(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ半導体コンポーネント（１０）の中の基板の傾斜を決定する非破壊測定方法であって：
表面（３２）を有するパッケージ半導体コンポーネントを準備する段階；
前記パッケージ半導体コンポーネントの中の基板（２２）であって、第１および第２エンド部を互いに反対側に位置するように有し、前記第１および第２エンド部を結合する表面（３３）を有する基板（２２）を準備する段階；
第１音波（５０）を使用することによって、前記基板の第１エンド部において、前記パッケージ半導体コンポーネントの表面から前記基板の表面までの第１距離を測定する段階；
第２音波（５３）を使用することによって、前記基板の第２エンド部において、前記パッケージ半導体コンポーネントの表面から前記基板の表面までの第２距離を測定する段階；および
前記第１距離と前記第２距離との差をしきい値と比較する段階；
を具備することを特徴とする非破壊測定方法。
【請求項２】
パッケージ半導体コンポーネント（１０）を製造する方法であって：
基板表面を有する半導体基板（２２）を準備する段階；
前記半導体基板内に半導体デバイス（３１）を製造する段階；
前記半導体デバイスをパッケージしてパッケージコンポーネントを形成する段階であって、前記パッケージコンポーネントはコンポーネント表面（３２）を有し、前記コンポーネント表面は第１エンド部および該第１エンド部とは反対側にある第２エンド部を有することを特徴とする段階；
前記コンポーネント表面上の第１領域から第１音波（５０）の第１部分（５１）を反射する段階であって、前記コンポーネント表面上の前記第１領域は前記コンポーネント表面上の前記第１エンド部にあることを特徴とする段階；
前記基板表面上の第１領域から第１音波の第２部分（５２）を反射する段階であって、前記コンポーネント表面の第１領域が前記基板表面上の前記第１領域の上方を覆っていることを特徴とする段階；
前記コンポーネント表面の第１領域と前記基板表面の第１領域との間の第１距離を決定する段階；
前記コンポーネント表面上の第２領域から第２音波（５３）の第１部分（５４）を反射する段階であって、前記コンポーネント表面上の前記第２領域は前記コンポーネント表面上の前記第２エンド部にあることを特徴とする段階；
前記基板表面上の第２領域から前記第２音波の第２部分（５５）を反射する段階であって、前記コンポーネント表面の前記第２領域が前記基板表面上の前記第２領域の上方を覆っていることを特徴とする段階；
前記コンポーネント表面の前記第２領域と前記基板表面の前記第２領域との間の第２距離を決定する段階；
前記第１距離と前記第２距離との間の差を決定する段階；および
前記第１距離と前記第２距離との間の前記差と所定しきい値と比較する段階；
を具備することを特徴とするパッケージ半導体コンポーネントを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は一般に基板の傾斜を測定する方法に関し、特にパッケージコンポーネント（ packaged component）の内部にある基板の傾斜を非破壊（non-destructive）で測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
典型的に、半導体ダイは、リードフレームのダイパッド部分（die pad portion）に搭載され、リードフレームのリードにワイヤボンディングされ、そして高圧トランスファモールド技術（high pressure transfer molding technique）を使用してパッケージされる。しかし高圧トランスファモールド技術は、たびたび半導体ダイおよびダイパッドを傾斜させてしまう。結果として、ダイ傾斜は、ワイヤボンディングを伸張、破損し、半導体パッケージの外側にワイヤボンディングを露出してしまうか、あるいは他の様々な問題の原因になる。
【０００３】
典型的に、ダイ傾斜は、半導体パッケージを物理的に切断（cutting open）しコンポーネントの断面を現すことによって、測定される。次に、ダイ傾斜の角度が断面から視覚的（optically）に測定される。しかしながら、このような従来の測定技術は、切断および測定作業を遂行するのに典型的に数時間を要するため、労役が集中してしまう。さらに、この従来の測定技術は、半導体パッケージの物理的な切断はコンポーネントを壊すため、破壊的である。故に、このダイ傾斜測定方法は製造工程と両立しない。なぜならば、当該測定方法は時間を浪費し過ぎ、かつ半導体コンポーネントが、ダイ傾斜の角度の測定後処分されるからである。
【０００４】
したがって、パッケージコンポーネント内部の基板の傾斜を決定する方法であって、非破壊でありかつ製造工程に導入され得る方法が、必要とされる。また当該方法は、半導体コンポーネントの製造のサイクルタイムが極端に増加しないように、早く処理できなくてはならない。
