揭示先進(jìn)封裝的未來：失效分析的挑戰(zhàn)和發(fā)展

先進(jìn)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(jìn)封裝的快速發(fā)展，它追求結(jié)構(gòu)的進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(xiàn)。

▲當(dāng)前先進(jìn)封裝的失效分析存在諸多挑戰(zhàn)

難點(diǎn)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(jìn)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(diǎn)使它逐漸成為先進(jìn)封裝失效分析的必要手段。

Ga FIB作為高精度定點(diǎn)樣品制備和表征設(shè)備可以對先進(jìn)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(jìn)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(diǎn)二：深埋結(jié)構(gòu)的觸達(dá)

此外，難以觸及到先進(jìn)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(jī)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(jìn)封裝結(jié)構(gòu)的截面及制樣用時

難點(diǎn)三：兼顧效率和成本

時效和成本限制同樣對先進(jìn)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(jìn)行失效分析。快速和高效費(fèi)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(fèi)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(jìn)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(dá)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(jìn)的分析技術(shù)和高效費(fèi)比的方案從而滿足日益增長的先進(jìn)封裝需求。

難點(diǎn)一：結(jié)構(gòu)、尺寸和材料的創(chuàng)新