CN116572087A - 一种研磨半导体封装产品的方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种研磨半导体封装产品的方法。本申请部分实施例提供了一种半导体封装产品的研磨方法，其包括以下步骤：通过X射线成像仪取得样品的X射线图像以确认研磨位置；将所述样品置入灌胶模块中并灌入胶体以固化形成固化胶‑样品复合件；基于所述X射线图像的所述研磨位置通过镭射机台标记所述固化胶‑样品复合件的待研磨位置参考线；及对经标记的所述固化胶‑样品复合件进行研磨。本申请的研磨方法能够提高对于半导体封装研磨的精准度及效率，同时减少研磨过程对于非研磨区域的损害，从而优化检测过程的效率与品质。

Description

一种研磨半导体封装产品的方法

技术领域

本申请涉及半导体封装检测，具体涉及一种研磨半导体封装产品的方法。

背景技术

在半导体封装工艺中，对于半导体封装产品的检测是关键的步骤，用于检查封装后的芯片中的任何缺陷或错误，以确保产品后续的正常运作。

针对所有需要研磨露出产品内部结构进行失效原因分析或结构分析的芯片产品，目前采用的研磨方法是通过X射线（X-Ray）检测产品内部结构或者异常情况，并以此确定研磨位置，随后通过手动研磨的方式在显微镜下对比X射线的图像观察产品内部结构进行产品研磨，这种研磨方法对研磨位置的定位不够精准，研磨效率低下，且存在研磨角度偏移或者研磨过度导致需研磨的位置消失的问题，例如，出现研磨样品线弧被磨断。

