P4325 6 6 a - ___________137 _______ 五、资明説明（） 5-1發明領域： 本發明是有關一種球栅陣列封裝積體電路的故障分析方 法，特別有關於一種球柵陣列封裝積體電路的背向微光偵 測方法。 5-2發明背景： 現今積體電路已是超大型積體電路，製造過程必須使 用數百個製程步驟’而積體電路的線寬，已從0.25微米下 降到0.25微米以下，整個積體電路的製造過程，已經成為 一項非常複雜的技術。當然在這些複雜的製造過程之尹， 難免會有需多的缺陷發生在積體電路之中，這將造成積體 電路的失誤，於是需要一種在積體電路中尋找缺陷的方 法。 經濟部中央標車局貞工消费合作社印" 一種背面微光偵測技術(backside emission analysis)可 用來偵測積體電路之中的缺陷。要利用這種偵測技術須測 積體電路的缺陷，首先需將從銲墊送入電訊號，使得積體 電路處於正常操作的狀態之下，此時在積體電路的缺陷之 處，會產生電子或電洞的躍遷，於是會有光譜發射出來， 此種光譜通常為紅外線光譜，在微光偵測顯微鏡之下，可 以很容易的被觀察到。在經由微光偵測顯微鏡觀察到積體 電路的缺陷之後，利用種種的方法，改善製程的失誤，以 減少缺陷的數目。 2 本紙張尺度通用中國國家榡潭·（ CNS ) A4規格（210X297公牮) ' ' 經濟部中央標象局負工消费合作社印裝 1^4 325 6 6 五、發明説明（） 這種背面微光偵測技術，是一種破壞性的分析技術， 通常是在完成積體電路的封裝製程之後，所進行的分析技 術。現今最常見的積體電路封裝製程為球柵陣列封^印^^ grid array package)，這種封裝方式是在半導體晶片固定於 電路板之後，利用銲線連接積體電路與電路板，然後覆蓋 一廣封裝板在半導體晶片與電路板之上，而在電路板的背 面’利用錫球將銲線固定在電路板之上。可是背面微光横 測技術通常不適用於球柵陣列封裝積體電路，因為要在已 完成球栅陣列封裝的積趙電路上’進行此種偵測技術，必 須破壞在電路板背面的錫球，使得半導體晶片的晶圓面能 夠被暴露出來，使得從積髏電路所發出的紅外線光譜，不 會被電路板所阻擋。但是，一旦破壞了電路板上的錫球， 也就無法送入電訊號至積體電路，積體電路無法正常的工 作，也就無法偵測到缺陷之處所發出的光譜。 於是，尋找一種可以在球栅陣列封裝積體電路上進行 背面微光偵測的方法，在製作偵測樣品之後，依然可以送 入電訊號至積體電路之中，使得積體電路處於正常工作狀 態之下，同時完全露出半導體晶片的晶圓背面，在微光偵 測顯微鏡之下，可偵測到從缺陷處所發射出來的紅外線光 譜，正確地確認積體電路的缺陷。 5-3發明目的及概述： 本發明揭露一種製作球栅陣列封裝積體電路之背面微光 3 本紙張尺度適用中國^家榡準（CNS 規格（2]〇>Γ^^"5 ϋ n I Γ .-·- -ί ,·1 -- - . - - -.....- ^^1 1—i . (n τ» ..... —I— si I— n 、va- (锖先閱讀背1&之注意事項孙填$本真) 經濟部中央標準局員工消费合作社印" 325 6 6 a7 B"7____ 五、發明説明（） 偵測樣品的方法，在晶片的封裝製程完成之後，將晶片從 電路板上分離，使得晶片的晶圓面整個曝露出來，而且積 體電路的銲線黏著在封裝板之上，可從晶片的晶圓面進行 背面微光偵測分析。利用本發明的方法可以背面微光偵測 技術。，運用於球柵陣列封裝積體電路，而且可以送入訊 號至積體電路之中，使得積體電路在微光偵測顯微鏡的觀 測之下，依然可以處於正常操作的狀況。 