专利名称：用于对bga封装解封装的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于半导体器件制造的集成电路及其处理。特别地，本发明提供了一种用于固定球栅阵列(BGA)封装使其能被解封装的方法和设备。仅通过示例，本发明能被用于不同尺寸的BGA封装，而不必对每一种封装尺寸采用单独的解封装夹持器。但是应该认识到，本发明的适用范围要广泛得多。
背景技术：
集成电路或"IC"己经将在单个硅片上制造的互连器件由几个发展到数百万个。目前，集成电路所提供的性能及复杂程度己远远超过了最初所想象的。为了提高复杂度和电路密度(即，在给定的芯片面积上能够封装的器件数量)，最小的器件特征尺寸，也就是公知的器件"几何形状"，已经随着集成电路的发展变得更小。如今正在制造小于四分之一微米宽的半导体器件。
增加电路密度不仅提高了集成电路的复杂度和性能，而且为用户提供了较低的成本。 一套集成电路生产设备可能要花费几亿甚至几十亿美元。每个生产设备都有一定的晶片生产量，而且每个晶片上都要有一定数量的集成电路。因此，通过把一个集成电路上的各个器件做得更小，就可以在每一个晶片上做更多的器件，这样就可以增加生产设备的产量。当在集成电路生产设备中完成各个器件的制造后，这些器件必须经过测试和封装以保证所制造的电路的可靠性。 一项可以用于封装所制造的电路的技术是将电路封装在球栅阵列(BGA)封装中，其中将电路封装在模制材料中来保护电路，使其免受暴露或不希望有的接触。焊接球附着于封装的基部，以提供来自集成电路的可靠的电连接。
在集成电路上执行封装过程后，可能要解封装或打开封装以便对集成电路或封装的内部特征进行分析或电检査。例如，在解封装后，可能会对暴露的电路进行热测试，以确定电路循环工作后芯片上是否出现热点。对封装进行解封装的另一个原因是检查集成电路内的交叉线和针孔。解封装过程可以包括诸如撬动或切除封装层的纯机械过程，或可以利用化学蚀刻、等离子体蚀刻或热机械移除过程来移除封装层。
解封装过程中的一部分是确保BGA封装与解封装设备适当地固定和定向，以便能够适当地进行移除操作而不对集成电路造成任何损伤。解封装夹持器可以用于这个过程。然而，通常制造不同尺寸的BGA封装以适应不同尺寸和形状的集成电路。不同尺寸的BGA封装使用不同的解封装夹持器会导致成本增加，因为在集成电路生产设备中要对多种解封装夹持器进行保养。拥有不同的解封装夹持器也可能引起对电路的处理时间加长，因为执行解封装过程之前必须要根据不同尺寸的集成电路替换解封装夹持器。
由以上所述可以看出，需要一种用于半导体封装的解封装的改进的方法和设备。
发明内容
本发明涉及用于半导体器件制造技术的集成电路及其处理。特别地，本发明提供了一种用于固定球栅阵列(BGA)封装使其能被解封装的方法和设备。仅通过示例，本发明适用于不同尺寸的BGA封装，而不需要为每一种封装尺寸使用单独的解封装夹持器。但是应该认识到，本发明的适用范围要广泛得多。
在一个具体的实施例中，提供了一种用于对集成电路封装解封装的设备。该设备包括支撑部件，所述支撑部件具有开放区和与支撑部件相耦合的可调装置。可调装置用于固定BGA封装，以便将BGA封装的表面区域在空间上面对解封装源放置，并且避免BGA封装上的多个球与能够对一个或多个球造成损坏的解封装源及热源接触。提供解封装源来作用于BGA封装表面区域的一部分，以便移除BGA封装的这一部分。另一个具体的实施例中，提供了一种用于对集成电路封装解封装的设备。该设备包括支撑部件，所述支撑部件具有开放区和可调装置。可调装置用于固定集成电路封装，以便将集成电路封装的表面区域在空间上面对解封装源放置。另外，可调装置包括配置为在所述支撑部件的第一部分上移动的第一夹持器和配置为可在支撑部件的第二部分上移动的第二夹持器。提供解封装源来作用于所述集成电路封装表面区域的一部分以移除集成电路封装的这一部分。
