半导体器件DPA检验操作指导书.docx

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1、半导体器件DPA检验操作指导书1 .目的本操作指导书为公司半导体器件DPA检验规范的理解和细化，为实际的执行提供试验方法和操作指导。2 .适用范围适用于公司1103类、3543类、46类半导体IC器件以及15类半导体分立器件。3 .引用标准半导体器件DPA检验规范IC器件DPA数据库分立器件DPA数据库供应商器件规格书或技术资料4 .仪器设备、工具及耗材4. 1OLYPUS高倍立体显微镜或LEICADMLM金相显微镜及相关照相设备；4.2COMETX-Ray透视机；4.3Nisene化学开封机；4.4CD-2800超声波清洗机；4.5 电加热炉、游标卡尺、斜口钳、镒子、夹钳、烧杯、玻璃棒、磨片

2、砂纸、载玻片、定性滤纸、锡纸、棉棒、气枪、双面胶；4.6 浓硫酸、稀硝酸、氢氧化钠、发烟硝酸、浓盐酸、酒精、丙酮、水。5.操作方法或步骤半导体器件的DPA分析通常按照以下顺序进行：器件外观丝印、标识查检内部结构查检芯片版图、尺寸查检。详细操作步骤如下：5. 1外观丝印、标识查检对于封装较小的器件，把样品放于载波片上，正面（有丝印的那面）朝上，开启立体显微镜电源,调整好灯光亮度和角度，先调整显微镜放大倍数到合适位置，再对焦距进行细调，能清晰、完整地看到器件本体上的字迹即可。对于封装较大的器件，可以直接目检。检验完拍照进行记录。器件本体上的型号或型号代码（DeViCeCode）,厂家LoG0、RO

3、HS标识、批次信息等，必须与IC器件DPA数据库和分立器件DPA数据库中的要求一致。注意有些厂家的不同型号的器件的Marking或MarkingCOde可能是一样的，但封装不一样（如下图），通过检验封装尺寸可以区分开来。5.2内部结构查检内部结构查检主要查检器件各个组成部分（包括键合丝、散热片、金属连接部分、陶瓷基片、焊料、硅凝胶等部分）的形状、尺寸、颜色、各部分连接情况、焊接层质量等是否满足IC器件DPA数据库和分立器件DPA数据库中的要求。主要通过两种方法进行鉴别：XRay透视和器件开封。对于不宜用X-Ray来进行观测的器件或器件局部，可以通过开封来观测。5.2.1X-Ray透视首先按规定

4、穿好防辐射服，打开XRay透视机进行预热30分钟以上，然后把被测器件样品编号，做好标记，然后拍摄器件的正视图、侧视图，以及能反映器件内部结构特征的其它方向的视图并拍照，对于关键尺寸，必要时进行测量并记录。除观察芯片是否存在开裂、缺角、表面钝化层破裂等异常现象外,还需注意：若内部为键合连接方式，注意观察样品的键合情况有无异常（如键合线过长、过短、塌丝或交叉等）；若内部为铜条连接方式，注意观察两侧的铜条是否平行一致，有无倾斜、芯片不正、焊锡不均匀等异常：对于有散热片的封装，需同时注意散热片、芯片或陶瓷基片之间的焊锡是否均匀、过多或过少，焊接层是否有空洞等。示例图片如下：顶视图侧视图键合连接的器件顶

5、视图侧视图铜条连接的器件问题器件图片如下:芯片偏位陶瓷基板厚度不一致5. 2.2开封对于不宜用XRay来进行观测，或者通过开封后能更快捷、更一目了然分辨出不同之处的器件或者器件局部，可以通过开封后再进行观测，比如散热片、金属框架、陶瓷基片、焊料、硅凝胶、键合丝等。开封的具体方法和步骤详见5.3。5.3芯片版图、尺寸查检对器件进行内部结构查检后，可以进行开封。开封的方法主要有3种：化学开封机开封、酸煮开封和机械开封。开封后，对芯片版图、尺寸进行查检并拍照、记录。半导体器件的开封类型推荐如下：对于IC类器件，优先使用化学开封机开封，对于芯片体积较大或封装独特的IC类器件，不宜用化学开封机开封的，可

