Ispezione avanzata degli imballaggi e metrologia
Il packaging avanzato continua a spingere i passi dei micro-bump verso i 20 µm e ad aumentare l'altezza degli stack di die. Le caratteristiche che determinano se un pacchetto viene spedito sono ora più piccole di quelle per cui sono stati progettati la maggior parte dei banchi di ispezione, e un numero crescente di esse si trova sotto il silicio, dove un microscopio ottico non può arrivare.
La sezione trasversale può rivelare queste caratteristiche interne, ma solo per l’unità che è stata sezionata. L’ispezione non distruttiva consente di valutare queste caratteristiche nascoste mantenendo intatti i componenti. La scelta del sistema di ispezione appropriato dipende dalla caratteristica di interesse, dalla sua posizione e dalla sua profondità all’interno del packaging.
Evident offre un’ampia gamma di sistemi avanzati di ispezione e metrologia dei pacchetti per l’imaging preciso e la misurazione 3D di collegamenti a filo, flip chip, strati di ridistribuzione (RDL) e vie attraverso il silicio (TSV).
- Non distruttivo: utilizza l’imaging nel vicino infrarosso per ispezionare le caratteristiche attraverso il silicio mantenendo intatto il pacchetto.
- Quantitativi: misurano l’altezza 3D, la complanarità e l’altezza del gradino senza entrare in contatto con il campione.
- Preventivo: effettua le misurazioni prima del riflusso, dello stampaggio o dell’incollaggio degli strati successivi, quando le regolazioni di processo possono contribuire a ridurre gli scarti e le rilavorazioni.
L’imaging nel vicino infrarosso rivela le caratteristiche dei semiconduttori sotto il silicio senza sezionare il dispositivo.
Cosa richiede ogni tecnologia di incapsulamento dall’ispezione
Il packaging avanzato richiede metodi di ispezione in grado di risolvere i dettagli superficiali più fini, rivelare strutture selezionate al di sotto del silicio e misurare la geometria superficiale 3D.
Ispezione mediante tecnologia di confezionamento
Ispezione del wire bonding
Centratura del ball bond e della piazzola, acquisita con il microscopio digitale DSX2000.
La sfida
I collegamenti a sfera devono rispettare tolleranze rigorose in termini di dimensioni, forma e centraggio sul pad. Un'altezza dell'ansa o una curvatura del filo errate possono causare un cortocircuito dei fili contro il bordo del die o il loro danneggiamento durante l'incapsulamento.
Come risolviamo il problema
La qualità dei collegamenti a filo viene valutata direttamente sul dispositivo collegato misurando il diametro della sfera, il centraggio del pad, l’altezza dell’ansa e l’inclinazione del filo. Il microscopio di misura STM7 supporta misurazioni precise su tre assi. Il microscopio digitale DSX2000 aggiunge misurazioni 2D e 3D, con una profondità di campo che mantiene l’intera ansa del filo nel campo visivo e un intervallo di ingrandimento da 21X a 7.300X che copre l’ispezione da macro a micro su un unico sistema.
Immagine 3D dei bump di saldatura su un circuito integrato, acquisita con il profilometro ottico 3D LEXT OLS5500.
La sfida
L'incollaggio dei die flip chip con il lato inferiore rivolto verso il basso nasconde i bump di saldatura sotto il silicio. L'altezza e la complanarità dei bump devono essere verificate prima dell'incollaggio, mentre l'ispezione post-incollaggio richiede una visione non distruttiva di determinate caratteristiche nascoste.
Come risolviamo il problema
Prima dell’incollaggio, il profilometro ottico 3D LEXT™ OLS5500 misura l’altezza e la complanarità dei bump senza entrare in contatto con il campione. Impostando un piano di riferimento in altezza, si misurano contemporaneamente tutti i bump nel campo visivo, consentendo di acquisire un campo completo di bump da 20 µm in circa 10 secondi.1 Dopo l’incollaggio, il microscopio di ispezione dei wafer MX63, configurato per l’osservazione a infrarossi, utilizza l’imaging nel vicino infrarosso attraverso il silicio fino a 1,2 mm di spessore per osservare caratteristiche sepolte selezionate senza necessità di sezionamento.
1In base a misurazioni interne di Evident.
Marcatura laser su un wafer semiconduttore nudo, ripresa in 3D con il profilometro ottico 3D LEXT OLS5500.
La sfida
La strutturazione RDL, la realizzazione dei bump e la metallizzazione avvengono mentre i die rimangono sotto forma di wafer. I difetti superficiali o le variazioni di altezza individuati in fase avanzata possono mettere a rischio l’intero lotto di wafer.