【０００５】
【好適実施例の詳細な説明】
図１がパッケージ半導体コンポーネント（packaged semiconductor component）１０の傾斜度図を図示し、図２が図１の切断ライン（section line）２-２に沿って切断された、パッケージ半導体コンポーネントの断面図を描写している。図１と同じ参照符号を有する図２の要素は、その参照符号と一致する図１の要素と同じである。以下にさらに詳細に説明するように、図２におけるトランスデューサ（transducer）３６は、コンポーネント１０の説明を容易にするため、図１には図示していない。
【０００６】
コンポーネント１０は、サポート基板（support substrate）１３の上に搭載されたデバイス基板２２を含む。基板２２は、シリコンまたはガリウムヒ素（それだけに限定しないが）を含む半導体物質から構成され得る。基板２２は基板１３から離れて面している表面（surface）３３を有し、また基板２２は複数のエンド部（ends）４４、４５も有する。そのエンド部４４、４５は基板２２の相対する側にある。エンド部４４は複数の相対するコーナ部（corners）４０、４２を有し、エンド部４５は複数の相対するコーナ部４１、４３を有する。そこでは表面３３は、エンド部４４、４５およびコーナ部４０、４１、４２、４３を結合する。半導体デバイスまたは集積回路３１（図２）が、従来技術である半導体プロセス技術を使用して、基板２２に製造され、組み立てられる。集積回路３１は多くの異なる構造を有するが、図示の構造体は単に集積回路３１を図示することのみを目的としている。
【０００７】
基板１３はリードフレーム１２の一部であり、リードフレーム１２はまた、多数のリード１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１から構成される。基板１３はまた、フラグまたはパッドのように当業界で既知であり、それは、前述した基板２２のエンド部およびコーナ部の下方に亘り、複数のエンド部およびコーナ部を有する。リードフレーム１２は図１および図２に描写される実施例に制限されない。代わりに、リードフレーム１２は、前記技術に使用されるどのような汎用リードフレームであってもよい。したがって、リードフレーム１２は、従来のリードフレーム物質から構成される。基板２２は、当技術で知られた工程を使用することで基板１３に結合、付属または固着され、さらにリードフレーム１２のリードにワイヤボンディングされる。より詳細には、集積回路３１は、ワイヤボンディング２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０を介して、それぞれリード１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１に、電気的に結合される。
【０００８】
基板２２、基板１３およびリードフレーム１２のリードの内側の部分は、プラスティックパッケージ１１の中に封入され、パッケージされる。パッケージ１１は、従来の高圧トランスファモールド技術の使用によって基板１３、２２の周辺に形成され得る。パッケージ１１は、外側、外部または一番上の表面３２（図２）を有し、基板２２の前記エンド部およびコーナ部を覆うようなエンド部とコーナ部を有することが可能である。が、パッケージ１１を形成するために使用されるモールドコンパウンドと基板２２の表面３３との間に、界面（interface）が存在する。
【０００９】
次に、パッケージ１１またはコンポーネント１０内部の基板の傾斜を評価、探知および決定する非破壊方法を記述する。当該非破壊方法は、基板１３、２２の傾斜または勾配を検出するために、音波（acoustic or sound wave）を使用している。故に、コンポーネント１０は、傾斜測定後も依然として、電気的に機能する。内部コンポーネントを特徴付けるために音波を使用することは、ソノグラフィ（sonography）として、当技術において知られる。半導体アプリケーションに適当なソノグラフィック技術（sonographic techniques）のうちの特定の典型例（specific types）は、音響走査断層撮影（scanning acoustic tomography(SAT)）技術および音響走査微視（scanning acoustic microscopy(SAM)）技術を含む。市販されているるソノグラフィックツールには、Sonix HS1000 HiSpeed（商標）音響走査顕微鏡（Acoustic Scanning Microscope）およびプラスティック集積回路パッケージ（PIC-Pac）SAMがある。それらは、Sonix Incorporated（米国イリノイ州ベンセンビル、ソノスカンおよびバージニア州スプリングフィールド）により販売されている。
【００１０】
