(57)【要約】【課題】銅又は銅合金からなる銅ワイヤが使用されている樹脂封止型半導体装置の開封処理の際に銅ワイヤの腐食を軽減させる。【解決手段】樹脂封止型半導体装置を溶解液に耐性をもつ金属製マスクテープで包む。ＩＣチップ上の金属製マスクテープに開口を設ける（ステップＳ１）。金属製マスクテープと対極を、外部電源装置を介して接続する。樹脂封止型半導体装置の銅ワイヤは、樹脂封止型半導体装置の外部接続端子及び金属製マスクテープを介して外部電源装置に電気的に接続される（ステップＳ２）。外部電源装置によって金属製マスクテープに銅ワイヤ７の電位が通常の浸漬電位よりもアノード側となるよう電圧を掛ける。銅ワイヤの電位は外部接続端子等を介して金属製マスクテープの電位と同じになる（ステップＳ３）。ＩＣチップ上の封止樹脂が除去された後、溶解液や溶けた封止樹脂を有機溶剤等で洗浄する（ステップＳ４）。【選択図】図１
2014203934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅又は銅合金からなる銅ワイヤが使用されている樹脂封止型半導体装置の開封方法において、
溶解液中での前記銅ワイヤの電位を制御することを特徴とする樹脂封止型半導体装置の開封方法。
【請求項２】
溶解液中での前記銅ワイヤの電位を浸漬電位よりもアノード側に維持することで前記銅ワイヤに保護皮膜を形成する請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置の開封方法。
【請求項３】
前記樹脂封止型半導体装置は前記銅ワイヤとしてＰ型半導体基板に電気的に接続された銅ワイヤを含んでいる請求項１又は２に記載の樹脂封止型半導体装置の開封方法。
【請求項４】
銅又は銅合金からなる銅ワイヤが使用されている樹脂封止型半導体装置を開封可能な開封装置において、
溶解液中での前記銅ワイヤの電位を制御するための電位制御機構を備えたことを特徴とする樹脂封止型半導体装置の開封装置。
【請求項５】
前記電位制御機構は、溶解液中での前記銅ワイヤの電位を浸漬電位よりもアノード側に維持する請求項４に記載の樹脂封止型半導体装置の開封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂封止型半導体装置の開封方法及び樹脂封止型半導体装置の開封装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹脂封止型半導体装置のＩＣ（集積回路）チップ内評価や故障解析を行う場合、プラスチックモールド開封装置によりチップ上の封止樹脂を発煙硝酸、硫酸もしくは発煙硫酸又はそれらの混合液により部分的に溶解除去する方法が知られている（例えば特許文献１を参照。）。
【０００３】
また、樹脂封止型半導体装置において、銅又は銅を主成分とする銅合金からなる銅ワイヤが使用されている場合、レーザー開封装置によりチップ上の封止樹脂の一部を予め除去しておいて、残りの封止樹脂を上述の溶解液により溶解除去し、溶解液による銅ワイヤの腐食を軽減させる方法が知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の開封方法では、銅ワイヤが使用される樹脂封止型半導体装置に対して、レーザー開封装置を所有していない場合は銅ワイヤの腐食を軽減させることができないという問題があった。
【０００５】
また、レーザー開封装置を使用してチップ上の封止樹脂の一部を予め除去しておいても、Ｐ型半導体基板に電気的に接続された接地端子の銅ワイヤは腐食が早く断線しやすいという問題があった。
【０００６】