有鉴于此，确有必要对半导体封装产品的研磨工艺进行研究与改进，以提升芯片检测的效率及精准性。

发明内容

本申请实施例通过提供一种研磨半导体封装产品的方法以在至少某种程度上解决至少一种存在于相关领域中的问题。

根据本申请的一方面，本申请部分实施例提供了一种研磨半导体封装产品的方法，其包括以下步骤：

通过X射线成像仪取得样品的X射线图像以确认研磨位置；

将所述样品置入灌胶模块中并灌入胶体以固化形成固化胶-样品复合件；

通过镭射机台基于所述X射线图像的所述研磨位置以标记所述固化胶-样品复合件的待研磨位置参考线；及

对经标记的所述固化胶-样品复合件进行研磨。

在一些实施例中，将样品置入灌胶模块并灌入胶体以固化形成固化胶-样品复合件的步骤进一步包含：

预先倒入部分所述胶体以覆盖所述灌胶模块的底部；及

将所述样品置入所述灌胶模块并沉降至所述灌胶模块的底部。

在一些实施例中，将样品置入灌胶模块并灌入胶体以固化形成固化胶-样品复合件的步骤进一步包含：

将所述样品的顶部表面以倒置向下的方式置入所述灌胶模块，其中所述样品的所述顶部表面面向所述灌胶模块的底部。

在一些实施例中，胶体包含：聚合树脂及与所述聚合树脂配合使用的固化剂，所述聚合树脂与所述固化剂的质量比例为3：1，且所述胶体固化后大体上为无色透明的。

在一些实施例中，所述聚合树脂包含环氧树脂、聚酯树脂、丙烯酸酯中的一种或多种。

在一些实施例中，所述通过镭射机台基于所述X射线图像标记所述固化胶-样品复合件的待研磨位置参考线的步骤进一步包含：

依据所述X射线图像定位所述固化胶-样品复合件在所述镭射机台中；

在所述X射线图像上确定所述固化胶-样品复合件的待研磨位置；及

根据所述X射线图像上的待研磨位置于对应的所述固化胶-样品复合件的所述待研磨位置上镭射蚀刻所述待研磨位置参考线。

在一些实施例中，所述通过镭射机台基于所述X射线图像标记所述固化胶-样品复合件的待研磨位置的步骤进一步包含：

在所述镭射蚀刻所述待研磨位置参考线后，进一步标记沿所述待研磨位置参考线的辅助线。

在一些实施例中，对经标记的所述固化胶-样品复合件进行研磨的步骤进一步包括：

对所述固化胶-样品复合件进行粗磨直到暴露导线框架；

对所述固化胶-样品复合件研磨直到暴露芯片边缘；

对所述固化胶-样品复合件细磨接近所述待研磨位置参考线及/或所述辅助线，如：对所述固化胶-样品复合件研磨接近至所述待研磨位置参考线及/或所述辅助线50微米以内。

在一些实施例中，对经标记的所述固化胶-样品复合件进行研磨的步骤进一步包括：

对经研磨至所述待研磨位置参考线及/或所述辅助线的所述固化胶-样品复合件进行精细研磨，且在所述精细研磨时冲洗研磨表面。

在一些实施例中，在所述研磨的步骤后还包含：

对经研磨的所述固化胶-样品复合件的表面进行抛光处理。

本申请的研磨方法，通过将待研磨样品的X射线图像导入镭射机台中以用于在待研磨样品的对应位置上标记待研磨位置参考线，待研磨位置参考线能够有效的定位待研磨样品的研磨位置，从而实现了对样品缺陷区域的精准研磨，同时提高了研磨工艺的效率。在一些实施例中，预先灌胶的步骤能够使待研磨样品完整地包覆于胶体中，进而形成结构稳定的固化胶-样品复合件，大幅降低样品在研磨过程时崩裂或剥离的情况。同时，缓慢沉底的样品在固化胶-样品复合件的底部表面上能够形成平坦且清晰的封装表面，与X射线图像能够高度的吻合，以在后续的镭射标记过程提供高精确度的待研磨位置参考线界定样品的待研磨表面。

本申请的研磨方法能够提高对于半导体封装研磨的精准度及效率，同时减少研磨过程对于非研磨区域的损害，从而优化检测过程的效率与品质。

本申请实施例的额外层面及优点将部分地在后续说明中描述、显示、或是经由本申请实施例的实施而阐释。

附图说明

在下文中将简要地说明为了描述本申请实施例或现有技术所必要的附图以便于描述本申请的实施例。显而易见地，下文描述中的附图仅只是本申请中的部分实施例。对本领域技术人员而言，可以根据这些附图中所例示的结构来获得其他实施例的附图。

图1是根据现有技术对半导体封装产品的研磨表面的显微图。

图2是根据本申请部分实施例的研磨半导体封装产品的方法的流程图。

图3A及3B为根据本申请部分实施例的固化胶-样品复合件的结构示意图。

图4A至4C为根据本申请部分实施例的灌胶流程的示意图。

图5是根据本申请示范性实施例对半导体封装产品的研磨表面的显微图。

具体实施方式

本申请的实施例将会被详细的描示在下文中。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。

除非另外明确指明，本文使用的下述术语具有下文指出的含义。

如本文中所使用，术语“大致”、“大体上”、“实质”及“约”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可指代其中事件或情形精确发生的例子以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于所述数值的±10%的变化范围，例如小于或等于±5%、小于或等于±4%、小于或等于±3%、小于或等于±2%、小于或等于±1%、小于或等于±0.5%、小于或等于±0.1%、或小于或等于±0.05%。举例来说，如果两个数值之间的差值小于或等于所述值的平均值的±10% (例如小于或等于±5%、小于或等于±4%、小于或等于±3%、小于或等于±2%、小于或等于±1%、小于或等于±0.5%、小于或等于±0.1%、或小于或等于±0.05%)，那么可认为所述两个数值“大体上”相同。

在半导体封装领域中，对于封装芯片的缺陷进行失效分析或结构分析，往往需要通过将封装芯片切割或研磨以暴露其缺陷的表面，以便进一步进行显微镜观察和扫描式电子显微镜分析等技术。研磨程序是芯片失效分析中非常关键的一个步骤，其能够提供分析人员准确的观察和分析封装芯片内部的缺陷和失效的原因。

