JP2006196592A

JP2006196592A - 樹脂封止型半導体装置の検査方法

Info

Publication number: JP2006196592A
Application number: JP2005005285A
Authority: JP
Inventors: Yousuke Yarimizu; 洋介槍水
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-01-12
Filing date: 2005-01-12
Publication date: 2006-07-27

Abstract

【課題】複数のチップに挟まれたチップにダメージを加えず、電気的な解析が可能な状態でチップを取り出すことができる樹脂封止型半導体装置の検査方法を提供する。
【解決手段】電子部品パッケージ１の表面を、解析対象となる電子素子３の上部の電子素子３が露出するまで研磨紙などで研磨し、この状態でフッ化水素酸と硝酸が３対１の比率で混合されたフッ硝酸エッチング液、または水酸化カリウム水溶液を用いて、露出した電子素子３を溶解して除去する。その後、７０℃近傍に加熱された発煙硝酸エッチング液中へ１０分間程度、全体浸漬させて、電子素子保護樹脂６，樹脂内部ワイヤ配線４，チップ接着テープ７を除去する。その後、超音波水洗を行い、複数チップに挟まれていた電子素子３の表面の清浄面を露出させ、電気的な解析が可能な状態とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、チップが複数個積層された樹脂封止型半導体装置の検査方法に係り、特に、パッケージ内部で複数のチップが積層されたタイプの電子部品（ＳｉＰ：システム化パッケージなど）に対する物理解析を可能にするための樹脂開封技術に関するものである。

従来の樹脂封止型半導体装置の検査方法では、加熱した発煙硝酸に電子部品の全体を浸漬させ、樹脂を溶解して内部チップを取り出す方法が一般的であった。

また、樹脂封止された半導体パッケージ全体をシリコン製の耐酸性テープで覆い、溶解する部位におけるエポキシ樹脂上のシリコンテープのみを除去し、ヒータで加熱しながら発煙硝酸を滴下させ、エッチングしてチップ上のエポキシ樹脂を除去し、その後、洗浄して部分的に樹脂開封を行い、チップを露出させることにより故障解析を実施していた（特許文献１参照）。
特開平６−６１２８６号公報

しかし、パッケージ内部にチップが複数個搭載され、１つのパッケージでシステム化を実現させているＳｉＰ（システム化パッケージ）のパッケージ形態の場合、従来の樹脂開封方法であれば、チップ，接着テープに挟まれた中央チップの面を、電気的な解析が可能な清浄状態で露出させることが困難であり、物理解析が不可能であった。

パッケージを、加熱した発煙硝酸に５時間程度、長時間浸漬させれば、毛細管現象によりチップ間の接着テープ部へエッチング液が浸透し、各チップを固片化させることは可能であるが、長時間エッチング液に浸漬することにより、電極パッドのＡｌなどが消失してしまうなど、チップへのダメージにより物理解析は困難であった。

また、シェアテスターを用いて、解析対象外のチップを機械的に除去する方法では、チップが破壊されるリスクが高い。

本発明の目的は、前記従来の課題を解決し、複数のチップに挟まれたチップにダメージを加えず、電気的な解析が可能な状態でチップを取り出すことができる樹脂封止型半導体装置の検査方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、発煙硝酸へ全体浸漬をする前に、パッケージ表面の樹脂を研磨し、最上段チップを露出させ、露出したチップをフッ硝酸（フッ酸３：硝酸１）または水酸化カリウム水溶液へ浸漬することにより最上段チップのみを除去し、その後、チップを接着している有機テープを発煙硝酸への短時間浸漬により除去し、チップ間に挟まれたチップに対する物理解析を可能な状態にする。最下段チップを同様の方法で露出させればチップ間に挟まれた１チップを固片として取り出すことも可能である。

本発明に係る樹脂封止型半導体装置の検査方法により、複数のチップに挟まれたチップにダメージを加えず、電気的な解析が可能な状態でチップを取り出すことが可能になり、樹脂により封止された半導体チップの検査の迅速化、精度向上を図ることができる。

以下に本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施形態である樹脂封止型半導体装置の検査方法における電子部品パッケージ開封を説明するための断面図である。

図１（ａ）は樹脂開封を行う前の電子部品パッケージの断面を示しており、電子部品パッケージ１は、基板２上にシリコン製の電子素子（半導体チップ）３が複数搭載され、電子素子３は基板２と連続した配線により、樹脂内部ワイヤ配線４と電気的に導通されている。基板２は、樹脂内部ワイヤ配線４または電子素子バンプ電極５を介して電子素子３の表面の電極パッドに接続されている。

また、図１（ａ）において、６は基板２，電子素子３，樹脂内部ワイヤ配線４を封止する電子素子保護樹脂、７は複数の電子素子３を固着するための有機接着テープからなるチップ接着テープ、８は電子部品パッケージ１を実装基板へ電気的に導通させるためのパッド，ボールなどの外部接続用端子、９は、基板２の表面に形成された配線パターンを機械的に保護し、かつ配線間の絶縁を確保するなどのために塗布されている基板配線パターン保護膜である。

ここで、最上段および最下段の電子素子３は、従来の発煙硝酸への浸漬による樹脂開封のみで電気解析が可能な状態、つまり電子素子上の電極パッドを残存した形で樹脂を除去することにより、故障箇所の同定が可能である。しかし、複数の電子素子３により挟まれた電子素子３については、従来の樹脂開封技術では取り出すことができない。

