新一代檢測工具協助克服先進封裝挑戰
2019-02-25
作者
Stephen Hiebert、Jeroen Hoet，KLA Corporation
當在單一封裝中整合了多個晶片時，所面臨的挑戰是同時保證高產量和低封裝成本；當封裝中的任何一個晶片發生故障，都會導致整個封裝失效。
越來越多的半導體元件應用正在推動5G、雲端運算、物聯網、人工智慧、自動駕駛等應用領域的不斷發展；雖然摩爾定律(Moore’s Law)的曲線正趨於平緩，但市場對於晶片功能提升的需求依然強勁。
先進封裝和異質整合技術，讓IC製造商能在單一封裝中堆疊更多的晶片；這提高了電晶體密度，將不同技術和功能的晶片結合在一起，可以實現強大的功能。當在單一封裝中整合了多個晶片時，所面臨的挑戰是同時保證高產量和低封裝成本；當封裝中的任何一個晶片發生故障，都會導致整個封裝失效。因此，為了保證最終封裝的高良率，就需要對封裝前的晶圓和裸晶加強其製程控制。
晶圓檢測和量測技術提供了製程控制所需的資訊，並且變得越來越重要，能協助客戶以先進封裝實現創新產品的目標。這些先進的封裝製程更加複雜，價值也更高(因為製程步驟更多、更小的圖案化和互連尺寸，以及更多的元件整合)，因此製程控制解決方案如KLA的Kronos 1080晶圓檢測系統和ICOS F160晶片分揀和檢測系統，能有助於產量提升、偏移控制和品質保證；對於高價值的先進封裝，能盡快檢測到偏移並在進料、出料之間就能對元件和封裝做出認證至關重要。
Kronos 1080圖案化晶圓檢測系統支援許多先進的封裝技術，除了扇出型晶圓級封裝外，Kronos晶圓檢測儀還支持其他的先進封裝技術，如3D-IC，2.5D/中介層和凸塊/覆晶封裝。 由於Kronos缺陷檢測技術讓先進封裝客戶能夠實現並保持高良率，與低良率造成的損失相比，其製造成本實際上是降低了。
機械切割步驟所引起的應力和雷射切槽中所引起的熱應力都會導致晶片內部產生隱形的致命缺陷。雖然這些裂痕從外部看不到，但它們可以透過密封環在主動矽區域中擴展，並造成元件損壞。ICOS F160晶片分揀和檢測系統可以使用其專利的xSide+紅外光技術，對這些隱形殺手缺陷進行檢測。採用該紅外光技術可以對內部裂痕進行可視化並實現高靈敏度。ICOS F160系統的產量很高因此可以在大量生產中實現100%元件檢測。
除了晶圓至膠帶的流程，ICOS F160晶片分揀設備還可用於膠帶至膠帶的材料退回(RMA)篩選。 ICOS F160系統具有易於轉換、高靈活性和自動校準功能，可以迅速更換晶片和流程。
而因為前段的關鍵尺寸更小，所以前段檢測系統所提供的晶圓級別的分辨率和靈敏度通常比封裝檢測系統高得多。晶圓級封裝檢測系統通常包括適用於封裝製程的功能，例如針對特殊基板的處理和針對封裝制程缺陷類型的檢測。我們與合作夥伴協作，將前段分辨率和靈敏度應用於封裝缺陷擷取機制，從而滿足新的製程控制的需要，並同時保持針對封裝的基板處理能力。隨著先進封裝的尺寸越來越小，再分佈層(RDL)和導線的尺寸越來越小，我們預期在封裝檢測系統中融入前段技術的趨勢將持續下去。