本発明は、銅又は銅合金からなる銅ワイヤが使用されている樹脂封止型半導体装置の開封処理の際に銅ワイヤの腐食を軽減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる樹脂封止型半導体装置の開封方法は、銅又は銅合金からなる銅ワイヤが使用されている樹脂封止型半導体装置の開封方法であって、溶解液中での上記銅ワイヤの電位を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の樹脂封止型半導体装置の開封方法は、銅又は銅合金からなる銅ワイヤが使用されている樹脂封止型半導体装置の開封処理の際に銅ワイヤの腐食を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】樹脂封止型半導体装置の開封方法の一実施例を説明するためのフローチャートである。
【図２】同実施例の各工程を説明するための樹脂封止型半導体装置の概略的な断面図である。
【図３】樹脂封止型半導体装置に搭載されたＩＣチップの一例を説明するための概略的な断面図である。
【図４】樹脂封止型半導体装置の開封装置の一実施例を説明するための概略的な構成図である。
【図５】封止樹脂除去処理時の銅ワイヤの電位と銅ワイヤの総断線本数との関係の一例を示す図である。
【図６】封止樹脂除去処理時の銅ワイヤの電位と銅ワイヤの断線割合との関係の一例を示す図である。
【図７】樹脂封止型半導体装置の開封装置の他の実施例を説明するための概略的な構成図である。
【図８】樹脂封止型半導体装置の開封装置のさらに他の実施例を説明するための概略的な構成図である。
【図９】樹脂封止型半導体装置の開封装置のさらに他の実施例を説明するための概略的な構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の樹脂封止型半導体装置の開封方法において、溶解液中での上記銅ワイヤの電位を浸漬電位よりもアノード側に維持することで上記銅ワイヤに保護皮膜を形成する例を挙げることができる。
【００１１】
また、上記樹脂封止型半導体装置はＰ型半導体基板に電気的に接続された上記銅ワイヤを含んでいる例を挙げることができる。
【００１２】
本発明にかかる樹脂封止型半導体装置の開封装置は、銅又は銅合金からなる銅ワイヤが使用されている樹脂封止型半導体装置を開封可能な開封装置であって、溶解液中での上記樹脂封止型半導体装置の上記銅ワイヤの電位を制御するための電位制御機構を備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の樹脂封止型半導体装置の開封装置において、上記電位制御機構は、溶解液中での上記銅ワイヤの電位を浸漬電位よりもアノード側に維持する例を挙げることができる。
【００１４】
本発明の実施の形態を説明する。本発明は、銅ワイヤが使用される樹脂封止型半導体装置の樹脂開封方法に際して、以下の特徴を有する。
【００１５】
例えば耐溶解液マスクテープとして金属テープ（貴金属製なら尚良い）を使用するなどして、樹脂封止型半導体装置の外部接続端子を介して銅ワイヤの電位を外部から制御することが可能な状態にする。
【００１６】
本発明は、溶解液中での銅ワイヤの電位を制御し、制御しない場合の浸漬電位よりもアノード側に維持して銅ワイヤを不動態域の状態にする。これにより、本発明は、溶解液による銅ワイヤの腐食を軽減でき、銅ワイヤの断線を抑制できる。
【００１７】
本発明は、特に、Ｐ型半導体基板に電気的に接続された接地端子の銅ワイヤがカソード側の浸漬電位で著しい腐食を受けることを防止し、銅ワイヤの断線を抑制することができる。
以下に、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１８】
図１は、樹脂封止型半導体装置の開封方法の一実施例を説明するためのフローチャートである。図２は、この実施例の各工程を説明するための樹脂封止型半導体装置の概略的な断面図である。図２（ａ）は開封前の樹脂封止型半導体装置を示す。図３は樹脂封止型半導体装置に搭載されたＩＣチップの一例を説明するための概略的な断面図である。図４は、樹脂封止型半導体装置の開封装置の一実施例を説明するための概略的な構成図である。
【００１９】