本發明揭露一種球柵陣列封裝積體電路之背面微光偵測 方法，其方法為固定晶片在電路板之上表面上，在電路板 上具有線路，晶片經由數條銲線連接到電路板的金屬板與 接觸點，其中晶片的下表面接觸電路板的第一表面，而一 積體電路形成在晶片的上表面；利用灌膠方式形成封裝板， 覆蓋在晶片與電路板之上，將整個晶片與所有的銲線固定 在電路板之上，其中封裝板的下表面，接觸晶片的上表面； 接著，定義一研磨窗在電路板的下表面，在電路板的下表 面並製作有錫球，為電路的輸出端，其中研磨窗是位於晶 片所在位置的電路板之上，而且研磨窗的面積，略大於晶 片的面積；進行研磨製程，對電路板的下表面進行研磨， 將在研磨窗之内的電路板磨穿；分離封裝板與電路板，晶 片與所有的銲線黏著在封裝板之下表面上；最後，利用探 針對銲線送入訊號，使得在晶片上的積體電路正常操作， 使用微光偵測顯微鏡對晶片的下表面量測紅外線光譜，偵 測積體電路之中的缺陷位置。 一種球栅陣列封裝積體電路之背面微光偵測方法，固定 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4現格（210X297公犛） ---_---!---- '裝------訂 f „ π {請先閲讀背而之注意事項4填'?本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裴 「醪4 325 6 6 a- ____B7 五、發明説明.（) 晶片在電路板之上表面上’在電路板上具有金屬板與接觸 點，晶片經由數條銲線連接到電路板，其中晶片的下表面 接觸電路板的上表面’一積髏電路位於晶片的上表面；形 成封裝板’覆蓋在晶片與電路板之上，其中封裝板的下表 面’接觸晶片的上表面；在電路板的上表面定義研磨窗， 其中研磨窗是位於晶片的背面，而且研磨窗的面積略大於 晶片的面積；分離封裝板與電路板，晶片與所有的銲線黏 著在封裝板之下表面上’其中研磨窗範圍之内的電路板， 附著在晶片的第一表面；進行研磨製程，對在晶片的下表 面上的電路板進行研磨’使得晶片的下表面曝露出來；最 後’經由鋒線送入訊號’使得在晶片上的積體電路正常操 作’然後對晶片的下表面量測光線，福測積趙電路之中的 缺陷。 本發明更揭露一種球栅陣列封裝積體電路之背面微光偵 測樣品的結構’ 一晶片，積體電路位於在此晶片之上表面 上，積體電路具有數個銲墊，而數條銲線用來連接銲墊； 以及’一封裝板’晶片的上表面連結於封裝板之上，而銲 線固定在封裝板之上，在進行積體電路的背面微光偵測時， 對銲線玫送訊號，操作積體電路。 5-4囷式簡單說明： 本發明的許多發明目的與優點，將會因為參考下列的詳 細說明，變得更容易被鑑賞與瞭解，同時參酌下列的圖式 5 本紙張尺度適用中國困家標隼（CNS ) A4規格（210X297公漦） (請先閲讀背而之注意事項再4〈-本頁 -裝. 訂 r P4325 6 6 at _ B7 五、發明説明.（) 加以說明，其中： (請先閱讀背面之注意事項弄填：巧本頁 第一圖係顯示積體電路之晶片固定在電路板上的示意 圖’在電路板上有數道金屬板，在晶片上的銲墊， 經由銲線連接到金屬板； 第二圖係顯示電路板背面的示意圖，在電路板的周圍與 中心’具有許多個錫球，用以傳遞信號經由電路板 銲線進入晶片； 第三圖係顯示積體電路之晶片在封裝之後的示意圚，對 電路板上的晶片灌膝’形成一個封裝板，覆蓋住晶 片、金屬板與銲線，形成固定的晶片； 第四圖係顯示電路板的背面，在電路板的中心，也就是 在晶片的背面，定義研磨窗，對研磨窗進行研磨， 磨去研磨窗中的電路板’直到晶片的背面裸露出 來；以及 第五圖係顯示於電路板背面的研磨過程之後，將封裝板 與電路板分離，晶片與銲線固定在封裝板背面的示 意圖，此時晶片的背面及接觸點，裸露在封裝版外。 