ロジックとメモリー
高度な半導体パッケージ技術

高度なパッケージ技術と3D不均一集積

サブミクロンスケールのイメージング・解析で生産性を向上

近年の半導体素子の性能向上とシステム縮小には、トランジスタの微細化だけでは不十分です。シリコン貫通電極(TSV)を使った新たな2.5D/3Dデザインやハイブリッド接合を使ったチップレットなど、半導体パッケージ技術の革新によってシステム・イン・パッケージや不均一集積が実現しました。歩留まりの高い確かな製品を開発・生産するには、このような高度な技術の特性評価や故障解析が重要です。

新しいパッケージ構造では、積層下部の欠陥が新たに問題になります。そのため、電気的特性評価から構造解析、原因同定まで、故障解析ワークフロー全体を見直す必要があります。従来の高分解能パッケージ解析ワークフローでは、積層下部の故障解析に必要なスピード、分解能、3D情報が得られません。

サブミクロンスケールの分解能と高速ワークフローによる故障解析と特性評価

ZEISSのソリューションを使うことで、パッケージの故障解析ワークフローを大幅に改善できます。ZEISSの優れたイメージングと断層解析、人工知能(AI)を使った相関ワークフローによって、マクロ~ナノスケールの情報を短時間で得ることができます。

ZEISSは以下のような顕微鏡ソリューションを提供します。

  • サブミクロンスケールの分解能で卓越したイメージングとコントラストを備えたユニークな非破壊3D X線イメージング技術。インタラクティブな再構築断面でどの方向からも観察できる3Dデータセットを提供
  • オプションのAI再構築技術。4倍速で高画質の3D X線イメージングが実現
  • フェムト秒レーザーを搭載したFIB-SEMによる局在化ソリューション。XeプラズマFIBよりも優れたコントラストとスピードで積層下部の構造に素早くアクセス
  • 短時間で結果を得るための相関ワークフロー。機器を接続することで様々なスケールやイメージング手法に簡単に切り替え可能

高度な半導体パッケージのアプリケーション

Mooreの法則の限界を超える新たなパッケージ技術により、タイムリーな新手法導入や歩留まり最適化が実現しました。ZEISSの顕微鏡シリーズでは、パッケージの開発・故障解析に適した高分解能・ハイスループットの2D/3Dパッケージ解析が可能です。

不均一集積パッケージの非破壊3Dトモグラフィー解析

不均一集積パッケージの3D X線イメージング

不均一集積パッケージの3D X線イメージング

不均一集積パッケージの3D X線イメージング

不均一集積パッケージの3D解析

複数のチップをつなぐインターコネクトブリッジの3D X線顕微鏡再構築像。
75 µmのC4バンプと30 µmのマイクロバンプがはっきりと見える。

X線顕微鏡ZEISS Xradia Versaで取得

マイクロバンプの再構築断面

マイクロバンプの再構築断面

マイクロバンプの再構築断面

マイクロバンプの再構築断面

同じ解析の再構築断面。30 µmのマイクロバンプを0.8 µm/ボクセルの分解能でイメージング。

X線顕微鏡ZEISS Xradia Versaで取得

C4バンプの再構築断面

C4バンプの再構築断面

C4バンプの再構築断面

C4バンプの再構築断面

同じ解析の再構築断面。75 µmのC4バンプを0.8 µm/ボクセルの分解能でイメージング。

X線顕微鏡ZEISS Xradia Versaで取得

ナノスケールでのスマートフォン基板の3D X線イメージング

スマートフォン主制御盤の3D X線イメージング

スマートフォン主制御盤の3D X線イメージング

スマートフォン主制御盤の3D X線イメージング

主制御盤全体のX線像

スマートフォン主制御盤のパッケージ・オン・パッケージ(POP)を広い実視野、10 µm/ボクセルで3D X線イメージング。

ZEISS Xradia ContextマイクロCTで取得

スマートフォン主制御盤のソルダーボール

スマートフォン主制御盤のソルダーボール

スマートフォン主制御盤のソルダーボール

ソルダーボールの再構築断面

同じ解析の再構築断面。バイオニックチップを基板に連結するソルダーボールを10 µm/ボクセルでイメージング。

ZEISS Xradia ContextマイクロCTで取得

スマートフォン主制御盤のソルダーバンプ

スマートフォン主制御盤のソルダーバンプ

スマートフォン主制御盤のソルダーバンプ

ソルダーバンプの再構築スライス

同じ試料の別の層の再構築断面。3D NANDフラッシュチップを基板に連結するソルダーバンプを10 µm/ボクセルでイメージング。

ZEISS Xradia ContextマイクロCTで取得

3Dパッケージのインターコネクト

3Dパッケージのインターコネクト

3Dパッケージのインターコネクト

積層下部にある3Dパッケージのインターコネクトを素早く解析

CrossbeamレーザーFIB-SEMを使うことで、3D集積回路(IC)の860 µmの深さにある直径25 µmのCuピラーマイクロバンプとBEOL構造の詳細な断面像を1時間以内に素早く取得できます。左:レーザー加工とFIB研磨によって調製された3D IC。右:マイクロバンプの後方散乱電子像。

広い実視野での2.5Dパッケージのインターコネクト

広い実視野での2.5Dパッケージのインターコネクト

広い実視野での2.5Dパッケージのインターコネクト

2.5Dパッケージのインターコネクトを広い実視野で高分解能イメージング

GeminiSEM FE-SEMでは、ひずみのない広い実視野イメージングにより、パッケージやBEOLの構造解析をハイスループットで効率的に実行できます。

挿入画像:2.5Dパッケージの断面の拡大。20 µmマイクロバンプ内に粒子構造やソルダークラックがみられます。

ソルダーバンプ内の金属間化合物層

ソルダーバンプ内の金属間化合物層

ソルダーバンプ内の金属間化合物層

ソルダーバンプ内の金属間化合物層の解析

フリップチップ実装によるソルダーバンプの断面。材料コントラスト、粒子構造のチャネリングコントラスト、接着がみられます。

挿入画像:UBM-RDL界面の接着不良。
GeminiSEM FE-SEMでイメージング

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    • ZEISS Xradia Context microCT

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

      ページ: 2
      ファイルサイズ: 1 MB
    • Hitting Defects Accurately Through Correlation

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

      ページ: 6
      ファイルサイズ: 1 MB

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