PL227418B1 - Sposób chemicznej ekstrakcji struktury półprzewodnikowej i warstwy izolacyjnej z podzespołów elektronicznych - Google Patents
Sposób chemicznej ekstrakcji struktury półprzewodnikowej i warstwy izolacyjnej z podzespołów elektronicznychInfo
- Publication number
- PL227418B1 PL227418B1 PL409775A PL40977514A PL227418B1 PL 227418 B1 PL227418 B1 PL 227418B1 PL 409775 A PL409775 A PL 409775A PL 40977514 A PL40977514 A PL 40977514A PL 227418 B1 PL227418 B1 PL 227418B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- etching
- seconds
- carried out
- semiconductor structure
- subassembly
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 37
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 14
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims description 9
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 29
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 claims description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010951 brass Substances 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 235000010299 hexamethylene tetramine Nutrition 0.000 claims description 3
- VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N hexamethylenetetramine Chemical compound C1N(C2)CN3CN1CN2C3 VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- HIFJUMGIHIZEPX-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid;sulfur trioxide Chemical compound O=S(=O)=O.OS(O)(=O)=O HIFJUMGIHIZEPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Weting (AREA)
- Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób chemicznej ekstrakcji struktury półprzewodnikowej i warstwy izolacyjnej z podzespołów elektronicznych zwłaszcza typu MOSFET, PLCC, SO, QFP i QFN w celu wykrycia uszkodzeń wewnętrznej struktury półprzewodnikowej oraz warstwy izolacyjnej i wewnętrznych połączeń a także w celu zbadania oryginalności podzespołu elektronicznego.
Montaż nowoczesnych, zaawansowanych konstrukcyjnie układów scalonych np. obudów wielowyprowadzeniowych z wyprowadzeniami umieszczonymi pod obudową oraz układów scalonych o krótkich odległościach między strukturami powoduje konieczność stosowania nowych, niszczących metod oceny jakości wewnętrznej struktury i połączeń podzespołu, wykorzystywanych w analizie awaryjności podzespołów i do oceny technologii montażu.
Ekstrakcja struktury półprzewodnikowej i warstwy izolacyjnej polega na usunięciu polimerowej lub kompozytowej obudowy, metalowej ramki wyprowadzeń oraz podłoża stanowiącego odbiornik ciepła, w postaci litego, metalicznego elementu.
Znane sposoby ekstrakcji struktury półprzewodnikowej i warstwy izolacyjnej z podzespołów elektronicznych można podzielić na sposoby mechaniczne, w których obudowa podzespołu i kolejne warstwy podzespołu są usuwane przy użyciu plazmy i/lub wiązki laserowej, sposoby trawienia chemicznego oraz sposoby mieszane mechaniczno-chemiczne.
W sposobie chemicznym do roztwarzania obudowy z tworzywa lub ceramicznej oraz trawienia poszczególnych warstw podzespołu stosowane są kwasy nieorganiczne np. azotowy, siarkowy oraz ich mieszaniny, kwas solny, fosforowy lub kwas fluorowodorowy.
Skład roztworów trawiących stosowanych w tym sposobie zależy nie tylko od materiału, z którego wykonana jest obudowa, ale także od materiałów, z których wykonane są inne elementy podzespołu, takie jak połączenia drutowe, podstawa montażowa, czy wyprowadzenia. Sposoby stosowane do ekstrakcji struktury półprzewodnikowej są podobne do sposobów stosowanych przy dekapsulacji podzespołów elektronicznych.
W opisach patentowych US2004/0018651 A1 i US6709888B2 przedstawiono sposób chemicznej dekapsulacji, który polega na usuwaniu fragmentu obudowy podzespołu elektronicznego wykonanego z polimeru lub ceramiki w celu odsłonięcia układu scalonego przy zastosowaniu dymiącego kwasu azotowego i siarkowego zmieszanych w proporcji od 3:1 do 6:1. Trawienie obudowy prowadzone jest w sposób automatyczny w specjalnej komorze trawiącej w temperaturze < 60°C. Sposób jest znamienny tym, że zastosowana w mieszaninie trawiącej proporcja kwasów oraz niska temperatura trawienia nie powodują uszkodzenia miedzi lub usuwają ją w nieznacznym stopniu.