基板の傾斜を決定するために、少なくとも２つの距離３４、３５（図２）が、表面３２と、表面３３とパッケージ１１との間にある境界面との間にて、音響的に測定される。距離３４、３５は、基板２２のコーナ部のうち相異なるコーナ部の付近にて測定される。もし基板傾斜を二次元的に決定すべきならば、この分析技術に必要とされるサイクルタイムを削減するために、二つの距離だけが測定されるのが好適である。しかし、基板傾斜を三次元的に決定すべきならば、同様の理由で三つの距離だけが測定されることが好適である。二次元または三次元的傾斜の評価の正確性を改善するために、距離の測定を追加することができる。しかし、追加的距離の測定は、コンポーネント１０の製造のサイクルタイムを増加させるため良くない。
【００１１】
トランスデューサ３６（図２）は、電気的信号を音響信号または音波５０に転換または変換するソノグラフィックツールの一部である。トランスデューサ３６は基板２２のエンド部４４にあるコーナ部４０の上に位置付けられる。トランスデューサ３６は、基板２２のコーナ部４０の付近のパッケージ１１の中に向けて音波５０を方向付ける。表面３２の領域は、パッケージ１１からトランスデューサ３６の付近にある音響検出器（図示せず）に向かって、音波５０の一部５１を反射させる。音波５０の残りの部分５２は、基板２２に向かってパッケージ１１の中へまたはその中を通って引き続き進行し、表面３３のコーナ部４０の領域によって基板２２から音響検出器に向かって音波５０の一部５２を反射される。次に、トランスデューサ３６は、表面３３の反対側のコーナ部４１の上方に異なる位置として移動される。そして、トランスデューサ３６は、表面３３のコーナ部４１付近のパッケージ１１に向けてまたはその中へ方向付けられる。表面３２の異なる領域が音響検出器に向かって音波５３の一部５４を反射させる。音波５３の残りの部分は、基板２２に向かってパッケージ１１の中へまたはその中を通って引き続き進行し、表面３３のコーナ部４１の領域によって基板２２から音響検出器に向かって反射される。距離３４、３５の正確な測定のために、音波５０、５３は、好適には互いに似たものであり、かつパッケージ１１の表面３２にほぼ垂直であることが望ましい。同様の理由により、音波５０の一部５１を反射させる表面３２の領域は、好適には音波５０の一部５２を反射させるコーナ部４０の領域に、直接的に覆いかぶさることが望ましく、かつ音波５３の一部５４を反射させる表面３２の領域は、好適には音波５３の一部５５を反射させるコーナ部４１の領域に直接的に覆いかぶさることが望ましい。
【００１２】
図３、４はグラフ６０、７０を表し、それぞれのグラフは、図２のコンポーネント１０の内部の基板傾斜を表現する時間的経過を図示している。図３、４は横軸またはＸ軸６１、７１を有し、その軸はそれぞれ時間を表す。Ｘ軸６１、７１は互いに縮小していない。図３、４は縦軸またはＹ軸６２、７２をも有し、音響検出器により検出される反射音波（reflected acoustic waves）の振幅を、それぞれの軸は表している。グラフ６０、７０は、それぞれコーナ部４０、４１の上方にて音響的に検出される反射波を示している（図２）。図３では、信号６３、６４が、それぞれ音波５０の一部５１、５２の反射を表現している（図２）。同様に、図４では、信号７３、７４が、それぞれ音波５３の一部５４、５５の反射を表現している（図２）。信号６３、６４、７３、７４のタイミングが、それぞれピーク６５、６６、７５、７６より測定され、そして、そのそれぞれは時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４にて生ずる。信号６３、６４、７３、７４の波形の正確な形状は、信号６３、６４、７３、７４を発しそして検出するために使用されるハードウェアまたは装置に、依存することが理解される。
【００１３】
図３の信号６３と６４との間の時刻の差は、音波５０が表面３２を通ってパッケージ１１の中へ通過し（図２）、表面３３から反射され（図２）、そして表面３２からパッケージ１１を出るまでにに要する時間の総和を表している。同様に図４の信号７３と７４との間の時刻の差は、音波５３が表面３２を通ってパッケージ１１の中へ通過し、表面３３から反射され、そして表面３２からパッケージ１１を出るまでに要する時間の総和を表している。その信号６３と６４との間および信号７３と７４との間の時刻の相違は、それぞれ時間（distances in time）ｔ２１およびｔ４３として表現されている。従って、時間ｔ２１およびｔ４３は、それぞれ互いに関連し、距離３４、３５（図２）の測定に変換することができる。このような関連性または変換は、方程式１を使用することで、達成できる。方程式１の中の”Distance”は測定距離３４、３５を表し、”Time”は時間ｔ２１またはｔ４３を表し、そして”Velocity ”は音波５０、５３の速度（velocity）または速さ（speed）を表している。
【数１】
