新技術(shù)丨廣電計量成功開(kāi)發(fā)先進(jìn)封裝納米級電子顯微失效分析技術(shù)

　　半導體封裝是芯片制造工藝的后道工序，將芯片通過(guò)可塑性絕緣介質(zhì)灌封固定，以免受潛在的外部危險和腐蝕影響。近年來(lái)，為提升集成系統密度和功能，滿(mǎn)足電子設備薄型化和小型化的需求，半導體封裝技術(shù)正從傳統封裝向先進(jìn)封裝轉型并投入到智能汽車(chē)、航天航空、醫療儀器等重點(diǎn)領(lǐng)域使用。這些領(lǐng)域的芯片長(cháng)期處于復雜工作環(huán)境下，其性能必須保持穩定不失效，才能保證電子器件安全運行，確保使用人員的人身安全。因此，為保障使用先進(jìn)封裝技術(shù)的芯片性能穩定，廣電計量集成電路測試與分析研究所組織科研團隊，開(kāi)展電子顯微分析技術(shù)在先進(jìn)封裝失效分析中的應用研究。
 

　　芯片失效難修復 電子設備易損傷
 

　　半導體封裝技術(shù)是一種將集成電路用絕yi緣材料包裝和保護起來(lái)的技術(shù)，對于芯片來(lái)說(shuō)是必須的，也是至關(guān)重要的。一方面，可以隔離芯片電路與外界的接觸，以防止安裝運輸中的外界雜質(zhì)對電路腐蝕而造成電氣性能下降；另一方面，封裝后的芯片外觀(guān)、引腳數量等都實(shí)現了標準化，更有利于后續的電氣連接。
 

　　近年來(lái)，由于各領(lǐng)域對電子器件高密度組裝小型化、輕型化、薄型化的要求不斷提高，在有限的面積內，電子組裝只能在二維組裝的基礎上向三維組裝發(fā)展，從而發(fā)展出倒裝芯片結構、圓片級、2.5D/3D等先進(jìn)封裝技術(shù)。這些芯片因為采用三維組裝手段，精密度更高且面積更小，又被長(cháng)期應用于高溫、低溫、受潮、老化等易致失效的工作環(huán)境下，其一旦出現性能問(wèn)題，很大可能難以修復，并對電子設備造成不可逆的損傷。因此，對于這種前沿的封裝技術(shù)，芯片的失效分析需緊跟技術(shù)發(fā)展的腳步進(jìn)行升級，以確保先進(jìn)封裝芯片的可靠性及穩定性。
 

　　創(chuàng )新性制樣方法 可達納米級分辨率
 

　　先進(jìn)封裝技術(shù)中，2.5D/3D封裝不光有水平的互連，還包括縱向的堆疊。目前，對電子顯微技術(shù)在封裝中水平互連的失效分析應用研究已比較成熟，但2.5D/3D封裝中的縱向深度互連性，以及高集成度下的納米級超微結構，卻給它帶來(lái)了新的挑戰。此外，由于新增了縱向堆疊，如何準確判斷芯片出現的是芯片級(Die-level)失效現象，以及做到納米級的失效點(diǎn)精準定位，也是一個(gè)急需解決的難題。因此，科研小組開(kāi)展相關(guān)方法研究，研發(fā)出一套先進(jìn)封裝失效分析中的電子顯微分析技術(shù)。
 

　　本技術(shù)采用區別于傳統方法的離子束局部去層方法，去層精度可達微米級(最高可達0.5 μm)，遠高于機械研磨的去層精度(現有技術(shù)只能達到10μm)，為后續顯微分析提供了良好的工作環(huán)境。然后，創(chuàng )新性地使用“X”型線(xiàn)刻蝕標記法平面轉截面制樣方法，實(shí)現納米級失效點(diǎn)的精確提取和轉移制樣，進(jìn)而結合聚焦離子束技術(shù)/透射電子顯微鏡(FIB/TEM)等先進(jìn)的電子顯微分析技術(shù)。最終分析結果分辨率可達到納米級(最高可達0.1 nm)，突破了現有先進(jìn)封裝失效分析技術(shù)分辨率低、無(wú)法探測到芯片級的微納米級缺陷點(diǎn)這一難題。目前，本技術(shù)已向國家知識產(chǎn)權局申請發(fā)明1項，出版著(zhù)作《聚焦離子束：應用與實(shí)踐》1本，具備成熟的技術(shù)能力。
 

　　助力重點(diǎn)領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展
 

　　本技術(shù)除解決先進(jìn)封裝失效分析的技術(shù)瓶頸問(wèn)題外，還能把傳統封裝芯片失效分析結果提升為納米級別，幫助芯片廠(chǎng)商盡早識別出芯片失效原因，優(yōu)化測試和生產(chǎn)流程，減少生產(chǎn)成本。本技術(shù)可應用于商業(yè)航空、低空經(jīng)濟、人工智能、第三代半導體等重點(diǎn)領(lǐng)域，降低芯片失效風(fēng)險，保障產(chǎn)品設備可靠性及穩定性，為各領(lǐng)域芯片上下游企業(yè)提高快速應對市場(chǎng)的能力，及時(shí)滿(mǎn)足客戶(hù)需求。

集成電路測試與分析研究所
 

　　廣電計量集成電路測試與分析研究所擁有各類(lèi)高精尖分析儀器和專(zhuān)業(yè)技術(shù)團隊，以技術(shù)帶動(dòng)市場(chǎng)，長(cháng)期致力于元器件篩選及失效分析技術(shù)領(lǐng)域的科研和咨詢(xún)服務(wù)，構建了包括元器件國產(chǎn)化驗證與競品分析、集成電路測試與工藝評價(jià)、半導體功率器件質(zhì)量提升工程、車(chē)規級芯片與元器件AEC-Q認證、車(chē)規功率模塊AQG 324認證等多個(gè)技術(shù)服務(wù)平臺，滿(mǎn)足裝備制造、航空航天、汽車(chē)、軌道交通、5G通信、光電器件與傳感器等領(lǐng)域的電子產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性的需求，能為客戶(hù)提供專(zhuān)業(yè)化咨詢(xún)、分析及培訓等“一站式”服務(wù)，全面提升產(chǎn)品品質(zhì)。