JP2004205440A

JP2004205440A - 半導体装置の不良解析方法

Info

Publication number: JP2004205440A
Application number: JP2002377552A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Kaneko; 守金子; Tomokazu Shiraishi; 智一白石; Atsushi Itabashi; 厚板橋
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】ＬＳＩの不良箇所解析において、チップ裏面の乱反射を防ぎ適切な不良解析を行う。
【解決手段】外部のリードフレーム４とボンディングワイヤ５を介して導通しているアイランド２上に搭載されたＬＳＩチップ３、及びそれら全体をモールド樹脂６により樹脂封止されたＬＳＩパッケージ１の不良箇所解析方法において、アイランド２の裏面側からノズル８を備えたプラスチック・モールド・オープナーによって、エッチャントとして発煙硝酸を吹きかけることでＬＳＩチップ３の裏面に開口部１０を形成する。その後、当該開口部１０に露出したアイランド２を除去し、ＬＳＩチップ３の裏面を主に動物の毛などで形成した、研磨剤を染み込ませた綿棒状のバフ１３を用いて、開口部１０に露出したＬＳＩチップ３の裏面を研磨することで鏡面化を実現する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の不良解析方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＬＳＩチップの不良箇所を特定する方法として、当該ＬＳＩチップの表面側、又は裏面側に配置した光検出器によって当該不良箇所を測定する方法が一般的であった。
【０００３】
上記方法では、ＬＳＩチップの不良箇所で発生するホットエレクトロン等による電流により発光が生じる性質を利用し、発光箇所を光検出器で認識し、当該不良箇所を特定するものである。
【０００４】
以下、図６（Ａ）、(Ｂ)では表面側からの測定方法を、図７（Ａ）、(Ｂ)では裏面側からの測定方法をそれぞれ断面図で説明する。
【０００５】
図６（Ａ）に示すように、ＬＳＩパッケージ１００はアイランド１０１上にＬＳＩチップ１０２が搭載され、当該ＬＳＩチップ１０２はアイランド１０１と連続したリードフレーム１０３で外部と電気的に導通されている。当該リードフレーム１０３は、ボンディングワイヤ１０４を介してＬＳＩチップ１０２表面のパッドに接続される。モールド樹脂１０５は、上述したアイランド１０１、ＬＳＩチップ１０２、リードフレーム１０３の一部、ボンディングワイヤ１０４を封止する樹脂である。銀ペースト１１０は、アイランド１０１とＬＳＩチップ１０２を固着するための接着剤である。
【０００６】
図６（Ｂ）に示すように、ＬＳＩチップ１０２の不良箇所を特定するため、モールド樹脂１０５を上方から研磨機材１０６により、開口部１０７を物理的に形成する。そして、ＬＳＩチップ１０２を動作（導通）させることで、当該ＬＳＩチップ１０２表面または内部の不良箇所（図中の×印）が発光する。その際に、開口部１０７の上方に備えた光検出器（不図示）で光を検出し、当該ＬＳＩチップ１０２の不良箇所を特定していた。
【０００７】
しかしながら、近年の半導体装置の大規模化に伴う多層配線化が進み、金属配線に覆われたＬＳＩチップ１０２表面側から不良箇所を特定することが困難になってきた。
【０００８】
そこで、図７（Ａ）に示すように、ＬＳＩチップ１０２の裏面側からグラインダー等（または砥石）を用いて、物理的に開口部１０８を形成して当該不良箇所を特定する方法を採用した。
【０００９】
上述した技術は、例えば以下の特許文献１乃至３に記載されている。
【００１０】
【特許文献１】
特許公開平８−１７２１１８
【００１１】
【特許文献２】
特許公開平１１−２８７８４０
【００１２】
【特許文献３】
特許公開２００１−３３５２６
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した技術においては図７（Ａ）に見られるように、ＬＳＩチップ１０２の裏面側のアイランド１０１の一部等を物理的に研磨し、取り除いているため、ＬＳＩチップ１０２の裏面側の表面に凹凸面１０９が自ずと生じる（図７（Ｂ）参照）。このような状況の下、ＬＳＩチップ１０２の表面での発光が生じた場合を考える。
【００１４】
図７（Ｂ）中の×印箇所で発光したＬＳＩチップ１０２表面上の光はＬＳＩチップ１０２の裏面にまで届くものの、ＬＳＩチップ１０２の裏面側に生じた凹凸面１０９によって乱反射Ａを生じる。その結果、ＬＳＩチップ１０２の裏面側に配置した光検出器１２０に十分な光が認識できず、不良箇所を十分に特定できなくなる虞があった。
【００１５】
また、物理的に削って開口部１０８を形成しているため、機械的な振動やダメージによる機械的負荷がＬＳＩパッケージ１００自体へ与える影響（例えば、ボンディングワイヤ１０４が振動により断線してしまう等）も懸念されていた。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記欠点に鑑みなされたものであり、振動を与えることなくＬＳＩチップの裏面側から開口部を形成し、不良箇所での発光を認識する。加えて、乱反射を防止するため、ＬＳＩチップの裏面側を鏡面化するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図１〜図５を用いて詳細に説明する。
【００１８】
図１は、通常のＬＳＩパッケージ１を示す断面図である。アイランド２上にＬＳＩチップ３が搭載され、当該ＬＳＩチップ３はアイランド２と連続したリードフレーム４で外部と電気的に導通されている。当該リードフレーム４は、ボンディングワイヤ５を介してＬＳＩチップ３の表面のパッドに接続される。モールド樹脂６は、上述したアイランド２、ＬＳＩチップ３、リードフレーム４の一部、ボンディングワイヤ５を封止する樹脂である。銀ペースト７は、アイランド２とＬＳＩチップ３を固着するための接着剤である。
【００１９】
本実施形態では、ＬＳＩチップ３の裏面側から開口部を形成するために、プラスチック・モールド・オープナーを用いる。当該プラスチック・モールド・オープナーは、モールド樹脂６を除去するために用いる先端にノズル８を備えたエッチング機材である。当該ノズル８は、内径１．０ｍｍ程度の空洞を有する炭化ケイ素材の円錐形状のパイプである。また、本実施形態のノズル８は、その寸法や本数等に特に制限はない。
【００２０】
次に、当該ノズル８をＬＳＩチップ３裏面に相当するアイランド２の裏側所望位置に配置し、当該ノズル８から７０〜７５℃程度に熱した純度９８％以上の発煙硝酸（エッチャント）を吹きかけ、モールド樹脂６の裏面に第１のウエットエッチングを行う。これにより、モールド樹脂６の裏面側にアイランド２の裏面を一部露出させる開口部１０を形成する（図２参照）。
【００２１】
図３は、図２のＬＳＩパッケージ１を裏面（開口部１０）側から見た平面拡大図である。ＬＳＩチップ３はその四隅を支持材１２によって支持された金属性のアイランド２上に接着されている。銀ペースト７は、ＬＳＩチップ３をアイランド２に接着させるための接着剤であり、ＬＳＩチップ３の裏面側に付着している。
【００２２】
そして、当該支持材１２（図３中のＸ印箇所）をニッパー等の工具を使って切断して、その後アイランド２を除去し、ＬＳＩチップ３の半導体基板（裏面側）を露出させる。これにより、ＬＳＩチップ３は完全にアイランド２と分離し、モールド樹脂６によってのみ支持される。
【００２３】
その後、発煙硝酸を希釈した常温（室温）のエッチャント（希硝酸）で、更に第２のウエットエッチングを行い、ＬＳＩチップ３の裏面に付着している接着剤の銀ペースト７を除去する。ここで、当該第２のエッチングで用いるエッチャントは、当該銀ペースト７を溶解するため、通常の発煙硝酸を純水で３倍程度に希釈した希硝酸を用いる。
【００２４】
次に、図４に示すように電動工具の先端に研磨液を染み込ませた綿棒状のバフ１３を取り付け、ＬＳＩチップ３の裏面を鏡面化するために研磨する（図４中の矢印のようにＬＳＩチップ３の裏面側に沿って回転研磨を行う）。このとき、バフ１３はＬＳＩチップ３裏面に傷をつけないため、動物の毛で作られたものを使用する。また、研磨液には粘径の細かいダイヤモンド粒子を含んだものを使用する。
【００２５】
この結果、図５に示すようにＬＳＩチップ３の裏面は、当初の目的のような凹凸面のない鏡面化が実現できる。そして、このような鏡面を備えた半導体ＬＳＩチップ３において、リードフレーム４に所定の電圧を印加することで、ＬＳＩチップ３を所定の電気的な動作状態に設定し、不良箇所が発光した場合、当該光はＬＳＩチップ３を通過し、乱反射することなくＬＳＩチップ３の裏面側に配置した光検出器によって検出できる。これにより、ＬＳＩパッケージ１のＬＳＩチップ３の不良箇所を正確に特定できる。
【００２６】
加えて、ＬＳＩチップ３の裏面側を鏡面化する際に、動物の毛などを用いたバフ１３にて研磨するので、ＬＳＩパッケージ１に機械的な振動やダメージを与えることはない。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、基本的には薬品を用いた方法で半導体パッケージの裏面側を開放し、半導体チップの裏面から発光を検出するので、半導体チップに機械的ダメージを与えることなく、高精度の不良解析を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置の不良解析方法を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る半導体装置の不良解析方法を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る半導体装置の不良解析方法を示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る半導体装置の不良解析方法を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る半導体装置の不良解析方法を示す断面図である。
【図６】従来の半導体装置の不良解析方法を示す断面図である。
【図７】従来の半導体装置の不良解析方法を示す断面図である。