Ｄｉｓｔａｎｃｅ＝（Ｔｉｍｅ＊Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）／２  ・・・方程式１
音波５０、５３の速度は、パッケージ１１の構成と密度に依存し、当業界で既知の値である。時間ｔ２１、ｔ４３がほとんど同一であるときは、図２の距離３４、３５もほとんど同一であり、よってコンポーネント１０の内側の基板は傾斜していない。しかしながら、時間ｔ２１が時間ｔ４３よりも長いときは、距離３４は距離３５よりも長く、コンポーネント１０の内側の基板は傾斜していることがわかる。さらに、時間ｔ２１が時間ｔ４３よりも短いときも、コンポーネント１０の内側の基板は傾斜しているが、この場合は距離３４は距離３５よりも短い。音波５０、５３が約５０〜７５MHzの周波数を有し、距離３４、３５が約１５０〜３５０ミクロンのとき、時間ｔ２１、ｔ４３の典型的な時間は約０〜１００ナノ秒である。
【００１４】
方程式１から距離３４、３５を計算した後、距離３４から距離３５を引き算、またはその逆を行い、距離３４と距離３５との間の差が、所定のしきい値（predetermined threshold value）と比較される。もし計算された差が しきい値よりも大きい場合は、コンポーネント１０の基板傾斜の度合が大き過ぎ、よってコンポーネント１０は廃棄される。しかし、もし計算された差がしきい値よりも小さい場合は、コンポーネント１０の基板傾斜の度合は許容限界内（acceptable limit）であり、よってコンポーネント１０は電気的なテストを受け、客先に出荷される。
【００１５】
前述のとおり、基板傾斜を三次元的に表す場合は、第３の距離をコンポーネント１０にて測定しなければならない。実施例としては、第３の距離を基板２２のコーナ部４２または４３（図１）のいずれかの付近にて測定する。距離３４、３５と組合せて、第３の距離は、基板２２の傾斜度（plane）を当業界で知られた技術を使用して決定するために、使用される。次に、基板２２の計算された傾斜度は所定の基準傾斜度と比較され、基板傾斜の度合が許可または許容限界（allowable or permissible limit）を超えているかどうかを決定する。前述のように、もし計算された値または傾斜度が所定の基準値または基準傾斜度よりも大きい場合は、コンポーネント１０は廃棄される。しかし、計算された傾斜度が基準傾斜度よりも小さい場合は、コンポーネント１０は電気的なテストを受け、客先に出荷される。
【００１６】
図５は、コンポーネント１０の図１、２、３、４を参考に上述された製造方法または組立方法のアウトラインのフローチャート８０である。基板（例えば、基板２２（図２））が、フローチャート８０のステップ８１にて準備される。次に、ステップ８２にて集積回路（例えば、集積回路３１（図２））が、基板に製造される。次に、ステップ８３にて当該集積回路は、パッケージコンポーネント（例えば、コンポーネント１０（図２））を形成するためにパッケージされる。ステップ８３は、基板のリードフレーム（例えば、リードフレーム１２（図２））への結合を含んでいる。続いて、ステップ８４、８５、８６、８７、８８、８９では、３つの音波が、パッケージコンポーネントの表面からも、基板表面からも、反射される。次に、ステップ９０にて、パッケージコンポーネントと基板表面との間の距離が、ステップ８４から８９における音波の反射波（reflection）から決定される。
【００１７】
もし基板傾斜の二次元的決定が要求されるならば、計算された距離間の差の決定およびしきい値または基準値との相違の比較をするために、ステップ９１、９３が実施される。ステップ９１、９３が実施されるときは、ステップ８９、９０は任意に存在する。しかし、基板傾斜の三次元的決定のほうが好適ならば、ステップ９１、９３の代わりにステップ９２、９４が実施され、その計算された距離を使用することにより、基板の傾斜度を決定し、計算された基板傾斜度を基準傾斜度または基準値と比較する。
【００１８】
もし、ステップ９１またはステップ９２で計算された値が、それぞれステップ９３またはステップ９４での基準値より大きい場合、ステップ８３のパッケージコンポーネントはステップ９５にて廃棄される。しかし、もし、ステップ９１またはステップ９２で計算された値が、それぞれステップ９３またはステップ９４での基準値より小さい場合、パッケージコンポーネントは廃棄されず、ステップ９６にて電気的にテストされる。次に、もし、パッケージコンポーネントがステップ９６の電気的テストに不合格である場合、ステップ９８にてパッケージコンポーネントを廃棄するように、ステップ９７にて決定が下される。しかしながら、もし、パッケージコンポーネントが電気的テストを合格した場合、パッケージコンポーネントはステップ９９にて客先に出荷される。ステップ９６の電気的テストは、ステップ８４から９４の基板傾斜の測定前または測定後に行なわれ得ることがわかる。
