest einen zweiten Leiterbahnbereich (2) in einer zweiten Leiterbahnschicht (L2), und zumindest einen Verbindungsbereich (3) zum elektrischen Verbinden der Leiterbahnbereiche (1, 2) durch eine erste Isolierschicht (I1), die zwischen den Leiterbahnschichten (L1, L2) ausgebildet ist, aufweist.Device according to claim 1, characterized in that the stress migration test structure (SMT) at least a first conductor track area ( 1 ) in a first conductor track layer (L1), at least one second conductor track region ( 2 ) in a second conductor track layer (L2), and at least one connection area ( 3 ) for electrically connecting the conductor track areas ( 1 . 2 ) by a first insulating layer (I1) which is formed between the conductor track layers (L1, L2). Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche und/oder ein Volumen des ersten und/oder zweiten Leiterbahnbereichs (1, 2) wesentlich größer ist als eine Oberfläche und/oder ein Volumen des Verbindungsbereichs (3).Device according to claim 2, characterized in that a surface and / or a volume of the first and / or second conductor track region ( 1 . 2 ) is significantly larger than a surface and / or a volume of the connection area ( 3 ). Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das produktrelevante Gehäuse (G) ein Kunststoffgehäuse darstellt.Device according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the product-relevant housing (G) a plastic case represents. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stressmigrations-Teststruktur (SMT) eine Vielzahl von ersten und zweiten Leiterbahnbereichen (1, 2) aufweist, die über eine Vielzahl von Verbindungsbereichen (3) kettenförmig miteinander verbunden sind.Device according to one of the claims 2 to 4, characterized in that the stress migration test structure (SMT) comprises a plurality of first and second conductor track areas ( 1 . 2 ) which has a large number of connection areas ( 3 ) are connected together in a chain. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Heizvorrichtung (IH) einen Heiz-Leiterbahnbereich (IH1, IH2) außerhalb des zumindest einen ersten oder zweiten Leiterbahnbereichs (1, 2) oder Verbindungsbereichs (3) aufweist, wobei der Heiz-Leiterbahnbereich von einem Heizstrom (AC, DC) durchströmt wird.Device according to one of Claims 2 to 5, characterized in that the integrated heating device (IH) has a heating conductor region (IH1, IH2) outside the at least one first or second conductor region ( 1 . 2 ) or connection area ( 3 ), whereby the heating conductor area is flowed through by a heating current (AC, DC). Vorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Heiz-Leiterbahnbereich (IH1, IH2) in der ersten Leiterbahnschicht (L1), der zweiten Leiterbahnschicht (L2) oder einer weiteren an den ersten oder zweiten Leiterbahnbereich (1, 2) angrenzenden Leiterbahnschicht (L3) ausgebildet ist.Apparatus according to claim 6, characterized in that the heating conductor area (IH1, IH2) in the first conductor layer (L1), the second conductor layer (L2) or another to the first or second conductor region ( 1 . 2 ) adjacent conductor track layer (L3) is formed. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Heizvorrichtung einen Heiz-Leiterbahnbereich (IH) innerhalb des zumindest einen ersten oder zweiten Leiterbahnbereichs (1, 2) oder des Verbindungsbereichs (3) aufweist, wobei der Heiz-Leiterbahnbereich (IH) von einem Heizstrom (AC) durchströmt wird.Device according to one of the claims 2 to 5, characterized in that the integrated heating device has a heating conductor area (IH) within the at least one first or second conductor area ( 1 . 2 ) or the connection area ( 3 ), wherein the heating conductor area (IH) is flowed through by a heating current (AC). Vorrichtung nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizstrom (AC) einen hohen Wechselstromanteil aufweist.Device according to claim 8, characterized in that the heating current (AC) has a high AC component. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Heizvorrichtung (IH) Polysilizium oder Metall und der Halbleiter-Baustein (IC) ein Silizium-Halbleitermaterial aufweist.Device according to one of the claims 1 to 9, characterized in that the integrated heating device (IH) polysilicon or metal and the semiconductor device (IC) Has silicon semiconductor material. Verfahren zur Erfassung von Stressmigrations-Eigenschaften eines in einem produktrelevanten Gehäuse (G) endmontierten Halbleiter-Bausteins (IC) mit den Schritten: a) Ausbilden einer Erfassungsvorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 10 in einem Halbleiter-Baustein (IC); b) Montieren des Halbleiter-Bausteins (IC) auf einem Baustein-Träger (T); c) Ausbilden eines produktrelevanten Gehäuses (G) um den montierten Halbleiter-Baustein (IC); d) Anlegen eines Heizstroms (AC, DC) an die integrierte Heizvorrichtung (IH); und e) Anlegen einer Messspannung an die Stressmigrations-Teststruktur (SMT) und Messen eines Stroms durch die Stressmigrations-Teststruktur (SMT) zum Erfassen der Stressmigrations-Eigenschaften des Halbleiter-Bausteins.Method for recording stress migration properties of a in a product-relevant housing (G) final assembled semiconductor device (IC) with the steps: a) Forming a detection device according to one of claims 1 to 10 in a semiconductor device (IC); b) assembling the semiconductor module (IC) on a module carrier (T); c) Form a product-relevant housing (G) the assembled semiconductor device (IC); d) applying a heating current (AC, DC) to the integrated heater (IH); and e) Create a measuring voltage to the stress migration test structure (SMT) and measuring one Current through the stress migration test structure (SMT) for detection the stress migration properties of the semiconductor device. Verfahren nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) als Baustein-Träger (T) ein Flip-Chip-Träger montiert wird.Method according to claim 11, characterized in that in step c) a flip chip carrier is mounted as the component carrier (T) becomes. Verfahren nach einem der Patentansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) ein Kunststoff-Spritzguss-Verfahren durchgeführt wird.Method according to one of the claims 11 to 12, characterized in that in step c) a plastic injection molding process is carried out. Verfahren nach einem der Patentansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) ein Heizstrom zum Erzeugen einer lokalen Temperatur (TI) größer 150 Grad Celsius und insbesondere zum Erzeugen einer Temperatur (TI) in einem Bereich von 225 Grad Celsius bis 300 Grad Celsius angelegt wird.Method according to one of the claims 11 to 13, characterized in that in step d) a heating current for generating a local temperature (T I ) greater than 150 degrees Celsius and in particular for generating a temperature (T I ) in a range of 225 degrees Celsius to 300 degrees Celsius is applied. Verfahren nach einem der Patentansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte d) und e) gleichzeitig oder zeitlich voneinander getrennt durchgeführt werden.Method according to one of the claims 11 to 14, characterized in that steps d) and e) simultaneously or be carried out separately from each other.
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