先進封裝技術(shù)給半導(dǎo)體行業(yè)帶來了變革，市場對更小、更快、更低能耗、更大算力的電子設(shè)備的需求驅(qū)動了近年來先進封裝的快速發(fā)展，它追求結(jié)構(gòu)的進一步微型化、更高集成度、更多功能性，以及更好的散熱控制。

然而，這些先進性也給失效分析帶來了新的挑戰(zhàn)。失效分析在識別和理解先進封裝失效的根本原因中發(fā)揮了重要作用，這使廠商可采取適當(dāng)?shù)母倪M措施以改善生產(chǎn)工藝、設(shè)計優(yōu)化、材料選擇，對提升良率、可靠性和產(chǎn)品性能非常關(guān)鍵。失效分析同時也可優(yōu)化測試和生產(chǎn)流程，減少返工和報廢，對成本減低做出重要貢獻。

▲當(dāng)前先進封裝的失效分析存在諸多挑戰(zhàn)

難點一：結(jié)構(gòu)、尺寸和材料的創(chuàng)新

復(fù)雜的封裝結(jié)構(gòu)如flip chip，3D封裝和系統(tǒng)級封裝，使找到或識別失效的根本原因非常困難。微縮化和高密度的互聯(lián)結(jié)構(gòu)給精確識別和分析缺陷帶來挑戰(zhàn)。另外，多層堆疊的互聯(lián)和多樣的封裝材料進一步提高了失效分析的難度。

3D X射線檢測的高分辨三維成像和無損的特點使它逐漸成為先進封裝失效分析的必要手段。

Ga FIB作為高精度定點樣品制備和表征設(shè)備可以對先進封裝失效分析提供幫助，高精度離子束（查看更多）可以精確加工樣品截面，高性能電子鏡筒實現(xiàn)大視野高分辨成像，并搭配EDS進行成分分析。

▲晶圓級扇出（WLFO）封裝中C4 bump的裂紋和元素分析

難點二：深埋結(jié)構(gòu)的觸達

此外，難以觸及到先進封裝內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和互聯(lián)使電性探針測試和物性檢測更具挑戰(zhàn)性，如3D封裝或倒裝芯片。

基于FIB3.0的蔡司高通量樣品制備解決方案，將飛秒激光與雙束電鏡結(jié)合，通過飛秒激光實現(xiàn)快速且精確的大體積樣品制備，觸及到深埋在內(nèi)部的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，也避免了常規(guī)機械研磨制樣造成的應(yīng)力損傷。

▲使用飛秒激光和離子束制備的不同先進封裝結(jié)構(gòu)的截面及制樣用時

難點三：兼顧效率和成本

時效和成本限制同樣對先進封裝的失效分析帶來限制，尤其是大批量量產(chǎn)的環(huán)境下進行失效分析。快速和高效費比的分析技術(shù)成為市場的需求，從而在有效識別和解決失效時減少對生產(chǎn)的影響。

在不同設(shè)備間切換樣品時常需費時重新定位感興趣區(qū)域，關(guān)聯(lián)顯微技術(shù)有效地解決這一難題，不僅可以在光鏡和電鏡之間實現(xiàn)關(guān)聯(lián)，也可以在3D X射線顯微鏡和電鏡之間完成關(guān)聯(lián)。

總之，失效分析對先進封裝技術(shù)的繼續(xù)創(chuàng)新和成功至關(guān)重要，它為提升良率、可靠性和產(chǎn)品性能提供關(guān)鍵線索。而復(fù)雜結(jié)構(gòu)、微縮化、高集成度、可觸達性等因素帶來各種挑戰(zhàn)，克服這些挑戰(zhàn)需要利用專業(yè)的分析設(shè)備、開發(fā)先進的分析技術(shù)和高效費比的方案從而滿足日益增長的先進封裝需求。

難點一：結(jié)構(gòu)、尺寸和材料的創(chuàng)新