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谈谈先进封装的失效分析

2023-12-21 14:35:00 来源: 蔡司

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先进封装技术给半导体行业带来了变革，市场对更小、更快、更低能耗、更大算力的电子设备的需求驱动了近年来先进封装的快速发展，它追求结构的进一步微型化、更高集成度、更多功能性，以及更好的散热控制。

然而，这些先进性也给失效分析带来了新的挑战。失效分析在识别和理解先进封装失效的根本原因中发挥了重要作用，这使厂商可采取适当的改进措施以改善生产工艺、设计优化、材料选择，对提升良率、可靠性和产品性能非常关键。失效分析同时也可优化测试和生产流程，减少返工和报废，对成本减低做出重要贡献。

▲当前先进封装的失效分析存在诸多挑战

难点一：结构、尺寸和材料的创新

复杂的封装结构如flip chip，3D封装和系统级封装，使找到或识别失效的根本原因非常困难。微缩化和高密度的互联结构给精确识别和分析缺陷带来挑战。另外，多层堆叠的互联和多样的封装材料进一步提高了失效分析的难度。

3D X射线检测的高分辨三维成像和无损的特点使它逐渐成为先进封装失效分析的必要手段。

Ga FIB作为高精度定点样品制备和表征设备可以对先进封装失效分析提供帮助，高精度离子束（查看更多）可以精确加工样品截面，高性能电子镜筒实现大视野高分辨成像，并搭配EDS进行成分分析。

▲晶圆级扇出（WLFO）封装中C4 bump的裂纹和元素分析

难点二：深埋结构的触达

此外，难以触及到先进封装内部的结构和互联使电性探针测试和物性检测更具挑战性，如3D封装或倒装芯片。

基于FIB3.0的蔡司高通量样品制备解决方案，将飞秒激光与双束电镜结合，通过飞秒激光实现快速且精确的大体积样品制备，触及到深埋在内部的互联结构，也避免了常规机械研磨制样造成的应力损伤。

▲使用飞秒激光和离子束制备的不同先进封装结构的截面及制样用时

难点三：兼顾效率和成本

时效和成本限制同样对先进封装的失效分析带来限制，尤其是大批量量产的环境下进行失效分析。快速和高效费比的分析技术成为市场的需求，从而在有效识别和解决失效时减少对生产的影响。

在不同设备间切换样品时常需费时重新定位感兴趣区域，关联显微技术有效地解决这一难题，不仅可以在光镜和电镜之间实现关联，也可以在3D X射线显微镜和电镜之间完成关联。

总之，失效分析对先进封装技术的继续创新和成功至关重要，它为提升良率、可靠性和产品性能提供关键线索。而复杂结构、微缩化、高集成度、可触达性等因素带来各种挑战，克服这些挑战需要利用专业的分析设备、开发先进的分析技术和高效费比的方案从而满足日益增长的先进封装需求。

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责任编辑：sophie

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