図２（ａ）に示されるように、開封前の樹脂封止型半導体装置１は、ＩＣチップ３、配線基板５、銅ワイヤ７、封止樹脂９及び半田ボール１１を備えている。樹脂封止型半導体装置１はＢＧＡ（Ball grid array）パッケージと呼ばれるものである。
【００２０】
ＩＣチップ３は配線基板５の上に搭載されている。ＩＣチップ３の上面（配線基板５とは反対側の面）にパッド電極（図示は省略）が形成されている。配線基板５のチップ搭載面にパッド電極（図示は省略）が形成されている。
【００２１】
銅ワイヤ７は、ＩＣチップ３のパッド電極と配線基板５のパッド電極とを電気的に接続している。銅ワイヤ７は銅又は銅を主成分とする銅合金で形成されている。銅を主成分とする銅合金には、例えばＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｂ、Ｐなどの微量元素が添加されている。
封止樹脂９は配線基板５のチップ搭載面に形成されている。ＩＣチップ３及び銅ワイヤ７は封止樹脂９によって覆われている。
【００２２】
半田ボール１１は配線基板５の裏面（ＩＣチップ３搭載面とは反対側の面）に搭載されている。半田ボール１１は配線基板５の内部に形成された配線及び配線基板５のパッド電極を介して銅ワイヤ７と電気的に接続されている。半田ボール１１は樹脂封止型半導体装置１の外部接続端子として機能する。
【００２３】
この実施例では、樹脂封止型半導体装置１は外部接続端子として半田ボール１１を備えているが、樹脂封止型半導体装置の外部接続端子はこれに限定されない。樹脂封止型半導体装置の外部接続端子は、例えばアウターリードなどの他の外部接続端子であってもよい。
【００２４】
図３に示されるように、ＩＣチップ３は例えばＰ型半導体基板３ａ（Ｐｓｕｂ）を備えている。ＩＣチップ３の接地端子３ｂは、金属配線、Ｐ型半導体領域（Ｐ＋）、Ｐ型ウェル（Ｐ−ｗｅｌｌ）を介してＰ型半導体基板３ａと導通している。ＩＣチップ３の電源端子３ｃは、金属配線、Ｎ型半導体領域（Ｎ＋）を介してＮ型ウェル（Ｎ−ｗｅｌｌ）と導通している。
【００２５】
図４に示されるように、開封装置１５は、溶解液１７を収容するための容器１９と、樹脂封止型半導体装置の電位を制御するための外部電源装置２１、リード線２３及び対極２５を備えている。リード線２３は外部電源装置２１の正極に接続されている。対極２５は外部電源装置の負極に接続されている。対極２５は、例えば白金や金など、対極となりうる材料で形成されている。外部電源装置２１、リード線２３及び対極２５は電位制御機構を構成している。
【００２６】
樹脂封止型半導体装置１の開封工程について説明する。
ステップＳ１：図２（ａ）に示された樹脂封止型半導体装置１に対して、樹脂封止型半導体装置１全体を溶解液１７に耐性をもつ金属製マスクテープ１３で包む。ＩＣチップ３上の金属製マスクテープ１３に開口を設ける（図２（ｃ）を参照。）。又は、レーザー加工によってＩＣチップ３上の封止樹脂９の一部が除去された樹脂封止型半導体装置１（図２（ｂ）を参照。）に対して、樹脂封止型半導体装置１全体を金属製マスクテープ１３で包み、ＩＣチップ３上のみ開口しておく（図２（ｄ）を参照。）。
【００２７】
金属製マスクテープ１３は半田ボール１１に接触されている。これにより、金属製マスクテープ１３は半田ボール１１を介して銅ワイヤ７と電気的に接続されている。金属製マスクテープ１３は、溶解液１７から樹脂封止型半導体装置１を保護する役割と、リード線２３との導通を取る役割をもつ。
【００２８】
金属製マスクテープ１３は、溶解液１７に耐性をもつ金属製であればよいが、例えば銅製や白金製などの貴金属製であることが好ましい。例えば、金属製マスクテープ１３として、アルミニウム製テープよりも、銅製テープなどの貴金属製テープを使用することが好ましい。その結果、銅ワイヤ７に対する腐食抑制効果が高くなる。これは金属製マスクテープ１３と銅ワイヤ７の間に腐食電池ができていることが影響している。
【００２９】
ステップＳ２：金属製マスクテープ１３とリード線２３とを電気的に接続する。これにより、金属製マスクテープ１３と対極２５を、外部電源装置２１を介して接続する。