6、以采用酸煮开封的方法进行开封。对于用环氧树脂进行封装并填充的分立器件，采用酸煮开封的方法进行开封；对于用玻璃或金属封装的分立器件，采用机械开封的方法进行开封；对于功率模块（采用螺丝安装，内部灌有硅胶的），采用机械开封的方法进行开封。以上方法是目前通常的做法，随着设备、开封技术的不断完善，可能还会有其它更好的方法，因此实际操作时不拘泥于上面所说的方法，一切以有效、方便快捷、安全为准。如果一种方法开封的效果不好，可以多种方法结合起来进行。5. 3.1化学开封机开封此种方法的具体操作请参照DCapDelta2iseriesdsystem开封机操作指导书。6. 3.2酸煮开封具体操作方法如下：1）首先

7、用干净的纸巾把烧杯内部擦干，然后把器件轻放入烧杯中。同一烧杯中放置的器件数量不要过多，且封装大小相差较大的器件不能放在一个烧杯中，多个器件最好平铺放置，尽量不要垂直叠放在一起，以防不能完整腐蚀掉外壳。2）戴上防护手套，拧开装有浓硫酸的玻璃瓶瓶盖，双手抓紧玻璃瓶下半部（注意不要单手，防止玻璃瓶滑落，伤害到身体），慢慢倾斜玻璃瓶体，往烧杯中倒入一定量的酸液，注意酸液的量不宜过多，一是浪费，而是量多了，加热时间变长，酸液温度不平衡，腐蚀效果不佳。液面高于器件本体最高位置约25mm为宜。3）然后用夹钳将烧杯夹起，放在电加热炉的中间位置，放下玻璃门至最低档位，调整电加热炉的加热档位到合适位置，开启电源。

8、分立器件的加热时间推荐值如下：封装类型加热时间推荐值（针对中档功率）T0-247T0-3P2535分钟T0-220D2PAK2030分钟DPAK、SMC、case267-03、D0-2012025分钟SMB、SMA、Do-41、Do-15、SO-8、PowerPAKSO-8、1.FPAK、TDSON-6、TDS0N-81520分钟S0T-23及更小的封装810分钟TO-264、SOT-227及更大的非模块封装3040分钟加热过程中，注意产生的泡沫不要从烧杯中溢出，此时应提前切断电源。对T0-247及更大的封装且器件数量较多时，要尽量选用较大的烧杯。4）时间到后，切断电源。由于此时烧杯中的液体比

9、较滚烫，先不要移动烧杯，静置510分钟，待烧杯内的液体液面稳定后，使用夹钳将烧杯移至干燥的平台上放置30分钟以上，使其冷却。5）待烧杯内的液体完全冷却到室温后，戴上防护手套，用夹钳夹住烧杯，使其倾斜，慢慢将烧杯内的残余液体倒入废液回收瓶内，倒完后盖紧废液回收瓶，放回原处。6）打开水龙头，注意水量不能太大，把夹钳夹住烧杯放在水流下方，冲洗里面的残留物，重复清洗几次；然后把烧杯放入超声清洗机中继续清洗，注意烧杯中要留一定的水，重复清洗，直至芯片上没有较明显的杂质。7）清洗完后，用气枪吹干芯片表面的水分和其它残留物，芯片较小的最好自然凉干。8）最后将清洗好的芯片放置在载波片上，打开立体或金相显微镜，

