JP2001281305A - 半導体チップ組立体及びこれを用いた半導体チップの裏面解析方法 - Google Patents

半導体チップ組立体及びこれを用いた半導体チップの裏面解析方法

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JP2001281305A
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Masakazu Nakabayashi
正和 中林
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 TEGが形成された半導体チップの裏面解析
を信頼性高く手軽に行える安価な半導体チップ組立体及
びそれを用いた裏面解析方法を得る。 【解決手段】 TEGの形成領域を第1の開口部1aに
位置決めしてモニター用半導体チップ2を基台1表面に
接着し、第2の開口部3aでモニター用半導体チップ2
を囲んで第1の保護板3を基台1表面に接着し、第1の
保護板3表面の導電箔4とTEG用電極2aとを金属細
線6で接続し、第3の開口部5aで金属細線6を囲んで
第2の保護板5を第1の保護板3の表面に接着して半導
体チップ組立体7を構成し、暗室内に設置したステージ
8上に半導体チップ組立体7を反転載置して光学顕微鏡
9の対物レンズ9aの直下にモニター用半導体チップ2
を位置決めし、外部リード10を介して所要の電圧又は
信号を印加してモニター用半導体チップ2の発光解析を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、TEG(Tes
t Element Group)による半導体チップ
の裏面解析に際して手軽に発光解析を行うことができる
半導体チップ組立体及びこれを用いた半導体チップの裏
面解析方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の開発過程で用いられるTE
Gとは、製品の開発段階で製品では評価できない特定の
要素部分を抽出して評価するために設計されるテストパ
ターンのことで、現在の超LSIは、微細化、高集積化
により実際の製品で内部の素子の特性や信頼性を個別に
評価することは不可能な状況にあるため、各開発段階で
の評価目的に合ったTEGパターンを個別に設計して各
要素を効率良く高精度に評価し、その成果はLSI製造
プロセスの最適化条件の確立、新プロセスの開発、或い
はプロセス制御のため等にフィードバックされる。ここ
で、最近の益々複雑化、高密度化が進んでいる半導体装
置においては、特にウエハ段階での解析による不良部分
の発見と発生原因の把握が重要であり、しかも、半導体
チップの表面側への金属配線の多層配置化やLOCパッ
ケージ使用による内部リード配置等、光を遮る物質が増
えて表面側からの解析が益々困難となっているため、裏
面からの解析が重要となりつつある。
【0003】以上のような目的に供する従来の半導体チ
ップの不良解析装置として、例えば特開平7−1489
8号公報に、テスト用パルス信号供給/電流検出手段に
より半導体ウエハの表面の各電極パッドにテスト用パル
ス信号を供給すると共に、半導体ウエハで発生した電流
を電極パッドから検出し、半導体ウエハを実際の動作状
態にして不良箇所の解析を行い、半導体ウエハの光学的
解析は光照射/電流検出手段により半導体ウエハの裏面
から行うようにした半導体ウエハの試験解析装置及び解
析方法が開示されている。
【0004】また、特開平11−111759号公報
に、TABテープの一方の表面に形成されたリードの一
端に解析すべき半導体チップの端子を接続し、このリー
ドの他端を第1のパッドを介しTABテープのスルーホ
ールを通じてTABテープの他方の表面に形成された第
2のパッドに接続した故障集積回路組立体を構成し、こ
の故障集積回路組立体を解析に必要な電源電圧や信号を
LSIに印加できるようにした専用のソケットに、裏面
解析(エミッション観察)を行うときは半導体チップを
フェイスダウンで取り付け、また、表面からの解析(O
BIC法又はOBIRCH法)を行うときは半導体チッ
プをフェイスアップで取り付けるようにした集積回路組
立体及び故障解析方法が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平7−
14898号公報記載の半導体ウエハの試験解析装置
は、テスト用パルス信号供給/電流検出手段(LSIテ
スタ、テストヘッド、パフォーマンスカード、プローブ
カード、金属針、OBIC電流プリアンプ及び制御部
(各種制御器、ORBIC電流アンプ、光アンプ、コン
ピュータ、ディスプレイ等を含む)等を含んでなる)や
光照射/検出手段(光学顕微鏡、レーザ光源及び制御部