【００３０】
ステップＳ３：外部電源装置２１によって金属製マスクテープ１３に銅ワイヤ７の電位が通常の浸漬電位よりもアノード側となるよう電圧を掛ける。金属製マスクテープ１３の電位は例えば２Ｖから５Ｖの間とする。銅ワイヤ７の電位は、半田ボール１１等を介して金属製マスクテープ１３の電位と同じになる。
【００３１】
この電位状態で樹脂封止型半導体装置１を溶解液１７に漬け、ＩＣチップ３上の封止樹脂９を溶解除去する。この封止樹脂除去処理は公知技術と同じ方法で行われる。硝酸成分を含む溶解液１７は例えば発煙硝酸と濃硫酸の混合液である。発煙硝酸と濃硫酸の混合体積比は例えば１：１である。溶解液１７の液温は例えば９０度である。処理方法はビーカー等の容器１９への浸漬、又は電位制御機能を備えた装置とする。
【００３２】
上述のように、銅ワイヤ７の電位を通常の浸漬電位よりもアノード側、例えば２Ｖから５Ｖの間とした状態で封止樹脂除去処理を行う。これはアノード防食法を適用したもので、銅ワイヤ７の電位を浸漬電位よりも高い電位に維持し、銅ワイヤ７を不動態域にすることで、銅ワイヤ７の腐食を抑制できる。
【００３３】
また、図３に示されたように、Ｐ型半導体基板３ａと導通している接地端子３ｂに接続された銅ワイヤ７は、他の端子、例えば電源端子３ｃに接続された銅ワイヤ７と比べて、浸漬電位やそれより低い電位で腐食が速く断線しやすいという問題があった。この実施例は、Ｐ型半導体基板３ａと導通している接地端子３ｂに接続された銅ワイヤ７を浸漬電位よりも高い電位に維持した状態で封止樹脂除去処理を行うので、該銅ワイヤ７の腐食を防ぐことができる。
【００３４】
ステップＳ４：図２（ｅ）に示されるようにＩＣチップ３上の封止樹脂９が除去された後、溶解液１７や溶けた封止樹脂を有機溶剤等で洗浄する。その後、顕微鏡によるチップ表面観察を行う。
【００３５】
図５は、封止樹脂除去処理時の銅ワイヤの電位と銅ワイヤの総断線本数との関係の一例を示す図である。図５において、横軸は封止樹脂除去処理時の銅ワイヤの電位（Ｖ）、縦軸は総断線本数（本）を示す。
【００３６】
図６は、封止樹脂除去処理時の銅ワイヤの電位と銅ワイヤの断線割合との関係の一例を示す図である。図６において、横軸は封止樹脂除去処理時の銅ワイヤの電位（Ｖ）、縦軸は断線割合（％）を示す。
【００３７】
図５及び図６で用いたサンプルは２８０本の銅ワイヤ７が使用された樹脂封止型半導体装置１である。サンプルにおける２８０本の銅ワイヤ７のうち、３０本は接地端子３ｂと電気的に接続されたもの（図６において「接地端子」）であり、残りの２５０本は電源端子３ｃを含むその他の端子に接続されたもの（図６において「その他の端子」）である。
【００３８】
溶解液１７には混合体積比１：１の発煙硝酸と濃硫酸を使用し、９０℃まで加熱した。図２（ｂ）のようなレーザー開封装置による事前の封止樹脂９の除去は行わなかった。溶解液１７への浸漬時間は、銅ワイヤ７が露出し、ＩＣチップ３上の封止樹脂９が除去される時間の約３倍である３分間とした。金属製マスクテープ１３にはアルミニウム製を用い、対極２５には白金電極を用いた。
【００３９】
図５に示されるように、銅ワイヤ７の電位が負の電位では数本から１００本近くの銅ワイヤ７の断線が見られた。これに対し、銅ワイヤ７の電位が２Ｖから６Ｖでは断線が見られなかった。
【００４０】
また、図６に示されるように、銅ワイヤ７の電位が負の電位において全てのサンプルで接地端子３ｂに接続された銅ワイヤ７の断線割合（実線）がその他の端子に接続された銅ワイヤ７の断線割合（破線）に比べて高いのがわかる。
【００４１】
図７は、樹脂封止型半導体装置の開封装置の他の実施例を説明するための概略的な構成図である。図７において図４と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。
【００４２】
