中文字幕一级黄色A级片|免费特级毛片。性欧美日本|偷拍亚洲欧美1级片|成人黄色中文小说网|A级片视频在线观看|老司机网址在线观看|免费一级无码激情黄所|欧美三级片区精品网站999|日韩av超碰日本青青草成人|一区二区亚洲AV婷婷

摘要

 

      對兩只塑封器件開封后進(jìn)行內(nèi)部目檢，發(fā)現(xiàn)一只樣品存在金屬層損傷缺陷，另一只樣品芯片表面有大量多余物。

 

      利用掃描電鏡和能譜儀對缺陷部位和多余物進(jìn)一步進(jìn)行形貌觀察和元素成分分析，結(jié)果表明金屬層損傷部位有導(dǎo)電銀漿殘留物，損傷形貌明顯為壓應(yīng)力造成，而芯片表面的大量多余物也含有導(dǎo)電銀漿殘留物，呈扁平狀，局部區(qū)域有鈍化層被壓碎的形貌特征。

 

     根據(jù)微電子塑封封裝工藝流程進(jìn)行分析，認(rèn)為芯片損傷機(jī)理為：粘接工藝控制不良導(dǎo)致導(dǎo)電銀漿在芯片上殘留，環(huán)氧塑封料固化過程中收縮產(chǎn)生的壓應(yīng)力通過銀漿殘留物將芯片金屬層和鈍化層壓碎。

 

引言

 

      隨著可靠性的提高，塑封器件逐步應(yīng)用于航天、航空等高可靠性領(lǐng)域。為提高塑封器件的使用可靠性，一方面，需要生產(chǎn)廠商按設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制每一道工序；另一方面，需要檢測分析人員對檢測過程、應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行機(jī)理性分析，將分析數(shù)據(jù)反饋到生產(chǎn)廠商以改進(jìn)工藝。以破壞性物理分析（DPA）、失效分析（FA）為代表的分析技術(shù)手段對塑封器件工藝水平的提高發(fā)揮了積極作用。

 

      在塑封微電子器件的制備工藝中，芯片粘接工藝是最重要的環(huán)節(jié)之一，采用導(dǎo)電銀漿粘接芯片是最常用的粘接工藝之一。相比于傳統(tǒng)錫鉛焊料，導(dǎo)電銀漿具有固化溫度低、較高柔性、更好的熱膨脹系數(shù)匹配等方面的優(yōu)點(diǎn)，更重要的是導(dǎo)電銀漿是綠色環(huán)保組裝材料，替代傳統(tǒng)的錫鉛焊料已成為必然趨勢。

 

      對于導(dǎo)電銀漿或其它粘芯膠的應(yīng)用而言，文獻(xiàn)常常報(bào)道的是熱膨脹系數(shù)不匹配在固化過程中引起芯片翹曲，熱循環(huán)載荷、熱沖擊和高溫高濕等環(huán)境條件對粘接可靠性的影響，導(dǎo)電粒子類型、大小和用量等對粘接可靠性的影響。從失效形式來看，主要有熱應(yīng)力破壞導(dǎo)致疲勞失效、濕應(yīng)力導(dǎo)致壽命大大降低、制造過程中產(chǎn)生的空洞和氣泡導(dǎo)致應(yīng)力集中而大大降低熱疲勞壽命。

 

      而對于塑封封裝的失效，國內(nèi)外文獻(xiàn)更多的報(bào)道是回流焊引起的塑封分層、吸潮引起的塑封開裂、芯片粘接失效、爆米花效應(yīng)等常見問題。

 

      這些常見問題的報(bào)道，能引起生產(chǎn)廠商的重視，并改進(jìn)工藝以提高塑封器件的可靠性。然而，一些不常見的問題卻因?yàn)槲墨I(xiàn)鮮有報(bào)道，容易受到忽視。在對某批次塑封器件進(jìn)行DPA內(nèi)部目檢的過程中，發(fā)現(xiàn)抽檢的兩只樣品芯片表面均有不同程度的多余物，并伴隨不同程度的芯片損傷。

 