另一个具体的实施例中，提供了一种用于对BGA封装解封装的方法。该方法包括提供一个包含表面区域和多个焊接球的BGA封装，提供支撑部件，所述支撑部件具有开放区，并且提供与支撑部件耦合的可调装置。利用可调装置将BGA封装固定在支撑部件上，使BGA封装指向解封装源，并且多个焊接球与可调装置保持没有机械接触。然后，通过所述支撑部分的开放区将BGA封装的表面区域暴露给解封装源。
本发明与传统技术相比，可以获得许多益处。例如，本技术提供了一种
依赖于传统技术的易于使用的方法。在一些实施例中，集成电路生产设备不需要多个解封装夹持器，这样就可以达到节约成本的目的。在其他实施例中，由于不需要在每个解封装过程中更换解封装夹持器以适应不同尺寸的BGA封装，可以减少处理时间。优选地，本发明提供了一种适用于不同尺寸BGA封装的解封装方法和设备。依赖于实施例，可以获得这些益处中的一个或多个。下面将贯穿本说明书，对这些及其他益处做更加详细的描述。
为了使本发明的目的、特性及优点更加清楚，下面将结合详细说明和附图对本发明做进一步的描述。
图1为与球栅阵列封装相耦合的集成电路的简化示意图2为与解封装后的球栅阵列封装相耦合的集成电路的简化示意顶视
图；图3为解封装设备的简化示意图4为根据本发明实施例的解封装过程的简化示意流程图；图5-6为根据本发明实施例的解封装夹持器的简化示意图；以及图7-13为根据本发明的实施例的解封装夹持器和样品导向装置的简化示意图。
具体实施例方式
本发明涉及用于半导体器件制造的集成电路及其处理。特别地，本发明
提供了一种用于固定球栅阵列(BGA)封装使其能被解封装的方法和设备。仅通过示例，本发明适用于不同尺寸的BGA封装，而不需要对每一种封装尺寸使用单独的解封装夹持器。但是应该认识到，本发明的适用范围要广泛得多。
图1为与球栅阵列封装相耦合的集成电路的简化示意图。BGA封装100可以为多种具体BGA封装中的一种，包括但不限于PBGA、 uBGA、全矩阵BGA、 SBGA、 TBGA、 CBGA以及FBGA封装。首先，在硅片上形成集成电路2，为封装做好准备。在集成电路2的表面区域形成焊盘4，允许电路通过配线6与配线板10电连接。例如，配线6可以包括从焊盘4延伸至配线板10的金属键合线。将集成电路2、键合线6以及配线板10的一部分罩在保护层中形成封装层8，以保护集成电路2及其配线免受外部环境的影响，同时仍然要允许通过封装材料进行电传导和热释放。例如，封装层8可以采用环氧树脂材料或塑料材料形成。配线板10可以为由层压材料形成的高性能多层配线板结构，该结构包含若干层导体和绝缘体以提供来自集成电路的多个不同的电连接。配线板IO有一个设置在封装表面区域的如焊接球12的外部端子的区域阵列。通过将焊接球12设置成一个阵列，可以形成带有大量高密度端子的BGA封装100。
图2为与解封装后的BGA封装相耦合的集成电路的简化示意顶视图。执行解封装的过程将封装材料8的一部分从BGA封装100上移除，便于检验或检査封装的晶片和内部特征。在解封装过程之后，集成电路2和配线板10被暴露出来从而能够对集成电路2及其配线进行迸一步的测试和分析。集成电路2上的焊盘区4通过键合导线6与配线板10相连。解封装过程之后，封装层8的部分仍然可以存在。
图3为可在其上执行BGA封装解封装过程的解封装设备的简化示意图。例如，可结合图4更好地理解图3，图4为根据本发明实施例的解封装过程的简化示意流程图。解封装过程400包括提供BGA封装和解封装设备的步骤402，在解封装设备中固定和定向BGA封装的步骤404，以及将BGA封装暴露给解封装源的步骤406。该图仅为一个示例，不应过分限制权利要求的范围。本领域的技术人员可以做出任何变化、变更和修改。
在步骤400中，提供包括一个需要解封装的集成电路和解封装装置300的BGA封装306。解封装装置可以包括多个用于对BGA封装306解封装的元件。样品导向装置308可用来做BGA封装306的支撑部件。例如，样品导向装置可以具有开放区310，以避免接触BGA封装306的焊接球侧，减少由于敏感的焊接球的扰动而引起的可能的损坏及发生电问题的可能。另一个例子，在样品导向装置308上形成对准孔314，用于将样品导向装置308与解封装固定器320准确对准。该对准过程可以采用靠近解封装固定器320的导向销钉322完成。在一个具体的实施例中，用两个导向销钉322将样品导向装置308固定在解封装平台326上。在另一个具体的实施例中，导向装置308可以由带有镍涂层的铝材料形成。当然，也可以有其他的变化、修改和变更。
