激光开封方法技术

本发明专利技术公开了一种激光开封方法，包括先对塑封器件内部的各个元件和芯片的位置和深度进行定位，得到器件内部各个元件和芯片的大小、位置以及深度信息；根据所述信息，确定塑封器件的预定开封区域进行开封定位；采用交叉填充模式对所述塑封器件进行激光烧蚀，以去除塑封器件表面的模塑材料，使芯片区域刚刚暴露出内引线键合丝，阻容附近刚刚暴露出锡铅焊点，电感附近刚刚暴露出电感；采用酸液对覆盖在芯片上方残留的模塑化合物进行腐蚀，直至暴露出芯片。该方法可以较好的解决传统方法难以对塑封混合集成电路开封的难题，有效提高了塑封器件的开封成功率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体开封
，具体涉及一种基于激光技术的激光开封方法。
技术介绍
塑封器件开封技术主要应用于电子元器件破坏性物理分析(DPA)、失效分析(FA)等分析领域。塑封器件开封技术的目的是通过物理、化学等方法去除掉塑封器件原有封装，在保留原有电特性、不损伤芯片、不引入二次失效的前提暴露出内部芯片，对其进行后续的评价分析试验。越来越多的新工艺新技术逐步应用在塑封半导体器件的生产制造中，如高集成度的多芯片塑封器件、抗腐蚀能力更强的塑封器件、采用铜键合工艺的塑封器件。这些设计、工艺的出现满足了半导体器件的发展需求，却增加了塑封器件开封的难度，为后续封评价分析造成了影响。塑封器件封装材料主要是环氧模塑料。环氧模塑料是以环氧树脂为基体树脂，以酚醛树脂为固化剂，再加上一些填料，如填充剂、阻燃剂、着色剂、偶联剂等微量组分，在热和固化剂的作用下环氧树脂的环氧基开环与酚醛树脂发生化学反应，产生交联固化作用使之成为热固性塑料。环氧树脂的种类和它所占比例的不同，直接影响着环氧模塑料的流动特性、热性能和电特性。塑封器件的传统酸腐蚀开封技术是利用特定的酸液来腐蚀这些包封的环氧模塑料，依据环氧模塑料及器件内部工艺来选择腐蚀所用的酸液。塑封器件酸开封机是利用发烟硝酸或浓硫酸或是两种酸的混合溶液，通过掩膜的保护，在气体动力作用下对样品的预定区域进行冲击、腐蚀。针对普通的模塑化合物，利用塑封器件开封机，开封方法应考虑以下几个方面：1)根据芯片尺寸和预定观察区域的大小，选择合适的掩膜；2)根据模塑化合物的材料和键合丝材质，选择合适的酸和温度；3)根据模塑材料的厚度，选择合适的开封时间和酸流量。但是，由于酸开封机的工作模式是用高压氮气作为动力源去推动酸冲击样品表面，使得塑封器件开封机刻蚀后的开封区域往往大于预定开封区域(即酸开封的扩散性)，不利于开封区域的精确控制。同时开封过程不受控，技术人员凭经验对开封时酸的温度、酸的流量和刻蚀时间进行设定，开封过程中无法观察到样品的过程状态，开封过程不受控，无法直观有效的控制样品在酸液中的腐蚀情况。由于上述问题，还是不可避免地造成铜键合被腐蚀断丝、GaAs等微波器件芯片受损、多芯片器件底层印制板受腐蚀等问题，使样品失去原有电特性或引入二次缺陷。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种激光开封方法，以提高开封的准确性和可靠性。基于上述目的，本专利技术提供的激光开封方法包括以下步骤：先对塑封器件内部的各个元件和芯片的位置和深度进行定位，得到器件内部各个元件和芯片的大小、位置以及深度信息；根据所述信息，确定塑封器件的预定开封区域进行开封定位；采用交叉填充模式对所述塑封器件进行激光烧蚀，以去除塑封器件表面的模塑材料，使芯片区域刚刚暴露出内引线键合丝，阻容附近刚刚暴露出锡铅焊点，电感附近刚刚暴露出电感；采用酸液对覆盖在芯片上方残留的模塑化合物进行腐蚀，直至暴露出芯片。在本专利技术的一些实施例中，所述交叉填充模式是每完成一个激光烧蚀回合后，烧蚀的路径旋转90°。在本专利技术的一些实施例中，所述采用交叉填充模式对所述塑封器件进行激光烧蚀的步骤包括：先对塑封器件进行平移式地横向激光烧蚀，待完成一个激光烧蚀回合后，烧蚀的路径旋转90°，对塑封器件进行平移式地纵向激光烧蚀；或者先对塑封器件进行平移式地纵向激光烧蚀，待完成一个激光烧蚀回合后，烧蚀的路径旋转90°，对塑封器件进行平移式地横向激光烧蚀。在本专利技术的一些实施例中，所述激光的发射功率为3～4W，所述激光的频率设定在20～40KHz。