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工業(yè)X射線檢測(cè)設(shè)備2D X-ray檢測(cè)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(jié)構(gòu)形態(tài)呈現(xiàn)出來(lái)。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(cè)都是我們檢測(cè)工程師必不可少的利器。
從原理來(lái)講，X-ray是具有短波長(zhǎng)的電磁波，穿透性強(qiáng)，通過(guò)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(yùn)用到集成電路檢測(cè)中，可以無(wú)損獲取樣品內(nèi)部影像，從而觀察結(jié)構(gòu)缺陷。今天，創(chuàng)芯檢測(cè)帶來(lái)四個(gè)案例，來(lái)展示2D X-ray檢測(cè)在集成電路品質(zhì)檢測(cè)、失效分析和工藝評(píng)估三個(gè)方面的應(yīng)用。
1. 集成電路品質(zhì)檢測(cè)
集成電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般包含晶圓、鍵合絲、內(nèi)引腳、基島、粘結(jié)材料、塑封料等部分，其組裝的方式一般為晶圓使用粘結(jié)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(hù)內(nèi)部的晶圓、鍵合絲、內(nèi)引腳、基島結(jié)構(gòu)不受破壞。
集成電路品質(zhì)檢測(cè)的核心，就是檢查這些內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否存在缺陷；對(duì)于多顆樣品的檢測(cè)，則要重視各樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一致性。通過(guò)2D X-ray檢測(cè)，可在不破壞樣品的前提下查看其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而得出結(jié)論。
案例一：客戶送檢樣品兩顆，通過(guò)2D X-ray檢測(cè)可觀察到，樣品一的晶圓、鍵合絲、內(nèi)引腳、基島、粘結(jié)材料、塑封料均沒(méi)有品質(zhì)缺陷，而樣品二有多個(gè)引腳與晶圓之間沒(méi)有鍵合絲連接，這是顯而易見(jiàn)的品質(zhì)缺陷。
鍵合絲缺失，使得樣品二的晶圓與引腳無(wú)法形成連接，因此這枚集成電路也就不具備電氣性能。這樣的芯片如果上機(jī)，必然會(huì)失效。
案例二：收到客戶委托檢測(cè)的十枚樣品，客戶除了要觀察樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)，還要對(duì)比各樣品間的一致性。通過(guò)2D X-ray檢測(cè)可以看到，這十枚樣品內(nèi)部的鍵合絲、晶圓、基島、粘結(jié)等均無(wú)異常而且結(jié)構(gòu)一致。
2D X-ray檢測(cè)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(jī)失效帶來(lái)的損失。而在芯片已經(jīng)上機(jī)失效的情況下，2D X-ray檢測(cè)也能從集成電路內(nèi)部探查原因。
2. 失效分析
2D X-ray檢測(cè)在集成電路失效分析中具有廣泛的應(yīng)用，通過(guò)觀察樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，即可快速鎖定失效的原因，快速準(zhǔn)確且一目了然。
在2D X-ray檢測(cè)的過(guò)程中，除了要觀察樣品的晶圓、鍵合絲、內(nèi)引腳、基島、粘結(jié)材料、塑封料等結(jié)構(gòu)形態(tài)外，還需要觀察樣品是否存在crack、粘結(jié)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(shí)，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(guò)2D X-ray檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)晶圓表面有燒傷點(diǎn)，而這就是導(dǎo)致樣品失效的“元兇”。
3. 集成電路工藝評(píng)估中X-ray的應(yīng)用
集成電路在設(shè)計(jì)工作完成后需評(píng)估其工藝，通過(guò)2D X-ray檢測(cè)可完成一系列的評(píng)估，一般需要測(cè)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(jié)料爬升高度及比率這幾項(xiàng)指標(biāo)。
案例：樣品一量測(cè)結(jié)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(jié)料爬升高度:0.073MM
通過(guò)2D X-ray檢測(cè)獲取集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)之后，芯片開發(fā)者即可評(píng)判成品是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以及哪些部分還有提高的空間。
本篇講述了2D X-ray檢測(cè)的幾大應(yīng)用領(lǐng)域，不論是品質(zhì)檢測(cè)、失效分析還是工藝評(píng)估，2D X-ray都有廣闊的用武之地。
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