目前，研磨方法是通过X射线预先检测产品内部结构或者异常情况，并以此确定研磨位置（研磨位置即为待检测面），从而可通过研磨的方式使研磨位置对应的内部结构或者异常露出以便于后续分析。对于封装芯片的研磨需要将产品一侧垂直固定在灌胶模具的底座上，随后进行灌胶，待胶体固化后再进行研磨，以定位产品垂直表面。在研磨过程中，检测人员需要边研磨边用显微镜观察当前研磨位置的产品垂直表面，并与X射线图像比对确定当前研磨的位置与方向是否准确，并根据X射线图像上指定的研磨位置对研磨角度进行调整。

然而，这种研磨方法对研磨位置的定位不够精准，研磨效率低下，且存在研磨过度导致研磨样品线弧被磨断的问题。如图1所示，通过手动研磨的研磨表面往往无法与X射线图像所指出的缺陷位置对准，甚至严重时会研磨过度造成产品非缺陷区域的破坏，导致失效分析无法辨识实际的失效原因，或是样品损毁而无法分析的情况，进而降低检测分析的效率。

有鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种研磨半导体封装产品的方法。基于半导体封装产品在X射线图像的缺陷位置或结构，将X射线图像输入镭射机台，并通过镭射机台在固化的样品上标记待研磨位置参考线，待研磨位置参考线能够有效的定位半导体封装产品的指定位置，通过研磨工艺研磨至待研磨位置参考线能够提供高精确度研磨表面。本申请的方法能够改善现有研磨工艺无法有效精确定位缺陷表面的缺陷，大幅的提高失效分析与结构分析的准确性，且能够显著地提升研磨工艺的效率。

图2是根据本申请部分实施例的研磨半导体封装产品的方法的流程图。

如图2所示，本申请的一种研磨半导体封装产品的方法，其包括以下步骤：

101 通过X射线成像仪以取得样品的X射线图像以确认研磨位置；

102 将样品置入灌胶模块中并灌入胶体以固化形成固化胶-样品复合件；

103 通过镭射机台基于所述X射线图像的研磨位置以标记所述固化胶-样品复合件的待研磨位置参考线；及

104 通过研磨机台对经标记的固化胶-样品复合件进行研磨。

样品可以是本领域中任何合适的半导体封装产品，而不受到限制。在本申请公开的基础下，本领域的技术人员能够根据样品的尺寸需求的不同来调整灌胶模具的尺寸。

在步骤101中，X射线成像仪对于研磨样品的缺陷的界定为本领域中的常规操作，X射线成像仪可以是本领域中的任何合适的仪器或商用产品，而不受到限制。在一些实施例中，X射线成像仪以面对研磨样品顶部表面的方向成像，X射线图像的成像方向垂直于研磨样品的顶部表面，以方便后续对样品的待研磨位置参考线进行对准定位。在一些实施例中，针对X射线图像上的缺陷进行研磨面的定位可以根据实际的分析需要进行调整，而不受限制。

在步骤102中，通过灌胶与固化后形成的固化胶-样品复合件能够在研磨过程中方便固定及移动样品。在一些实施例中，胶体包含：聚合树脂及与聚合树脂配合使用的固化剂，聚合树脂与固化剂的质量比例为3：1，聚合树脂硬化的原理为在聚合树脂的一个分子结构中，含有两个或两个以上的环氧基，并在适当的化学试剂及合适条件下，能够形成三维交联状固化化合物，进而达到固化的效果。在一些实施例中，胶体能够选择固化后形成透明无色的聚合树脂。在一些实施例中，聚合树脂包含环氧树脂、聚酯树脂、丙烯酸酯中的一种或多种。