W innych znanych patentach opisy dotyczą dekapsulacji podzespołów w obudowach z wyprowadzeniami sferycznymi pod obudową, wykonanych w technologii „Package on Package”. Na przykład w patencie US 6358852B1 jako podstawowy stosuje się sposób mechanicznego usuwania części obudowy wielochipowych układów scalonych, a następnie trawienie plazmowe. Sposób trawienia chemicznego stosuje się jako alternatywną metodę w celu oceny chipu umiejscowionego od spodniej strony podzespołu. Po wstępnym mechanicznym usunięciu fragmentu tego rodzaju obudowy i chemicznym wytrawieniu górnego układu scalonego trawienie chemiczne prowadzi się w specjalnym urządzeniu ze strumieniowym dozowaniem dymiącego kwasu siarkowego o temperaturze 200°C.
W opisie patentowym US 7,666,321 B2 proces trawienia chemicznego z użyciem dymiącego kwasu azotowego jest stosowany jako ostatni etap dekapsulacji podzespołów z połączeniami sferycznymi. Trawienie jest prowadzone w temperaturze 60-100°C w czasie od 30 sekund do 5 minut.
Dekapsulacja podzespołów elektronicznych i ekstrakcja struktury sposobem chemicznym opisane w znanych patentach prowadzone są w specjalnych urządzeniach, które zapewniają automatyzację procesu. Są to jednak urządzenia kosztowne, które ponadto wymagają specjalnego i dostosowanego do danego typu obudowy wstępnego przygotowywania podzespołu.
Celem wynalazku jest opracowanie sposobu chemicznej ekstrakcji struktury półprzewodnikowej i warstwy izolacyjnej z podzespołów elektronicznych zwłaszcza typu MOSFET, PLCC, SO, QFP i QFN, która jest wykonywana manualnie i nie wymaga wstępnego przygotowania podzespołu.
Sposób chemicznej ekstrakcji struktury półprzewodnikowej i warstwy izolacyjnej z podzespołów elektronicznych typu MOSFET, PLCC, SO, QFP i RFN, według wynalazku, polega na selektywnym rozpuszczaniu kolejnych elementów podzespołu, aż do wydzielenia krzemowej i ceramicznej struktury. Ekstrakcja jest prowadzona od spodniej części podzespołu i w pierwszym etapie rozpuszczaniu podPL 227 418 B1 lega podłoże stanowiące odbiornik ciepła. Jest to metaliczna warstwa: najczęściej miedź, mosiądz lub aluminium.
W tym celu badany podzespół umieszcza się w zlewce na płycie grzejnej, nagrzanej do temperatury 90°C, po czym podzespół zalewa się taką ilością roztworu trawiącego, aby był on całkowicie zanurzony.
Skład roztworu trawiącego jest dobierany w zależności od składu materiału podłożowego. W przypadku miedzi i mosiądzu jest to mieszanina stężonego kwasu azotowego i kwasu siarkowego w proporcji 1:1 z dodatkiem od 10 do 20 ml kwasu solnego na 1 dcm3 mieszaniny.
Warstwy aluminiowe są wytrawiane w roztworze stężonego kwasu azotowego i stężonego kwasu solnego w proporcji HCl:HNO3:H2O 1:1:1.
Trawienie prowadzi się w czasie od 15 do 40 sekund. Następnie trawiony element płucze się w wodzie dejonizowanej i poddaje czyszczeniu w acetonie z wykorzystaniem ultradźwięków w czasie od 15 do 30 sekund. Procesy trawienia, płukania i czyszczenia prowadzi się przemiennie aż do całkowitego rozpuszczenia warstwy metalicznej.
W drugim etapie prowadzi się proces trawienia kolejnych warstw podzespołu oraz obudowy w roztworze kwasu siarkowego i wody utlenionej (30%) w proporcji od 6:1 do 8:1 z dodatkiem urotropiny w ilości od 1 do 15 mg na 1 dcm3 mieszaniny trawiącej, w temperaturze od 90 do 100°C w czasie od 10 do 30 sekund. Po każdym okresie trawienia element poddaje się płukaniu w wodzie dejonizowanej i czyszczeniu w acetonie w płuczce ultradźwiękowej w czasie od 10 do 20 sekund. Operacje trawienia, płukania i czyszczenia powtarza się aż do wyekstrahowania struktury półprzewodnikowej. Kontrolę procesu trawienia prowadzi się przy użyciu szkła powiększającego, mającego powiększenie 15X.