經濟部中央標隼局員工消f合作杜印装 圖號說明： 100-電路板 200-金屬板 300-接觸點 500-銲線 1000-晶片 1100-銲墊 A-錫球 2000-封裝板 5-5發明詳細說明： 6 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（2丨0X297公#+ } * 1^4 3256 6 Λ： 13； 經漪部中央標嗥局員工消費合作社印災 五、發明説明.（） 於本發明之中，揭露一種對球栅陣列封裝積體電路進行 背面微光谓測的方法，首先對半導體晶片固定在電路板之 上’在半導趙晶片上具有積體電路，然後利用鲜線連結積 體電路與電路板，在電路板的背面，利用錫球做為電路信 號的輸出端。在固定半導體晶片之後，覆蓋一封裝板在半 導體晶片與電路板之上，作為固定之用。接著，在電路板 的老面，也就是在半導體晶片的背面，定義出一個研磨窗， 然後磨穿研磨窗範圍之内的電路板，再分離電路板與半導 體晶片，整個半導體晶片與銲線會黏著在封裝板之上。最 後，利用探針接觸銲線，送入電訊號至積體電路内，在微 光偵測顯微鏡之下，觀察從半導體晶片所發射出來的紅外 線光譜，確定積體電路的缺陷位置。另一種準備樣品的方 法，疋先切割電路板上的研磨窗，將封裝板脫離電路板， 而半導體晶片與和銲線黏著在封裝板之上，然後研磨半導 體晶片上的電路板，露出半導體晶片的晶圓表面，利用探 針經由銲線送入電訊號至積體電路之中，進行背面微光偵 測分析(backside emission analysis)。 請參閲第一圖，圖中顯示出一個半導趙晶片1 〇〇〇黏著 在電路板100之上’在半導體晶片1〇〇〇之上具有積體電 路。在半導趙晶片1000的上表面，具有數個銲勢U〇〇， 是作為積體電路的輸出或輸入訊號之用》在電路板10〇的 上表面’具有幾個金屬板200圍繞在半導體晶片100〇的 周圍’在金屬板200的最外圍更有接觸點300，作為訊號 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210X 297公尕） 《請先閱讀背而之注念事項再填：^本頁) .裝- 丁 經濟部中央標來局貝工消费合作社印製 「酽4 325 6 6 at B7 五、發明説明.（） 的導入或導出。積體電路的銲墊1100經由數條銲線500， 與電路板1⑽上的金屬板200或接觸點300作電性連接。 在第一圖之中，為一個半導體晶片1000黏著於電路板1〇〇 的上視圖’在第二圖之中’將從電路板1〇〇的下視圖，也 就是顯示出電路板100的背面’說明電路板100的構造。 請參閱第二圖，圖中顯示出電路板1〇〇的背面圖。許 多個錫球A黏著在電路板100的背面，這些錫球A為接 觸點300及200的輸出端（透過電路板100中繞線連接）。 從此個角度來看，若是隨意破壞電路板100上的錫球A， 將會使得積體電路的電訊號輸入或輸出無法進行，這也就 是進行背面微光偵測技術的困難之處。 請參閱第三圖，在將半導體晶片1000固定在電路板100 之後，進行灌膠的製程，形成一封裝板2000覆蓋在半導 體晶片1000與電路板100之上。封裝板2000將完整的覆 蓋住半導體晶片1000,並且固定住銲線500,整個電路板 100的上視圖，就如第三圖所示》 請參閱第四圖，顯示出電路板100的背面，定義一研 磨窗W在電路板100之上，此研磨窗W是位於電路板100
