JP2003066116A - 故障解析用半導体パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置の裏面からの解析を容易に行える
故障解析用パッケージを提供することを目的とする。 【解決手段】 上面が開口した凹部２が形成されたパッ
ケージ本体３には、凹部２の底部に搭載された半導体装
置の前記シリコン基板が露出する貫通孔７を形成するか
シリコン基板の搭載位置の少なくとも一部を透光性材料
で形成し、パッケージ本体３の下面ならびに上面に接続
端子６ｄ，６ｕを形成したので、半導体装置の裏面側か
ら観察する場合には接続端子６ｕを治具８に挿入して信
号を半導体装置に供給して貫通孔７を通して観察でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の故障
解析に使用する故障解析用半導体パッケージに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体装置の故障解析を行う
に際には、半導体装置単体に電気信号を印加するのが困
難であるため、半導体装置を故障解析用パッケージに取
り付けてエミッション顕微鏡などを用いて解析を行って
いる。

【０００３】図６は特開平１０−２３９３８４号公報な
どに示されている従来の故障解析用パッケージを示す。
シリコン基板の上に積層して形成した故障解析対象の半
導体装置１は、上面が開口した凹部２が形成されたパッ
ケージ本体３に搭載され、ボンディングワイヤ４とパッ
ケージ本体３に形成された配線層５ａを介してパッケー
ジ本体３に設けられた接続ピン６に接続されている。７
は前記凹部２に設けられた貫通孔である。

【０００４】この故障解析用パッケージを使用した従来
の故障解析方法は、図７（ａ）（ｂ）に示すように実行
されている。図７（ａ）では、接続ピン６を治具８のソ
ケットに差し込んで、治具８から半導体装置１に電気信
号を供給し、この通電状態において、半導体装置のリー
ク箇所から前記シリコン基板を通して表面から漏れる発
光（波長１０００ナノメートル以上の赤外線）を、顕微
鏡９とＣＣＤカメラ１０とで光学的に観測する。

【０００５】また、前記シリコン基板を通して裏面から
漏れる発光を観測する場合には、図７（ｂ）に示すよう
に、パッケージ本体３を裏返しにして、接続ピン６に電
気信号を空中で簡易的に配線（一般に空中配線と呼ばれ
る）１１して供給し、この通電状態において、半導体装
置のリーク箇所から前記シリコン基板を通して裏面から
漏れる発光を、貫通孔７を介して顕微鏡９とＣＣＤカメ
ラ１０とで光学的に観測する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、図７
（ｂ）に示すように、シリコン基板を通して裏面から漏
れる発光を観測する場合には、図７（ａ）の場合に使用
したような治具８を使用すると、貫通孔７を治具８が遮
ってしまうため、治具８を使用せずに「空中配線」と言
った煩わしい配線作業を強いられているのが現状であ
る。

【０００７】また、貫通孔７より小さい半導体装置の搭
載が不可能であって、それぞれの半導体装置の大きさに
あったパッケージを用意しなければならないという問題
がある。

【０００８】本発明は、半導体装置の表面および裏面ど
ちらに対しても、パッケージ本体の装着方向を変えるだ
けで治具を用いた電気的接続を行うことができる故障解
析用半導体パッケージを提供することを目的とする。

【０００９】また、これに加えて、半導体装置の大きさ
に関係なく裏面からの解析を容易に行える半導体装置の
故障解析用パッケージを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の故
障解析用パッケージは、半導体装置と外部電極とを電気
的に接続するための外部接続用端子を上下に設けたこと
を特徴とする。この発明によると、半導体装置へ電気信
号を容易に与えることができ、解析を効率的に行える。

【００１１】また、半導体装置の大きさにかかわらず一
つのパッケージで済むように、パッケージ本体の凹部の
底部の前記半導体装置のシリコン基板の搭載位置の少な
くとも一部を透光性材料で形成したことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の故障解析
用半導体パッケージは、シリコン基板の上に積層して形
成した故障解析対象の半導体装置が搭載される故障解析
用半導体パッケージであって、上面が開口した凹部が形
成されたパッケージ本体を設け、このパッケージ本体に
は、前記凹部の底部に搭載された半導体装置の前記シリ
コン基板が露出する貫通孔を形成するとともに、搭載さ
れた半導体装置に接続されて外部接続端子となる接続端
子を前記パッケージ本体の下面ならびに上面に形成した
ことを特徴とする。