Come risolviamo il problema
Il microscopio digitale DSX2000 rileva i difetti superficiali e la contaminazione sui wafer non trattati prima dell’inizio della lavorazione. Il rilevamento delle particelle nel software PRECiV™ viene eseguito su un’immagine ricomposta rispetto a una soglia prestabilita; cliccando su una particella rilevata, il tavolino si sposta in quella posizione per la conferma. Il profilometro ottico 3D LEXT™ OLS5500 fornisce misurazioni senza contatto dell’altezza dello step RDL e dei profili dei bump dopo la strutturazione.
Strutture circuitali e pad di saldatura visibili attraverso il silicio, ripresi con il microscopio verticale BX53M utilizzando obiettivi IR.
La sfida
Il packaging fan-out a livello di wafer prevede il posizionamento dei die a faccia in giù su un supporto prima di stamparli in un wafer ricostituito. Il riscaldamento e il raffreddamento durante lo stampaggio deformano il pannello e spostano i die dalla loro posizione, compromettendo l’allineamento dello strato di ridistribuzione modellato sulla parte superiore.
Come risolviamo il problema
L’imaging nel vicino infrarosso localizza ogni die attraverso il supporto e il silicio prima della strutturazione dell’RDL, consentendo così di identificare un errore di posizione mentre è ancora possibile correggerlo. Il microscopio MX63 configurato per l’osservazione a infrarossi e il microscopio verticale BX53M con obiettivi IR supportano l’ispezione attraverso il silicio dell’allineamento e dei tracciati dei circuiti, con obiettivi IR specifici per silicio con spessore fino a 1,2 mm.
Schemi dei circuiti e pad di saldatura visibili attraverso il silicio, ripresi con il microscopio di ispezione dei wafer MX63 utilizzando l’osservazione a infrarossi in trasmissione.
La sfida
Diversi chiplet sono disposti fianco a fianco su un interposer in silicio e sono collegati tramite TSV e RDL ad alta densità. Una singola traccia interrotta o un micro-bump disallineato può interrompere le connessioni elettriche e compromettere un modulo finito di alto valore.
Come risolviamo il problema
Le tracce dell’interposer e l’allineamento dei micro-bump nei pacchetti 2.5D possono essere ispezionati in diverse fasi dell’assemblaggio. Il microscopio MX63, configurato per l’ispezione a infrarossi, esegue una scansione dell’RDL dell’interposer per identificare cortocircuiti e interruzioni. Dopo l’incollaggio chip-on-wafer, la sua modalità di imaging a infrarossi consente l’ispezione attraverso il die per verificare l’allineamento dei micro-bump con un passo compreso tra circa 20 e 40 µm.
Immagine tridimensionale di una struttura via attraverso il silicio acquisita con il profilometro ottico 3D LEXT OLS5500.
La sfida
I die impilati si avvalgono di vie attraverso il silicio (TSV) per collegare più strati. La profondità e il profilo delle vie vengono verificati dopo l’incisione. Dopo l’assottigliamento del lato posteriore, è necessario valutare la planarità della superficie e la sporgenza delle TSV, mentre i difetti di riempimento sepolti richiedono un altro metodo di ispezione.
Come risolviamo il problema
Il profilometro ottico 3D LEXT OLS5500 consente la misurazione senza contatto della profondità e del profilo dei TSV, nonché della topografia dei TSV esposti. Il microscopio MX63 utilizza il contrasto di interferenza differenziale (DIC) per migliorare la visibilità delle minime differenze di altezza superficiale. I vuoti di riempimento dei TSV al di sotto della superficie richiedono un’ispezione acustica o a raggi X.
Scegliere il sistema giusto per il proprio processo di packaging
Il sistema di ispezione più adatto dipende dal fatto che l’oggetto da ispezionare sia visibile in superficie, situato sotto il silicio o definito da una geometria tridimensionale.
1 Microscopia a scansione laser 2 Interferometria a luce bianca 3 Microscopia a variazione di fuoco 4 L'accuratezza e la ripetibilità garantite si applicano solo se il dispositivo è stato calibrato secondo le specifiche del produttore ed è in condizioni prive di difetti. La calibrazione deve essere eseguita da un tecnico Evident o da uno specialista autorizzato da Evident.
Non sapete quale sistema sia adatto al vostro processo?
Diteci cosa dovete ispezionare e vi aiuteremo a individuare una configurazione del microscopio adeguata.
Domande frequenti sull’ispezione e la metrologia nel settore del packaging avanzato
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Risorse
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