如“火眼金睛”的2D X-ray檢測,都能完成哪些任務?

日期:2022-08-01 10:54:00 瀏覽量:1211 標簽: 外觀檢測 失效分析

在上期文章中[外觀檢測完全看不出,這枚ADM4850ARZ已經(jīng)不是一般的假芯片了!],創(chuàng)芯檢測與您共同揭露了一顆仿冒AD芯片的真實面目。這枚芯片外表仿得“天衣無縫”,我們是通過2D X-ray檢測,從內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了它與正品的差異,再用開蓋測試最終“實錘”。

 

2D X-ray檢測如同“火眼金睛”,可以在不破壞樣品的情況下,將集成電路內(nèi)部的那些肉眼不可及的結構形態(tài)呈現(xiàn)出來。不論是揪出仿冒芯片的“本相”,還是探查芯片失效的原因,2D X-ray檢測都是我們檢測工程師必不可少的利器。

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從原理來講,X-ray是具有短波長的電磁波,穿透性通過不同密度的材料可在影像接收器留下深淺不同的影像。X-ray運用到集成電路檢測中可以無損獲取樣品內(nèi)部影像,從而觀察結構缺陷今天,創(chuàng)芯檢測帶來四個案例,來展示2D X-ray檢測在集成電路品質(zhì)檢測、失效分析和工藝評估三個方面的應用。

 

1. 集成電路品質(zhì)檢測


集成電路結構設計一般包含晶圓、鍵合絲、內(nèi)引腳、基島、粘結材料、塑封料等部分,其組裝的方式一般為晶圓使用粘結材料粘在基島上方,鍵合絲連接晶圓與基島及內(nèi)引腳兩端使其具有電氣性能,而塑封料保護內(nèi)部的晶圓、鍵合絲、內(nèi)引腳、基島結構不受破壞。

 

集成電路品質(zhì)檢測的核心,就是檢查這些內(nèi)部結構是否存在缺陷;對于多顆樣品的檢測,則要重視各樣品內(nèi)部結構的一致性。通過2D X-ray檢測,可在不破壞樣品的前提下查看其內(nèi)部結構,從而得出結論。

 

案例一:客戶送檢樣品兩顆,通過2D X-ray檢測可觀察到,樣品一的晶圓、鍵合絲、內(nèi)引腳、基島、粘結材料、塑封料均沒有品質(zhì)缺陷,而樣品二有多個引腳與晶圓之間沒有鍵合絲連接,這是顯而易見的品質(zhì)缺陷。

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鍵合絲缺失,使得樣品二的晶圓與引腳無法形成連接,因此這枚集成電路也就具備電氣性能。這樣的芯片如果上機,必然會失效。

 

案例二:收到客戶委托檢測的十枚樣品,客戶除了要觀察樣品內(nèi)部結構,還要對比各樣品間的一致性。通過2D X-ray檢測可以看到,這十枚樣品內(nèi)部的鍵合絲、晶圓、基島、粘結等均無異常而且結構一致。

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2D X-ray檢測不具有破壞性,極大方便客戶探知芯片內(nèi)部狀態(tài),從而避免上機失效帶來的損失。而在芯片已經(jīng)上機失效的情況下,2D X-ray檢測也能從集成電路內(nèi)部探查原因。

 

 2. 失效分析


2D X-ray檢測在集成電路失效分析中具有廣泛的應用,通過觀察樣品內(nèi)部結構的問題,即可快速鎖定失效的原因,快速準確且一目了然。

 

2D X-ray檢測的過程中,除了要觀察樣品的晶圓、鍵合絲、內(nèi)引腳、基島、粘結材料、塑封料等結構形態(tài)外,還需要觀察樣品是否存在crack、粘結不均、斷線、搭線、塌線、內(nèi)部氣泡等封裝缺陷。在檢查小型PCB電路時,則要注意焊錫球冷焊、虛焊等焊接缺陷。

 

案例:收到客戶送檢的一枚失效樣品,通過2D X-ray檢測,發(fā)現(xiàn)晶圓表面有燒傷點,而這就是導致樣品失效的“元兇”。

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 3. 集成電路工藝評估中X-ray的應用


集成電路在設計工作完成后需評估其工藝,通過2D X-ray檢測可完成一系列的評估,一般需要測量集成電路內(nèi)部的晶圓尺寸、晶圓厚度、基島尺寸、鍵合絲弧度、鍵合絲高度、粘結料爬升高度及比率這幾項指標。

 

案例:樣品一量測結果:

基島尺寸:3.063MM*1.951MM

晶圓尺寸:1.241MM*0.883MM

鍵合絲弧度:3.787%

鍵合絲高度:0.514MM

晶圓厚度:0.184MM

粘結料爬升高度:0.073MM

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通過2D X-ray檢測獲取集成電路內(nèi)部結構數(shù)據(jù)之后,芯片開發(fā)者即可評判成品是否符合設計標準,以及哪些部分還有提高的空間。

 

 

本篇講述了2D X-ray檢測的幾大應用領域,不論是品質(zhì)檢測、失效分析還是工藝評估,2D X-ray都有廣闊的用武之地。本期案例解析就到這里,感謝您的關注,我們下期再見!

 

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