P r z y k ł a d:
Podzespół w obudowie MOSFET z podłożem miedzianym umieszcza się w zlewce na płycie grzejnej nagrzanej do temperatury 90°C i zalewa 50 ml roztworu trawiącego o składzie: stężony kwas azotowy i stężony kwas siarkowy w proporcji 1:1 z dodatkiem 1 ml stężonego kwasu solnego. Proces trawienia obudowy prowadzi się przez 30 sekund, a następnie podzespół poddaje się płukaniu w wodzie dejonizowanej i czyszczeniu w acetonie. Proces czyszczenia prowadzi się w płuczce ultradźwiękowej przez 15 sekund. Procesy trawienia, płukania i czyszczenia prowadzi się przemiennie aż do całkowitego rozpuszczenia podłoża. W drugim etapie prowadzi się proces usuwania kolejnych warstw podzespołu oraz obudowy w roztworze kwas siarkowego i wody utlenionej (30%) w proporcji 8:1 dodatkiem urotropiny w ilości 5 mg na 1 dcm3 mieszaniny trawiącej w temperaturze 100°C w czasie 15 sekund. Po każdym okresie trawienia element poddaje się płukaniu w acetonie w płuczce ultradźwiękowej przez 10 sekund, a następnie kontroli za pomocą szkła powiększającego o powiększeniu 15X. Operacje trawienia i płukania powtarza się aż do wyekstrahowania krzemowej struktury półprzewodnikowej.
Opracowany sposób chemicznej ekstrakcji struktury półprzewodnikowej i warstwy izolacyjnej z podzespołów elektronicznych może być stosowany w zakładach wykonujących montaż elektroniczny oraz zakładach wytwarzających sprzęt elektroniczny, które potrzebują nowych metod oceny jakości wewnętrznej struktury półprzewodnikowej, połączeń wewnętrznych i warstwy izolacyjnej AlN (ceramicznej), nowych, zaawansowanych konstrukcyjnie układów scalonych oraz oceny technologii montażu.
Sposób według wynalazku jest również wykorzystywany do rozróżnienia oryginalnego podzespołu elektronicznego od podrobionego. Ma to duże znaczenie, gdyż podrabiane elementy powodują nie tylko duże straty finansowe, ale też powodują niebezpieczne dla użytkowników uszkodzenia wyrobów.
Claims (3)
1. Sposób chemicznej ekstrakcji struktury półprzewodnikowej i warstwy izolacyjnej z podzespołów elektronicznych, w którym badany podzespół umieszcza się w zlewce na płycie grzejnej, nagrzanej do temperatury 90°C, po czym podzespół zalewa się taką ilością roztworu trawiącego, aby był on całkowicie zanurzony, znamienny tym, że proces wydzielenia struktury wykonuje się manualnie od spodniej części podzespołu elektronicznego poprzez selektywne trawienie najpierw metalowego podłoża a następnie kolejnych warstw podzespołu wraz z obudową, przy czym trawienie warstwy metalicznej podłoża prowadzi się w czasie od 15
PL 227 418 B1 do 40 sekund, następnie trawiony podzespół płucze się w wodzie dejonizowanej i poddaje czyszczeniu w acetonie z wykorzystaniem ultradźwięków w czasie od 15 do 30 sekund, a procesy płukania i czyszczenia prowadzi się przemiennie aż do całkowitego rozpuszczenia warstwy metalicznej, po czym prowadzi się proces trawienia kolejnych warstw podzespołu oraz obudowy w roztworze kwasu siarkowego i wody utlenionej (30%) w proporcji od 6:1 do 8:1 z dodatkiem urotropiny w ilości od 1 do 15 mg na 1 dcm3 mieszaniny trawiącej, w temperaturze od 90°C do 100°C w czasie od 10 do 30 sekund, a po każdym okresie trawienia podzespół poddaje się płukaniu w wodzie dejonizowanej i czyszczeniu w acetonie w płuczce ultradźwiękowej w czasie od 10 do 20 sekund, a operacje trawienia, płukania i czyszczenia powtarza się aż do wyekstrahowania struktury półprzewodnikowej, przy czym kontrolę procesu trawienia prowadzi się przy użyciu szkła powiększającego o powiększeniu co najmniej 15X.