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常见芯片开封技术及仪器简介

发布时间:2022-11-20浏览:86次

常见芯片开封技术及仪器简介

 

Wayne Zhang(似空科学仪器(上海)有限公司)

2022.10.11

 

       芯片失效分析(FA, Failure Analysis)的常见方法中,包含非破坏性分析(无损检测,如超声波、X-RAY分析)、破坏性物理分析(有损检测,如芯片开封/开盖、切片制样)、I-V电气特性分析、EMMI微光检测等。

       其中芯片开封/开盖分析是DPA(破坏性物理分析)的重要手段,是研究芯片封装效果和技术的一种必要方法。

       本文简单概述常见芯片开封技术和仪器。

 

 

 

    1、机械开封   

 

其原理是用应力直接去除芯片的封装材料,属于物理开封。常规机械工具及专用切割、研磨、铣刨、抛光等仪器就可应用于这种方式。

其优点是简单直观,根据精度要求,可选仪器价格范围很宽(甚至拿把螺丝刀也可以,在特殊情况下)。

缺点是开封的几何形状不太容易控制,总体来讲精度比较低,容易导致对应力敏感的样品破碎,或者由于仪器需要用耗材而造成“二次污染"。

当然,这个领域也有精度可达1微米,几何形状可编程的仪器,比如,美国ALLIED公司的铣削、研磨、抛光一体机X-PREP。但这种高duan仪器,价格几十万美元,且对“敏感单位"禁运。

 

 

 

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    2、化学开封   

 

其原理是用硝酸、硫酸及其混合液对芯片封装材料进行腐蚀,属于化学开封

优点是没有物理应力,不会造成样品破碎,并且不会伤害硅等耐酸的半导体材料的电气特性。

缺点是所用材料为强酸,对人体危害大,建立实验室和购买耗材收到政府严格管控,开封速度较慢,如果芯片中有耐酸性不好的走线则需要特殊处理。另外,其开封效果受到四种参数的影响,包括酸配比、流速、温度、腐蚀时长,对操作人员有一定的经验要求。

      目前该领域没有国产的专用仪器,市面上常见的是美国NISENEJetEtch系列和美国RKDElite Etch系列。

 

 

 

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    3、激光开封   

 

其原理是用高能激光灼烧局部区域导致塑封材料粉碎脱落。

优点是效率高,几何形状可编辑,没有二次污染,不需要强酸暴露,属于物理开封。

缺点是会产生局部高温,容易导致半导体材料电气属性失效,所以一般只能开封到半导体材料表面,后续残留封装材料需要其它手段去除。

该领域的专用设备供应商国内外都有,目前国产化程度越来越高,价格相比进口设备有了明显下降,并且性能和实用性已经和进口设备没有差距。

 

 

 

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    4、等离子开封   

 

其原理是通过电场功率将反应气体离子化后与需要去除的材料接触并产生化学反应而挥发。总体上属于化学开封,也有同时采用化学和物理机制的。

优点是没有物理应力,精细化程度高,不攻击敏感材料,可到达细孔凹陷部位。

缺点是速度慢,价格昂贵。

      该领域的专用设备供应商主要来自欧洲和美国。

 

 

 

 

 

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    5、离子开封   

 

其原理是通过高压电场加速带电离子,用其轰击目标材料,使它们脱落。本质上是物理开封,带有某些化学效果。

优点是精度非常高,可处理多种目标材料。

缺点是不容易控制几何形状,速度慢,仪器价格昂贵。

该领域的专用设备供应商主要来自日本、欧洲和美国。

 

 

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