环旭电子发展先进失效分析技术 应对SiP微小化高阶产品需求

上海2023年4月20日 /美通社/ -- 在5G、消费电子、车载电子和创新智能应用的带动下，以SiP为代表的新型封装技术逐渐兴起，高可靠性元器件和半导体市场迎来高密度、小型化产品需求的爆发性增长。为满足这些先进制程、先进材料及先进封装的应用和发展，环旭电子发展先进电子元器件失效分析技术，应对SiP微小化产品日益复杂和多样化的需求。

失效分析的一般程序分为3个关键步骤：失效模式确认、分析失效机理、验证失效机理和原因，再进一步就是要提出改进措施。失效分析在集成电路产业链中发挥的重要性越来越大。为提高失效分析的成功率，必须借助更加先进和精确的设备与技术，并辅以合理的失效分析才能实现。

为了将制程问题降至最低，环旭电子利用高精度3D X-Ray定位异常元件的位置，利用激光去层和重植球技术提取SiP 模组中的主芯片。同时，利用X射线光电子能谱和傅立叶红外光谱寻找元件表面有机污染物的源头，持续强化SiP模组失效分析领域分析能力。

X光检测不会破坏待测物，因此在进行SiP封装元器件的失效点分析时，X光检测被视为是一种非常重要的非破坏性检测技术，除了可以观察SiP封装或基板内的缺陷外，还可以检视各种元器件的内部构造。公司引入高精度纳米级3D X-Ray，利用旋转样品的方式得到空间中各种不同方位的二维X光断层影像，配合电脑演算将这些影像组合成三维X光断层影像。

随着芯片尺寸和锡球间距越来越小，传统的化学开盖直接提取芯片，会对一些芯片的重布线层（RDL）和绝缘层造成伤害。环旭电子研发人员精细研磨芯片背面、镭射切割芯片四周、用高精度镭射植球机进行植球、最后交叉验证芯片性能等方法，解决了在不破坏芯片原始状态的情况下从SiP模组中完整提取并完成芯片测试的难题。

由于污染氧化、腐蚀、迁移、工艺和环境导致的元器件或芯片表面或微区产生化学成分的变化而导致失效的案例比比皆是，因此微区成分的原位分析非常重要。除了与扫描电子显微镜（SEM） 配合使用的能谱分析（EDS） 以外， 环旭电子引入了高灵敏度的分析设备—X射线光电子能谱仪（XPS）和傅立叶红外光谱仪（FTIR）。其中，XPS可以做元素分析和化学态分析，在离子束溅射的帮助下，可以做元素由表及里的纵向浓度分布分析，分析氧化层或污染层的厚度以及掺杂的浓度分布。FTIR 则主要分析对红外有吸收的有机材料和半导体材料的组成和含量，带显微镜的红外光谱可以做微米级别厚度的微区分析，能有效追查有机污染物来源并确定问题根源是来自哪个阶段。

环旭电子新产品开发处处长童晓表示：随着电子新材料、新型元器件的应用和高端芯片、先进封装工艺的不断发展， 失效分析技术和能力必须与时俱进。通过研发人员的不断探究，环旭电子SiP模组失效分析方法从最初的摸索阶段逐渐走向成熟，持续精进各类检测分析技术，对提高产品质量、降低不良品损失发挥了关键性作用。