Claims

半導体チップが樹脂封止されてなる半導体パッケージを用意し、前記半導体チップの裏面のモールド樹脂を第１のウエットエッチングにより除去し、前記半導体チップが接着されたアイランドを露出させる工程と、
前記アイランドを除去することにより、前記半導体チップの裏面を露出させる工程と、
前記半導体パッケージのリードフレームを介して前記半導体チップを所定の動作状態に設定し、前記半導体チップの裏面側から前記半導体チップの不良箇所からの発光を検出することにより、前記半導体チップの解析を行うことを特徴とする半導体装置の不良解析方法。
前記アイランドを除去した後に、前記半導体チップの裏面の接着剤を第２のウエットエッチングにより除去する工程を有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の不良解析方法。
前記接着剤を除去した後に、露出した前記半導体チップの裏面を、研磨液を染み込ませたバフにより研磨する工程を有することを特徴とする請求項２記載の半導体装置の不良解析方法。
前記第１のウエットエッチングのエッチャントに硝酸を用いることを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに記載の半導体装置の不良解析方法。
前記硝酸が７０〜７５℃に熱した純度９８％以上の発煙硝酸であることを特徴とする請求項４記載の半導体装置の不良解析方法。
前記第２のウエットエッチングのエッチャントに希硝酸を用いたことを特徴とする請求項２、３、４、５のいずれかに記載の半導体装置の不良解析方法。
前記希硝酸は、発煙硝酸を３倍の純水に薄めたものであることを特徴とする請求項６記載の半導体装置の不良解析方法。