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do trawienia podłoży miedzianych i mosiężnych roztwór trawiący składa się z mieszaniny stężonego kwasu azotowego i kwasu siarkowego w proporcji 1:1 z dodatkiem kwasu solnego w ilości od 10 do 20 ml na 1 dcm3 mieszaniny.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do trawienia podłoży aluminiowych roztwór trawiący składa się z mieszaniny stężonego kwasu azotowego i stężonego kwasu solnego w proporcji HCl:HNO3:H2O 1:1:1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL409775A PL227418B1 (pl) | 2014-10-13 | 2014-10-13 | Sposób chemicznej ekstrakcji struktury półprzewodnikowej i warstwy izolacyjnej z podzespołów elektronicznych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL409775A PL227418B1 (pl) | 2014-10-13 | 2014-10-13 | Sposób chemicznej ekstrakcji struktury półprzewodnikowej i warstwy izolacyjnej z podzespołów elektronicznych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL409775A1 PL409775A1 (pl) | 2016-04-25 |
| PL227418B1 true PL227418B1 (pl) | 2017-11-30 |
Family
ID=55762066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL409775A PL227418B1 (pl) | 2014-10-13 | 2014-10-13 | Sposób chemicznej ekstrakcji struktury półprzewodnikowej i warstwy izolacyjnej z podzespołów elektronicznych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL227418B1 (pl) |
-
2014
- 2014-10-13 PL PL409775A patent/PL227418B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL409775A1 (pl) | 2016-04-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10580732B2 (en) | Semiconductor device | |
| JPH09181028A (ja) | 半導体素子の洗浄液 | |
| CN111430219B (zh) | 金属线的去层方法以及器件缺陷检测方法 | |
| Tseng et al. | Post Cu CMP cleaning process evaluation for 32nm and 22nm technology nodes | |
| PL227418B1 (pl) | Sposób chemicznej ekstrakcji struktury półprzewodnikowej i warstwy izolacyjnej z podzespołów elektronicznych | |
| PL229726B1 (pl) | Sposób chemicznej ekstrakcji struktury półprzewodnikowej i warstwy izolacyjnej z podzespołów elektronicznych typu PLCC, SO, QFP i QFN | |
| US20150147881A1 (en) | Passivation ash/oxidation of bare copper | |
| TW561538B (en) | Method of preventing tungsten plugs from corrosion | |
| JP4930833B2 (ja) | セラミックス回路基板およびその製造方法 | |
| CN115799077B (zh) | 一种覆铜陶瓷基板台阶蚀刻方法 | |
| US20070181532A1 (en) | Cmp clean process for high performance copper/low-k devices | |
| CN103456618B (zh) | 用于显现mos器件的aa结构缺陷的腐蚀方法 | |
| PL237096B1 (pl) | Sposób chemicznej dekapsulacji podzespołów elektronicznych | |
| PL229725B1 (pl) | Sposób chemicznej dekapsulacji podzespołów elektronicznych w obudowach SOT, VTLA, QFP i QFN | |
| US10170295B2 (en) | Flux residue cleaning system and method | |
| JP2006196592A (ja) | 樹脂封止型半導体装置の検査方法 | |
| JP2011155037A (ja) | エッチング試験方法 | |
| Fu et al. | A new method to prevent aluminum pad corrosion | |
| US20020115296A1 (en) | Method for avoiding erosion of conductor structure during removing etching residues | |
| CN101110348A (zh) | 微电子元件的表面处理、分类与组装方法及其储存结构 | |
| KR100598287B1 (ko) | 반도체 소자의 세정 방법 | |
| Ogawa et al. | Pt Etching Method at Low Temperature Using Electrolyzed Sulfuric Acid Solution | |
| CN107170665B (zh) | 一种在氧化硅湿法刻蚀中降低硅损伤的方法 | |
| Zheng et al. | Failure analysis of the winding inductor caused by hot dip coating tin | |
| McCluskey et al. | Decapsulation of Copper Wire Bonded Devices |