在本专利技术的一些实施例中，所述采用酸液对覆盖在芯片上方残留的模塑化合物进行腐蚀的步骤包括：针对常规塑封器件，选用温度为75～85℃、质量浓度为88～95％的发烟硝酸进行腐蚀；针对抗腐蚀能力更强的塑封器件，选用温度为200～250℃、质量浓度为80～98％的浓硫酸进行腐蚀；针对铜键合工艺器件，选用60～70℃发烟硝酸与浓硫酸的混合溶液进行腐蚀，所述混合溶液由质量浓度为88～95％的发烟硝酸与质量浓度为80～98％的浓硫酸按照体积比1～3:1组成。在本专利技术的一些实施例中，采用激光烧蚀的方法对所述塑封器件进行开封后，使各个元件和芯片表面仅残留一层厚度为0.4～0.6mm的模塑材料。在本专利技术的一些实施例中，通过微焦点X射线确定芯片的位置。从上面所述可以看出，本专利技术提供的方法可以较好的解决传统方法难以对塑封混合集成电路开封的难题，有效提高了开封内部有多个芯片或元件(如塑封混合集成电路)的塑封器件的成功率。相对于传统的塑封器件开封方法，本专利技术提供的激光开封方法结合激光技术，能够有效的提高塑封器件的开封精度，避免因控制不当操作的结构损伤；能够适应各种模塑化合物，提高被开封器件的种类；能够有效的保护铜键合、铝键合，保证开封后的分析能更好的进行；在传统硅器件的基础上，能够提高砷化镓、氮化镓器件的开封效果。附图说明图1为激光开封技术的常规充填方式(单一方向填充)示意图；图2为本专利技术实施例的平移式地横向激光烧蚀路径；图3为本专利技术实施例的平移式地纵向激光烧蚀路径；图4为本专利技术实施例的激光开封技术的交叉填充方式示意图；图5为芯片表面激光烧蚀损伤的表面形貌示意图；图6为本专利技术实施例的常规塑封器件经激光减薄后的表面形貌示意图；图7为本专利技术实施例的常规塑封器件经酸腐蚀后的表面形貌示意图；图8抗腐蚀能力更强塑封器件未利用激光开封技术、经过200℃浓硫酸腐蚀后的表面形貌示意图；图9为本专利技术实施例的抗腐蚀能力更强塑封器件经激光减薄后的表面形貌示意图；图10为本专利技术实施例的抗腐蚀能力更强塑封器件酸腐蚀后的表面形貌示意图；图11为铜键合器件未采用激光开封技术，经过腐蚀后器件后的表面形貌示意图；图12为本专利技术实施例的铜键合器件采用激光开封技术后，并经过低温混酸腐蚀后器件形貌后的表面形貌示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。激光开封技术采用高能的激光束对设定区域进行逐层烧蚀，将模塑化合物碳化成细微颗粒。试验人员可对激光激光束的能量、扫描次数、扫描方式、开封区域形状面积等参数进行控制，从而提高开封的准确性和可靠性。与传统酸开封相比，激光开封更适用于开封塑封多芯片塑封器件、抗腐蚀能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光开封方法，其特征在于，包括以下步骤：先对塑封器件内部的各个元件和芯片的位置和深度进行定位，得到器件内部各个元件和芯片的大小、位置以及深度信息；根据所述信息，确定塑封器件的预定开封区域进行开封定位；采用交叉填充模式对所述塑封器件进行激光烧蚀，以去除塑封器件表面的模塑材料，使芯片区域刚刚暴露出内引线键合丝，阻容附近刚刚暴露出锡铅焊点，电感附近刚刚暴露出电感；采用酸液对覆盖在芯片上方残留的模塑化合物进行腐蚀，直至暴露出芯片。

【技术特征摘要】
1.一种激光开封方法，其特征在于，包括以下步骤：
先对塑封器件内部的各个元件和芯片的位置和深度进行定位，得到器件
内部各个元件和芯片的大小、位置以及深度信息；
根据所述信息，确定塑封器件的预定开封区域进行开封定位；
采用交叉填充模式对所述塑封器件进行激光烧蚀，以去除塑封器件表面
的模塑材料，使芯片区域刚刚暴露出内引线键合丝，阻容附近刚刚暴露出锡
铅焊点，电感附近刚刚暴露出电感；
采用酸液对覆盖在芯片上方残留的模塑化合物进行腐蚀，直至暴露出芯
片。
2.根据权利要求1所述的激光开封方法，其特征在于，所述交叉填充模
式是每完成一个激光烧蚀回合后，烧蚀的路径旋转90°。
3.根据权利要求2所述的激光开封方法，其特征在于，所述采用交叉填
充模式对所述塑封器件进行激光烧蚀的步骤包括：
先对塑封器件进行平移式地横向激光烧蚀，待完成一个激光烧蚀回合
后，烧蚀的路径旋转90°，对塑封器件进行平移式地纵向激光烧蚀；或者
先对塑封器件进行平移式地纵向激光烧蚀，待完成一个激光烧蚀回合
后，烧蚀的路径旋转90°，对塑封器件进...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺峤，王坦，
申请(专利权)人：航天科工防御技术研究试验中心，
类型：发明
国别省市：北京;11