专利名称：含未钝化金属层结构的塑封器件的开封方法
含未钝化金属层结构的塑封器件的开封方法本发明涉及电子元器件开封技术领域，尤其涉及一种含未钝化金属层结构的塑封器件的开封方法。目前有些器件的芯片表面采用镍铜等未受钝化层保护的工艺结构，这种特殊结构的塑封集成电路常见于美国德州仪器公司(简称TI公司)设计生产的电源管理(简称 TPS)系列塑封半导体器件和一些磁隔离器件中，目前这些器件在各领域中的应用非常广泛。为了检验塑封器件的性能指标，一般都会对塑封器件进行开封，现阶段塑封器件(如塑封半导体集成电路)的开封一般采用硝酸湿法进行开封，此方法虽操作简单效率高，但是利用这种开封方法往往会使器件内部未受钝化层保护的结构损坏并且使产品器件丧失其功能，造成破坏性物理分析(简称DPA)与失效分析(简称FA)等后续检验无法继续进行。本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种含未钝化金属层结构的塑封器件的开封方法，其具有开封效率高、成本低的特点，且开封后可保持器件的原有性能。本发明提供的含未钝化金属层结构的塑封器件的开封方法，在70°C -80°C的环境下利用蚀刻酸一蚀刻塑封器件10-20秒，该蚀刻酸一由发烟硝酸和98%浓硫酸按2 1体积比混合组成；在蚀刻酸一蚀刻塑封器件后立即将器件清洗干净，具体清洗过程为采用丙酮清洗2次，每次清洗时间1分钟；再用异丙醇清洗1分钟，而后用去离子水清洗2分钟， 最后在空气中风干。其中，在蚀刻酸一蚀刻之前还需进行第一次蚀刻和第一次清洗，具体为利用发烟硝酸在80°C -90°C的环境下蚀刻塑封器件5-10秒，并在30秒内开始进行清洗过程，以去掉器件表面多余的酸液。其中，所述第一次清洗过程为首先采用丙酮清洗1分钟，再用去离子水清洗2分钟，最后在空气中风干。其中，所述蚀刻酸一在75°C温度环境下蚀刻塑封器件时间为10秒。其中，开封之前先对器件进行X射线检查或超声扫描检查，得到器件内部芯片大小、位置以及深度信息，根据这些信息选择蚀刻酸一和发烟硝酸的用量，接触时间，清洗液的用量和清洗时间。其中，蚀刻酸一流量选择1毫升/分钟，以蚀刻酸一接触到器件为准开始计时，器件与蚀刻酸一的接触时间为10-20秒。其中，蚀刻用的发烟硝酸流量选择1毫升/分钟，以发烟硝酸接触到器件为准开始计时，器件与发烟硝酸接触5-10秒。其中，所述开封方法可采用自动开封机进行开封或人工手动进行开封。本发明与现有技术相比，具有以下优点
本发明采用精确控制开封工艺参数(主要为蚀刻酸一的配比和温度)，并且采用两次蚀刻过程对芯片表面采用镍铜、镍钨等未受钝化层保护的工艺结构的塑封器件(如半导体集成电路)进行开封，开封后可完整的保留器件的内部结构，保证器件在开封后还能保持其电性能，完全满足破坏性物理分析与失效分析等后续检验对器件完好性的要求。
图1为本发明实施例的含未钝化金属层结构的塑封器件的开封方法流程示意图；图2为本发明实施例中含未钝化金属层结构的塑封器件的X射线检查效果图；图3为本发明实施例中第一次蚀刻后含未钝化金属层结构的塑封器件的效果图；图4为本发明实施例中第二次蚀刻后含未钝化金属层结构的塑封器件的效果图；图5为本发明方法开封后含未钝化金属层结构的塑封器件开封后芯片表面形貌示意图；图6为采用现有技术方法开封后的含未钝化金属层结构的塑封器件芯片表面形貌示意图。为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的含未钝化金属层结构的塑封器件的开封方法，其具体实施方式
、结构、特征及其功效，说明如后。本发明提供的含未钝化金属层结构的塑封器件的开封方法，是基于含未钝化金属层结构的塑封半导体器件的破坏性物理分析(DPA)和失效分析(FA)的开封方法，具体为在 700C -80°C的环境下利用蚀刻酸一蚀刻塑封器件10-20秒，该蚀刻酸一由发烟硝酸和98% 的浓硫酸按2 1的体积比混合组成。