等を含んでなる)など多数の特殊な機器が必要で極めて
高価であり、手軽に行えるものでもない。また、特開平
11−111759号公報記載の故障集積回路組立体
は、半導体チップの解析に必要な電源、グランド、信号
を印加するのに必要なパターンが形成され、更に両面に
スルーホールを通してパッドを備えているTABテープ
を用いて、半導体チップの電極とTABテープ側のリー
ドを接続してTCP(Tape Carrier Pa
ckage)を形成するので構造が複雑であり、更に、
故障解析の際に専用のソケットを要し、全体としてコス
ト高であると言う問題点があった。
【0006】この発明は、以上のような従来技術のもつ
問題点を解消するためになされたもので、TEGが形成
された半導体チップの裏面からの光学的顕微鏡による発
光解析を、信頼性高く手軽に行うことのできる安価な半
導体チップ組立体及びそれを用いた半導体チップの裏面
解析方法を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体チ
ップ組立体は、第1の開口部を有する平板状の基台と、
TEGが形成された領域が第1の開口部上に位置されて
裏面が基台の表面に接合され、表面にTEG用電極が配
設されたモニター用半導体チップと、第2の開口部内に
モニター用半導体チップを内包して裏面が基台の表面に
接合された第1の保護板と、この第1の保護板の表面に
配設された導電箔と、この導電箔とTEG用電極間を電
気的に接続した金属細線と、第3の開口部内に金属細線
を内包して裏面が第1の保護板の表面に接合された第2
の保護板とを備えたものである。また、上記半導体チッ
プ組立体における金属細線を、第3の開口部において第
2の保護板の表面を越えない範囲内に設けたものであ
る。
【0008】この発明に係る半導体チップ組立体を用い
た半導体チップの裏面解析方法は、暗室内に設置された
ステージ上に第2の保護板の表面を対向させて上記いず
れかの半導体チップ組立体を載置し、モニター用半導体
チップのTEGが形成された領域を光学顕微鏡の対物レ
ンズの下に位置させる工程と、モニター用半導体チップ
のTEG用電極に電気的に接続した導電箔に所要の電圧
又は信号を印加して光学顕微鏡によりモニター用半導体
チップの発光解析を行う工程とを含むものである。
【0009】
【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明の
一実施の形態の半導体チップ組立体を図面に基づいて説
明する。図1は、この発明の実施の形態1である半導体
チップ組立体の断面図、図2は、図1の半導体チップ組
立体の平面図である。
【0010】図において、1はガラスエポキシ材やセラ
ミック材などの平坦度が得られる材料で形成された基台
であり、その中央部には第1の開口部1aが設けられて
いる。2はTEG(図示せず)が形成された発光解析に
供されるモニター用半導体チップであり、チップ厚さが
300μm以下となるように裏面を研磨し1cm程度□
に切り出されたものである。そして、基台1には、中央
部に第2の開口部3aが開口された第1の保護板3が接
着剤で接着されると共に、TEGが第1の開口部1aの
中央部上に位置するようにモニター用半導体チップ2の
裏面が両面テープ等の接着部材(図示せず)により接着
されている。第1の保護板3の表面には、Auメッキ膜
をエッチングしてパターン形成した導電箔4が設けられ
ており、導電箔4の内側端部とモニター用半導体チップ
2のTEG用電極2aとはAu又はAlから成る金属細
線6により電気的に接続(ワイヤボンディング)されて
いる。そして、第1の保護板3の表面には、中央部に第
3の開口部5aが形成された第2の保護板5が接着され
ており、上記金属細線6によるワイヤボンティングは第
2の保護板5の第3の開口部5a内でなされている。即
ち、第2の保護板5の厚さは上記金属細線6によるワイ
ヤボンディング高さよりも大きくして金属細線6が第3
の開口部5a内に保護されるので、外部の導電材との接
触を防止できる。以上のように、上記構成要素1〜6に
より半導体チップ組立体7が構成される。
【0011】図3は、半導体チップ組立体を用いた半導
体チップの裏面解析時の構成を示す断面図である。以上
のように構成された半導体チップ組立体7を用いてモニ
ター用半導体チップ2の裏面解析を行うには、暗室内に
設置されたステージ8上に第2の保護板5の上面が対向
して接触するように半導体チップ組立体7を反転させて
載置し、光学顕微鏡9の対物レンズ9aの中心の直下に
基台1の第1の開口部1aが配置されるように半導体チ
ップ組立体7の位置を調整し、導電箔4の外側端部に半
田付け等により接続した外部リード10を介して所要の
電圧又は信号を印加し、TEGに発生した不良部(pn