的中央’以就是在半導體晶片1000的正後方。研磨窗W 的面積比起半導體晶片1000的面積略大，使得半導體晶 片1000完全位於研磨窗w之内。在定義研磨窗W的範圍 之後’對在此區域内的電路板100進行研磨製程，將半導 體晶片1000背後的電路板100磨穿，並破壞在電路板100 之上的錫球Α»等到在半導體晶片1000的晶圓面完全露 8 本紙張尺度適用中S國家標準（CMS ) A4規格（2丨OX 297公始） --— r--U---.-裝------訂1----L--,/ (請先聞讀背面之注意事項"填朽本瓦) 經濟部中央樣隼扃貝工消费合作社印聚 ’4325 6 6 A7 ___ B7 五、發明説明（) 出之時，即停止研磨製程，在此時整塊封裝板2000依然 黏著在電路板100之上。然後，利用外力撬開整塊封裝板 2〇〇〇 ’則整個半導體晶片1〇〇〇與所有的銲線500皆附著 在封裝板2000之上，完成樣品的製作。 除了上述製備樣品的方法之外，尚有另一種方式，可 將半導體晶片1000與銲線500黏著在封裝板2000之上β 首先，在定義研磨窗W之後，切割研磨窗W的周圍，將 半導體晶片1000所座落的位置與電路板1〇〇割開，然後 分離封裝板2000與電路板1〇〇,則整個半導體晶片1〇〇〇 與所有的銲線500會黏著在封裝板2000之上《接著，對 黏著與半導體晶片1〇〇〇的晶圓面上的電路板100進行研 磨’將整個晶圓面曝露出來，完成樣品的製作。 請參閱第五圖，圖中顯示出整個半導體晶片1〇〇〇與所 有的銲線500黏著在封裝板2000的底面，而半導體晶片 1〇〇〇的晶圓面是被暴露出來的’連結積體電路的銲線500 依然可以很完整的連接在一起。 在進行背面微光偵測技術(backside emission analysis) 的過程中，是利用探針接觸銲線500的末端點（靠近接觸 點300)’以送入電訊號至積體電路之中’使得積體電路能 夠處於正常運作的狀態之下，然後將半導體晶片1000放 入微先偵測顯微鏡之下》由於在積體電路的缺陷之處，會 產生電子或電動的躍遷，會放射出紅外線光譜，因此觀察 從半導體晶片1000之中所發射出的紅外線光譜，便可確 定積體電路的缺陷位置》 g 本紙張尺度適用中國固家榡準（CNS ) A4規格（2!0><297公犮） - I » i— i . : - SI « n^f I I -i I —^n urn/----. *-e (請先閱讀背面之注意事項再填rc;,本I } 14 325 6 6 A7 B7 五、發明説明.（) 一般而言，當半導體晶片完成銲線的製程之後，就可 以從電路板上的錫球送入電訊號，使得積體電路處於正常 的工作狀態之下。但是，從半導體晶片的正面觀察内部所 發出的紅外線光譜，會因為在接近於晶片表層的金屬層， 會阻擋光線的發出，使得缺陷的位置不容易被確認。因此， 如果從半導體晶片的背面觀察紅外線光譜的發射，便不會 受到任何的阻礙，可以更有效的確認發生缺陷的位置。 本發明以較佳實施例說明如上，而熟悉此領域技藝者， 在不脫離本發明之精神範圍内，當可作些許更動潤飾，其 專利保護範圍更當視後附之申請專利範圍及其等同領域而 定。 .^1 ·· ? *n^i ——^1« \ -'0 1'〆 ^11— ϋ.^1 ^^^^1 - U5.-*\ ("先閱讀背面之注意事項呼填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（2丨ΟΧ297公总）