[发明专利]半导体器件封装结构的检测方法

说明书

本发明提供了一种半导体器件封装结构的检测方法，包括：利用热阻测试仪检测待测的半导体器件封装结构，得到第一微分热阻结构函数曲线；对该封装结构进行失效试验；利用热阻测试仪检测该封装结构，得到第二微分热阻结构函数曲线；比较所得到的两条曲线，若第二曲线相对于第一曲线各点的偏离度均小于或等于偏离度阈值，则该封装结构未失效，若第二曲线相对于第一曲线存在偏离度大于偏离度阈值的点，则该封装结构失效，偏离度大于偏离度阈值的点所在的层结构曲线表示的层结构为该封装结构的失效部位。本发明所提供的方法能够在提高检测结果的准确性、降低检测过程的安全隐患、降低检测成本的基础上，实现对半导体封装器件的无损检测。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地说，涉及一种半导体器件封装失效的检测方法。

背景技术

半导体器件封装结构一般是由多种材料组成，以IGBT（Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管）模块为例，其结构如图1所示，包括：基板101，位于基板101一面上的第一焊层102，位于第一焊层102上的第一金属层103，位于第一金属层103上的陶瓷层104，位于陶瓷层104上的第二金属层，该第二金属层包括相互之间电性绝缘的第一部分105和第二部分106，位于第二金属层的第一部分105上的第二焊层107，位于第二焊层107上的IGBT芯片108，和电连接IGBT芯片108和第二金属层的第二部分106的引线109。

半导体器件在封装过程中可能会引入夹杂物、附着物等杂质，封装结构中出现空洞等问题，在工作过程中施加功率的变化或外界环境温度的变化等因素，这些均会引起封装结构热膨胀系数不同的各种材料产生不同的热应力，进而导致封装结构出现裂纹、分层等问题。当湿度较高或封装结构接触到焊剂、清洁剂等物质时，裂纹、分层等就成为潮气入侵的通路，潮气入侵引起化学反应，会使器件性能劣化，导致半导体器件封装失效。

因此，需要对器件封装结构进行检测，以判断器件封装结构是否失效，并定位失效位置。无损失效分析技术是半导体器件封装结构检测方法的一个主要发展方向，该技术可实现不必打开封装，对待测封装结构进行失效定位和失效分析。

无损失效分析方法可采用不同的技术实现，目前常用的主要有：X射线透视技术和反射式扫描声学显微技术。X射线透视技术是根据待测封装结构不同部位对X射线吸收率和透射率的不同，利用X射线通过待测封装结构各部位衰减后的射线强度，来检测待测封装结构内部缺陷的一种方法；透过待测封装结构各部位材料的X射线的强度随材料对X射线的吸收系数和厚度呈指数衰减，衰减的程度与待测封装结构各部位材料的品种、厚度和密度有关，材料的内部结构和缺陷对应产生灰黑度不同的X射线影像图，通过观察该影像图可实现对待测封装结构的失效定位和分析。扫描声学显微技术是利用超声波在介质中传输时，遇到不同密度或弹性系数的物质，会产生反射回波，而反射回波强度会因为材料密度的不同而有所差异的原理，向待测封装结构输出由压电换能器产生的超声波，将接收到的信号转化成图像，以高密度区为背景，待测封装结构中有空洞、裂缝、不良粘接和分层剥离等问题的位置会产生高的衬度，十分容易从背景中区分出来，得到失效定位和分析的结果。

上述两种对半导体器件封装结构的检测方法虽然能够做到无损检测，但是，X射线透视技术中，X射线对某些密度大的金属合金（如：含铅金属、过厚的材料）等并不能有效的穿透，导致检测结果不准确，且X射线在使用过程中存在安全隐患，而扫描声学显微镜技术中，所用到的压电换能器价格昂贵且需要保养，导致检测成本较高。

发明内容

本发明提供了一种半导体器件封装结构的检测方法，以在提高检测结果的准确性、降低检测过程的安全隐患、降低检测成本的基础上，实现对半导体封装器件的无损检测。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：