如在蚀刻酸一蚀刻之前用发烟硝酸蚀刻效果会更好， 具体为首先利用发烟硝酸在80°C _90°C的环境下蚀刻塑封器件5-10秒，并在30秒内开始进行清洗过程，将蚀刻后的器件清洗干净，以去掉器件表面的酸液，该清洗过程可以采用丙酮清洗1分钟，再用去离子水清洗2分钟，最后在空气中风干；清洗过后即可进行第二次蚀刻在70°C -80°C的环境下利用蚀刻酸一蚀刻塑封器件10-20秒；第二次蚀刻后应立即将器件清洗干净，以去掉器件表面的酸液，具体清洗过程为采用丙酮清洗2次，每次清洗时间1分钟；再用异丙醇清洗1分钟，而后用去离子水清洗2分钟，最后在空气中风干，风干后的器件即可进行检验使用。本发明方法是利用浓硫酸的钝化作用、采用比较低的温度(降低蚀刻溶液温度可改变溶液的活泼性)和尽量减少蚀刻溶液与芯片的接触时间三方面因素降低蚀刻溶液对芯片的蚀刻。如图1所示，以下利用自动开封机为例进行说明开封的具体过程，开封之前先对器件进行X射线检查或超声扫描检查，X射线形貌如图2所示，得到器件内部芯片大小、位置以及深度信息，根据这些信息选择蚀刻酸的用量，接触时间，清洗液的用量和清洗时间； 并且采用两次蚀刻法，使开封效果会更好，蚀刻溶液与器件接触会更均勻并使芯片可以更完整的暴露出来。自动开封机开封含未钝化金属层结构的塑封器件的具体过程如下第一次蚀刻的目的是尽可能的去除器件表面的模塑材料，但不暴露芯片。第一次蚀刻采用发烟硝酸蚀刻，温度采用80°C -90°C，蚀刻发烟硝酸流量选择1毫升/分钟，以发烟硝酸接触到器件为准开始计时，器件与发烟硝酸接触5-10秒，以TSS0P-20(20引脚超薄缩小型小外形)封装为例最优时间为5秒。第一次蚀刻使得含未钝化金属层结构的塑封器件刚好暴露键合丝但未暴露芯片，如图3所示为本发明实施例中第一次蚀刻后含未钝化金属层结构的塑封器件的效果图。第一次蚀刻完成后应在30秒内开始进行清洗过程，将蚀刻后的器件清洗干净，以去掉器件表面多余的酸液。以TS S0P-20封装为例，其清洗过程为首先采用至少50ml丙酮清洗1分钟，再用至少300ml去离子水清洗2分钟，最后在空气中风干。清洗过后即可进行第二次蚀刻。第二次蚀刻的目的是将芯片完整的暴露但不损伤芯片表面未受钝化层保护的结构。第一次蚀刻之后芯片表面只剩一层薄薄的模塑材料，可以使第二次蚀刻溶液与器件的接触面更均勻从而大大的减少第二次器件的芯片与蚀刻酸一接触的时间，从而避免芯片不必要的蚀刻。第二次蚀刻采用发烟硝酸与98%的浓硫酸按照体积比为2 1混合组成的蚀刻酸一进行蚀刻，温度采用70°C -80°C，若采用更低的温度则会增加接触时间反而会对芯片造成不必要的蚀刻，最佳蚀刻温度为75°C。蚀刻酸一流量选择1毫升/分钟，以蚀刻酸一接触到器件为准开始计时，器件与蚀刻酸一的接触时间为10-20秒，以TSS0P-20封装为例最优时间为10秒。第二次蚀刻效果如图4所示，将图3中的芯片表面的模塑材料蚀刻掉， 使芯片完整的暴露出来。第二次蚀刻过程完成后应立即将器件清洗干净，以去掉器件表面多余的酸液。以 TSS0P-20封装为例清洗过程可以采用至少50ml丙酮清洗2次，每次清洗时间为1分钟，再用异丙醇至少50ml清洗1分钟，而后用至少300ml去离子水清洗2分钟，依此顺序进行第二次清洗过程，最后在空气中风干，塑封器件在风干后即可投入检验使用。本发明提供的开封方法不同于现有方法的关键在于对蚀刻溶液的控制(包括蚀刻酸的配比和蚀刻溶液的温度)，并且采用两次蚀刻过程缩短了芯片与蚀刻溶液的接触时间，使器件芯片表面未受钝化层保护的结构短时间内不发生蚀刻，从而保留了器件的电性能；如图5所示为本发明方法开封后含未钝化金属层结构的塑封器件开封后芯片表面形貌示意图，可明显看到采用本发明提供的开封方法开封器件其芯片表面未受钝化层保护的结构(如A1、B1、C1三点的金属条)并没有受到蚀刻而损坏，经电性能测试器件功能完好。而常规方法为了提高效率一般都采用单一发烟硝酸溶液的极限温度进行开封，芯片表面未受钝化层保护的结构会与硝酸迅速反应而溶解，使器件受到损坏丧失电性能，从而损坏器件； 如图6所示为采用现有技术方法开封后的含未钝化金属层结构的塑封器件芯片表面形貌示意图，可看到开封器件表面未受钝化层保护的结构会受到严重蚀刻而损坏(如A2、B2、C2 三点的金属条已经受到严重蚀刻)，器件功能丧失。若没有自动开封设备，还可以按照本发明所提供的方法步骤和工艺参数采用手工方法开封。