封装材料316作为中间层插在BGA封装306的顶面和解封装固定器320之间。定向BGA封装306使得BGA封装306上的封装材料面对解封装固定器320，同时球栅阵列侧面面对样品导向夹持器302。例如，包装材料306的中心可以有一个孔，允许来自解封装固定器320的解封装源接触并移除BGA封装306的封装表面。在另一个例子中，包装材料306可以包括橡胶材料，该材料能够抵抗任何由于与来自解封装固定器320的解封装源相接触所造成的有害影响，如侵蚀或结构损伤。包装导向装置318可以和包装材料316结合在一起，用于在BGA封装306与解封装固定器320之间定位包装材料316，以便执行解封装过程。在一个具体的实施例中，包装导向装置318是一个耦合于解封装固定器320的框架，且使包装材料316准确定位。当然，也可以有其他的变化、修改和变更。
解封装平台326为至少包括解封装固定器320的结构。在解封装的过程中，将BGA封装306面向解封装固定器320固定。例如，解封装平台320上也可以包括一个加热板(未示出)，作为解封装过程的加热部件。可以选择执行解封装过程的温度，使其低于BGA封装306内焊接球的熔点。在一个具体的实施例中，可以在IO(TC的温度下执行解封装过程，其中BGA封装306内焊接球的熔点为18(TC。另一个例子中，解封装平台可以进一步包括导向销钉322，可以通过对准孔314将它们放在样品导向装置308上以提高对准。另一个例子中，解封装平台326可以进一步包括保护环324，其目的在于保护解封装平台326外面的部分，避免其暴露于解封装固定器320。在一个具体的实施例中，保护环324可以由特氟纶(Teflon)或髙阻抗的橡胶材料制成。当然，也可以有其他的变化、修改和变更。
解封装固定器320可以包括特氟纶材料或其^k材料，该材料抵抗由于暴露于解封装源而引起的有害影响。例如，解封装固定器还可以包括暴露源328，通过该暴露源，解封装源可以穿过并接触到BGA封装306的暴露表面。在一个具体的实施例中，通过暴露源328沉积的解封装源可以为如发烟硝酸、硫酸、或发烟硝酸和硫酸混合物的化学源。在另一个实施例中，解封装源可以为等离子体源，在其中产生等离子体以移除BGA封装306上封装材料的
一部分。当然，也可以有其他的变化、修改和变更。
在步骤404中，解封装夹持器500和600被用于将BGA封装306固定于样品导向装置308上进行解封装。另夕卜，调节解封装夹持器来夹持BGA封装306，以使得BGA封装的表面区域在空间上面对解封装源放置。在一个具体的实施例中，BGA封装上的多个球不与解封装源接触。在另一个实施例中，BGA封装上的多个球不与能够对一个或多个球造成损坏的热源接触。与解封装夹持器500和600相关的附加细节将结合图5-10进行讨论。解封装设备另外包括样品导向夹持器302，其与样品导向装置308及解封装夹持器500和600相耦合。例如，样品导向夹持器302可以是机械装置，便于BGA封装的自动移除和解封装。当然，也可以有其他的变化、修改和变更。
在解封装设备300中固定并定向BGA封装306的步骤404之后，将解封装源施加于BGA封装306的表面区域用于在步骤406中移除BGA封装306的至少一部分。然后可以将BGA封装306从解封装设备300上移除，并检査封装的晶片和内部特性。
图5和图6为根据本发明的实施例的解封装夹持器的简化示意图。这些图仅作为示例，不应过分限制权利要求的范围。本领域的技术人员可以做各种改变、变更及修改。解封装夹持器500和600可以耦合于样品导向装置308 ，并一同用于夹持BGA封装306进行解封装。在具体实施例中，解封装夹持器500和600互相是相同的。例如，解封装夹持器500所显示的特征与解封装夹持器600上相同功能所具有的特征是类似的。当然，也可以有其他的变化、修改和变更。
