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蔡司推出Crossbeam Laser FIB-SEM 量级化速度加快封装失效分析
 

【CTIMES/SmartAuto 报导】   2020年02月13日 星期四

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蔡司(ZEISS)宣布推出蔡司Crossbeam Laser,专为指定区域使用的聚焦离子束扫描式电子显微镜(FIB-SEM)全新系列解决方案,可大幅提升先进半导体封装失效分析及制程优化的速度。蔡司Crossbeam Laser系列结合飞秒雷射的速度、??离子(Ga+)光束的准确度以及扫描式电子显微镜的奈米级影像解析度,为封装工程师与失效分析师提供最高影像效能及最快速的横切面解决方案,同时将样品损坏降至最低。

蔡司Crossbeam Laser FIB-SEM为先进半导体封装加速封装失效分析及制程优化。透过将飞秒雷射、??离子FIB与场发射电子显微镜整合成单一工具,以提供最快速的指定区域横切面工作流程。
蔡司Crossbeam Laser FIB-SEM为先进半导体封装加速封装失效分析及制程优化。透过将飞秒雷射、??离子FIB与场发射电子显微镜整合成单一工具,以提供最快速的指定区域横切面工作流程。

在独特的架构下,蔡司Crossbeam Laser系列可以快速扫描出深埋的封装互连物,如铜柱焊锡凸块与矽穿孔(TSVs),以及装置的後段制程(BEOL)与前段制程(FEOL)结构,整体过程只需几分钟,反观其它方式则需耗时数小时、甚至数天,同时还能在真空状况下将影像缺陷降至最低,并依旧维持样品的品质。除了提供失效分析外,蔡司Crossbeam Laser系列也可协助进行结构分析、架构分析、逆向工程、FIB断层扫描与穿透式电子显微镜(TEM)的样品准备。目前多套蔡司Crossbeam Laser系统已出售给大型的全球电子制造商。

3D封装所需的失效分析新方法

行动与高效能装置对微型化和更高互连密度的需求与日俱增,已经带动一波创新潮,并实现微矩与多晶片架构的可能。这些设计不但在封装互连尺寸越缩越小,更逐渐地将它们推进三度空间。与此同时,深埋在这些封装里的新型态缺陷也开始出现,它们可能影响良率与可靠性,因此必须迅速找出并予以排除。

在失效分析工作流程中,进行非破坏性分析是优化封装制程与提升封装良率的第一步。此时会采用蔡司Xradia Versa 3D X-ray显微镜等仪器,以非破坏性方式显现缺陷的位置,接着进行破坏性的物理失效分析(PFA)技术,以判定并解决失效的根本原因。

如今,封装互连与半导体BEOL尺寸已相互交会。PFA常用的机械式横切面,现在已被要求必须迅速且精确到达深埋的结构与缺陷。此外,在半导体BEOL中采用像是极低介电系数等易碎材料,导致横切面所引发的缺陷数量越来越多,这些因样品制备造成的缺陷很难与晶片及封装互动所造成的真正缺陷作出区别。

电浆FIB(PFIB)是另一种横切面方法,但较飞秒雷射慢了1万倍。正如许多封装FA应用的要求,其在需求范围内速度还是太慢,不足以解决大於或等於0.5 立方毫米的大体积切割。此外,PFIB缺乏最高品质TEM样品准备所需的解析度,并且会引发半导体封装常用的碳质材料产生带状缺陷。独立式的雷射系统虽然可以提供快速切割,但可能会产生较大的受热影响区域,同时增加目标区域损害的可能性与移除後加缺陷所需的研磨时间。缺乏与FIB-SEM的整合也让FA工作流程变慢且效率降低,同时因为分析前曝露大气中导致有可能氧化的风险。

蔡司制程控制解决方案(PCS)暨蔡司半导体制造技术(Carl Zeiss SMT)负责人Raj Jammy表示:「封装的世界已经来到一个转折点,单一矽中介层密度接近一百万个输入/ 输出(I/O),而缩小互连物已经开始反映在晶圆制造上,且堆叠的情况四处可见,包含在装置本身里、在封装层里,以及在印刷电路板里。当一个零件失效时,会让故障隔离与失效分析更加困难。蔡司Crossbeam Laser系列旨在减轻FA工程师的压力,在单一仪器内结合速度、精准度与高解析影像,提供在同类机型表现最隹的系列,且在样品到结果有革命性速度上地进步。」

蔡司Crossbeam Laser系列提供最隹的PFA解决方案,可大幅改善获得结果所需的时间,并提供最高的影像效能,其特色包含:

.飞秒雷射用於提供大型立体结构的移除,并最小化可能造成的缺陷(仅30分钟即可移除最高达一立方毫米的矽,反观其它方式则需耗时数小时、甚至数天)。

.蔡司的Gemini镜筒技术可提供最高影像品质与解析。

.Ga+ FIB可提供结合100nA的高速研磨与500V的精细抛光,以减少非晶化情况。

.使用FIB解析度(最小可到3奈米)可精准定位最後位置。

.具备独立的雷射室,和主要的拍摄腔体分开,以便隔离切割污染物,保持最高解析度的影像能力,并同时降低维护成本。

.FIB-SEM与雷射室之间样品转移便利快速,且不会破坏真空。

.雷射配置适用许多材料,包括碳化矽与玻璃。

蔡司Crossbeam Laser结合蔡司Xradia Versa XRM,让标准的FA工作流程如虎添翼,将能提升FA的成功率,并加速解决问题的速度。

關鍵字: 封装  失效分析  光学技术 
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