手工开封应采用两次开封法，第一次开封可以采用湿法开封，或者也可以采用磨抛法去掉器件表面模塑材料，第一次开封后应保证器件芯片表面只剩薄薄一层模塑材料， 若采用磨抛法应在暴露出键合丝之前停止磨抛。第二次开封采用发烟硝酸与98%的浓硫酸按照体积比为2 1混合组成的蚀刻酸进行手工开封。每次开封后都需进行清洗，第一次清洗利用丙酮和去离子水依次进行清洗，第二次清洗采用丙酮、异丙醇和去离子水依次进行清洗。开封后可用显微镜观察到器件的芯片表面未受钝化层保护的结构没有蚀刻过的痕迹。本发明采用精确控制开封工艺参数(主要为蚀刻酸配比和温度)，并且采用两次蚀刻过程的方法对芯片表面采用镍铜、镍钨等未受钝化层保护的工艺结构生产的塑封半导体集成电路进行开封，开封后可完整的保留器件的内部结构，保证器件在开封后还能保持电性能，完全满足破坏性物理分析与失效分析等后续检验对器件完好性的要求。在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述，但是，很显然仍可以做出各种修改和变换而不背离发明的精神和范围。因此，本发明的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的。
权利要求
1.一种含未钝化金属层结构的塑封器件的开封方法，其特征在于，在70°C -80°C的环境下利用蚀刻酸一蚀刻塑封器件10-20秒，该蚀刻酸一由发烟硝酸和98%浓硫酸按2 1 体积比混合组成；在蚀刻酸一蚀刻塑封器件后立即将器件清洗干净，具体清洗过程为采用丙酮清洗2次，每次清洗时间1分钟；再用异丙醇清洗1分钟，而后用去离子水清洗2分钟，最后在空气中风干。
2.如权利要求1所述的含未钝化金属层结构的塑封器件的开封方法，其特征在于，在蚀刻酸一蚀刻之前还需进行第一次蚀刻和第一次清洗，具体为利用发烟硝酸在 80°C -90°C的环境下蚀刻塑封器件5-10秒，并在30秒内开始进行清洗过程，以去掉器件表面多余的酸液。
3.如权利要求2所述的含未钝化金属层结构的塑封器件的开封方法，其特征在于，所述第一次清洗过程为首先采用丙酮清洗1分钟，再用去离子水清洗2分钟，最后在空气中风干。
4.如权利要求3所述的含未钝化金属层结构的塑封器件的开封方法，其特征在于，所述蚀刻酸一在75°C温度环境下蚀刻塑封器件时间为10秒。
5.如权利要求4所述的含未钝化金属层结构的塑封器件的开封方法，其特征在于，开封之前先对器件进行X射线检查或超声扫描检查，得到器件内部芯片大小、位置以及深度信息，根据这些信息选择蚀刻酸一和发烟硝酸的用量，接触时间，清洗液的用量和清洗时间。
6.如权利要求5所述的含未钝化金属层结构的塑封器件的开封方法，其特征在于，蚀刻酸一流量选择1毫升/分钟，以蚀刻酸一接触到器件为准开始计时，器件与蚀刻酸一的接触时间为10-20秒。
7.如权利要求5所述的含未钝化金属层结构的塑封器件的开封方法，其特征在于，蚀刻用的发烟硝酸流量选择1毫升/分钟，以发烟硝酸接触到器件为准开始计时，器件与发烟硝酸接触5-10秒。
8.如权利要求6或7所述的含未钝化金属层结构的塑封器件的开封方法，其特征在于， 所述开封方法可采用自动开封机进行开封或人工手动进行开封。
全文摘要
本发明公开的含未钝化金属层结构的塑封器件的开封方法，首先利用发烟硝酸在80℃-90℃的环境下蚀刻塑封器件5-10秒，并在30秒内开始进行清洗过程，利用丙酮和去离子水将蚀刻后的器件清洗干净并风干；然后在70℃-80℃的环境下利用由发烟硝酸和98％浓硫酸按2∶1体积比混合组成的蚀刻酸一蚀刻塑封器件10-20秒，蚀刻后应立即利用丙酮、异丙醇和去离子水将器件清洗干净，最后在空气中风干。采用精确控制开封工艺参数，两次蚀刻过程的方法对芯片表面采用镍铜、镍钨等未受钝化层保护的结构生产的塑封半导体集成电路进行开封，开封后可完整的保留器件内部结构，保证器件在开封后还能保持电性能，完全满足破坏性物理分析与失效分析等后续检验对器件完好性的要求。
文档编号H01L21/00GK102456538SQ20101052707
公开日2012年5月16日 申请日期2010年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者刘海涛, 王坦 申请人:航天科工防御技术研究试验中心