接合部(例えば、トランジスタのベース/エミッタ接合
部、ソース/ドレイン接合部など)やゲード酸化膜な
ど)での高電界によるホットキャリア発光を光学顕微鏡
9で観察して部位を特定する。即ち、TEGから微弱な
光が放出されると、この光は光学顕微鏡9、波長フィル
タ11を介してフォトンカウンティングカメラ12で検
出され、画像処理装置13を介してディスプレイ14に
表示されて上記不良部が検出されることになる。なお、
15はディスプレイ14のコントローラである。
【0012】
【発明の効果】この発明は以上のように構成したので、
以下に示す効果を奏する。半導体チップ組立体を、平板
状の基台の第1の開口部上にTEGが形成された領域を
位置させてモニター用半導体チップを基台の表面に接合
し、第2の開口部内にモニター用半導体チップを内包さ
せて基台の表面に第1の保護板を接合し、この第1の保
護板の表面に導電箔を設けてモニター用半導体チップの
電極と導電箔間を金属細線で電気的に接続し、第3の開
口部内に金属細線を内包した第2の保護板を第1の保護
板表面に接合する構成としたので、TEGが形成された
半導体チップの裏面解析を手軽く行える安価な半導体チ
ップ組立体が得られる。また、金属細線を第3の開口部
内において第2の保護板の表面を越えない範囲内に設け
たので、半導体チップ組立体をステージ上に反転して配
置したときに外部の導電材との接触が防止され、裏面解
析を信頼性高く行える半導体チップ組立体が得られる。
【0013】半導体チップ組立体を用いた半導体チップ
の解析方法を、暗室内に設置したステージ上に上記半導
体チップ組立体を反転させて載置し、TEG用電極に電
気的に接続した導電箔に所要の電圧又は信号を印加して
光学顕微鏡によりモニター用半導体チップの発光解析を
行うようにしたので、半導体チップの裏面解析を信頼性
高く手軽に行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1である半導体チップ
組立体の断面図である。
【図2】 図1の半導体チップ組立体の平面図である。
【図3】 図1の半導体チップ組立体を用いた半導体チ
ップの裏面解析時の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1;基台 1a;第1の開口部 2;モニター用半導体
チップ 2a;TEG用電極 3;第1の保護板 3a;第2の
開口部 4;導電箔 5;第2の保護板 5a;第3の開口部 6;金属細線 7;半導体チップ組立体 8;ステージ 9;光学顕微
鏡 9a;対物レンズ 10;外部リード

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の開口部を有する平板状の基台、T
    EGが形成された領域が上記第1の開口部上に位置され
    て裏面が上記基台の表面に接合され、表面に上記TEG
    用電極が配設されたモニター用半導体チップ、第2の開
    口部内に上記モニター用半導体チップを内包して裏面が
    上記基台の表面に接合された第1の保護板、この第1の
    保護板の表面に配設された導電箔、この導電箔と上記T
    EG用電極間を電気的に接続した金属細線、第3の開口
    部内に上記金属細線を内包して裏面が上記第1の保護板
    の表面に接合された第2の保護板を備えたことを特徴と
    する半導体チップ組立体。
  2. 【請求項2】 金属細線は、第3の開口部において第2
    の保護板の表面を越えない範囲内に設けられていること
    を特徴とする請求項1記載の半導体チップ組立体。
  3. 【請求項3】 暗室内に設置されたステージ上に第2の
    保護板の表面を対向させて請求項1又は請求項2記載の
    半導体チップ組立体を載置し、モニター用半導体チップ
    のTEGが形成された領域を光学顕微鏡の対物レンズの
    下に位置させる工程、上記TEG用電極に電気的に接続
    された導電箔に所要の電圧又は信号を印加して上記光学
    顕微鏡により上記モニター用半導体チップの発光解析を
    行う工程を含むことを特徴とする半導体チップ組立体を
    用いた半導体チップの裏面解析方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009168565A (ja) * 2008-01-15 2009-07-30 Toshiba Corp サンプルステージ
CN116148642A (zh) * 2023-04-21 2023-05-23 上海聚跃检测技术有限公司 一种芯片失效分析方法及装置

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