固化剂可以根据树脂的种类以选择搭配本领域中任何合适的固化剂。在一些实施例中，固化剂包含胺类固化剂、酸酐类固化剂或潜伏性固化剂。在一些实施例中，固化剂为胺类固化剂，该胺类固化剂包含聚酰胺类、脂肪族胺类、芳香族胺类、聚醚胺类、咪唑类中的一种或多种。在一些实施例中，固化剂为酸酐类固化剂，该酸酐类固化剂包含芳香族酸酐、脂肪族酸酐、脂环族酸酐中的一种或多种。在一些实施例中，固化剂为潜伏性固化剂，该潜伏性固化剂包括双氰胺、594，596固化剂、三氯化硼-单乙胺络合物中的一种或多种。

在一些实施例中，胶体沿灌胶模具的壁轻轻倒入模具中，在完全覆盖研磨样品后，静置约4小时使样品与胶体固化结合。在一些实施例中，能够通过固化环境进行加热以加速固化。在一些实施例中，固化工艺的环境温度约为80°C±5°C。在上述固化温度范围内，能够避免在胶体内产生空洞，同时降低固化的时间至约1.5小时至约2小时。

在一些实施例中，将样品置入灌胶模块并灌入胶体以固化形成固化胶-样品复合件的步骤进一步包含：将样品的顶部表面以倒置向下的方式置入灌胶模块，其中样品的顶部表面面向灌胶模块的底部。

图3A及3B为根据本申请部分实施例的固化胶-样品复合件的结构示意图。如图3A及3B所示，将样品202的顶部表面202T以倒置向下的方式置入灌胶模块所形成的固化胶-样品复合件201其取出后，样品能够在固化胶-样品复合件201的底部固定，且样品202的顶部表面202T能够平行于固化胶-样品复合件201的底部表面201B，便于样品202的顶部表面202T与X射线图像的对准以定位待研磨位置参考线，并降低定位时所产生扭曲或偏移。在一些实施例中，样品202的顶部表面202T与固化胶-样品复合件201的底部表面201B大体上共平面，有利于后续研磨工艺对于样品的对准与定位。

灌胶模具的底部面积尺寸略大于样品的顶部表面尺寸，以确保样品能够平行放置于灌胶模具的底部。

图4A至4C为根据本申请部分实施例的灌胶流程的示意图。

如图4A至4C所示，步骤102进一步包含：预先倒入部分胶体301以覆盖灌胶模块302的底部；将样品202置入灌胶模块302并沉降至灌胶模块302的底部；及继续导入胶体301直到完全覆盖样品202。通过预先导入部分胶体，能够在样品与灌胶模块的底部之间存在一层胶体，当胶体固化后能够在样品的表面上形成薄膜状的保护层，提高样品的固定性，避免样品在研磨时自固定胶体上崩落或偏移。

在步骤103中，样品的X射线图像导入镭射机台中，并基于X射线图像中的缺陷位置在固化胶-样品复合件的底部表面（对应于样品的顶部表面）上标记待研磨位置参考线。线型标记的研磨线能够适用于对于单个表面的研磨的失效分析。在不违背本申请的精神下，本领域技术人员可以根据实际需要选择适合的研磨标记，而不限于直线性的待研磨位置参考线，举例而言，如果缺陷结构为不规则弧形结构或曲型结构，标记的待研磨图示可以是不规则型或曲型。

在一些实施例中，步骤103进一步包含：依据X射线图像定位固化胶-样品复合件在镭射机台中；在X射线图像上确定固化胶-样品复合件的待研磨位置；及根据X射线图像上的待研磨位置于对应的固化胶-样品复合件的待研磨位置上镭射蚀刻待研磨参考线。待研磨位置参考线的长度或粗度可以根据实际操作的尺寸需求进行调整，而不受其限制。

在一些实施例中，X射线图像的定位可以通过对样品部分相对应的边角对准或是与样品顶部表面的重合进行。在一些实施例中，X射线图像的定位可以通过对样品的特征标记进行对准进行。