【００１３】本発明の請求項２記載の故障解析用半導体
パッケージは、シリコン基板の上に積層して形成した故
障解析対象の半導体装置が搭載される故障解析用半導体
パッケージであって、上面が開口した凹部が形成された
パッケージ本体を設け、このパッケージ本体の前記凹部
の底部の前記半導体装置のシリコン基板の搭載位置の少
なくとも一部を透光性材料で形成し、搭載された半導体
装置に接続されて外部接続端子となる接続端子を前記パ
ッケージ本体の下面ならびに上面に形成したことを特徴
とする。

【００１４】本発明の請求項３記載の半導体装置の故障
解析方法は、上面が開口した凹部を有する故障解析用半
導体パッケージ本体の前記凹部の底部に、故障解析対象
の半導体装置を搭載して故障解析するに際し、故障解析
用半導体パッケージ本体の下面に設けられた下面接続端
子と上面に設けられた上面接続端子のうちの一方の接続
端子を治具に装着して前記半導体装置へ電気信号を与
え、前記凹部の上面開口または前記凹部の底部に形成さ
れた貫通孔を通して半導体装置を光学的に観測し、故障
解析用半導体パッケージ本体に設けられた前記下面接続
端子と上面に設けられた上面接続端子のうちの他方の接
続端子を治具に装着して前記半導体装置へ電気信号を与
え、前記凹部の上面開口または前記凹部の底部に形成さ
れた貫通孔を通して半導体装置を光学的に観測すること
を特徴とする。

【００１５】本発明の請求項４記載の半導体装置の故障
解析方法は、上面が開口した凹部を有する故障解析用半
導体パッケージ本体の前記凹部の底部に、故障解析対象
の半導体装置を搭載して故障解析するに際し、故障解析
用半導体パッケージ本体の下面に設けられた下面接続端
子と上面に設けられた上面接続端子のうちの一方の接続
端子を治具に装着して前記半導体装置へ電気信号を与
え、前記凹部の上面開口または前記凹部の底部の少なく
とも一部を構成する透光性材料の窓部を通して半導体装
置を光学的に観測し、故障解析用半導体パッケージ本体
に設けられた前記下面接続端子と上面に設けられた上面
接続端子のうちの他方の接続端子を治具に装着して前記
半導体装置へ電気信号を与え、前記凹部の上面開口また
は前記凹部の底部の少なくとも一部を構成する透光性材
料の窓部を通して半導体装置を光学的に観測することを
特徴とする。

【００１６】以下、本発明の実施の形態を図１〜図５に
基づいて説明する。なお、従来例を示す図６と図７と同
様の作用を成すものには同一の符号を付けて説明する。

【００１７】（実施の形態１）図１は本発明の故障解析
用半導体パッケージを示し、搭載された半導体装置１に
接続されて外部接続端子となる接続端子としての接続ピ
ンが、パッケージ本体３の下面だけでなくパッケージ本
体３の上面にも形成されている点が従来例とは異なって
おり、半導体装置１はパッケージ本体３の下面に形成さ
れた接続ピン６ｄ、または半導体装置１はパッケージ本
体３の上面に形成された接続ピン６ｕを介して外部から
電気信号の供給を受けることができる。

【００１８】なお、パッケージ本体３は絶縁層５ｂと配
線層５ａが積層されている。配線層５ａはパッケージ本
体３の内部において配線を形成する。配線層５ａの材料
は電気伝導特性が良好なアルミニウムまたは金などが望
ましい。接続ピン６ｄ，６ｕはパッケージ本体３の内部
において配線層５ａと電気的に接続されている。

【００１９】（実施例１）このように構成したため、凹
部２の上部開口１２からエミッション顕微鏡で観察する
場合は、図２（ａ）に示すようにパッケージ本体３の下
面に形成された接続ピン６ｄを治具８のソケットに差し
込んで、治具８から半導体装置１に電気信号を供給し、
この通電状態において、半導体装置のトランジスタにリ
ーク箇所で発生した発光（波長１０００ナノメートル以
上の赤外線）を、前記シリコン基板を通して表面から漏
れる光を顕微鏡９で拡大し、これをＣＣＤカメラ１０に
蓄積して前記発光を観測する。