      利用掃描電鏡和能譜儀對損傷部位的形貌、元素成分進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)損傷部位存在不同程度的導(dǎo)電銀漿殘留物沾污，對沾污的來源及其對芯片損傷的機(jī)理進(jìn)行了分析，并通過形貌對比分析，排除了開封過程引入損傷的可能性。結(jié)果對生產(chǎn)廠商重視相關(guān)工藝環(huán)節(jié)具有一定的參考價(jià)值。

 

1、試驗(yàn)

 

      利用發(fā)煙硝酸在85℃去除塑封料后，對兩只塑封器件進(jìn)行DPA檢測的內(nèi)部目檢項(xiàng)目，在顯微鏡放大倍數(shù)50～200倍的條件下檢查芯片表面形貌，發(fā)現(xiàn)兩只樣品分別存在金屬層損傷缺陷（1號樣品）和多余物缺陷（2號樣品），分別依據(jù)GJB548B方法2010.13.1.1.1a條和3.2.5a條缺陷判據(jù)判定不合格，見圖1。

 

      為進(jìn)一步分析缺陷的形成機(jī)理，將兩只塑封器件鍍金后，利用掃描電鏡對缺陷部位進(jìn)行背散射電子成像，以了解成分襯度，用能譜儀對缺陷部位進(jìn)行元素分析，以了解缺陷部位的元素分布情況。

 

 

2、 結(jié)果與討論

 

2.1 缺陷部位形貌及元素分布分析

 

      分別對1號、2號樣品進(jìn)行背散射電子成像，結(jié)果如圖2、圖3所示，可以發(fā)現(xiàn)在1號樣品損傷部位有亮色物質(zhì)，而2號樣品的多余物也呈亮色。

 

     背散射電子成像的基本原理是利用高能電子束與樣品內(nèi)部的原子核作用，“反彈”回電子，探測器收集后進(jìn)行成像，原子序數(shù)越大，原子核就越大，“反彈”的電子就越多，信號也就越強(qiáng)，在圖像上就會(huì)體現(xiàn)出較亮的特征，因此，背散射電子像最能反應(yīng)樣品表面的成分襯度。

 

      對于Si基半導(dǎo)體器件而言，正常情況下，芯片表面含有的元素主要為N、O、Al、Si，其中N和O分別與Si結(jié)合形成玻璃鈍化層Si3N4和鈍化層SiO2，并沉積于除鍵合區(qū)外的整塊芯片上，而Al和Si的原子序數(shù)分別為13和14，相差很小，因此，背散射電子像也無法體現(xiàn)出成分襯度。

 

      從圖2、圖3也可以看出，在芯片的正常區(qū)域無明顯的成分襯度，而在缺陷部位存在的亮色物質(zhì)說明了缺陷部位引入了原子序數(shù)明顯大于芯片表面正常元素的物質(zhì)。

 

 

 

      對亮色物質(zhì)進(jìn)行能譜分析，并與芯片表面正常部位進(jìn)行對比，結(jié)果如圖4所示，可以發(fā)現(xiàn)亮色物質(zhì)明顯含有Ａｇ元素。

 

 

2.2 缺陷形成機(jī)理分析

 

      從硅基半導(dǎo)體塑封器件的工藝流程分析，產(chǎn)生Ag元素的環(huán)節(jié)只可能是粘接工藝。文獻(xiàn)報(bào)道了采用導(dǎo)電銀漿粘接芯片的工藝流程為：首先利用點(diǎn)膠設(shè)備將銀漿分配到引線框架或基板上，然后利用真空吸嘴將藍(lán)膜上的芯片拾取起來并放置在基板上點(diǎn)膠部位，最后進(jìn)行烘烤固化，如圖5所示。

 

      在該粘接工藝過程中，如果點(diǎn)膠過程控制不好，就會(huì)出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象，致使在基板上的銀漿材料過多，利用真空吸嘴將芯片放置在點(diǎn)膠部位時(shí)，會(huì)有一定的壓力，致使下層的銀漿溢出到芯片表面，且還有可能會(huì)沾污真空吸嘴，拾取下一個(gè)芯片時(shí)，銀漿就會(huì)殘留在芯片表面。

