一种集成电路失效分析中去除红胶塑封料且完整保留铜线的DECAP方法与流程

一种集成电路失效分析中去除红胶塑封料且完整保留铜线的decap方法
技术领域
1.本发明涉及芯片失效分析领域，具体涉及一种集成电路失效分析中去除红胶塑封料且完整保留铜线的decap方法。


背景技术：

2.失效分析是确定一种产品失效原因的诊断过程。失效分析技术在如今的各个工业部门已经得到了广泛地应用。尤其是在电子元器件的领域中，失效分析有着特殊的重要性。失效分析是半导体器件可靠性分析的一个重要组成部分，对已封装芯片的失效分析是半导体器件失效分析的一种，为了实现对已封装芯片进行失效分析，首先需要去掉已封装芯片上表面的封装。
3.在红胶塑封的芯片decap（去封装）中，红胶塑封料相较于常规塑封料其结构更为致密，硬度更高，其与混酸反应后，呈红色液体，而常规塑封料与酸反应后，呈黑色液体。目前常规的红胶塑封去封装方法为使用硝酸和硫酸的混合液，通过滴酸的方式将芯片上方的塑封料去除，但常规混酸腐蚀红胶塑封料速率很慢，若想将芯片上方红胶塑封料完全去除，势必需要增加滴酸的时间（需要3-4小时）。对于铜线键合工艺的红胶塑封器件，随着腐蚀时间的延长，容易腐蚀铜线，甚至将铜线腐蚀断，无法保证铜键合线的完整性，不利于去封装后，对于芯片的测试和分析。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种去除红胶塑封料的芯片去封装方法。主要过程是对完整器件进行物理开封后，使用硫酸硝酸混合溶液和无水乙二胺与红胶塑封料进行交替反应，提高反应速率，缩短去封装的时间，减少混酸对铜线的腐蚀。无水乙二胺与红胶的酚醛类物质发生反应，可以改变红胶的致密结构，帮助混酸更快地腐蚀红胶。
5.具体地，对需要进行分析测试的芯片进行镭射激光开封，将芯片上方塑封料激光镭射出凹型窗口；将发烟硝酸和浓硫酸配制混酸；将无水乙二胺倒入烧杯并加热；将镭射后的器件放置于加热平台进行加热；取少量混酸滴在镭射开口区域，待混酸与红胶塑封料反应后，将反应液冲洗干净；将冲洗干净的器件，再次放在加热平台上加热，此时用滴管取适量的无水乙二胺滴至器件表面，令无水乙二胺与红胶塑封料进行反应；将其反应的液体冲洗干净；如此重复交替使用混酸和无水乙二胺与红胶进行反应，直至露出芯片，该方法可以加快红胶塑封料的溶解，缩短混酸与铜线的接触时间，保证铜线不会被腐蚀断开；最后对去封装的器件进行清洗。
6.不同于常规技术所惯用的3:1发烟硝酸与浓硫酸的比例及160-180℃的反应温度，本发明优选使用发烟硝酸和浓硫酸2:1（体积比）比例的混酸及230℃的反应温度。发烟硝酸的浓度过低无法腐蚀红胶，而230℃的温度可以加快反应速度，亦不会因温度过高破坏芯片。
附图说明
7.图1为本发明一种去除红胶塑封料的芯片去封装方法的实施例示意图；图2为本发明无水乙二胺与红胶发生化学反应的化学方程式；图3为发烟硝酸：浓硫酸比例3:1，配合无水乙二胺，加热温度230℃条件下的实验效果图。
8.图4发烟硝酸：浓硫酸比例3:1，不使用无水乙二胺，加热温度230℃条件下的实验效果图。
9.图5为发烟硝酸：浓硫酸比例2:1，不使用无水乙二胺，加热温度230℃条件下的实验效果图。
10.图6为发烟硝酸：浓硫酸比例2:1，使用无水乙二胺，加热温度200℃条件下的实验效果图。
11.图7为发烟硝酸：浓硫酸比例2:1，使用无水乙二胺，加热温度230℃条件下的一组实验效果图。
12.图8为发烟硝酸：浓硫酸比例2:1，使用无水乙二胺，加热温度230℃条件下的另一组实验效果图。
具体实施方式
13.本发明提供一种去除红胶塑封料的芯片去封装方法的具体实施例。步骤为：1.对需要进行分析测试的芯片进行镭射激光开封，将芯片上方塑封料激光镭射出凹型窗口（不可直接镭射伤到铜线）；2.将发烟硝酸和浓硫酸按照2:1（体积比）的比例，配制混酸，因为发烟硝酸比例过高，容易腐蚀铜线，如果发烟硝酸比例过低，无法有效腐蚀红胶，通过试验验证，发现发烟硝酸和浓硫酸按照2:1（体积比）的比例较为合适；3.将无水乙二胺倒入烧杯（20ml）,并放置于加热平台，加热温度100℃；4.将镭射后的器件放置于加热平台进行加热，加热温度为230℃；5.用滴管先取少量混酸滴在镭射开口区域，待混酸与红胶塑封料反应后（反应时，反应液呈红色），使用丙酮冲洗器件表面，将红色反应液冲洗干净；6.将冲洗干净的器件，再次放在加热平台上加热，加热温度230℃，此时用滴管取适量的无水乙二胺滴至器件表面，无水乙二胺与红胶塑封料反应时，也呈红色，此时将器件用纯水进行冲洗，将其反应的液体冲洗干净；（无水乙二胺主要与塑封料内的酚醛反应，降低红胶致密性，便于进一步用混酸腐蚀红胶；）反应机理：无水已二胺与红胶塑封料内的酚醛类物质反应式如图2所示。
14.7.按照步骤5,6进行交替试验，直至露出芯片，该方法可以加快红胶塑封料的溶解，缩短混酸与铜线的接触时间（该方法仅需0.5h即可完成去封装），保证铜线不会被腐蚀断开。
15.8.清洗：将已进行去封装后的器件，放入盛有丙酮的烧杯中用超声波（70w） 震动10s后，拿出放入盛有清水的烧杯中用超声波震动5s后即可，取出芯片用丙酮轻轻冲洗整个封装体及芯片表面，完成以上步骤后将器件进行自然风干。
16.此方法通过控制混酸比例，加入无水乙二胺，同时选择合适的温度，进行铜线工艺
红胶塑封料的decap,可以提高红胶塑封料的反应速率，避免铜线在进行酸腐蚀过程中有腐蚀过重产生断线的现象。提高了该类器件decap的成功率，让后续的各种检测测试有更好的科学保障，该方法decap1颗的时间约0.5h，比常规方法缩短了约2.5h，效率更高。
17.本方法中2:1的混酸比例以及230℃的反应温度经研究亦是最优选的参数选择。
18.申请人使用本发明的去封装方法选用5种不同实验条件做了6组实验，分别为1.发烟硝酸：浓硫酸比例3:1，配合无水乙二胺，加热温度230℃;2.发烟硝酸：浓硫酸比例3:1，不使用无水乙二胺，加热温度230℃;3.发烟硝酸：浓硫酸比例2:1，不使用无水乙二胺，加热温度230℃;4.发烟硝酸：浓硫酸比例2:1，使用无水乙二胺，加热温度200℃;5.发烟硝酸：浓硫酸比例2:1，使用无水乙二胺，加热温度230℃;6.发烟硝酸：浓硫酸比例2:1，使用无水乙二胺，加热温度230℃;其实验结果对应图3-图8。除了两组相同的使用本发明的实验条件进行的实验（第5组、第6组）外，其余4组芯片的铜线均存在不同程度的断裂。