この実施例の開封装置１５は、図２（ｃ）又は図２（ｄ）に示されたように、ＩＣチップ３、配線基板５、銅ワイヤ７、封止樹脂９及び半田ボール１１を有し、金属製マスクテープ１３で包まれた樹脂封止型半導体装置１を開封可能なものである。
【００４３】
開封装置１５は、容器１９、外部電源装置２１、リード線２３、対極２５、パッキン２７及び押え治具２９を備えている。
【００４４】
容器１９は、溶解液１７を収容及び流すことが可能なものである。容器１９は溶解液噴出口１９ａと溶解液排出口１９ｂを有している。サンプルとしての樹脂封止型半導体装置１は一般的に数ｍｍ〜十数ｍｍ（ミリメートル）程度の大きさであり、容器１９は、このサンプルの大きさに対応可能な大きさであればよい。
【００４５】
リード線２３は、樹脂封止型半導体装置１を包んだ金属製マスクテープ１３に電気的に接続される。対極２５は、容器１９内で溶解液１７に接する位置に配置されている。リード線２３と対極２５は外部電源装置２１に電気的に接続されている。
【００４６】
外部電源装置２１は電圧計及び電流計を備えている。外部電源装置２１は、リード線２３と対極２５の間に所定の電圧を印加することにより、銅ワイヤ７の電位を制御する。
【００４７】
パッキン２７は、容器１９と樹脂封止型半導体装置１の間に配置され、溶解液１７の液漏れを防止するためのものである。パッキン２７はリング状であり、容器１９に取り外し可能に配置されている。
【００４８】
また、容器１９は対極２５を収容する部分にパッキン１９ｃを備え、パッキン１９ｃ部分で分解可能になっている。対極２５は容器１９に取り外し可能に配置されている。対極２５及びパッキン２７は、消耗すれば簡単に新しいものに交換できるように容器１９に配置されている。
【００４９】
押え治具２９は、金属製マスクテープ１３で包まれた樹脂封止型半導体装置１をパッキン２７側へ押し付けるためのものである。樹脂封止型半導体装置１は、押え治具２９によってパッキン２７側へ押さえつけられることによって位置固定される。
【００５０】
本実施例の開封装置１５の動作機能について説明する。
樹脂封止された樹脂封止型半導体装置１は、ＩＣチップ３の大きさ程度の樹脂開口部を残して金属製マスクテープ１３によってマスクされる。樹脂封止型半導体装置１の開封部に、マスクのための治具として中央に開口が設けられた例えばゴム製のリング状のパッキン２７が配置される。
【００５１】
一定温度に加熱された溶解液１７は溶解液噴出口１９ａから噴出されて容器１９内を満たす。エッチングに使用された溶解液１７は廃液として溶解液排出口１９ｂから容器１９外へ排出される。したがって、サンプルの交換のたびに溶解液１７を交換する作業は必要ない。
【００５２】
樹脂封止型半導体装置１の銅ワイヤ７は、配線基板５、半田ボール１１、金属製マスクテープ１３を介してリード線２３と電気的に接続される。リード線２３は電圧計電流計を備えた外部電源装置２１に接続されている。外部電源装置２１には、例えば白金や金などを材料とする対極２５も接続されている。
【００５３】
開封装置１５は、外部電源装置２１によってリード線２３と対極２５の間に電圧を印加することで、銅ワイヤ７の電位を浸漬電位よりもアノード側に維持しながら溶解液１７によるエッチング処理を行うことができる。
【００５４】
本実施例の開封装置１５を使った場合の開封方法の一例について説明する。
図７に示されるように、まず容器１９に対極２５及びパッキン２７を設置する。パッキン２７の上部に金属製マスクテープ１３によってマスクされた樹脂封止型半導体装置１を設置する。押え治具２９によって樹脂封止型半導体装置１を位置固定する。外部電源装置２１を用いて銅ワイヤ７の電位を例えば５Ｖに設定する。
【００５５】
加熱した溶解液１７を溶解液噴出口１９ａから樹脂封止型半導体装置１側へ噴出させて容器１９内を満たす。銅ワイヤ７を使用した樹脂封止型半導体装置１の開封に際しては、例えば発煙硝酸と硫酸の混合液が９０℃に加熱されて使用される。薬液量は容器１９の大きさにもよるが一回につき数十ｍｌ（ミリリットル）程度必要となる。
