環(huán)旭電子發(fā)展先進(jìn)失效分析技術(shù) 應對SiP微小化高階產(chǎn)品需求

在5G、消費電子、車(chē)載電子和創(chuàng )新智能應用的帶動(dòng)下，以SiP為代表的新型封裝技術(shù)逐漸興起，高可靠性元器件和半導體市場(chǎng)迎來(lái)高密度、小型化產(chǎn)品需求的爆發(fā)性增長(cháng)。為滿(mǎn)足這些先進(jìn)制程、先進(jìn)材料及先進(jìn)封裝的應用和發(fā)展，環(huán)旭電子發(fā)展先進(jìn)電子元器件失效分析技術(shù)，應對SiP微小化產(chǎn)品日益復雜和多樣化的需求。

失效分析的一般程序分為3個(gè)關(guān)鍵步驟：失效模式確認、分析失效機理、驗證失效機理和原因，再進(jìn)一步就是要提出改進(jìn)措施。失效分析在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中發(fā)揮的重要性越來(lái)越大。為提高失效分析的成功率，必須借助更加先進(jìn)和精確的設備與技術(shù)，并輔以合理的失效分析才能實(shí)現。

為了將制程問(wèn)題降至最低，環(huán)旭電子利用高精度3D X-Ray定位異常元件的位置，利用激光去層和重植球技術(shù)提取SiP 模組中的主芯片。同時(shí)，利用X射線(xiàn)光電子能譜和傅立葉紅外光譜尋找元件表面有機污染物的源頭，持續強化SiP模組失效分析領(lǐng)域分析能力。

X光檢測不會(huì )破壞待測物，因此在進(jìn)行SiP封裝元器件的失效點(diǎn)分析時(shí)，X光檢測被視為是一種非常重要的非破壞性檢測技術(shù)，除了可以觀(guān)察SiP封裝或基板內的缺陷外，還可以檢視各種元器件的內部構造。公司引入高精度納米級3D X-Ray，利用旋轉樣品的方式得到空間中各種不同方位的二維X光斷層影像，配合電腦演算將這些影像組合成三維X光斷層影像。

隨著(zhù)芯片尺寸和錫球間距越來(lái)越小，傳統的化學(xué)開(kāi)蓋直接提取芯片，會(huì )對一些芯片的重布線(xiàn)層（RDL）和絕緣層造成傷害。環(huán)旭電子研發(fā)人員精細研磨芯片背面、鐳射切割芯片四周、用高精度鐳射植球機進(jìn)行植球、最后交叉驗證芯片性能等方法，解決了在不破壞芯片原始狀態(tài)的情況下從SiP模組中完整提取并完成芯片測試的難題。

由于污染氧化、腐蝕、遷移、工藝和環(huán)境導致的元器件或芯片表面或微區產(chǎn)生化學(xué)成分的變化而導致失效的案例比比皆是，因此微區成分的原位分析非常重要。除了與掃描電子顯微鏡（SEM） 配合使用的能譜分析（EDS） 以外， 環(huán)旭電子引入了高靈敏度的分析設備—X射線(xiàn)光電子能譜儀（XPS）和傅立葉紅外光譜儀（FTIR）。其中，XPS可以做元素分析和化學(xué)態(tài)分析，在離子束濺射的幫助下，可以做元素由表及里的縱向濃度分布分析，分析氧化層或污染層的厚度以及摻雜的濃度分布。FTIR 則主要分析對紅外有吸收的有機材料和半導體材料的組成和含量，帶顯微鏡的紅外光譜可以做微米級別厚度的微區分析，能有效追查有機污染物來(lái)源并確定問(wèn)題根源是來(lái)自哪個(gè)階段。

環(huán)旭電子新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)處處長(cháng)童曉表示：隨著(zhù)電子新材料、新型元器件的應用和高端芯片、先進(jìn)封裝工藝的不斷發(fā)展， 失效分析技術(shù)和能力必須與時(shí)俱進(jìn)。通過(guò)研發(fā)人員的不斷探究，環(huán)旭電子SiP模組失效分析方法從最初的摸索階段逐漸走向成熟，持續精進(jìn)各類(lèi)檢測分析技術(shù)，對提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低不良品損失發(fā)揮了關(guān)鍵性作用。