图5为解封装夹持器500的倒置视图。解封装夹持器500拥有一个夹紧面504，在解封装过程中，该夹紧面与BGA封装306垂直于焊接球的侧面以及要移除的表面的侧面接触。例如，夹紧面504可以具有比平面510更高的高度，以便在固定BGA封装306的过程中，增加夹紧面504和BGA封装306的侧面之间接触的表面积。夹紧面504的长度大于典型BGA封装的长度，以适应于多种BGA封装尺寸。与夹紧面504相对的是外表面502，它与BGA封装306的位置相对。另一个例子，制造凹槽506以减小固定过程中施加在晶片上的压力。另一个例子中，解封装夹持器进一步包括两个抬高端508，其高度高于平面510。解封装夹持器500可以放置于样品导向装置310上，抬高端508面对解封装平台346。抬高端508延伸得比样品导向装置310的高度更多，从而可以防止解封装夹持器500向不希望的方向移动。这一点可从图7-10中更清楚地看出。当然，也可以有其他的变化、修改和变更。
固定装置512位于解封装夹持器500的抬高部分508上，并允许解封装夹持器500在解封装之前临时固定在样品导向装置310上，并在解封装完成之后取消固定。通过在样品导向装置310上固定解封装夹持器500和600的位置，可以在解封装夹持器500和600之间设置BGA封装306的位置用于解封装过程。在一个具体实施例中，固定装置可以包括在抬高部分508中通过螺孔拧紧的螺钉，以接触样品导向装置310的对侧并固定BGA封装306的位置。尽管解封装夹持器500的一侧上示出两个固定装置512，并且在解封装夹持器500的对侧上示出一个固定装置512，也可以对固定装置进行其他配置。当然，也可以有其他的变化、修改和变更。
图7为根据本发明实施例的解封装夹持器和样品导向装置的简化示意图。该图仅为示例，不应过分限制权利要求的范围。本领域的技术人员可以做各种改变、变更及修改。图7所示为与样品夹持器308相耦合的解封装夹持器500和600。将解封装夹持器500和600置于样品夹持器308上，抬高部分508延伸至样品夹持器308之上。夹紧面508 (图7未示出)延伸至样品夹持器308的开放区310中。将解封装夹持器500和600上的平坦区510与解封装夹持器500和600的顶面置为平行，使得解封装夹持器500和600能够在指定的方向上水平移动。在一个具体的实施例中，解封装夹持器500和600是沿着样品夹持器308的较长侧纵向运动的。在另一个具体的实施例中，用于解封装夹持器500和600的材料可以为带有镍涂层的铝。 一旦相对于解封装源在解封装夹持器500和600之间设置了 BGA封装306的适当位置，固定装置512就可以用来将解封装夹持器500和600以及BGA封装固定在样品夹持器308上。 一旦完成解封装过程，就可以松开固定装置512，移动解封装夹持器500和600，以允许BGA封装306从解封装设备300上移除。当然，也可以有其他的变化、修改和变更。
图8-10为根据本发明的实施例的解封装夹持器、样品导向装置及BGA封装的简化示意图。这些图仅作为示例，不应过分限制权利要求的范围。本
领域的技术人员可以做各种改变、变更及修改。图8为用于将BGA封装800固定在适当的位置进行解封装的解封装夹持器500和600的顶视图。BGA封装800具有可以由解封装夹持器500和600容纳的大尺寸。在图9中，解封装夹持器500和600固定尺寸小得多的BGA封装900进行解封装。为了充分地固定BGA封装900，在样品夹持器308上滑动解封装夹持器500和600，直到固定面504与BGA封装900的侧面相接触，具有足够的力来固定BGA封装900。图10为解封装夹持器500和600将BGA封装900固定在合适的位置进行解封装的底视图。固定面504和抬高部分508至少部分地延伸超过样品夹持器的厚度，以保证解封装夹持器500和600及BGA封装900只在水平方向上移动。这样，可调节的解封装夹持器500和600就可以适应不同尺寸的BGA封装，而不需要对每种尺寸的BGA封装采用一种解封装夹持器。当然，也可以有其他的变化、修改和变更。