10、进行仔细观察并拍照。主要观察芯片的版图形状、各部分尺寸大小和表面是否光滑、连续、是否有异常条纹或符号，并与DPA样品库进行比对。如果发现芯片表面没有清洗干净，可能需要重新进行多次超声清洗和吹干。9）对于轴向封装或内部采用铜片连接的器件，还需要用稀硝酸去除上面的铜，操作步骤和顺序基本同上，不同的地方是：（1）放在加热炉上加热时，要用玻璃盖盖住烧杯（留一小口），防止酸液快速挥发掉。（2）加热的时间，以观测到铜片被完全腐蚀掉为准。对于用铝线键合的芯片，如果需要去除铝引线或芯片表面的铝层，可以用氢氧化钠加水配成碱性溶液或采用盐酸进行腐蚀，操作步骤与去铜类似。对于玻璃球封装的器件（例如四$59-（）4封

11、装），需要用王水腐蚀，王水的配制方法为：由浓硝酸与浓盐酸按照体积1:3的比例混合而成，尽量保证混合均匀，操作时避免人身伤害和酸液过度挥发。5 .3.3机械开封对于玻璃轴向封装的器件，由于芯片与引脚的钉头是自然接触、没有使用焊料的，可以直接用斜口钳开封，步骤如下：1）将器件紧握在一只手的掌心位置，保持器件平衡放置，另一只手捏紧斜口钳，将斜口钳的钳口的前端夹住器件本体的接近中间位置（稍微偏离正中间l3mm,以免损坏芯片），握紧手掌（防止芯片逃逸出去），用力，使玻璃体断裂成两半，注意不要用力过猛，以防芯片碎裂。此项操作也可放在一个密闭的空间（比如胶袋、玻璃缸）中操作。2）玻璃体开裂后，可以观测到芯片

12、和两端的电极，可以用镣子轻轻夹起芯片放在载波片上，然后开启显微镜进行观测和拍照。示例图片如下：对于功率模块（采用螺丝安装，内部灌有硅胶的），可以采用斜口钳从外壳的边沿开始，截一截地去掉封装外壳，注意掌握力度和用力的方向，不要使芯片受到额外的机械应力。去除外壳后，如果里面的硅胶是透明的，先拍照记录；如果是硬胶，可以通过酸煮的方法去掉，如果是软胶，可以用较软的卫生纸轻轻去掉硅胶，注意不要拉扯键合丝。芯片版图、尺寸查检示例图片如下:MOSFET元胞尺寸测量6 .合格判据检验项目检验方法判定标准内部结构观察内部各组成部分（包括散热片、金属连接部分、陶瓷基片、焊料、硅凝胶、键合丝等部分）的形状、尺寸、颜

13、色、各部分连接情况、相对位置、焊接层质量，测量芯片与引脚（或键合线）的距离，同DPA数据库进行比较。内部各部分结构形状及相对位置与DPA数据库的一致；关键尺寸误差控制在10%以内；样品的内部间隙根据器件DataShee1,或对应的安规证书进行判定，要求测量数据大于器件标称的内部间隙的下限。芯片版图拍照并测量关键尺寸，同DPA数据库进行比较。对于芯片较大的，用游标卡尺测量;对于芯片较小的，用显微镜软件拍照后测量。整个芯片尺寸是必测项目，芯片图形局部尺寸是可选项目。芯片轮廓清晰，没有明显异常现象；芯片上的厂家标示（包含厂家Logo,器件型号等信息）正确；版图形状与DPA数据库的一致；关键尺寸误差控

14、制在5%以内。整个芯片尺寸芯片图形局部尺寸7 .操作注意事项7.1 操作人员需培训合格后方能上岗操作，注意人员及设备安全；7.2 器件开封过程中，随时观察，防止酸液外溢；7.3 开封结束，所有设备、用具整理好后回归原位和原始状态；7.4 器件腐蚀时封装大小差异较大的不要放在同一烧杯里，放入同一一烧杯的器件数不宜过多；7.5 器件开封时间因不同的器件、不同的酸液浓度及品质而可能不一样，需要靠多次试验来积累经验，要防止时间过短，没有完全腐蚀掉或者时间太长，芯片遭到破坏。7.6 内部结构查检时，是采用X-Ray还是开封，视具体情况而定，X-Ray不是必做项目。7.7 若实际检验过程中发现DPA库中没有样品数据信息，请通知DPA规范制定者。