【００５６】
外部電源装置２１を用いて銅ワイヤ７の電位を浸漬電位よりもアノード側に維持しながら溶解液１７による樹脂封止型半導体装置１のエッチング処理を行う。１分程度でＩＣチップ３上の封止樹脂９が除去され、ＩＣチップ３上部の開封作業が終了する。エッチング処理に使用された溶解液１７は廃液として溶解液排出口１９ｂから排出される。
【００５７】
図８は、樹脂封止型半導体装置の開封装置のさらに他の実施例を説明するための概略的な構成図である。図８において図７と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。
【００５８】
この実施例の開封装置１５は、図７を参照して説明した開封装置１５と比較して、容器１９の形状及び対極２５の配置が異なる。
対極２５は、容器１９から取り外し可能に、容器１９に接して配置されている。対極２５は、溶解液噴出口１９ａに繋がる貫通孔と、溶解液排出口１９ｂに繋がる貫通孔を備えている。パッキン２７は対極２５の上に配置されている。
【００５９】
この実施例の開封装置１５は、図７を参照して説明した開封装置１５と比較して、容器１９及び対極２５の構成が簡略化されている。
この実施例の開封装置１５の機能及び開封処理時の動作は、図７を参照して説明した開封装置１５と同様である。
【００６０】
図９は、樹脂封止型半導体装置の開封装置のさらに他の実施例を説明するための概略的な構成図である。図９において図８と同じ機能を果たす部分には同じ符号が付されている。
【００６１】
この実施例の開封装置１５は、図８を参照して説明した開封装置１５と比較して、パッキン２７及び押え治具２９を有していない点で異なる。
この実施例の開封装置１５において、樹脂封止型半導体装置１はリード線２３によって吊り下げられて位置固定される。
この実施例の開封装置１５の機能及び開封処理時の動作は、図７を参照して説明した開封装置１５と同様である。
【００６２】
図４及び図７から図９を参照して樹脂封止型半導体装置の開封装置の実施例を説明したが、本発明の樹脂封止型半導体装置の開封装置はこれらの実施例に限定されない。本発明の樹脂封止型半導体装置の開封装置は、溶解液中での前記銅ワイヤの電位を制御するための電位制御機構を備えた構成であれば、どのような構成であってもよい。
【００６３】
以上、本発明の実施例を説明したが、上記実施例での数値、材料、配置、個数等は一例であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【００６４】
例えば、本発明により開封される樹脂封止型半導体装置はＢＧＡパッケージに限定されない。本発明の樹脂封止型半導体装置の開封方法及び開封装置は、銅又は銅合金からなるボンディングワイヤを備えた樹脂封止型半導体装置であれば、どのようなパッケージ形態であっても開封処理の対象とすることができる。
【００６５】
また、溶解液は、発煙硝酸と濃硫酸の混合液に限定されず、一般に樹脂封止型半導体装置の開封に用いられる溶解液、例えば発煙硝酸、硫酸、発煙硫酸又はそれらの混合液でればよい。
【符号の説明】
【００６６】
１  樹脂封止型半導体装置
３ａ  Ｐ型半導体基板
７  銅ワイヤ
１７  溶解液
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６７】
【特許文献１】特開２０１１−１８７５１７号公報
【図１】
2014203934.tif 000003
【図２】
2014203934.tif 000004
【図３】
2014203934.tif 000005
【図４】
2014203934.tif 000006
【図５】
2014203934.tif 000007
【図６】
2014203934.tif 000008
【図７】
2014203934.tif 000009
【図８】
2014203934.tif 000010
【図９】
2014203934.tif 000011