【００２０】また、前記シリコン基板を通して裏面から
漏れる発光を観測する場合には、図２（ｂ）に示すよう
に、パッケージ本体３を裏返しにして、パッケージ本体
３の上面に形成された接続ピン６ｕを治具８のソケット
に差し込んで、治具８から半導体装置１に電気信号を供
給し、この通電状態において、半導体装置のリーク箇所
から前記シリコン基板を通して表面から漏れる発光（波
長１０００ナノメートル以上の赤外線）を、貫通孔７を
通して顕微鏡９とＣＣＤカメラ１０とで光学的に観測す
る。

【００２１】（実施例２）図３（ａ）（ｂ）は赤外線カ
メラ１３による解析の様子を示す。図３（ａ）では、パ
ッケージ本体３の下面に形成された接続ピン６ｄを治具
８のソケットに差し込んで、この通電状態において凹部
２の上部開口１２から観測する。

【００２２】また、半導体装置１の裏面の発熱の有無を
観測する場合には、図３（ｂ）に示すように、パッケー
ジ本体３を裏返しにして、パッケージ本体３の上面に形
成された接続ピン６ｕを治具８のソケットに差し込ん
で、治具８から半導体装置１に電気信号を供給し、この
通電状態において、貫通孔７から赤外線カメラ１３で半
導体装置１の表面の発熱の有無を観測する。

【００２３】治具による半導体装置１の裏面の遮りが解
消され、パッケージ本体３を治具８に装着するだけで、
半導体装置１へ電気信号を容易に与えることができ、発
熱解析を効率的に行える。

【００２４】（実施例３）図４はレーザーボルテージプ
ロービング装置（以下、「レーザーボルテージプロービ
ング装置」を「ＬＶＰ装置」と称す）による解析の様子
を示す。パッケージ本体３の上面に形成された接続ピン
６ｕを治具８のソケットに差し込んで、治具８から半導
体装置１に電気信号を供給する。

【００２５】半導体装置１の裏面側とレーザー照射面と
が対向するように配置し、この状態で半導体装置１の裏
面にレーザー１４を入射し、反射光１５を検出器１６で
検出して拡散層ノードの電位波形を観測できる。

【００２６】このように、本実施の形態では、パッケー
ジ１の上下に外部接続用の接続ピン６ｄ，６ｕを設けた
ことで、故障解析を行う場合に課題となっていた治具に
よる半導体装置１の裏面の遮りが解消され、パッケージ
本体３を治具８に装着するだけで、半導体装置１へ電気
信号を容易に与えることができ、光学的に故障解析を効
率的に行える。

【００２７】（実施の形態２）図５は本発明の（実施の
形態２）の故障解析用半導体パッケージを示す。この故
障解析用半導体パッケージは、パッケージ本体３の凹部
２の底部の少なくとも半導体装置１が搭載される部分
は、透光性材料の窓部１７で構成されている。

【００２８】窓部１７の具体的な材料としては、半導体
装置１のシリコン基板を透過する検出光を遮蔽しないガ
ラス、石英、プラスチックなどの透明な材料にて形成さ
れている。この窓部１７の大きさは、搭載される半導体
装置１と同一の大きさもしくはそれ以上の大きさである
ことが好ましく、各種の大きさの半導体装置１に対応で
きるよう最大の大きさの半導体装置１に設定することが
より好ましい。

【００２９】この（実施の形態２）の場合にも、半導体
装置１の裏面側から解析する場合には、窓部１７を通し
て、（実施の形態１）のエミッション顕微鏡で観察する
場合、赤外線カメラ１３で観察する場合、ＬＶＰ装置で
観察する場合と同様に、観察できる。

【００３０】なお、（実施の形態１）（実施の形態２）
において、半導体装置１はパッケージ本体３に接着剤に
よって固定され、その際の接着剤としては、検出光を完
全に遮蔽しない材質のものが使用される。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明の故障解析用半導体
パッケージによると、搭載された半導体装置に接続され
て外部接続端子となる接続端子をパッケージ本体の下面
ならびに上面に形成したため、半導体装置を裏面側から
解析する場合にもパッケージ本体の上面に形成した接続
端子を介して治具から半導体装置へ電気信号を容易に与
えることができ、解析を効率的に行える。