そこで本実施形態では、次のような開封方法を採用した。

図１（ｂ）は、電子部品パッケージ１の表面を、解析対象となる電子素子３の上部の電子素子３が露出するまで、研磨紙（＃１０００）などで研磨した状態を示している。

この状態でフッ化水素酸と硝酸が３対１の比率で混合されたフッ硝酸エッチング液、または水酸化カリウム水溶液を用い、露出した電子素子３を溶解して除去する。この段階で、電子部品パッケージ１全体を耐酸性のテフロン（登録商標）テープなどで覆い、露出した電子素子３部位のみのテフロン（登録商標）テープを除去した状態で、露出した電子素子３のみを除去すれば、外部接続用電極端子８が残存し、このため、後の電気的な解析が、プローブ針当て、あるいは再ワイヤーボンディングを行わずとも、電子部品パッケージ１専用のソケットを使用するなどして、外部接続用電極端子８から電気的な解析が容易となる。

なお、前記電気的な解析とは、電極パッドにプローブを用いて電圧，電気的信号を印加し、液晶解析，エミッション解析などによる故障箇所の同定などを指す。

図１（ｃ）は前記フッ硝酸エッチング液、または水酸化カリウム水溶液で解析対象となる電子素子３の上部の電子素子３が除去された状態を示す。

この状態で、７０℃近傍に加熱された発煙硝酸エッチング液中へ１０分間程度、全体浸漬させることにより、電子素子保護樹脂６，樹脂内部ワイヤ配線４，チップ接着テープ７が除去される。これによって図１（ｄ）の状態となり、超音波水洗後、複数チップに挟まれていた電子素子３の表面の清浄面が露出し、電気的な解析が可能な状態となる。発煙硝酸を７０℃を超える温度まで加熱した場合、電子素子３上のアルミパッド電極あるいは電子素子３の内配線の導電性材料を溶解してしまう可能性がある。また、浸漬時間が２０分を超えると、同様に電子素子３上のアルミパッド電極、あるいは電子素子３の内配線の導電性材料を溶解してしまう可能性がある。

図１（ｃ）の状態において、電子部品パッケージ１全体を耐酸性のテフロン（登録商標）テープなどで覆い、除去された電子素子上のテフロン（登録商標）テープのみを除去した状態で、チップ接着テープ７のみを溶解して除去することができれば、外部接続用電極端子８が残存し、後の電気的な解析が、プローブ針当て、あるいは再ワイヤーボンディングを行わずとも、電子部品パッケージ１専用のソケットを使用するなどして、外部接続用電極端子８から電気的な解析が容易となる。この方法によれば図１（ｅ）に示すような状態となる。

図２は本発明が適用される他の電子部品パッケージを示す断面図であり、本電子部品パッケージ１０は、リードフレーム１１上にシリコン製の電子素子３が搭載されている構成のものであり、電子素子３がリードフレーム１１に樹脂内部ワイヤ配線４により電気的に導通され、リードフレーム１１が樹脂内部ワイヤ配線４を介して電子素子３の表面の電極パッドに接続されている。また、電子素子保護樹脂６は基板２，電子素子３，樹脂内部ワイヤ配線４を封止する樹脂であり、チップ接着テープ７は複数の電子素子３を固着するための有機接着テープである。

この図２に示す構成の電子部品パッケージ１０についても、図１（ａ）〜（ｅ）にて説明した方法で樹脂の開封が可能である。

本発明は、複数個チップが搭載されている電子部品パッケージであれば、基本的にどのような形態であっても、またチップ数も限定されずに適用することが可能である。特に、オープナー装置を使用するなどしてパッケージ裏面の外部接続用電極端子を残した状態で有機テープを除去することにより、外部接続用電極端子からの電圧印加によって、液晶解析、あるいはＬＳＩチップのリーク電流不良箇所で発生するホットエレクトロンなどにより発光が生じる性質を利用したエミッション解析などを行うことも可能である。

（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施形態である樹脂封止型半導体装置の検査方法における電子部品パッケージ開封を説明するための断面図本発明が適用される他の電子部品パッケージを示す断面図

符号の説明

１電子部品パッケージ
２基板
３電子素子
６電子素子保護樹脂
４樹脂内部ワイヤ配線
５電子素子バンプ電極
７チップ接着テープ
８外部接続用電極端子
９基板配線パターン保護膜
１０電子部品パッケージ
１１リードフレーム

Claims

チップが複数個積層された樹脂封止型半導体装置に対して電気的な解析を行うための検査方法であって、前記樹脂封止型半導体装置の表面樹脂部分を研磨する工程と、前記樹脂封止型半導体装置中の故障解析対象外チップを第１のエッチング液により除去する工程と、前記樹脂封止型半導体装置中のチップ接着テープを第２のエッチング液により除去する工程と、樹脂除去後に前記樹脂封止型半導体装置を洗浄する工程を有することを特徴とする樹脂封止型半導体装置の検査方法。
前記研磨は、樹脂封止型半導体装置の表面樹脂部分を研磨紙を用いた研磨により除去し、チップを露出させることを特徴とする請求項１記載の樹脂封止型半導体装置の検査方法。
前記第１のエッチング液は、フッ化水素酸と硝酸を３対１の割合で混合させた溶液、または水酸化カリウム水溶液よりなり、電子素子を除去することを特徴とする請求項１記載の樹脂封止型半導体装置の検査方法。
前記第２のエッチング液は、加熱された発煙硝酸溶液よりなり、封止樹脂材料と電子素子を接着しているテープ材料と基板を除去することを特徴とする請求項１記載の樹脂封止型半導体装置の検査方法。