芯片制造业的发展关乎着人们的生活方方面面,小到手机、电脑、家电、大到汽车、飞机、军事、通讯国防,都离不开芯片产业的支撑。芯片的可靠性尤为重要,由于芯片大都需要全检,所以芯片无损检测尤为重要。
以下介绍几种关键的半导体无损检测技术:
X射线成像
X射线成像是NDA技术的经典应用之一。通过射线穿透样品并记录信号衰减,X射线可以生成高分辨率的内部结构图像。在半导体封装检测中,X射线常被用于检查焊接点是否存在空洞或裂纹,以及多层封装中的堆叠对齐情况。此外,X射线还适合用于复杂结构的3D封装(如TSV、Chiplet),帮助工程师快速定位潜在的缺陷区域。
不足在于其分辨率不是特别清晰,对于虚焊以及面积型缺陷不敏感,对于复杂型多层结构的芯片检测荣誉造成重影,导致分辨不出来缺陷。
超声波扫描
超声波检测利用声波在材料中的传播和反射特性来分析内部结构。声波在遇到界面或密度变化时会发生反射或折射,因此特别适合用于检测材料内部的空洞、气泡、虚焊、裂纹缝隙,解决了X-ray射线检测重影导致检测不出来缺陷等问题。
在芯片封装中,超声波扫描能够评估层间粘附质量以及封装树脂的均匀性,对于确保高可靠性封装具有重要意义。
缺点是超声波传播受材料特性(如密度、声速)和零件几何形状影响较大,某些材料或结构可能不适合检测。
红外与拉曼光谱
红外光谱分析通过检测光与样品分子的相互作用,提供材料的化学成分和物理特性的详细信息。在晶圆制造中,红外光谱可以用于评估薄膜的厚度、均匀性以及应力分布;而拉曼光谱则更适合检测材料的应力状态和晶格缺陷,这对于优化工艺条件和提高产品良率至关重要。
中子成像
中子成像是一种新兴的NDA技术,具有优异的轻元素检测能力。与X射线相比,中子成像能够穿透金属外壳,更清晰地显示塑料或有机材料的内部结构。这项技术在封装材料分析和堆叠芯片检测中展现出巨大潜力。
非破坏性分析技术为半导体行业的高效检测和精准分析提供了一种革命性方法。从晶圆制造到芯片封装,再到失效分析,无损检测为产品良率的提升和生产效率的优化提供重要支持。未来,更高分辨率、更快速度和更智能化的检测方法,为半导体行业的创新发展注入更多可能性。