[發明專利]檢查半導體器件的方法

有效

• 申請號: 201110305644.8
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102446785A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 山田聰;辛島崇;廣永兼也;安永雅敏;藤本裕史
• 申請（專利權）人: 瑞薩電子株式會社
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

相關申請的交叉引用

包括說明書、附圖和摘要的2010年10月4日提交的日本專利申請No.2010-224927的公開通過引用整體并入于此。

技術領域

本發明涉及一種用于檢查半導體器件的技術，并且具體涉及對應用于襯底型半導體器件有效的技術。

背景技術

日本專利特許公開No.2005-229137(專利文件1)公開了例如一種技術，其中球柵陣列半導體器件的襯底的中心部分以如下方式彎曲：投射在與安裝了半導體芯片的平面相對的平面的方向，以使得將電極電耦合在具有焊料凸點的安裝襯底上。

而且，日本專利特許公開No.2009-277971(專利文件2)例如公開了一種技術，該技術尋找顯示具有凸點的組件的彎曲變形狀態的彎曲變形量，將彎曲變形量與預設的閾值相比較，并確定具有凸點的組件的彎曲變形狀態是否令人滿意。

[專利文件1]

日本專利特許公開No.2005-229137

[專利文件2]

日本專利特許公開No.2009-277971

發明內容

其上安裝半導體芯片的半導體器件按結構大致分成兩種類型。

其中之一是層壓型結構，其中半導體芯片安裝在鉛框的垂片(tab)(芯片安裝部件)上，并且樹脂密封體形成在垂片的兩側上。另一類型是雙金屬結構，其中半導體芯片安裝在布線襯底上并且樹脂密封體形成在其上安裝半導體芯片的布線襯底的單獨一面上。即，它們是密封體形成在垂片的兩面上的層壓型結構，以及密封體僅形成在其上安裝半導體芯片的襯底等的一面上的雙金屬結構。

而且，在這種結構的半導體器件中，就安裝在安裝襯底等上而言，外部端子(例如，外導線，焊料球等)的平整度非常重要。為此，越來越有必要研究外部端子的平整度。必須如下形成襯底的表面：使得它們與焊料接觸以將安裝襯底與外部端子電耦合，并且可通過外部端子的表面活動使焊料潮濕(damp)。因此，上述必要性的原因是由襯底被加熱時接收熱量引起的外部端子(如焊料球)的溫度上升的均衡等。

因此，為了檢查半導體器件的平整度，常溫下的外部端子的平整度以及當被加熱時的封裝彎曲的行為變得重要。

此外，在以上層壓型結構的半導體器件中，樹脂密封體形成在包含半導體芯片的垂片的前表面和后表面兩者上。于是，密封體的熱膨脹系數(α)與鉛框的不同。但是，結構是使得鉛框夾在具有相同熱膨脹系數的密封體中間。因此，加熱時封裝體的彎曲很小，不會導致安裝中的問題。

但是，在上述雙金屬結構的半導體器件中，密封體的熱膨脹系數與包括半導體芯片的布線襯底的不同。而且，相鄰的構件以各自的熱膨脹系數膨脹和收縮，使得封裝體在被加熱時彎曲。

因此，作為雙金屬結構的例子，本發明者提出一種外部端子是焊料球的BGA(球柵陣列)。然后，本發明者檢查BGA的布線襯底的彎曲、焊料球的平整度，以及在安裝中形成焊橋。

圖17和圖18示出如何測量對比例子的常溫下的平整度。圖17示出在布線襯底2的球表面向下且襯底的中心向上彎曲(在下文中，該方向的彎曲稱為“向上突起”(凸))的布線襯底2的狀態中如何測量球的平整度。圖18示出在布線襯底2的球表面向下且襯底的中心向下彎曲(在下文中，該方向的彎曲稱為“向下突起”(凹))的布線襯底2的狀態中如何測量球的平整度。

對此，如圖17所示，當布線襯底2彎曲使得它向上突起而布線襯底2的后表面2b向下時，朝著突起側的方向被稱為(+)方向。進一步，當布線襯底2彎曲使得它向下突起而布線襯底2的后表面2b向下時，朝著突起側的方向被稱為(-)方向。在現有的常溫下的平整度測量中，在圖17和圖18的彎曲狀態二者之一下，球平整度如下表示：球平整度＝|最大球高度-最小球高度|。即，球平整度由(最大球高度-最小球高度)的絕對值表示，并且(+)和(-)彎曲方向不反映在所測量的球平整度中。

而且，圖19示出在對比例子的非缺陷安裝的樣品中和有缺陷安裝的樣品中溫度和彎曲之間的關系(受熱彎曲的行為)。A和B示出非缺陷安裝的樣品的情況(彎曲是凹)。另一方面，C和D示出有缺陷安裝的樣品的情況(彎曲是凸)。

圖19示出，在安裝非缺陷的樣品(A，B)中，彎曲的形狀隨著溫度的改變而反向。因此，看出在A、B、C和D的全部中，受熱彎曲的行為基本上與從常溫值進行偏移的數據的行為相同。