技术特征：
1.一种去除红胶塑封料的芯片去封装方法,其特征在于，a.对需要进行分析测试的芯片进行物理开封，将芯片上方塑封料刻出凹型窗口；b.将发烟硝酸和浓硫酸配制成混酸；c.将物理开封后的器件放置于加热平台加热；将所述混酸滴在所述凹型区域，待混酸与红胶塑封料反应后，将器件表面冲洗干净；d.将冲洗干净的器件，再次放在加热平台上加热；将无水乙二胺滴至器件表面，与红胶塑封料反应后将器件表面冲洗干净；e.交替进行c步骤及d步骤，直至露出芯片。2.如权利要求1所述的去除红胶塑封料的芯片去封装方法，其特征在于，所述b步骤的混酸比例选择发烟硝酸和浓硫酸体积比2:1；所述c步骤及所述d步骤加热温度为230℃。3.如权利要求1所述的去除红胶塑封料的芯片去封装方法，其特征在于，在所述d步骤滴加无水乙二胺之前将无水乙二胺加热至100℃。4.如权利要求1所述的去除红胶塑封料的芯片去封装方法，其特征在于，所述a步骤的所述物理开封方法为镭射激光开封。5.如权利要求1所述的去除红胶塑封料的芯片去封装方法，其特征在于，在所述c步骤中用丙酮进行清洗。6.如权利要求1所述的去除红胶塑封料的芯片去封装方法，其特征在于，在所述d步骤中用纯水进行清洗。7.如权利要求1所述的去除红胶塑封料的芯片去封装方法，其特征在于，在所述e步骤完成后，将已进行去封装后的器件，放入盛有丙酮的烧杯中用70w超声波震动10s后，拿出放入盛有清水的烧杯中用所述超声波震动5s；取出芯片用丙酮冲洗整个封装体及芯片表面后进行自然风干。

技术总结
本发明提供了一种集成电路失效分析中去除红胶塑封料且完整保留铜线的DECAP方法，对完整塑料封装器件进行物理开封后，使用硫酸硝酸混合溶液和无水乙二胺与红胶塑封料进行交替反应，提高反应速率，缩短去封装的时间，减少混酸对铜线的腐蚀。无水乙二胺与红胶的酚醛类物质发生反应，可以改变红胶的致密结构，帮助混酸更快地腐蚀红胶。混酸更快地腐蚀红胶。混酸更快地腐蚀红胶。


技术研发人员：尚跃 刘杨
受保护的技术使用者：上海聚跃检测技术有限公司
技术研发日：2023.02.02
技术公布日：2023/3/14