【００３２】さらに、凹部の底部の前記半導体装置のシ
リコン基板の搭載位置の少なくとも一部を透光性材料で
形成したため、半導体装置の大きさに関係なく同一のパ
ッケージで解析が行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の（実施の形態１）における故障解析用
パッケージの断面図

【図２】同実施の形態の故障解析用パッケージをエミッ
ション顕微鏡で観察する場合の説明図

【図３】同実施の形態の故障解析用パッケージを赤外線
カメラで観察する場合の説明図

【図４】同実施の形態の故障解析用パッケージをＬＶＰ
装置で観察する場合の説明図

【図５】本発明の（実施の形態２）における故障解析用
パッケージの断面図

【図６】従来の故障解析用パッケージの断面図

【図７】従来の故障解析方法の説明図

【符号の説明】

１ 半導体装置 ２ 凹部 ３ パッケージ本体 ６ｄ パッケージ本体の下面に形成された接続ピン
（接続端子） ６ｕ パッケージ本体の上面に形成された接続ピン
（接続端子） ７ 貫通孔 ８ 治具 ９ 顕微鏡 １０ ＣＣＤカメラ １２ 凹部の上部開口 １７ 透光性材料の窓部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリコン基板の上に積層して形成した故障
   解析対象の半導体装置が搭載される故障解析用半導体パ
   ッケージであって、 上面が開口した凹部が形成されたパッケージ本体を設
   け、 このパッケージ本体には、前記凹部の底部に搭載された
   半導体装置の前記シリコン基板が露出する貫通孔を形成
   するとともに、 搭載された半導体装置に接続されて外部接続端子となる
   接続端子を前記パッケージ本体の下面ならびに上面に形
   成した故障解析用半導体パッケージ。
2. 【請求項２】シリコン基板の上に積層して形成した故障
   解析対象の半導体装置が搭載される故障解析用半導体パ
   ッケージであって、 上面が開口した凹部が形成されたパッケージ本体を設
   け、 このパッケージ本体の前記凹部の底部の前記半導体装置
   のシリコン基板の搭載位置の少なくとも一部を透光性材
   料で形成し、 搭載された半導体装置に接続されて外部接続端子となる
   接続端子を前記パッケージ本体の下面ならびに上面に形
   成した故障解析用半導体パッケージ。
3. 【請求項３】上面が開口した凹部を有する故障解析用半
   導体パッケージ本体の前記凹部の底部に、故障解析対象
   の半導体装置を搭載して故障解析するに際し、 故障解析用半導体パッケージ本体の下面に設けられた下
   面接続端子と上面に設けられた上面接続端子のうちの一
   方の接続端子を治具に装着して前記半導体装置へ電気信
   号を与え、 前記凹部の上面開口または前記凹部の底部に形成された
   貫通孔を通して半導体装置を光学的に観測し、 故障解析用半導体パッケージ本体に設けられた前記下面
   接続端子と上面に設けられた上面接続端子のうちの他方
   の接続端子を治具に装着して前記半導体装置へ電気信号
   を与え、 前記凹部の上面開口または前記凹部の底部に形成された
   貫通孔を通して半導体装置を光学的に観測する半導体装
   置の故障解析方法。
4. 【請求項４】上面が開口した凹部を有する故障解析用半
   導体パッケージ本体の前記凹部の底部に、故障解析対象
   の半導体装置を搭載して故障解析するに際し、 故障解析用半導体パッケージ本体の下面に設けられた下
   面接続端子と上面に設けられた上面接続端子のうちの一
   方の接続端子を治具に装着して前記半導体装置へ電気信
   号を与え、 前記凹部の上面開口または前記凹部の底部の少なくとも
   一部を構成する透光性材料の窓部を通して半導体装置を
   光学的に観測し、 故障解析用半導体パッケージ本体に設けられた前記下面
   接続端子と上面に設けられた上面接続端子のうちの他方
   の接続端子を治具に装着して前記半導体装置へ電気信号
   を与え、 前記凹部の上面開口または前記凹部の底部の少なくとも
   一部を構成する透光性材料の窓部を通して半導体装置を
   光学的に観測する半導体装置の故障解析方法。