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常見(jiàn)芯片開(kāi)封技術(shù)及儀器簡(jiǎn)介

閱讀:1947        發(fā)布時(shí)間:2022/11/20
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常見(jiàn)芯片開(kāi)封技術(shù)及儀器簡(jiǎn)介

 

Wayne Zhang(似空科學(xué)儀器(上海)有限公司)

2022.10.11

 

       芯片失效分析(FA, Failure Analysis)的常見(jiàn)方法中,包含非破壞性分析(無(wú)損檢測(cè),如超聲波、X-RAY分析)、破壞性物理分析(有損檢測(cè),如芯片開(kāi)封/開(kāi)蓋、切片制樣)、I-V電氣特性分析、EMMI微光檢測(cè)等。

       其中芯片開(kāi)封/開(kāi)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(jiǎn)單概述常見(jiàn)芯片開(kāi)封技術(shù)和儀器。

 

 

 

    1、機(jī)械開(kāi)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(kāi)封。常規(guī)機(jī)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(diǎn)是簡(jiǎn)單直觀,根據(jù)精度要求,可選儀器價(jià)格范圍很寬(甚至拿把螺絲刀也可以,在特殊情況下)。

缺點(diǎn)是開(kāi)封的幾何形狀不太容易控制,總體來(lái)講精度比較低,容易導(dǎo)致對(duì)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(dāng)然,這個(gè)領(lǐng)域也有精度可達(dá)1微米,幾何形狀可編程的儀器,比如,美國(guó)ALLIED公司的銑削、研磨、拋光一體機(jī)X-PREP。但這種高duan儀器,價(jià)格幾十萬(wàn)美元,且對(duì)“敏感單位"禁運(yùn)。

 

 

 

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    2、化學(xué)開(kāi)封   

 

其原理是用硝酸、硫酸及其混合液對(duì)芯片封裝材料進(jìn)行腐蝕,屬于化學(xué)開(kāi)封

優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有物理應(yīng)力,不會(huì)造成樣品破碎,并且不會(huì)傷害硅等耐酸的半導(dǎo)體材料的電氣特性。

缺點(diǎn)是所用材料為強(qiáng)酸,對(duì)人體危害大,建立實(shí)驗(yàn)室和購(gòu)買耗材收到政府嚴(yán)格管控,開(kāi)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(kāi)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(shí)長(zhǎng),對(duì)操作人員有一定的經(jīng)驗(yàn)要求。

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

 

 

 

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    3、激光開(kāi)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(diǎn)是效率高,幾何形狀可編輯,沒(méi)有二次污染,不需要強(qiáng)酸暴露,屬于物理開(kāi)封。

缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生局部高溫,容易導(dǎo)致半導(dǎo)體材料電氣屬性失效,所以一般只能開(kāi)封到半導(dǎo)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(guó)內(nèi)外都有,目前國(guó)產(chǎn)化程度越來(lái)越高,價(jià)格相比進(jìn)口設(shè)備有了明顯下降,并且性能和實(shí)用性已經(jīng)和進(jìn)口設(shè)備沒(méi)有差距。

 

 

 

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    4、等離子開(kāi)封   

 

其原理是通過(guò)電場(chǎng)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(xué)反應(yīng)而揮發(fā)??傮w上屬于化學(xué)開(kāi)封,也有同時(shí)采用化學(xué)和物理機(jī)制的。

優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有物理應(yīng)力,精細(xì)化程度高,不攻擊敏感材料,可到達(dá)細(xì)孔凹陷部位。

缺點(diǎn)是速度慢,價(jià)格昂貴。

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

 

 

 

 

 

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    5、離子開(kāi)封   

 

其原理是通過(guò)高壓電場(chǎng)加速帶電離子,用其轟擊目標(biāo)材料,使它們脫落。本質(zhì)上是物理開(kāi)封,帶有某些化學(xué)效果。

優(yōu)點(diǎn)是精度非常高,可處理多種目標(biāo)材料。

缺點(diǎn)是不容易控制幾何形狀,速度慢,儀器價(jià)格昂貴。

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

 

 

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