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工業(yè)X射線檢測設(shè)備2D X-ray檢測如同“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。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檢測都是我們檢測工程師必不可少的利器。
從原理來講，X-ray是具有短波長的電磁波，穿透性強，通過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運用到集成電路檢測中，可以無損獲取樣品內(nèi)部影像，從而觀察結(jié)構(gòu)缺陷。今天，創(chuàng)芯檢測帶來四個案例，來展示2D X-ray檢測在集成電路品質(zhì)檢測、失效分析和工藝評估三個方面的應(yīng)用。
1. 集成電路品質(zhì)檢測
集成電路結(jié)構(gòu)設(shè)計一般包含晶圓、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)檢測的核心，就是檢查這些內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否存在缺陷；對于多顆樣品的檢測，則要重視各樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一致性。通過2D X-ray檢測，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2D X-ray檢測可觀察到，樣品一的晶圓、鍵合絲、內(nèi)引腳、基島、粘結(jié)材料、塑封料均沒有品質(zhì)缺陷，而樣品二有多個引腳與晶圓之間沒有鍵合絲連接，這是顯而易見的品質(zhì)缺陷。
鍵合絲缺失，使得樣品二的晶圓與引腳無法形成連接，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，必然會失效。
案例二：收到客戶委托檢測的十枚樣品，客戶除了要觀察樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)，還要對比各樣品間的一致性。通過2D X-ray檢測可以看到，這十枚樣品內(nèi)部的鍵合絲、晶圓、基島、粘結(jié)等均無異常而且結(jié)構(gòu)一致。
2D X-ray檢測不具有破壞性，極大方便客戶探知芯片內(nèi)部狀態(tài)，從而避免上機失效帶來的損失。而在芯片已經(jīng)上機失效的情況下，2D X-ray檢測也能從集成電路內(nèi)部探查原因。
2. 失效分析
2D X-ray檢測在集成電路失效分析中具有廣泛的應(yīng)用，通過觀察樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的問題，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檢測的過程中，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，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2D X-ray檢測，發(fā)現(xiàn)晶圓表面有燒傷點，而這就是導(dǎo)致樣品失效的“元兇”。
3. 集成電路工藝評估中X-ray的應(yīng)用
集成電路在設(shè)計工作完成后需評估其工藝，通過2D X-ray檢測可完成一系列的評估，一般需要測量集成電路內(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指標(biāo)。
案例：樣品一量測結(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2D X-ray檢測獲取集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)之后，芯片開發(fā)者即可評判成品是否符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，以及哪些部分還有提高的空間。
本篇講述了2D X-ray檢測的幾大應(yīng)用領(lǐng)域，不論是品質(zhì)檢測、失效分析還是工藝評估，2D X-ray都有廣闊的用武之地。
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