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常見芯片開封技術(shù)及儀器簡介

來源:似空科學儀器(上海)有限公司   2022年11月20日 14:43  

常見芯片開封技術(shù)及儀器簡介

 

Wayne Zhang(似空科學儀器(上海)有限公司)

2022.10.11

 

       芯片失效分析(FA, Failure Analysis)的常見方法中,包含非破壞性分析(無損檢測,如超聲波、X-RAY分析)、破壞性物理分析(有損檢測,如芯片開封/開蓋、切片制樣)、I-V電氣特性分析、EMMI微光檢測等。

       其中芯片開封/開蓋分析是DPA(破壞性物理分析)的重要手段,是研究芯片封裝效果和技術(shù)的一種必要方法。

       本文簡單概述常見芯片開封技術(shù)和儀器。

 

 

 

    1、機械開封   

 

其原理是用應(yīng)力直接去除芯片的封裝材料,屬于物理開封。常規(guī)機械工具及專用切割、研磨、銑刨、拋光等儀器就可應(yīng)用于這種方式。

其優(yōu)點是簡單直觀,根據(jù)精度要求,可選儀器價格范圍很寬(甚至拿把螺絲刀也可以,在特殊情況下)。

缺點是開封的幾何形狀不太容易控制,總體來講精度比較低,容易導致對應(yīng)力敏感的樣品破碎,或者由于儀器需要用耗材而造成“二次污染”。

當然,這個領(lǐng)域也有精度可達1微米,幾何形狀可編程的儀器,比如,美國ALLIED公司的銑削、研磨、拋光一體機X-PREP。但這種高duan儀器,價格幾十萬美元,且對“敏感單位”禁運。

 

 

 

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    2、化學開封   

 

其原理是用硝酸、硫酸及其混合液對芯片封裝材料進行腐蝕,屬于化學開封。

優(yōu)點是沒有物理應(yīng)力,不會造成樣品破碎,并且不會傷害硅等耐酸的半導體材料的電氣特性。

缺點是所用材料為強酸,對人體危害大,建立實驗室和購買耗材收到政府嚴格管控,開封速度較慢,如果芯片中有耐酸性不好的走線則需要特殊處理。另外,其開封效果受到四種參數(shù)的影響,包括酸配比、流速、溫度、腐蝕時長,對操作人員有一定的經(jīng)驗要求。

      目前該領(lǐng)域沒有國產(chǎn)的專用儀器,市面上常見的是美國NISENEJetEtch系列和美國RKDElite Etch系列。

 

 

 

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    3、激光開封   

 

其原理是用高能激光灼燒局部區(qū)域?qū)е滤芊獠牧戏鬯槊撀洹?/span>

優(yōu)點是效率高,幾何形狀可編輯,沒有二次污染,不需要強酸暴露,屬于物理開封。

缺點是會產(chǎn)生局部高溫,容易導致半導體材料電氣屬性失效,所以一般只能開封到半導體材料表面,后續(xù)殘留封裝材料需要其它手段去除。

該領(lǐng)域的專用設(shè)備供應(yīng)商國內(nèi)外都有,目前國產(chǎn)化程度越來越高,價格相比進口設(shè)備有了明顯下降,并且性能和實用性已經(jīng)和進口設(shè)備沒有差距。

 

 

 

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    4、等離子開封   

 

其原理是通過電場功率將反應(yīng)氣體離子化后與需要去除的材料接觸并產(chǎn)生化學反應(yīng)而揮發(fā)??傮w上屬于化學開封,也有同時采用化學和物理機制的。

優(yōu)點是沒有物理應(yīng)力,精細化程度高,不攻擊敏感材料,可到達細孔凹陷部位。

缺點是速度慢,價格昂貴。

      該領(lǐng)域的專用設(shè)備供應(yīng)商主要來自歐洲和美國。

 

 

 

 

 

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    5、離子開封   

 

其原理是通過高壓電場加速帶電離子,用其轟擊目標材料,使它們脫落。本質(zhì)上是物理開封,帶有某些化學效果。

優(yōu)點是精度非常高,可處理多種目標材料。

缺點是不容易控制幾何形狀,速度慢,儀器價格昂貴。

該領(lǐng)域的專用設(shè)備供應(yīng)商主要來自日本、歐洲和美國。

 

 

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