Logique et mémoire
Encapsulation avancée pour semi-conducteurs

Encapsulation avancée et intégration hétérogène 3D

Améliorez la productivité grâce à l'imagerie et à l'analyse submicroniques

Avec les dispositifs à semi-conducteurs d'aujourd'hui, la mise à l'échelle des transistors ne suffit plus à elle seule à augmenter les performances et la miniaturisation du système. Les innovations en matière d'encapsulation des semi-conducteurs, telles que les nouvelles conceptions 2.5D/3D utilisant des vias traversant le silicium (TSV) et des puces avec une liaison hybride, permettent une intégration système et hétérogène dans un boîtier (SIP). La caractérisation et l'analyse des défaillances de ces technologies avancées sont essentielles pour le développement global et la livraison de produits fiables et à haut rendement.

Les nouvelles architectures d'encapsulation introduisent de nouveaux types de défauts profondément enfouis sous de nombreuses couches, remettant en question l'ensemble du processus d'analyse des défaillances, de la caractérisation électrique à l'analyse physique et à la détermination des causes profondes. Les processus traditionnels pour l'analyse d'encapsulation haute résolution d'entités enfouies ne possèdent pas la combinaison requise de vitesse, de résolution et d'informations 3D pour prendre en compte les problématiques.

Résolution submicronique et processus rapides pour l'analyse des défaillances et la caractérisation

Les solutions ZEISS réalisent des avancées significatives dans les processus d'analyse de défaillance de l'encapsulation. En proposant une imagerie et une analyse transversale supérieures, ainsi qu'un processus corrélé utilisant l'intelligence artificielle (IA), ZEISS fournit de nouvelles informations de l'échelle macro à l'échelle nanométrique avec un délai d'obtention des résultats très rapide.

Les solutions de microscopie ZEISS incluent :

  • Une gamme unique d'outils d'imagerie par rayons X 3D non destructive qui garantit une imagerie et un contraste exceptionnels à des résolutions submicroniques, générant des ensembles de données 3D qui peuvent être visualisés depuis n'importe quelle orientation à l'aide de coupes transversales virtuelles interactives
  • Des technologies de reconstruction par IA, en option, qui permettent des numérisations par rayons X 3D jusqu'à 4 fois plus rapides tout en préservant une qualité d'image élevée
  • Un FIB-SEM avec laser femtoseconde intégré constitue une solution spécifique au site pour un accès rapide aux caractéristiques profondément enfouies avec un contraste d'imagerie supérieur et des vitesses plus rapides qu'un FIB plasma au xénon
  • Des processus corrélés qui simplifient le délai d'obtention des résultats en connectant des instruments pour naviguer rapidement entre plusieurs échelles de longueur et modalités d'imagerie

Applications d'encapsulation avancée pour semi-conducteurs

De nouvelles technologies d'encapsulation étendent la loi de Moore. Elles permettent l'introduction rapide de nouveaux processus et une optimisation plus rapide du rendement. Notre suite d'instruments de microscopie permet l'analyse d'encapsulation 2D et 3D à haute résolution et à haut débit pour le développement d'encapsulations et l'analyse des défaillances.

Tomographie 3D non destructive de l'encapsulation d'intégration hétérogène

Image 3D aux rayons X d'un pack hétérogène

Image 3D aux rayons X d'un pack hétérogène

Image 3D aux rayons X d'un pack hétérogène

Analyse 3D de l'encapsulation d'intégration hétérogène

La reconstruction par microscopie à rayons X 3D met en évidence un pont d'interconnexion reliant plusieurs puces.
Les billes C4 de 75 µm et les microbilles de 30 µm sont clairement visibles.

Image acquise avec le microscope à rayons X ZEISS Xradia Versa

Coupe transversale virtuelle de microbilles

Coupe transversale virtuelle de microbilles

Coupe transversale virtuelle de microbilles

Coupe transversale virtuelle de microbilles

La coupe transversale virtuelle de la même analyse met en évidence des microbilles de 30 µm capturées à une résolution de 0,8 µm/voxel.