在一些实施例中，通过镭射机台基于X射线图像标记固化胶-样品复合件的待研磨位置的步骤进一步包含：在镭射蚀刻待研磨位置参考线后，进一步标记沿待研磨位置参考线的辅助线。辅助线的绘画可以优化后续研磨工艺的对准，提高研磨的效率与精度。

在步骤104中，在不破坏产品表面的情况下，研磨工艺可以是本领域中常见研磨工艺。在一些实施例中，步骤104进一步包括：对固化胶-样品复合件进行粗磨直到暴露导线框架；对固化胶-样品复合件研磨直到暴露芯片边缘；及对固化胶-样品复合件细磨接近待研磨位置参考线及/或辅助线，如：对所述固化胶-样品复合件研磨接近至所述待研磨位置参考线及/或所述辅助线50微米以内。

在一些实施例中，步骤104进一步包括：对接近待研磨位置参考线及/或辅助线的固化胶-样品复合件进行精细研磨直到暴露待检测面，且在精细研磨时使用溶剂，例如：去离子水，以冲洗研磨面产生的碎屑，从而防止在研磨过程中碎屑对研磨面造成划痕，同时，可以保证研磨面干净，便于后续显微镜进行观察。

在一些实施例中，粗磨使用100至240目的砂纸或相等的研磨表面；研磨使用800至1500目的砂纸或相等的研磨表面；细磨使用2000至2500目的砂纸或相等的研磨表面；且精细研磨使用4000目以上的砂纸或相等的研磨表面。

在一些实施例中，研磨表面的方向基本上垂直于样品的顶部表面。在一些实施例中，根据实际的分析需要能够调整研磨表面与样品的顶部表面之间的夹角，以获得不同角度的研磨表面。

在一些实施例中，在研磨的步骤后还包含：对经研磨的固化胶-样品复合件的表面进行抛光处理。在不违背本申请的精神下，抛光处理可以是本领域中的常见抛光工艺，而不受其限制。在一些实施例中，抛光处理包含：使用抛光液，例如：金刚石悬浮液或SiO₂抛光液等，配合抛光布对经研磨的固化胶-样品复合件的表面抛光，直到固化胶-样品复合件的表面在500倍的显微镜下不存在划痕。

为更清楚的说明本申请实施例中对半导体封装产品的研磨方法，以下提供具体对封装芯片的示范性实施例：

确认研磨位置：将封装芯片通过X射线成像仪对封装芯片的顶部表面拍摄以获得封装芯片的顶部表面的X射线图像；根据X射线图像的缺陷结构的位置定义研磨位置。

样品灌胶固化：胶体采用环氧树脂与固化剂按照3:1的比例混合形成，预先倒入部分胶体），待胶体覆盖灌胶模具底部后，将封装芯片的顶部表面以朝向灌胶模具底部的方向置入灌胶模具中，随后通过工具使封装芯片沉降至灌胶模块的底部，随后倒入剩余的胶体，使其覆盖置入的封装芯片的底部表面，胶体的表面距离封装芯片的底部表面为（请提供实际数据）公分；随后静止4小时完成固化，后脱模以获得固化胶-封装芯片复合件。

镭射研磨位置：将固化胶-封装芯片复合件以底部表面向上的形式放入镭射机台，调整显微镜头至合适倍率，然后将X射线图像导入镭射机台的操作软件内，使得X射线图像与产品大小一致，再拖动图像与封装芯片的顶部表面重合，确保封装芯片的4个边角与X射线图像的4个角完全重合，以定位封装芯片的位置。根据X射线图像上的研磨位置，操作镭射机台操作软件选择直线图形，使直线与研磨位置重合后，进行镭射以在封装芯片的顶部表面的标记待研磨位置参考线。

研磨：将标记后的固化胶-封装芯片复合件放入研磨仪中，使用180目的砂纸对固化胶-封装芯片复合件的胶体部分进行粗磨直到暴露导线框架，使用1200目的砂纸对固化胶-封装芯片复合件研磨直到暴露封装芯片边缘；使用2500目的砂纸对固化胶-封装芯片复合件研磨直到接触待研磨位置参考线；及使用4000目的砂纸对经研磨至待研磨位置参考线的固化胶-封装芯片复合件进行精细研磨至待检测面，同时使用去离子水冲洗研磨表面，其中研磨表面与封装芯片的顶部表面垂直。