图11为根据本发明实施例的解封装夹持器和样品导向装置的简化示意图。该图仅作为示例，不应过分限制权利要求的范围。本领域的技术人员可以做各种改变、变更及修改。解封装夹持器1102和1104与样品夹持器308的顶面相耦合。枢轴点1106和1108允许解封装夹持器沿着指定的方向旋转，从而牢固地接触放在中间的BGA封装。例如，接触面1110和1112可为平面，从而提供更大的表面积来接触BGA封装的侧面。在另一个例子中，位于解封装夹持器1102和1104端部的接触面lllO和1112可以延伸至开放区310中，以提供更大的表面积来接触BGA封装的侧面。枢轴点1106和1108可以有弹簧承载的或锁定的机械装置，从而设置解封装夹持器1102和1104的位置以适合BGA封装的尺寸。 一旦解封装过程完成，就可以松开该弹簧承载的或锁定的机械装置，将BGA封装从解封装设备300上取下。另一个例子中，解封装夹持器1102禾卩1104中的一个可以跨过开放区与另一个成对角线放置，此时两个解封装夹持器都可以朝着样品夹持器308的中心转动以接触BGA封装。当然，也可以有其他的变化、修改和变更。图12为根据本发明实施例的解封装夹持器和样品导向装置的简化示意范图。该图仅作为示例，不应过分限制权利要求的范围。本领域的技术人员
可以做各种改变、变更及修改。解封装夹持器1202和1204与样品夹持器308的顶面相耦合。枢轴点1206和1208允许解封装夹持器1202和1204沿着指定的方向旋转，从而牢固地接触放在中间的BGA封装306。解封装轴12i8和1220的两端分别与枢轴点1206和1208及1214和1216相连，容许两个运动范围与BGA封装306接触。解封装夹持器1202和1204还包括接触面1210和1212，它们可以在枢轴点1214和1216上转动。由两对枢轴点提供的两个运动范围允许接触面1210和1212的大部分与BGA封装接触。例如，可以旋转枢轴点1206和1208初步固定BGA封装，然后旋转枢轴点1214和1216，允许接触面1210和1212提供附加的关节点，从而更充分地固定BGA封装。例如，接触面1210和1212可以为平面，从而提供更大的表面积来接触BGA封装的侧面。另一个例子中，位于解封装夹持器1202和1204端部的接触面1210和1212可以延伸至开放区310中，从而提供更大的表面积来接触BGA封装的侧面。枢轴点1206和1208可以有弹簧承载的或锁定的机械装置，从而设置解封装夹持器1202和1204的位置以适合BGA封装的尺寸。 一旦解封装过程完成，就可以松开该弹簧承载的或锁定的机械装置，将BGA封装从解封装设备上取下。另一个例子中，解封装夹持器中的一个可以跨过开放区与另一个成对角线放置，此时两个解封装夹持器都可以朝着样品夹持器308的中心转动以接触BGA封装。当然，也可以有其他的变化、修改和变更。
图13为根据本发明实施例的解封装夹持器和样品导向装置的简化示意图。该图仅作为示例，不应过分限制权利要求的范围。本领域的技术人员可以做各种改变、变更及修改。解封装夹持器1302和1304可移动地耦合于样品夹持器308的顶面。基部1322和1324的一侧与样品夹持器308的外围接触，第二侧与开放区310接触，允许解封装夹持器1302和1304沿着样品夹持器308水平滑动。枢轴点1306和1308允许解封装夹持器1302和1304沿着指定的方向旋转，从而牢固地接触放在中间的BGA封装。解封装轴1318和1320的两端分别与枢轴点1306和1308及1314和1316相连，允许两个运动范围与BGA封装接触。解封装夹持器1302和1304还包括接触面1310和1312，它们可以在枢轴点1314和1316上转动。