 

 

      經(jīng)過打線鍵合工藝后，芯片將被送入塑封封裝模具的型腔中進(jìn)行環(huán)氧灌封，然后固化。在環(huán)氧固化過程中，必然會(huì)收縮產(chǎn)生一定的應(yīng)力，且由于環(huán)氧塑封料、芯片、引線框架之間熱膨脹系數(shù)不匹配，在后期環(huán)境試驗(yàn)或在自然環(huán)境下貯存中均會(huì)產(chǎn)生一定的應(yīng)力。

 

      相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道了環(huán)氧固化過程中產(chǎn)生應(yīng)力導(dǎo)致硅芯片破裂、石英砂損傷金屬化布線等情況，見圖6。在日常DPA檢測中，也發(fā)現(xiàn)了類似的二氧化硅顆粒損傷金屬層的情況，見圖7。將圖6、圖7與圖2（b）對比，可以發(fā)現(xiàn)金屬層損傷的形態(tài)基本一致，都存在明顯受到擠壓后碎裂狀形態(tài)。

 

      另外，從圖3（b）可以看出，銀漿明顯壓破了鈍化層，進(jìn)一步說明了芯片表面上的銀漿受到的壓應(yīng)力狀態(tài)，而這種壓應(yīng)力的產(chǎn)生應(yīng)是來源于環(huán)氧固化收縮。

 

 

 

      通過以上結(jié)果，可以分析塑封器件芯片損傷的機(jī)理為：粘接工藝控制不良，導(dǎo)致銀漿多余物殘留于芯片表面，在環(huán)氧塑封料固化過程中，由于收縮產(chǎn)生壓應(yīng)力，壓應(yīng)力通過芯片表面殘留的銀漿將金屬層和鈍化層損傷。

 

      根據(jù)芯片損傷機(jī)理分析結(jié)果，對于生產(chǎn)廠商來說，有必要加強(qiáng)粘接工藝的控制，可以從點(diǎn)膠內(nèi)徑、時(shí)間、壓力等影響點(diǎn)膠性能的主要參數(shù)入手，通過優(yōu)化平衡參數(shù)，控制好該道工藝；

 

      此外，在環(huán)氧灌封前，加強(qiáng)目檢環(huán)節(jié)也是必要的措施，根據(jù)GJB548B方法2010-3.2.3的要求，剔除“安裝材料延伸至芯片頂部”的不合格品，然后再進(jìn)行環(huán)氧灌封，可以避免銀漿粘污芯片，從而進(jìn)一步保障塑封器件的使用可靠性。

 

2.3 開封過程引入問題的排除

 

      在開封過程中，鑷子在夾放芯片時(shí)，鑷子的尖端如果不慎碰到芯片是有可能造成損傷的，為了排除開封過程損傷芯片的可能性，將鑷子損傷的芯片進(jìn)行掃描電鏡成像，形貌如圖8所示。

 

      將圖8與圖2進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)鑷子損傷芯片的形貌有路徑，損傷部位沒有碎裂狀的形貌，而圖2體現(xiàn)出來的形貌則是碎裂狀，因此，對于1號樣品芯片表面存在的金屬層損傷可以排除是開封過程引入的。

 

 

3、 結(jié)論

 

      利用DPA檢測技術(shù)對兩只塑封器件進(jìn)行了內(nèi)部目檢，發(fā)現(xiàn)兩只器件均存在GJB548B規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)缺陷，為不合格品。

 

      利用掃描電鏡和能譜技術(shù)，并結(jié)合工藝環(huán)節(jié)，對缺陷形成的機(jī)理進(jìn)行了分析，結(jié)果表明粘接工藝控制不良造成兩只器件存在不同程度的導(dǎo)電銀漿沾污，環(huán)氧固化過程中，由于環(huán)氧料收縮產(chǎn)生應(yīng)力，通過沾污物將芯片表面的金屬層和鈍化層壓碎。分析結(jié)果對生產(chǎn)廠商重視粘接工藝環(huán)節(jié)有一定的參考價(jià)值。