Image acquise avec le microscope à rayons X ZEISS Xradia Versa

Coupe transversale virtuelle de billes C4

Coupe transversale virtuelle de billes C4

Coupe transversale virtuelle de billes C4

Coupe transversale virtuelle de billes C4

La coupe transversale virtuelle de la même analyse détaille les billes C4 de 75 μm capturées à une résolution de 0,8 μm/voxel.

Image acquise avec le microscope à rayons X ZEISS Xradia Versa

Imagerie à rayons X 3D à l'échelle nanométrique de la carte mère d'un smartphone

Image 3D aux rayons X de la carte mère principale d'un smartphone

Image 3D aux rayons X de la carte mère principale d'un smartphone

Image 3D aux rayons X de la carte mère principale d'un smartphone

Image par rayons X d'une carte mère complète

Balayage à rayons X 3D à grand champ d'observation d'un POP (package-on-package) à partir de la carte mère d'un smartphone capturée à 10 µm/voxel.

Image acquise avec ZEISS Xradia Context microCT

Boules de soudure dans la carte mère principale d'un smartphone

Boules de soudure dans la carte mère principale d'un smartphone

Boules de soudure dans la carte mère principale d'un smartphone

Coupe transversale virtuelle de billes de soudure

Coupe transversale virtuelle de la même analyse montrant des billes de soudure reliant la puce bionique au substrat principal capturée à 10 µm/voxel.

Image acquise avec ZEISS Xradia Context microCT

Bosses de soudure dans la carte mère principale d'un smartphone

Bosses de soudure dans la carte mère principale d'un smartphone

Bosses de soudure dans la carte mère principale d'un smartphone

Coupe virtuelle des billes de soudure

Coupe transversale virtuelle d'une couche différente dans le même échantillon montrant des billes de soudure reliant la puce flash NAND 3D au substrat principal capturée à 10 µm/voxel.

Image acquise avec ZEISS Xradia Context microCT

Interconnexions d'encapsulation 3D

Interconnexions d'encapsulation 3D

Interconnexions d'encapsulation 3D

Analyse rapide des interconnexions d'encapsulation 3D profondément enfouies

Le FIB-SEM à laser Crossbeam permet d'obtenir rapidement des coupes transversales de haute qualité de microbilles de piliers en cuivre de 25 µm de diamètre et de structures BEOL dissimulées à 860 µm de profondeur, dans un boîtier de circuit intégré (CI) en 3D avec un temps total d'obtention des résultats < 1 heure. À gauche : CI 3D préparé par enlèvement au laser et polissage FIB. À droite : Image électronique rétrodiffusée d'une microbille.

Large champ d'observation des interconnexions d'encapsulation 2,5D

Large champ d'observation des interconnexions d'encapsulation 2,5D

Large champ d'observation des interconnexions d'encapsulation 2,5D

Imagerie d'un champ d'observation extrême en haute résolution pour les interconnexions d'encapsulation 2,5D

Le grand champ d'observation sans distorsion fourni par un MEB à émission de champ GeminiSEM permet une productivité élevée et une analyse efficace des structures d'encapsulation et BEOL.

Encadré : La vue rapprochée de la coupe transversale d'une encapsulation en 2,5D montre la granulométrie et les fissures au niveau de la soudure en microbilles de 20 µm.

Couches intermétalliques dans des billes de soudure

Couches intermétalliques dans des billes de soudure

Couches intermétalliques dans des billes de soudure

Analyse des couches intermétalliques des billes de soudure

La coupe transversale d'une bille de soudure flip-chip montre le contraste du matériau, le contraste de canalisation de la granulométrie et l'adhérence.

Encadré : Défaut au niveau de l'interface UBM RDL.
Image capturée avec le MEB à émission de champ GeminiSEM

Téléchargements

    • ZEISS GeminiSEM FE-SEM Family

      Perform versatile, high-resolution semiconductor imaging and characterization.

      Pages: 2
      Taille du fichier: 1 MB
    • ZEISS Xradia Context microCT

      3D submicron-resolution X-ray microCT with superior image quality

      Pages: 2
      Taille du fichier: 1 MB
    • Hitting Defects Accurately Through Correlation

      A Case Study of Sparse-Particle Analysis in a Bulk Material

      Pages: 6
      Taille du fichier: 1 MB

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