來源：《半導體芯科技》雜志

VistaX Pro LayerScan是Comet Yxlon開發(fā)的計算機層析技術(shù)，是先進封裝領(lǐng)域最有效的檢測方法。

就在不久前，半導體行業(yè)還認為X射線技術(shù)準確度太差、速度過慢、成本太高，而現(xiàn)在，微型計算機斷層掃描（micro-CT）、精密軌跡和智能算法領(lǐng)域的新發(fā)展正在提供一種無損檢測方法，可以幫助制造商實現(xiàn)其零缺陷戰(zhàn)略，從而將他們的生產(chǎn)率和盈利能力提升到一個新的水平。

早在2005年，摩爾在一次紀念“摩爾定律”誕生40周年的訪談中就指出，這種集成電路微縮化很快就會達到其極限，很可能在21世紀20年代中期的某個時候變得根本不可行，或者實在是過于昂貴讓人望而卻步：“......材料是由原子構(gòu)成的這一事實是最根本的限制，而我們距離這個限制已經(jīng)不遠了......我們正在觸及一些非?；镜臉O限，所以總有一天，我們將不得不停下集成電路微縮化的腳步?！倍硪环矫?，雖然時光已經(jīng)進入了21世紀20年代，不過我們?nèi)晕醋叩侥柖傻谋M頭。

目前，先進封裝技術(shù)在電子結(jié)構(gòu)方面早已進入納米級范圍。人類頭發(fā)的平均直徑為0.06毫米，即60,000納米，相比之下，微芯片的尺寸僅為幾平方毫米，其內(nèi)部晶體管的作用就像微型電氣開關(guān)一樣，可以接通和關(guān)斷電源。如今，每顆芯片所內(nèi)含的晶體管數(shù)量都達到數(shù)十億之多！

各個封裝內(nèi)部數(shù)量越來越多的芯片通過龐大的金屬印制線網(wǎng)絡(luò)連接起來。在經(jīng)過微調(diào)的電路里，更多的子組件通過數(shù)千個直徑為5～100μm的焊點進行橋接。這些焊點（焊球、C4或微凸塊）以及TSV（硅通孔）對產(chǎn)品質(zhì)量構(gòu)成風險，通常是由生產(chǎn)工藝變化引起的。

△圖1：60μm微凸塊的3D視圖（已焊接，未封）。

對當今的集成電路來說，其結(jié)構(gòu)越緊湊、功能越強大、生產(chǎn)越復雜，其（從一個生產(chǎn)步驟到下一個生產(chǎn)步驟的）價值也就越高。對于制造廠家來說，所有必需分類清理的有缺陷的微芯片都意味著高額的經(jīng)濟損失。試想一下，由于在早期階段沒有發(fā)現(xiàn)工藝錯誤，導致一系列封裝完畢的集成電路無法使用，將會造成多大的經(jīng)濟損失！半導體行業(yè)的制造商需要以嚴格控制公差的零缺陷生產(chǎn)為目標。因此，可靠的質(zhì)量檢查在研發(fā)階段就已經(jīng)開始了，并且伴隨著整個制造過程，以降低非質(zhì)量生產(chǎn)流程的成本。

破壞性測試方法，無論多么精確和詳細，都已不再是解決方案，因為這需要承受較長的周轉(zhuǎn)時間和較高的成本。在可能的檢測技術(shù)中，光學檢測只能檢測出一小部分關(guān)鍵缺陷。在半導體領(lǐng)域，X射線技術(shù)作為一種檢測方法極少受到關(guān)注。雖然它是唯一能夠觀察產(chǎn)品內(nèi)部的技術(shù)，但是簡單的熒光透視無法分辨當今復雜的三維封裝中的重疊層。三維計算機斷層掃描（computed tomography, CT）可以對物體的空間視圖進行成像，但長期以來一直被認為速度太慢、成本太高。

三維計算機層析成像（computed laminography, CL）如今改變了游戲規(guī)則。與CT不同，CL不要求測試部件360°旋轉(zhuǎn)。通過一種特殊的方式，對組件進行逐層掃描，以達到檢測關(guān)鍵互連所需的分辨率和圖像質(zhì)量?？梢詫Ω鲗訉嵤﹩为毞治觯部蓪⑵渲亟槿S體。反過來，可以在任何感興趣的區(qū)域?qū)θS體進行切割，并進行詳細檢查。在此過程中，計算機層析成像比FIB-SEM（聚焦離子束掃描電子顯微鏡）等技術(shù)的速度要快得多，而且足夠詳細，能夠檢測到所有關(guān)鍵缺陷。當今的CT/CL檢測系統(tǒng)能夠確保一致的圖像質(zhì)量和穩(wěn)定、可重復的結(jié)果，即使在批量檢測過程中經(jīng)過數(shù)小時的操作之后也是如此。

△圖2：焊點的典型缺陷。

此外，通過應(yīng)用自動化檢測流程和自動缺陷識別（ADR）技術(shù)，在半導體行業(yè)中，X射線檢測變得更加高效。Comet Yxlon的高分辨率微聚焦X射線系統(tǒng)具有同類最佳的成像水平和最新的軟件功能，結(jié)合Dragonfly用于自動分割和圖像評估的精細深度學習模型，可以根據(jù)用戶的個性化需求量身定制，并且不受人為偏倚的影響。加快了投產(chǎn)進程，從而顯著縮短了產(chǎn)品上市時間。

但是等等，X射線不會損壞、甚至毀壞敏感產(chǎn)品嗎？如果采用創(chuàng)新的Comet Yxlon檢測系統(tǒng)，上述情況就不復存在了。用于敏感組件的低劑量檢測器模式，具報警和停止功能的劑量監(jiān)測，以及額外的劑量減低套件，可以防止可能的輻射損傷，并保證X射線檢查的安全性。除了經(jīng)過驗證的Cheetah EVO、Cougar EVO和FF20 CT微聚焦系統(tǒng)外，Comet Yxlon還提供了作為SEMI版本的FF35 CT，該X射線系統(tǒng)符合SEMI?的嚴苛標準（包括SEMI?S2-0818和SEMI?S8-0218危險和安全標準），并通過了相應(yīng)的認證。而且，相關(guān)的開發(fā)繼續(xù)全速推進。

△圖3：焊接凸點中空洞的3D視圖。

審核編輯 黃宇