УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВСКРЫТИЯ ПЛАСТИКОВЫХ КОРПУСОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ И МИКРОСХЕМ ЛАЗЕРОМ

Предлагаемая полезная модель относится к области производства изделий микроэлектроники, а именно к конструкциям устройств вскрытия пластиковых корпусов полупроводниковых приборов и микросхем с помощью лазера, применяемого с целью обеспечения доступа к элементам полупроводникового прибора или микросхемы для исследования состояния и анализа дефектов.
Известны устройства для вскрытия пластиковых корпусов полупроводниковых приборов и микросхем, состоящие из лазера, устройств совмещения и сканирования лазерного луча по месту расположения полупроводникового кристалла (см. статью A project report submitted in partial fulfillment of the requirement for the Degree of Master of Electrical Engineering, Faculty of Electrical and Electronics Engineering Universiti Tun Hussein Onn Malaysia, July 2015; см. Failure analysis of intergrated circuits, 63).
Вскрытие происходит за счет термического испарения полимерного материала под воздействием лазерного луча, при этом устройство совмещения и сканирования позволяет производить вскрытие корпуса непосредственно над поверхностью полупроводникового кристалла, что уменьшает температурный нагрев исследуемого полупроводникового прибора и сокращает время исследования.
Основными недостатками указанных устройств является то, что происходит разрушение полупроводникового кристалла в виде трещин и сколов, а также разрушение гибких выводов и металлизации полупроводниковых приборов или микросхем в виде обугливания при воздействии лазерного луча.
Перечисленные недостатки частично устранены в наиболее близком к предлагаемому устройстве для вскрытия пластиковых корпусов полупроводниковых приборов и микросхем, состоящем из лазера, устройства совмещения и сканирования лазерного луча по месту расположения полупроводникового кристалла, датчика окончания процесса вскрытия по изменению характера отражения лазерного луча (см. патент США №6335208 В1, класс H01L 21/00, Jan. 1, 2002).
Датчиком окончания процесса вскрытия является приемник отраженного от вскрываемой поверхности лазерного луча. Коэффициент отражения лазерного луча изменяется при достижении поверхности полупроводникового кристалла из-за того, что все полупроводниковые материалы и материалы, используемые в качестве металлизации полупроводниковых приборов, имеют более высокий коэффициент отражения, чем материал пластикового корпуса.
Однако при удалении пластикового материала корпуса металлизация полупроводникового кристалла и гибких выводов разрушается до изменения коэффициента отражения из-за температурного воздействия на поверхность кристалла через слой пластикового материала.
Таким образом, остается нерешенной проблема разрушения гибких выводов полупроводниковых приборов и микросхем, а также металлизации полупроводникового кристалла.
Техническим результатом данной полезной модели является вскрытие пластиковых корпусов полупроводниковых приборов и микросхем с использованием лазера без повреждения полупроводникового кристалла и гибких выводов.
Указанный технический результат достигается тем, что в отличие от известных устройств для вскрытия пластиковых корпусов полупроводниковых приборов и микросхем, состоящих из лазера, устройства совмещения и сканирования лазерного луча по месту расположения полупроводникового кристалла, датчика окончания процесса вскрытия, в предлагаемом устройстве для вскрытия пластиковых корпусов полупроводниковых приборов и микросхем в качестве датчика окончания вскрытия используют p-n переходы вскрываемого полупроводникового прибора или микросхемы.
Применение в качестве датчика окончания вскрытия p-n перехода вскрываемого полупроводникового прибора или микросхемы позволяет контролировать истинную температуру полупроводникового прибора или микросхемы в момент воздействия лазерного луча, и при достижении предельно допустимой температуры для данного типа полупроводниковых приборов или микросхем воздействие лазерного луча прекращают.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фигурами. На фиг. 1 приведен разрез устройства для вскрытия пластиковых корпусов полупроводниковых приборов или микросхем лазером, на фиг. 2 приведена эквивалентная схема контроля температуры кристалла, на фиг. 3 - градуировочная зависимость прямого напряжения на p-n переходе на основе карбида кремния от температуры.
Позициями на фигурах 1, 2, 3 обозначены:
1 - вскрываемый полупроводниковый прибор или микросхема в пластиковом корпусе;
2 - полость, выжженная лазером в пластиковом корпусе;
3 - полупроводниковый кристалл;
4 - лазер с устройством сканирования и совмещения лазерного луча с кристаллом;
5 - микроскоп;
6 - устройство контроля температуры кристалла, подключаемое к рабочему р-n переходу;
7 - генератор тока;
8 - вольтметр;
9 - столик;
10 - лазерный луч;
11 - наблюдатель;
12 - p-n переход полупроводникового прибора или микросхемы, являющийся датчиком температуры.
На фиг. 1 изображен разрез устройства для вскрытия пластиковых корпусов полупроводниковых приборов или микросхем лазером, который состоит из столика 9, на котором располагают полупроводниковый прибор или микросхему в пластиковом корпусе 1, лазера с устройством сканирования и совмещения лазерного луча с кристаллом 4, микроскопа 5 для контроля процесса наблюдателем 11, устройства контроля температуры кристалла 6, состоящего из генератора тока 7 и вольтметра 8, которое подключено к одному из р-n переходов полупроводникового прибора или микросхемы 12.
Работает устройство следующим образом: перед вскрытием пластикового корпуса на исследуемой микросхеме с помощью характериографа находят рабочий р-n переход. К рабочему р-n переходу подключают устройство контроля температуры кристалла 6 (фиг. 2). Далее снимают градуировочную зависимость прямого напряжения на р-n переходе 12 от температуры. На фиг. 3 представлена градуировочная зависимость прямого напряжения на р-n переходе 12 на основе карбида кремния от температуры. Важным моментом при снятии градуировочной зависимости прямого напряжения на р-n переходе 12 от температуры является правильный выбор величины рабочего тока генератора тока 7.
2
2
Рабочий ток генератора тока 7 не должен быть большим, чтобы не повредить элементы полупроводникового прибора или микросхемы. Кроме того, величину рабочего тока выбирают таким образом, чтобы зависимость прямого напряжения на р-n переходе 12 от температуры была достаточно сильной, например, для pn-перехода на карбиде кремния плотность рабочего тока должна быть меньше 0,05 А/мм площади перехода; для кремния плотность рабочего тока можно увеличить до 0,5 А/мм площади перехода, чтобы рабочая точка диода не попадала в точку нулевого температурного коэффициента прямого падения напряжения.
Далее вскрываемый полупроводниковый прибор или микросхема в пластиковом корпусе 1 с подключенным устройством контроля температуры кристалла 6 помещают на столик 9 и проводят лазерную обработку. При воздействии лазерного луча 10 пластик корпуса полупроводникового прибора или микросхемы 1 начинает выгорать и испаряться. Для карбид кремниевого полупроводникового прибора или микросхемы максимальная температура нагрева кристалла составляет до 300°С, для кремниевого - до 175°С. При превышении температуры на р-n переходе 12 лазер с устройством сканирования и совмещения лазерного луча с кристаллом 4 отключают и в дальнейшем полость 2, выжженная лазером с устройством сканирования и совмещения лазерного луча с кристаллом 4 в пластиковом корпусе обрабатывают растворителями для удаления оставшегося тонкого слоя пластика.