由两对支点提供的两个运动范围允许接触面1310和1312的大部分与BGA封装接触。例如，可以旋转枢轴1306和1308初步固定BGA封装，然后旋转枢轴1314和1316，允许接触面1310和1312提供附加的关节点，从而更充分地固定BGA封装。例如，接触面1310和1312可以为平面，从而提供更大的表面积来接触BGA封装的侧面。另一个例子中，位于解封装夹持器1302和1304端部的接触面1310和1312可以延伸至开放区310中，从而提供更大的表面积来接触BGA封装的侧面。枢轴点1306和1308可以具有弹簧承载的或锁定的机械装置，从而设置解封装夹持器1302和1304的位置以适合BGA封装的尺寸。 一旦解封装过程完成，就可以松开该弹簧承载的或锁定的机械装置，将BGA封装从解封装设备上取下。当然，也可以有其他的变化、修改和变更。另一个例子中，解封装夹持器中的一个可以跨过开放区与另一个成对角线放置，此时两个解封装夹持器都可以朝着样品夹持器308的中心转动以接触BGA封装。当然，也可以有其他的变化、修改和变更。
应该理解，此处的例子和实施例仅是示例性的，本领域技术人员可以在不背离本申请和所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，做出
各种修改和变更。
权利要求
1.一种用于对BGA封装解封装的设备，所述设备包括支撑部件，所述支撑部件具有开放区；与所述支撑部件耦合的可调装置，所述可调装置用于夹持BGA封装，使得BGA封装的表面区域在空间上面对解封装源放置，并且BGA封装上的多个球保持不与能够对一个或多个所述球造成损坏的解封装源或热源接触；以及所述可调装置包括第一夹持器和第二夹持器，第一夹持器可移动地配置在所述支撑部件的第一部分上，且第二夹持器可移动地配置在所述支撑部件的第二部分上；所述第一金属夹持器配置为在所述支撑部件的第一部分上滑动，且所述第二金属夹持器配置为在所述支撑部件的第二部分上滑动；所述第一夹持和第二夹持器包括加紧面，所述加紧面用于与BGA封装垂直于焊接球的侧面以及要移除的表面的侧面接触；其中提供所述解封装源，作用于所述BGA封装表面区域的一部分以移除所述BGA封装的该部分。
2. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述支撑部分包括带有镍涂层的铝材料。
3. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述解封装源为化学源。
4. 如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述化学源包括从由发烟硝酸、硫酸、或发烟硝酸和硫酸的混合物所组成的组中选择的一种。
5. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述解封装源为等离子体源。
全文摘要
本发明公开了一种用于对BGA封装解封装的设备，所述设备包括具有开放区的支撑部件；与所述支撑部件耦合的可调装置，所述可调装置包括第一夹持器和第二夹持器，第一夹持器可移动地配置在所述支撑部件的第一部分上，且第二夹持器可移动地配置在所述支撑部件的第二部分上；所述第一金属夹持器配置为在所述支撑部件的第一部分上滑动，且所述第二金属夹持器配置为在所述支撑部件的第二部分上滑动；所述第一夹持和第二夹持器包括加紧面，所述加紧面用于与BGA封装垂直于焊接球的侧面以及要移除的表面的侧面接触；其中提供所述解封装源，作用于所述BGA封装表面区域的一部分以移除所述BGA封装的该部分。
文档编号H01L21/00GK101661875SQ200910171089
公开日2010年3月3日 申请日期2006年12月15日 优先权日2006年12月15日
发明者季春葵, 梁山安, 敏 潘, 郭志蓉 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司