图5是根据本申请示范性实施例对半导体封装产品的研磨表面在扫描式电子显微镜下的显微图像。

如图5所示，本申请实施例对半导体封装产品的研磨方法能够大幅提升半导体封装产品的研磨表面的定位准确度，以清晰的呈现封装芯片的缺陷部分，优化对产品的失效分析及结构分析。相较于现有技术的图像，本申请的研磨方法能够提高对于半导体封装研磨的精准度及效率，同时减少研磨过程对于非研磨区域的损害，从而优化检测过程的效率与品质。

整个说明书中对“实施例、“部分实施例”、“一个实施例”、“另一举例”、“举例”、“具体举例”或“部分举例”的引用，其所代表的意思是在本申请中的至少一个实施例或举例包含了该实施例或举例中所描述的特定特征、结构、材料或特性。因此，在整个说明书中的各处所出现的描述，例如：“在一些实施例中”、“在实施例中”、“在一个实施例中”、“在另一个举例中”，“在一个举例中”、“在特定举例中”或“举例”，其不必然是引用本申请中的相同的实施例或示例。此外，本文中的特定特征、结构、材料或特性可以以任何合适的方式在一个或多个实施例或举例中结合。

尽管已经演示和描述了说明性实施例，本领域技术人员应该理解上述实施例不能被解释为对本申请的限制，并且可以在不脱离本申请的精神、原理及范围的情况下对实施例进行改变，替代和修改。

Claims (9)

1.一种半导体封装产品的研磨方法，其包括以下步骤：

A、通过X射线成像仪取得样品的X射线图像以确认研磨位置；

B、将所述样品置入灌胶模块中并灌入胶体以固化形成固化胶-样品复合件；

C、基于所述X射线图像的所述研磨位置通过镭射机台标记所述固化胶-样品复合件的待研磨位置参考线；及

D、对经标记的所述固化胶-样品复合件进行研磨。

2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述B步骤进一步包含：

预先倒入部分所述胶体以覆盖所述灌胶模块的底部；及

将所述样品置入所述灌胶模块并沉降至所述灌胶模块的底部。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述B步骤进一步包含：

将所述样品的顶部表面以倒置向下的方式置入所述灌胶模块，其中所述样品的所述顶部表面面向所述灌胶模块的底部。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述胶体包含：聚合树脂及与所述聚合树脂配合使用的硬化剂，所述聚合树脂与所述硬化剂的质量比例为3：1，且所述胶体固化后大体上为无色透明的。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述聚合树脂包含环氧树脂、聚酯树脂、丙烯酸酯中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述C步骤进一步包含：

依据所述X射线图像定位所述固化胶-样品复合件在所述镭射机台中；

在所述X射线图像上确定所述固化胶-样品复合件的待研磨位置；及

根据所述X射线图像上的待研磨位置于对应的所述固化胶-样品复合件的所述待研磨位置上镭射蚀刻所述待研磨位置参考线。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述C步骤进一步包含：

在所述镭射蚀刻所述待研磨位置参考线后，进一步标记沿所述待研磨位置参考线的辅助线。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述D步骤进一步包括：

对所述固化胶-样品复合件进行粗磨直到暴露导线框架；

对所述固化胶-样品复合件研磨直到暴露芯片边缘；

对所述固化胶-样品复合件细磨接近所述待研磨位置参考线及/或所述辅助线；及

对所述固化胶-样品复合件进行精细研磨，直到暴露待检测面，且在所述精细研磨时使用溶剂冲洗研磨表面。

9.根据权利要求1所述的方法，其在所述D步骤后还包含：

对经研磨的所述固化胶-样品复合件的表面进行抛光处理。