【００１９】
故に、パッケージコンポーネントの中の基板の傾斜を決定する進歩した方法がここに提示され、従来技術の不利益を克服することが、明らかとなった。本発明の方法は非破壊である。なぜならば、パッケージコンポーネントは、従来技術のように物理的に切断される必要がないからである。さらに、当該方法が非破壊の特性を持つことおよび半導体コンポーネントの生産に必要とされるサイクルタイムを極端に増加させないことから、ここに記述された当該方法は、製造工程に組込まれる。
【００２０】
本発明は、特に好適実施例を参考として示され、記述されてきたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく行い得る形態および細部の変更が、これらの進歩した技術によって理解される。ここで多くの細部について述べる。例えば、基板の傾斜を決定するために使用される表面３３（図２）上の特定の場所は、本発明の理解を促進させるため提示したのであり、本発明の範囲を制限するために提示されたものではない。また他の実施例として、基板傾斜は、コーナ部４０、４１（図２）以外の部分で表面３２と表面３３（図２）との間の距離を測定することによっても、決定され得る。これら他の部分は、コーナ部４０とコーナ部４２の間およびコーナ部４１とコーナ部４３の間にあるエンド部４４、４５（図１）の中間領域を含む（これにも限定されるものではない）。さらに、基板の傾斜は、基板１３とパッケージ１１の外面のうちの底面（bottom exterior surface）との間の距離を測定することによっても、決定される。そのうえ、基板の傾斜は、パッケージ１１の上側表面３２またはパッケージ１１の底面とは異なる基準面と基板２２との間の距離を測定することによっても、評価可能である。さらにそのうえに、他の代用できる具体例は、高圧トランスファモールド工程（high pressure transter molding process ）の製造環境（manufacturing environment）にプロセスモニタとして、基板傾斜を決定する方法を使用する。基板傾斜が十分に大きいと検出されたとき、そのモールド工程は、その後パッケージコンポーネントの基板傾斜を減小または削減するために、合せ込みまたは変更される。基板傾斜の検出に加え、ここで述べられた方法はまた、パッケージ１１内の基板１３または基板２２の位置または高さを決定するために使用することも可能である。従って、本発明の開示は、制限をしようとするものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従ったパッケージ半導体コンポーネント（pckaged semiconductor component）の平面図。
【図２】本発明に従った図１の切断ライン（section line）２-２に沿って切断された、パッケージ半導体コンポーネントの断面図。
【図３】本発明に従った図２のパッケージ半導体コンポーネント内部の基板の傾斜を経過時間で表したグラフを示した図。
【図４】本発明に従った図２のパッケージ半導体コンポーネント内部の基板の傾斜を経過時間で表したグラフを示した図。
【図５】本発明に従ったパッケージ半導体コンポーネントの製造方法のフローチャート概要図。
【図６】本発明に従ったパッケージ半導体コンポーネントの製造方法のフローチャート概要図。（図５の続き）
【符号の説明】
１０  パッケージ半導体コンポーネント
１１  パッケージ
１２  リードフレーム
１３  サポート基板または基板
１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１  リード
２２  デバイス基板または基板
２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０  ワイヤボンディング
３１  集積回路
３２  コンポーネント表面または表面
３３  基板表面または表面
３４  距離
３５  距離
３６  トランスデューサ
４０、４１、４２、４３  コーナ部
４４、４５  エンド部
５０  音波
５１  音波５０の一部
５２  音波５０の一部
５３  音波
５４  音波５３の一部
５５  音波５３の一部
６０  グラフ
６１、７１  Ｘ軸
６２、７２  Ｙ軸
６３、６４、７３、７４  信号
６５、６６、７５、７６  ピーク
ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４  時刻
ｔ２１、ｔ４３  時間
【図１】
0004009353.tif 000002
【図２】
0004009353.tif 000003
【図３】
0004009353.tif 000004
【図４】
0004009353.tif 000005
【図５】
0004009353.tif 000006
【図６】
0004009353.tif 000007